軸 復(fù)習(xí)習(xí)題

1、第九章 軸重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要合理地確定軸各部分的幾何形狀和尺寸。包括各軸段的直徑、長(zhǎng)度、各個(gè)軸肩、圓角和倒角的大小、鍵槽的位置等等。軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式，應(yīng)根據(jù)具體的情況而定。一般要考慮以下幾個(gè)方面的問題：1）軸上零件的布置；2）軸上零件的定位和固定；3）軸上零件的裝拆工藝性；4）軸的疲勞強(qiáng)度和剛度要求；5）軸的加工工藝性等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1）軸上零件的布置除了達(dá)到工作要求外，要使軸受力最小；2）軸上的零件要定位準(zhǔn)確、固定可靠；3）軸上的零件能方便地裝配和拆卸；4）軸的加工工藝性要好；5）要應(yīng)力集中小、疲勞強(qiáng)度要高。2軸的強(qiáng)度計(jì)算彎扭合成強(qiáng)度條件： MP

2、a是根據(jù)扭剪應(yīng)力的變化性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。用來考慮扭矩T產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力與彎距M產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力的性質(zhì)不同。對(duì)軸受轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律未知時(shí)，一般將按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力處理。疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的強(qiáng)度條件： S 如同一截面有幾個(gè)應(yīng)力集中源，則取其中最大的一個(gè)應(yīng)力集中系數(shù)用于計(jì)算該截面的疲勞強(qiáng)度。重要基本概念1直軸按承受載荷的性質(zhì)分為三類傳動(dòng)軸：在工作中主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩或承受彎矩很小。心軸：在工作中只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。心軸又分為固定心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。轉(zhuǎn)軸：在工作中既承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩。2軸的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則因軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下承受變應(yīng)力，軸肩處有應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。設(shè)計(jì)準(zhǔn)

3、則：一般進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)瞬時(shí)過載很大的軸，還應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。對(duì)于有剛度要求的軸，要進(jìn)行剛度計(jì)算。對(duì)轉(zhuǎn)速高或載荷周期性變化的軸，要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。3軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和軸的設(shè)計(jì)步驟軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)主要內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度計(jì)算。軸的設(shè)計(jì)步驟：1）選擇軸的材料；2）估算軸的最小直徑；3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）軸的強(qiáng)度校核；5）必要時(shí)進(jìn)行軸的剛度計(jì)算和振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。4提高軸的疲勞強(qiáng)度的措施減小應(yīng)力集中；降低表面粗糙度；強(qiáng)化軸的表面，如碾壓、噴丸、表面淬火、滲碳、滲氮、碳氮共滲等。5軸的剛度條件指標(biāo)和提高剛度的措施軸的剛度條件為：撓 度： y y偏轉(zhuǎn)角： 扭轉(zhuǎn)角： 提高軸剛度的措施：增

4、大軸的直徑。注意，用合金鋼代替碳素鋼不能提高軸的剛度。精選例題與解析例9-3 例9-3圖1為軸上零件的兩種布置方案，功率由齒輪A輸入，齒輪1輸出扭矩T1，齒輪2輸出扭矩T2，且T1T2。試比較兩種布置方案各段軸所受的扭矩是否相同?a b例9-3 圖1答：各軸段所受轉(zhuǎn)矩不同，如例9-3圖2所示。方案a：Tmax = T1，方案b：Tmax = T1+ T2 。a b例9-3 圖2自測(cè)題與答案一、選擇題9-1下列各軸中，屬于轉(zhuǎn)軸的是_。A減速器中的齒輪軸 B. 自行車的前、后軸C鐵路機(jī)車的輪軸 D. 滑輪軸9-2對(duì)于既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩作用的直軸，一般稱為_。A傳動(dòng)軸 B. 固定心軸C. 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸

5、 D. 轉(zhuǎn)軸9-3對(duì)于只承受轉(zhuǎn)矩作用的直軸，一般稱為_。A傳動(dòng)軸 B. 固定心軸C. 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D. 轉(zhuǎn)軸9-4按照軸的分類方法，自行車的中軸屬于_。A傳動(dòng)軸 B固定心軸C轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D轉(zhuǎn)軸9-5一般二級(jí)齒輪減速器的中間軸是_。A傳動(dòng)軸 B固定心軸C轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D轉(zhuǎn)軸9-6減速器中，齒輪軸的承載能力主要受到_的限制。A短期過載下的靜強(qiáng)度 B疲勞強(qiáng)度C脆性破壞 D剛度9-7在下述材料中，不宜用于制造軸的是_。A45鋼 B40CrCQT500 DZcuSn10-19-8軸環(huán)的用途是_。A作為加工時(shí)的軸向定位 B使軸上零件獲得軸向定位C提高軸的強(qiáng)度 D 提高軸的剛度9-9當(dāng)采用軸肩定位軸上零件時(shí)，零件軸

6、孔的倒角應(yīng)_軸肩的過渡圓角半徑。A大于 B小于C大于或等于 D小于或等于9-10. 定位滾動(dòng)軸承的軸肩高度應(yīng)_滾動(dòng)軸承內(nèi)圈厚度，以便于拆卸軸承。A大于 B小于C大于或等于 D等于9-11為了保證軸上零件的定位可靠，應(yīng)使其輪轂長(zhǎng)度_安裝輪轂的軸頭長(zhǎng)度。A大于 B小于C等于 D大于或等于9-12軸所受的載荷類型與載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力類型_。A一定相同 B一定不相同C可能相同也可能不同9-13在進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，一般將彎曲應(yīng)力考慮為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，將扭剪應(yīng)力考慮為_。A靜應(yīng)力 B對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力C. 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 D. 非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力9-14用安全系數(shù)法精確校核軸的疲勞強(qiáng)度時(shí)，其危

7、險(xiǎn)剖面的位置取決于_。A軸的彎矩圖和扭矩圖 B軸的彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu)C. 軸的扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu) D. 軸的彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)9-15為提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)優(yōu)先采用 的方法。A選擇好的材料 B.提高表面質(zhì)量C減小應(yīng)力集中 D增大軸的直徑9-16材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理的軸剛度不足，應(yīng)采取的措施是_。A采用合金鋼 B減小應(yīng)力集中C采用等直徑的空心軸 D增大軸的直徑9-17材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理的軸強(qiáng)度不足，不應(yīng)采取的措施是_ 。A采用合金鋼 B減小應(yīng)力集中C提高表面硬度 D增大軸的直徑9-18在用當(dāng)量彎矩法計(jì)算轉(zhuǎn)軸時(shí)，采用應(yīng)力校正系數(shù)是考慮到_。A. 彎曲應(yīng)力可能不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 B. 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力可

8、能不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力C. 軸上有應(yīng)力集中 D. 軸的表面粗糙度不同9-19試比較圖示兩軸的疲勞強(qiáng)度高低：_。Aa 圖的強(qiáng)度低 Bb圖的強(qiáng)度低C二者強(qiáng)度相同 D按b圖中圓角大小而定題9-19 圖題9-20 圖9-20在下圖的齒輪傳動(dòng)中，功率（P = 10 kW）從中間軸軸輸入，從、軸輸出，則軸上的轉(zhuǎn)矩_。A. 為T2，且T2 = 0B. 為T2，且T2 = T1 +T3C. 為T2，但T2T1 +T3，因T3T2D. 為T2 +T3二、填空題9-21根據(jù)軸的承載情況，工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為_；主要承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為_；只承受彎矩的軸稱為_。9-22根據(jù)軸的承載情況，自行車的前后軸屬于_。

9、9-23在進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，一般將彎曲應(yīng)力考慮為_變應(yīng)力，將扭剪應(yīng)力考慮為_變應(yīng)力。9-24如果軸的同一截面有幾個(gè)應(yīng)力集中源，則應(yīng)取其中_應(yīng)力集中系數(shù)來計(jì)算該截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。9-25軸在引起共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為_。工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為_軸。工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為_軸。三、簡(jiǎn)答題9-26進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮哪些方面的問題？9-27為提高軸的剛度，欲把軸的材料由45鋼改為合金鋼40Cr是否合適？為什么？9-28用合金鋼代替碳素鋼一定能提高軸的疲勞強(qiáng)度嗎？為什么？那么設(shè)計(jì)軸時(shí)，若采用合金鋼應(yīng)注意什么問題？9-29影響軸疲勞強(qiáng)度的因素有哪些？在設(shè)計(jì)

10、軸的過程中，如疲勞強(qiáng)度不夠時(shí)應(yīng)采取哪些措施？9-30在多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，為什么低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多。四、分析計(jì)算題9-31分析圖a）所示傳動(dòng)裝置中各軸所受的載荷（軸的自重不計(jì)），并說明各軸的類型。若將卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b）、c）所示，分析其卷筒軸的類型。 題9-31圖9-32圖示帶式輸送機(jī)有兩種傳動(dòng)方案，若工作情況相同，傳遞功率一樣，試分析比較：1按方案a）設(shè)計(jì)的單級(jí)齒輪減速器，如果改用方案b），減速器的哪根軸的強(qiáng)度要重新驗(yàn)算？為什么？2若方案a）中的V帶傳動(dòng)和方案b）中的開式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比相等，兩方案中電動(dòng)機(jī)軸所受的載荷是否相同？為什么。a） b）題9-32圖9-33一單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)

11、軸，危險(xiǎn)剖面上所受的載荷為水平面彎矩MH = 4×105 Nmm，垂直面彎矩MV = 1×105 Nmm，轉(zhuǎn)矩T = 6×105 Nmm，軸的直徑d =50 mm，試求：1危險(xiǎn)剖面上的的合成彎矩M、計(jì)算彎矩Mca和計(jì)算應(yīng)力。2.危險(xiǎn)剖面上彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力：、。五、結(jié)構(gòu)分析題9-34 指出圖中軸系的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并改正。題9-34 圖1六、參考答案1選擇題9-1 A； 9-2 D； 9-3 A； 9-4 D； 9-5 D；9-6 B； 9-7 D； 9-8 B； 9-9 A； 9-10 B；9-11 A； 9-12 C； 9-13 C； 9-14 D；

12、 9-15 C；9-16 D； 9-17 C； 9-18 B； 9-19 B； 9-20 D；2填空題9-21 轉(zhuǎn)軸 傳動(dòng)軸 心軸9-22 固定心軸9-23 對(duì)稱循環(huán) 脈動(dòng)循環(huán)9-24 一個(gè)最大的9-25 臨界轉(zhuǎn)速 剛性軸 撓性軸3簡(jiǎn)答題 （參考答案從略）4分析計(jì)算題9-31 答題要點(diǎn)：軸：只受轉(zhuǎn)矩，為傳動(dòng)軸；軸：除受轉(zhuǎn)矩外，因齒輪上有徑向力、圓周力等，還受彎矩，是轉(zhuǎn)軸；軸：不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸；軸：轉(zhuǎn)矩由卷筒承受，軸不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸；卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b，軸仍不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，是固定心軸；卷筒結(jié)構(gòu)改為圖c，軸除了受彎矩外，在齒輪和卷筒之間軸受轉(zhuǎn)矩，是轉(zhuǎn)軸；9-32 答題要點(diǎn)：1方案b）減速器中大齒輪軸需要重新驗(yàn)算。因?yàn)榕c方案a）相比，雖然減速器布置在高速級(jí)，此軸所受的轉(zhuǎn)矩減小了。但軸的外伸端不再是聯(lián)軸器，而是一個(gè)懸臂布置的齒輪，齒輪上一定作用有圓周力和徑向力。因此，此軸所受的彎曲應(yīng)力增大了。2若不計(jì)摩擦，電機(jī)軸所受的扭矩應(yīng)為相同，因?yàn)閭鬟f功率和轉(zhuǎn)速都相同。但是在方案b）中不再受彎矩了，因?yàn)閹鲃?dòng)有壓軸力，而聯(lián)軸器沒有。9-33 解題要點(diǎn)： Nmm對(duì)單向工作的轉(zhuǎn)軸，取= 0.6，則 Nmm N/mm2 N/mm2 N/mm2 ， N/mm2 N/mm25結(jié)構(gòu)分析題9-34 存在