《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》4版教學(xué)資源教材習(xí)題解答軸的設(shè)計(jì)

1、習(xí)題與參考答案、復(fù)習(xí)思考題1按軸所受載荷的情況可分哪三類 7M分析自行車的前軸、中軸、后軸的受載情況，說明它們各 屬于哪類軸？2為提高軸的剛度，把軸的材料由45號(hào)鋼改為合金鋼是否有效 ？為什么？3軸上零件的軸向及周向固定各有哪些方法？各有何特點(diǎn)？各應(yīng)用于什么場(chǎng)合？4軸的計(jì)算當(dāng)量彎矩公式 Mca vM 2T 2中，應(yīng)力校正系數(shù)的含義是什么？如何取值？5影響軸的疲勞強(qiáng)度的因素有哪些 ？在設(shè)計(jì)軸的過程中，當(dāng)疲勞強(qiáng)度不夠時(shí)，應(yīng)采取哪些措施使 其滿足強(qiáng)度要求？、單項(xiàng)選擇題1工作時(shí)只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為 。A.心軸B.轉(zhuǎn)軸C.傳動(dòng)軸D.曲軸2采用 的措施不能有效地改善軸的剛度。A.改用高強(qiáng)度合金

2、鋼B.改變軸的直徑C.改變軸的支承位置D.改變軸的結(jié)構(gòu)3按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸的應(yīng)力時(shí)，要引入系數(shù)，這 是考慮。A.軸上鍵槽削弱軸的強(qiáng)度B.合成正應(yīng)力與切應(yīng)力時(shí)的折算系數(shù)C.正應(yīng)力與切應(yīng)力的循環(huán)特性不同的系數(shù)D.正應(yīng)力與切應(yīng)力方向不同4轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，受不變的載荷，其所受的彎曲應(yīng)力的性質(zhì)為 。A.脈動(dòng)循環(huán)B.對(duì)稱循環(huán)C.靜應(yīng)力D.非對(duì)稱循環(huán)225對(duì)于受對(duì)稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸，計(jì)算彎矩（或稱當(dāng)量彎矩）Mca *,M T , 應(yīng)取A.=0.3B.=0.6C.=1D.=6根據(jù)軸的承載情況， 的軸稱為轉(zhuǎn)軸。A.既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩B.只承受彎矩不承受轉(zhuǎn)矩C.不承受彎矩只承受轉(zhuǎn)矩D.承受較大軸向載荷三、填空題1自行

3、車的中軸是 軸，而前輪軸是 軸。2為了使軸上零件與軸肩緊密貼合，應(yīng)保證軸的圓角半徑 軸上零件的圓角半徑或倒 角Co3對(duì)大直徑的軸的軸肩圓角處進(jìn)行噴丸處理是為了降低材料對(duì) 的敏感性。4傳動(dòng)軸所受的載荷是。5 一般單向回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，考慮起動(dòng)、停車及載荷不平穩(wěn)的影響，其扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的性質(zhì)按 處理。四、分析計(jì)算題1試分析題1圖所示卷揚(yáng)機(jī)中各軸所受的載荷，并由此判 定各軸的類型。(軸的自重、軸承中的摩擦均不計(jì))2某蝸輪與軸用 A型普通平鍵聯(lián)接。已知軸徑d = 40mm,轉(zhuǎn)矩T= 522000N mm,輕微沖擊。初定鍵的尺寸為b=12mm ,h=8mm, L= 100mm。軸、鍵和蝸輪的材料分別為 45號(hào)鋼，

4、35 號(hào)鋼和灰鑄鐵，試校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度。若強(qiáng)度不夠，請(qǐng)?zhí)岢鰞?種改進(jìn)措施。平鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力(MPa)聯(lián)接方式聯(lián)接中較弱零件的材料靜載荷載荷性質(zhì)輕微沖擊p靜聯(lián)接(普通平鍵)鋼1201501001206090鑄鐵7080506030453如題3圖所示的錐齒輪減速器主動(dòng)軸。已知錐齒輪的平均分度圓直徑 dm=56.25mm,所受圓周力Ft =1130N ,徑向力 Fr=380N,軸向力 Fa=146N。試 求：(1)畫出軸的受力簡圖；(2)計(jì)算支承反力；(3)畫出軸的彎矩圖、合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖。五、結(jié)構(gòu)題(圖解題)題1圖1如題1圖所示的某圓柱齒輪裝于軸上，在圓周方向采用 A型普通平鍵固定；在軸向，齒

5、輪的左端用套筒定位，右端用軸肩定位。試畫出 這個(gè)部分的結(jié)構(gòu)圖。2如題2圖所示，試畫出軸與軸承蓋之間分別采用毛氈圈和有骨架 唇形密封圈時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。3試指出題3圖所示的軸系零部件結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，并說明錯(cuò)誤原 因。說明：(1)軸承部件采用兩端固定式支承，軸承采用油脂潤滑；(2)同類錯(cuò)誤按1處計(jì)；(3)指出6處錯(cuò)誤即可，將錯(cuò)誤處圈出并引出編號(hào)，并在圖下做 簡單說明；(4)若多于6處，且其中有錯(cuò)誤答案時(shí)，按錯(cuò)誤計(jì)算。題2圖題3圖題4圖4 題4圖所示為下置式蝸桿減速器中蝸輪與軸及軸承的組合結(jié)構(gòu)。蝸輪用油潤滑，軸承用脂 潤滑。試改正該圖中的錯(cuò)誤，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。5題5圖所示為斜齒輪、軸、軸承組合結(jié)構(gòu)圖。斜

6、齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑。試改正該圖中的錯(cuò)誤，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。題5圖習(xí)題參考答案復(fù)習(xí)思考題答案（參考答案從略）單項(xiàng)選擇題1 A 2A 3c 4B 5c 6 A填空題轉(zhuǎn)；心2小于3 應(yīng)力集中4轉(zhuǎn)矩5脈動(dòng)循環(huán)分析計(jì)算題1解題要點(diǎn)：軸I只受轉(zhuǎn)矩，為傳動(dòng)軸；軸n既受轉(zhuǎn)矩，又受彎矩，故為轉(zhuǎn)軸；軸出只受彎矩，且為轉(zhuǎn)動(dòng)的, 故為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸；軸W只受彎矩，且為轉(zhuǎn)動(dòng)的，故為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。2解題要點(diǎn)p。因依題意知該聯(lián)接為靜聯(lián)接，將聯(lián)接中機(jī)械性能較弱的材料灰鑄鐵的許用擠壓應(yīng)力作為載荷性質(zhì)為輕微沖擊，查表知（rp=5060MPa。聯(lián)接工作面上的擠壓應(yīng)力為4T 4Tdhl dh(L b)4 52200040 8 (10

7、0 12)MPa74.148MPap 50 60MPa故該鍵聯(lián)接強(qiáng)度不足。改進(jìn)措施，可用下列兩種之一：（1）采用雙鍵；（2）增加輪轂寬度，加長鍵的長度。3解題要點(diǎn)（1）軸的受力簡圖如題 3圖解（b）所示。題3圖解(2)垂直面支承反力：由 2 Ma=0,即一RBYX100+Ft150=0,得Ft 150100但3% 1695N 100RAYRBYFt(1695 1130)N 565Nb.求水平面支反力:100 Fadm/2 Fr amrRBZFr 150 Fadm/2100380 150 146 56.25/2 2 N 528.938N100RAZ RBZ Fr (528 380)N 148.9

8、38N(3)畫出軸的彎矩圖、合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖：a.垂直面彎矩My圖如題3圖解(c)所示。B 點(diǎn)的彎矩M byRay100565 100N mm 56500N mmb.水平面彎矩 MZ圖如題3圖解(d)所示。B 點(diǎn)的彎矩M BZRAZ100148.893 100N mm 14893.8NmmC 點(diǎn)的彎矩 MCZ Fadm/2 146 56.25/2N mm 4106.2N mmc.合成彎矩M圖如題3圖解(e)所示。B 點(diǎn)的彎矩 Mb JM1YMl? V56500214893.82 N - mm 58430N - mmC 點(diǎn)的彎矩 Mc JMIYMd 后410622 N - mm 4106.2N

9、 - mmd.作轉(zhuǎn)矩圖如題3圖解(f)所示。T Ftdm/2 1130 56.25/2N - mm 31781.25N - mme.作計(jì)算彎矩圖如題圖 3圖解(g)所示。該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取a =。B點(diǎn)的彎矩McaB 4M2 ( Tb)2v584302 (0.6 31781.25)2 N - mm 61434N - mmC點(diǎn)的彎矩McaC VM(2 ( Tc)2 Y4106.22 (0.6 31781.25)2 N - mm 19505N - mmA點(diǎn)的彎矩McaA Jma ( Ta)2T 0.6 31781.25N - mm 19068N - mm五、結(jié)構(gòu)題(圖解題)1結(jié)構(gòu)如題1圖解所示。2結(jié)構(gòu)如題2圖解所示。題2圖解3解題要點(diǎn)題3圖中存在錯(cuò)誤如下(見題 3圖解)：題3圖解(1)彈簧墊圈開口方向錯(cuò)誤；(2)螺栓布置不合理，且螺紋孔結(jié)構(gòu)表示錯(cuò)誤；(3)軸套過高，超過軸承內(nèi)圈定位高度；(4)齒輪所在軸段過長，出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，軸套定位齒輪不可靠；(5)鍵過長，軸套無法裝入；(6)鍵頂面與輪轂接觸；且鍵與固定齒輪的鍵不位于同一軸向剖面的同一母線上;(