機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案第十三章 軸ppt課件

1、第十三章第十三章 軸軸 填空題選擇題計(jì)算題問(wèn)答題131按軸的軸線外形不同，軸可分為_(kāi)和_兩大類。答案：直軸、曲軸132按軸直軸所受載荷性質(zhì)不同，可分為_(kāi)、_和_三種。答案：心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸133心軸只接受_而不接受_答案；彎矩；扭矩134傳動(dòng)軸主要接受_答案：扭矩。135自行車前輪軸是_答案：心軸。139增大軸在剖面過(guò)渡處的圓角半徑，其優(yōu)點(diǎn)是_答案：降低應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度1310在軸的初步計(jì)算中，軸徑是按_來(lái)初步估定的答案：改動(dòng)強(qiáng)度答案：合理外形、構(gòu)造尺寸138軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)包括定出軸的_和全部_。 137 自行車后輪軸是_答案：心軸 答案：轉(zhuǎn)軸136自行車中鏈輪軸是_1311任務(wù)時(shí)傳

2、送扭矩并接受彎矩的輪是以下中哪個(gè)？1心軸；2轉(zhuǎn)軸；3傳動(dòng)軸答案；轉(zhuǎn)軸1312任務(wù)時(shí)只接受彎矩，不傳送扭矩的軸，稱為什么軸？1心軸；2轉(zhuǎn)軸；3傳動(dòng)軸答案：心軸1313任務(wù)時(shí)以傳送扭矩為主，不接受彎矩或彎矩很小的軸，稱為什么軸？1心軸；2轉(zhuǎn)軸；3傳動(dòng)軸答案：傳動(dòng)軸 1314鐵路車輛的車輪軸是以下中哪個(gè)軸？1心軸；2轉(zhuǎn)軸；3傳動(dòng)軸答案：心軸1315普通任務(wù)溫度下200 ，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇軸所運(yùn)用的鋼的種類和決議鋼的熱處置方法時(shí)，所根據(jù)的是以下中的哪個(gè)？1軸的強(qiáng)度與剛度；2軸的強(qiáng)度與耐磨性；3軸的剛度與耐磨性。答案：軸的強(qiáng)度與剛度1316運(yùn)用最為廣泛的軸資料是以下中的哪

3、種？1 45鋼；2 40Cr鋼； 3 20鋼；4 20Cr鋼。答案：好鋼。1317設(shè)計(jì)用于載荷較大而無(wú)很大沖擊的重要軸時(shí)，宜采用的資料是以下中的哪種？145鋼正火；240Cr調(diào)質(zhì)；320Cr滲碳；4QT 40017。答案：40 Cr調(diào)質(zhì)。1318作用在轉(zhuǎn)軸上的各種載荷中，能產(chǎn)生對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力的以下中的哪個(gè)力？1軸向力；2徑向力；3不平衡質(zhì)量引起的離心力；4扭矩。答案：徑向力1319在按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)展軸的強(qiáng)度核核時(shí)，引入扭矩折算系數(shù)a的緣由是思索到以下中哪個(gè)？1彎曲應(yīng)力能夠不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力；2扭剪應(yīng)力能夠不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力；3軸上有應(yīng)力集中；4所采用的強(qiáng)度實(shí)際與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有偏向答案：扭剪應(yīng)力

4、能夠不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。1320軸的準(zhǔn)確校核就是校核其危險(xiǎn)剖面的綜合平安系數(shù)。危險(xiǎn)剖面的位置取決于以下中的哪個(gè)？1軸的彎矩圖和改動(dòng)圖；2軸的彎矩圖和軸的構(gòu)造；3軸的扭矩圖和軸的構(gòu)造；4軸的當(dāng)量彎矩圖和軸的構(gòu)造 答案：軸的當(dāng)量彎矩圖和軸的構(gòu)造1321安裝齒輪的軸：假設(shè)軸的彎曲變形超越限制，會(huì)呵斥以下中哪個(gè)景象出現(xiàn)？1輪齒傳動(dòng)干涉；2齒報(bào)應(yīng)力集中景象嚴(yán)重3沿齒寬方向發(fā)生偏載；4傳動(dòng)的動(dòng)載荷加大。答案：沿齒寬方向發(fā)生偏載。1322在設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)速n不高的軸時(shí)，應(yīng)使它的臨界轉(zhuǎn)速n。為任務(wù)轉(zhuǎn)速n的多少？10.85 倍以下；20851倍；311.5 倍；415倍以上。答案：15倍以上1323軸的臨界角速度為

5、c，任務(wù)角速度為，那么對(duì)柔性軸而言，有哪種關(guān)系？1324圖示133為斜齒輪動(dòng)力分配箱，動(dòng)力由I軸輸入功率p1，轉(zhuǎn)速n1， 、軸輸出 、軸負(fù)載一樣，齒輪2、3尺寸一樣。試比較：1兩方案軸受力，畫出空間受力圖僅畫出各力的方向。2兩方案軸是心軸、傳動(dòng)軸還是轉(zhuǎn)軸? 解：1兩方案軸受力比較如因134所示。 圖 134為兩方案 軸空間受力圖。從圖 134a可看出，a方案 軸上外載荷除軸向力Fa21和Fa31外，全部自相平衡，整個(gè)軸系不受彎矩的作用；b方案I上的外載荷也具有同樣的特點(diǎn)，但由于兩齒輪對(duì)不在同一平面上，那么兩齒輪之間軸段受有彎矩作用。圖133斜齒輪動(dòng)力分配箱圖134 軸受力圖2a方案 軸是傳動(dòng)軸

6、。由于此時(shí) 軸只遭到輸入扭矩的影響。b方案軸是轉(zhuǎn)軸，由于它除了受扭矩的影響之外，還受有彎矩的作用。例1325設(shè)計(jì)某攪拌機(jī) 軸包括選擇兩端的軸承及外伸端的聯(lián)輪器，見(jiàn)圖 。知：電動(dòng)機(jī)額定功率 P4kw 轉(zhuǎn)速 n1 750 rmin；低速軸轉(zhuǎn)速n2= 13o r/min；大齒輪節(jié)圓直徑d 2=300 mm， 寬度B2=90 mm，齒 輪螺旋角 12 ，法面壓力角an 20 。要求： 1完成軸的全部構(gòu)造設(shè)計(jì)。 2根據(jù)彎扭合成實(shí)際驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。 3準(zhǔn)確校核軸的危險(xiǎn)剖面能否平安。 低速軸表示圖 解：1求輸出軸上的功率P2及扭矩T2 ; P2 =1 2 P 式中 1 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 1

7、 0.99； 2齒輪嚙合效率含軸承效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，2 0 97； P電動(dòng)機(jī)功率，由題意 P4 kw。代入上述數(shù)據(jù)得2作用在大齒輪上的載荷其中，F(xiàn) t為圓周力；F r為徑向力；F a為軸向力。作用方向見(jiàn)圖132b所示。3初步估算軸的最小直徑d min 根據(jù)表152，中選用軸的資料為45鋼，取系數(shù)A0=110，那么輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸端直徑。思索到在輸出輪軸端安裝有半聯(lián)軸器，放在軸端開(kāi)設(shè)有平鍵鍵槽。所以，軸徑應(yīng)增大 3，即d min 1 03 X 34003。 35.02 mm。為使所選軸徑d-與聯(lián)軸器的孔徑相順應(yīng)，需同時(shí)選用聯(lián)軸器型號(hào)。根據(jù)輸出扭矩T2=282092 Nmm

8、，由GB 432384選用TL型彈性套柱銷式聯(lián)軸器，其半聯(lián)器 的孔徑d=40 mm，故取d-40 mm3502 mm；半聯(lián)軸器長(zhǎng)L 112 mm，經(jīng)校核，該聯(lián)軸器適用。聯(lián)鉆器型號(hào)為計(jì)算圖TL7彈性套柱銷聯(lián)軸器4軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)1擬定軸上零件的裝配方案。斜齒輪從軸的右端裝入，左端用軸肩定位。構(gòu)造圖見(jiàn)圖 a。2根據(jù)軸向定位的要求，確定軸上各段的直徑和長(zhǎng)度。 1為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 段的左端應(yīng)制出一個(gè)軸肩，取段的直徑為d =46 mm；右側(cè)用軸端擋圈定位，按軸端直徑d 40 mm查CB 892一86，取擋圈直徑 D50 mm。因半聯(lián)軸器長(zhǎng)為112mm，半聯(lián)軸器與軸的配合長(zhǎng)度L1=84 mm，為

9、保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，那么 段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短。取 L 80 mm。 2初選軸承。因滾動(dòng)軸承同時(shí)接受徑向力和軸向力，并且軸的轉(zhuǎn)速較低，因此選用單列圓錐滾子向心推力軸承。參照任務(wù)要求并根據(jù)d 46 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用 0 根本游隙組、規(guī)范精度等級(jí) G級(jí)精度的單列圓錐滾子軸承 7210，其尺寸 d D T內(nèi)徑 外徑 寬度 50 90 2175。故取d = d =50 mm; L =22mm 兩端滾動(dòng)軸承取成同一型號(hào)；長(zhǎng)度尺寸L 原那么可取為2175mm，但從尺寸圓整的角度，取 L 22 為了左端滾動(dòng)軸承的軸向定位和齒輪右端的軸向定位，取 d 為滾動(dòng)軸承定位軸肩

10、。由軸承產(chǎn)品樣本查得。 7210軸承的定位軸肩高度為4mm，故 d =58mm。 思索箱體的鑄造誤差，裝配時(shí)應(yīng)留有余地，使?jié)L動(dòng)軸承距內(nèi)邊有一段間隔，取其為 S 5 mm。 (3安裝齒輪處的軸段 的直徑d 55m m。齒輪右端用套筒頂住軸承進(jìn)展定位。由于齒輪輪線寬 B2 90mm，為使套筒端面和齒輪輪轂端面嚴(yán)密貼和，保證定位可靠，取L 86 mm；齒輪另一端依托軸段 構(gòu)成的軸肩進(jìn)展定位，為定位可靠，取d 62mm，軸肩寬度L 10mm。 ( 4軸承端蓋的總寬度定為 20 mm由減速器和軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)計(jì)而定。根據(jù)軸承端蓋的裝拆方便原那么和便于對(duì)軸承添加光滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器的左端面

11、間的間隔 L30 mm，故 L 50 mm。 ( 5齒輪端面距箱體內(nèi)壁之間應(yīng)留有間隙。取間隙a15 mm，那么取L =46 mm同理至此，軸上各段的直徑和長(zhǎng)度已得到初步確定。詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容主要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)圖表達(dá)，詳細(xì)見(jiàn)圖a，以上的文字表達(dá)可省略 3軸上零件的周向定位。齒輪與軸：因d 55mm，由規(guī)范手冊(cè)查GB 109579，鍵槽運(yùn)用鍵槽銑刀加工，鍵槽長(zhǎng)度80mm，鍵槽剖面尺寸 tb=5.5 0+0.2 16 0+0.043；為保證齒輪與軸配合良好，具有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合采用 55H7/r6 半聯(lián)軸器與輪：同前理，鍵槽長(zhǎng)取為 80 mm，健槽剖面尺寸 tb=5.

12、5 0+0.2 16 0+0.043 ；配合選用 40H7/r6 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位依托過(guò)渡配合保證，選用 50H7/m6 4軸的工藝構(gòu)造。軸承配合軸段外表需求磨削，故友端軸承定位臺(tái)肩處應(yīng)設(shè)置砂輪越程槽，其詳細(xì)尺寸可參照GB60435 86確定。按GB604348 確定各軸肩處的圓角半徑r；兩軸端倒角均為 2 X 45 5軸的資料及熱處置 該軸無(wú)特殊要求，因此，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處置，HBS220250。與軸承配合處，外表淬火處置，HRC 4550。軸資料的機(jī)械性能由于毛坯直徑小于200mm，由表15一l可知：s=650MPa; 1=300MPa;1=155MPa6軸上載荷確實(shí)定由前面所確

13、定的軸的構(gòu)造尺寸，詳見(jiàn)圖a，可知簡(jiǎn)支梁的支承跨距為152mm，見(jiàn)圖b。支反力及彎矩由此而確定。1在程度面內(nèi)，軸受力見(jiàn)圖 C程度面內(nèi)彎矩圖見(jiàn)圖 d2在垂直平面內(nèi)，軸的受力見(jiàn)圖e由力及力矩平衡方程解之得負(fù)號(hào)表示實(shí)踐載荷方向與所設(shè)方向相反垂直平面內(nèi)的彎矩圖見(jiàn)圖f3彎矩合成。將程度面與垂直面的彎矩按 進(jìn)展合成，合成彎矩見(jiàn)圖 g。4軸上的扭矩，見(jiàn)圖 h。5彎矩與扭矩的合成。彎矩與扭矩按下式合成，即 式中a折算系數(shù)。由于該軸為攪拌機(jī)用減速器軸，停車與啟動(dòng)頻繁，不存在正反轉(zhuǎn)，故扭矩引起的剪應(yīng)力為 脈動(dòng)循環(huán)，取a059。當(dāng)量彎矩合成圖見(jiàn)圖i。7按當(dāng)量彎矩合成校核軸的強(qiáng)度從圖132可知，剖面C為危險(xiǎn)剖面。由于此

14、處M cM ca max189791Nmm?？箯澠拭婺Ａ縒 c由表154可知，帶有健糟的軸剖面由表153可知，1b50MPa。所以， c a 1b ，故平安。8按疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)確校核軸的強(qiáng)度1危險(xiǎn)剖面確實(shí)定。判別軸的危險(xiǎn)剖面，應(yīng)綜合思索剖面尺寸大小、載荷應(yīng)力大小及應(yīng)力集中等要素的影響。從應(yīng)力集中影響角度看，剖面、兩處過(guò)盈引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重；從受載情況角度看，C剖面載荷最大。 剖面應(yīng)力集中雖近似于剖面，但剖面處不受扭，同時(shí)，其軸徑也較大，故不需校核。剖面C上載荷雖大，但應(yīng)力集中不大，且其軸徑也較大，故剖面為危險(xiǎn)剖面。2 剖面的疲勞強(qiáng)度抗彎剖面模量 抗剪剖面模量剖面上的彎矩由插值法確定、得面上的扭

15、矩為彎曲應(yīng)力為改動(dòng)剪應(yīng)力為剖面上由軸肩引起的實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)a0與a由附表32查取，因 r / d= 2.5 / 50 = 0.05 , D / d = 55 / 50 = 1.1 經(jīng)內(nèi)插法求得由附圖31可得軸的資料敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖32可得尺寸系數(shù) 072；由附圖33得改動(dòng)尺寸系數(shù) 085。剖面所在軸段應(yīng)磨削加工，由附圖34得外表質(zhì)量系數(shù)為 = 0.92軸外表未經(jīng)強(qiáng)化處置，故外表硬化加工的強(qiáng)化系數(shù)人 q=1。那么綜合系數(shù)值為資料系數(shù)由 33可知那么計(jì)算平安系數(shù)為設(shè)計(jì)平安系數(shù)普通取為S15。所以S caS，平安。9軸的任務(wù)圖從略。1325軸的功用是什么？心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸的區(qū)

16、別是什么？答：軸的功用是用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件如齒輪、帶輪等。根據(jù)接受載荷的不同，鉆可分為心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸三種。心軸只接受彎矩而不傳送扭矩；轉(zhuǎn)軸既傳送轉(zhuǎn)矩又接受彎矩；傳動(dòng)軸只傳送轉(zhuǎn)矩而不接受彎矩或彎矩很小。1326用合金鋼替代優(yōu)質(zhì)碳素鋼就一定能提高軸的疲勞強(qiáng)度嗎？為什么？設(shè)計(jì)軸時(shí)，假設(shè)采用合金鋼，應(yīng)留意些什么問(wèn)題？ 答：軸的疲勞強(qiáng)度取決于多種要素，主要有資料的機(jī)械特性，應(yīng)力集中的影響等。合金鋼比優(yōu)質(zhì)碳素鋼的機(jī)械強(qiáng)度高，但它對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較高。所以在采用高強(qiáng)度合金鋼時(shí)。如不留意構(gòu)造設(shè)計(jì)和外表粗糙度等問(wèn)題，會(huì)呵斥過(guò)大的應(yīng)力集中，此時(shí)不一定能改善軸的疲勞強(qiáng)度。放在采用合金鋼作為軸的資料時(shí)，一

17、定要留意以上幾個(gè)問(wèn)題。1327在進(jìn)展軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)思索哪些問(wèn)題？答：軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)具有很大的靈敏性和多樣性，雖然如此，在鈾的構(gòu)造設(shè)計(jì)中，應(yīng)思索以下幾個(gè)問(wèn)題。l制造安裝要求。軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆。2定位要求。軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的任務(wù)位置。3各零件要結(jié)實(shí)而可靠地相對(duì)固定。4盡量減小應(yīng)力集中。 1328軸的計(jì)算彎矩 中系數(shù)a的含義是什么？如何取值？答：式中的a是根據(jù)扭矩T的性質(zhì)而定的折算系數(shù)。在轉(zhuǎn)軸中彎矩引起的彎曲應(yīng)力，普通是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭矩引起的扭剪應(yīng)力并非都是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。在強(qiáng)度計(jì)算中，為使彎曲應(yīng)力和扭剪應(yīng)力的循環(huán)特性一致，所以在公式中引入將扭矩引起的改動(dòng)剪應(yīng)力轉(zhuǎn)化成對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力的折算系數(shù)a。 規(guī)定 a = 1 b / r b。式中， 1 b對(duì)稱循環(huán)時(shí)的許用彎曲應(yīng)力， r b循環(huán)特性系數(shù)為r時(shí)的許用彎曲應(yīng)力。rl時(shí)，a0.3; r=0時(shí), a0.59;r=1時(shí), a=11329在什么情況下，軸段應(yīng)設(shè)有退刀槽和砂輪越程增？其尺寸如何確定？答：當(dāng)軸段上有螺紋或需求磨削加工時(shí)，應(yīng)設(shè)置退刀槽或砂輪越程槽。其尺寸應(yīng)參照 GB 640386的規(guī)定。1330如何提高軸的疲勞強(qiáng)度？如何提高軸的剛度？答：可以從構(gòu)造和工藝兩方面采取措施來(lái)提高鋼