習(xí)題答案完成

1、8-1 軸的功用是什么？轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸、心軸有何區(qū)別？軸由哪些部分組成？答：軸用于支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。用來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為心軸。主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸。軸通常由軸頭、軸頸、軸肩、軸環(huán)、軸端及不裝任何零件的軸段等部分組成。8-2 軸的常用材料有哪些？什么時(shí)候選用合金鋼？答：軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。合金鋼具有較高的機(jī)械性能和更好的淬透性，但價(jià)格較貴，可以在傳遞大功率、要求減輕軸的重量和提高軸頸耐磨性時(shí)采用，在一般工作溫度下，合金鋼和碳素鋼具有相近的彈性模量，采用合金鋼不能提高軸的

2、剛度。8-3 為什么一般轉(zhuǎn)軸都做成階梯形？階梯軸的各段直徑和長度應(yīng)根據(jù)什么原則確定？答：階梯軸各軸段截面的直徑不同，各軸段的強(qiáng)度相近，且有利于軸上零件的裝拆和固定。因此階梯軸在機(jī)器中的應(yīng)用最為廣泛。階梯軸的各段直徑是在初估最小直徑的基礎(chǔ)上，根據(jù)軸上零件的固定方式及其受力情況等，逐段增大估算確定；軸的各段長度主要由軸上零件及相互間的距離所決定。8-4 進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮哪些問題？答：1.便于軸上零件的裝配；2.保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定；3.軸的加工和裝配工藝性好；4.減少應(yīng)力集中，改善軸的受力情況8-5 試從減小軸上載荷、提高軸的強(qiáng)度出發(fā)，分別指出圖（a）（b）中哪一種布置形式結(jié)

3、構(gòu)更合理？為什么？ （a） （b）習(xí)題8-5圖 答：（a）圖 第一種布置形式的彎矩圖第二種布置形式的彎矩圖 根據(jù)彎矩圖，第二種布置形式更合理。 （b）圖 第一種布置形式的彎矩圖第二種布置形式的彎矩圖根據(jù)彎矩圖，第一種布置形式更合理。8-6 軸上零件常用的軸向固定和周向固定方法有哪些？答：常用的軸向固定方式有；軸肩和軸環(huán)套筒和圓螺母；彈性擋圈和緊定螺釘；軸端擋圈和圓錐面；常用的周向固定方式有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接，成形聯(lián)接及過盈配合聯(lián)接8-7 判斷圖中的1、2、3、4處軸的結(jié)構(gòu)是否合理？為什么？習(xí)題8-7圖 答：1處：軸肩高度超過了軸承的安裝尺寸，不合理；2處：軸頭長度過長，不能實(shí)現(xiàn)齒輪的軸向

4、固定；3、4處：結(jié)構(gòu)合理，能保證軸承的軸向定位。 8-8 圖示減速器軸輸出軸，分析其結(jié)構(gòu)存在哪些錯(cuò)誤。習(xí)題8-8圖答：1.軸的左端，軸頸處尺寸過長；2.左端軸承的定位軸肩高度超過軸承的安裝尺寸；3.齒輪處鍵槽的尺寸超過了輪轂的寬度，應(yīng)比輪轂寬度略短；4.套筒的直徑大于軸承的安裝尺寸；5.右端的輪轂缺少軸向的定位軸肩，并且該軸段應(yīng)比輪轂略短。8-9 試指出圖中18標(biāo)注處的錯(cuò)誤。習(xí)題8-9圖答：1.軸的左端，軸頸處尺寸過長；2.左端軸承的定位軸肩高度超過軸承的安裝尺寸；3.齒輪處缺少周向定位鍵槽的尺寸超過了輪轂的寬度，應(yīng)比輪轂寬度略短；4.套筒的直徑大于軸承的安裝尺寸；5.；6.此段軸的尺寸應(yīng)和密

5、封裝置的尺寸相適應(yīng)；7.缺少密封裝置；8.缺少周向定位。8-10 用彎扭組合強(qiáng)度校核圖中軸與齒輪配合處的強(qiáng)度。己知傳遞功率P= 4kW，轉(zhuǎn)速n= 690r/min，齒輪圓周力Ft=1100N，徑向力Fr=400N，軸與輪轂配合處直徑d=30mm。軸承支座間距離L=110mm，軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。解：1.繪出軸的空間受力圖，如圖（a)所示。2.繪出垂直面內(nèi)的受力圖，如圖（b）所示。計(jì)算RAV、 RBV。RAV= RBV=200N3.求D點(diǎn)的彎矩，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，如圖（c）所示。 =11000N·mm4.繪出水平面內(nèi)的受力圖，如圖（d）所示。計(jì)算RAH、 RBH。RAH=

6、 RBH=550N5.作水平面內(nèi)的彎矩圖，如圖（e）所示。=30250N·mm6.作合成彎矩圖，如圖（f）所示。最大合成彎矩在D點(diǎn)處，其值為=32188 N·mm7.繪制扭矩圖。如圖（g）所示。 N·mm8.作當(dāng)量彎矩圖，如圖（h）所示。最大當(dāng)量彎矩在D點(diǎn)處，取=0.6，其值為 N·mm（a）（b）（c）（d）（e）（f） （g） （h）9.確定最大當(dāng)量處的軸徑查表8-1得45鋼調(diào)質(zhì)處理的彎曲強(qiáng)度極限-1b=650。查表8-4許用彎曲應(yīng)力-1b=60MPa，D點(diǎn)處的直徑為 mm軸與輪轂配合處直徑d=30mm，強(qiáng)度足夠。8-11 有一直齒圓柱齒輪減速器如圖

7、所示。所傳遞的功率P =15.8kW，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=980r/min，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=215r/min，從動(dòng)輪齒數(shù)Z2=82，主動(dòng)輪齒數(shù)Z1=18，模數(shù)m = 5mm，齒寬B = 80mm。試設(shè)計(jì)從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。假設(shè)采用深溝球軸承。習(xí)題8-11圖 解：1.選擇軸的材料選用45號(hào)鋼并經(jīng)正火處理。查表8-1得b=600MPa。2.按轉(zhuǎn)矩估算最小直徑（對(duì)減速器的輸出軸來說，就是外伸端直徑）。查表8-2得C=115帶入 =29.05mm因開一個(gè)鍵槽，將直徑增大5%，即29.05×105%=30.5mm，按表8-3選取d=32mm(與聯(lián)軸器孔徑范圍相適應(yīng))。 3.軸段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）確定軸

8、上零件的位置和固定方式齒輪裝在軸的中央，軸承對(duì)稱地裝在齒輪兩邊。齒輪左側(cè)用軸環(huán)、右側(cè)用套筒作軸向固定，用平鍵和過盈配合（如H7/r6）作周向固定；左端軸承與軸采用有過盈的過渡配合（如K6）作周向固定，用軸環(huán)及左邊的軸承蓋作軸向固定；右端軸承與軸采用有過盈的過渡配合（如K6）作周向固定，用套筒和右邊的軸承蓋作軸向固定。聯(lián)軸器用平鍵作周向固定，用軸肩作軸向固定。繪制出軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖所示。圖8-18 軸的結(jié)構(gòu)草圖 （2）確定軸的各段直徑根據(jù)外伸端直徑d = 32mm，按結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求做成階梯形軸。通過軸承蓋軸段的直徑，按軸肩高度并考慮密封元件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，取為40mm；軸頸直徑為45mm（按滾動(dòng)軸承

9、內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列）；安裝齒輪的軸頭直徑，按軸肩高度要求和軸徑標(biāo)準(zhǔn)值，取為50 mm；軸環(huán)外徑為60 mm。（3）確定軸的各段長度因齒輪輪轂長為80 mm，為使套筒緊貼齒輪端面，取軸頭長度為78 mm；滾動(dòng)軸承的寬度為18 mm，因此取軸頸長度為18 mm；根據(jù)跨距L = 170mm，取軸環(huán)寬度為32mm；套筒長度亦取32 mm。由結(jié)構(gòu)草圖得4.進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算（1）求軸上的作用力。繪出軸的空間受力圖，如圖（a)所示。 計(jì)算從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩T N·mm圓周力 =3423N徑向力 Fr= Ft tan200=3423×0.364=1232N（2）作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，如圖（b）所示。支點(diǎn)

10、反力 RAV= RBV=616ND點(diǎn)的彎矩 =52379N·mm（3）作水平面內(nèi)的彎矩圖，如圖（c）所示。（a）（b）（c）（d）（e）（f）圖8-19 軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖支點(diǎn)反力 RAH= RBH=1712ND點(diǎn)的彎矩 =145520N·mm（4）作合成彎矩圖，如圖（d）所示。最大合成彎矩在D點(diǎn)處，其值為 =154660N·mm（5）作扭矩圖，如圖8-19（e）所示。（6）作當(dāng)量彎矩圖，如圖8-19（f）所示。最大當(dāng)量彎矩在D點(diǎn)處，取=0.6，其值為=447570N·mm（7）確定最大當(dāng)量處的軸徑查表8-4得45鋼正火處理的許用彎曲應(yīng)力-1b=55MP

11、a，D點(diǎn)處的直徑為 mm考慮開有鍵槽，將軸徑增大5%，即43.33 × 105 %= 45 .25mm。實(shí)際采用50mm，強(qiáng)度余量較大，但因考慮到外伸端直徑32處的強(qiáng)度余量不大，故不宜將D點(diǎn)處的直徑縮小。所以仍取65mm，這樣軸的剛度也比較好。 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸確定后，再根據(jù)工作要求確定其公差配合和粗糙度，過渡圓角、中心孔型號(hào)，并根據(jù)軸的直徑查得鍵槽尺寸及公差，提出技術(shù)要求，最后畫出軸的工作圖。 8-12 說明下列軸承代號(hào)的意義：6212 、7206AC、32310。答：略8-13 何謂滾動(dòng)軸承的額定壽命？何謂當(dāng)量動(dòng)載荷？如何計(jì)算？答：采用一批（2030套）相同型號(hào)的軸承，在相同載荷P

12、作用下作壽命試驗(yàn)，從而得到其中90的軸承不出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕時(shí)的總轉(zhuǎn)數(shù)（其值很大，以106轉(zhuǎn)為單位），此總轉(zhuǎn)數(shù)稱為該軸承在載荷P作用下的額定壽命，用L10表示。滾動(dòng)軸承的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件一般與確定基本額定動(dòng)載荷的假定條件不同。為了計(jì)算軸承壽命時(shí)能與基本額定動(dòng)載荷在相同條件下比較，須將實(shí)際載荷換算成當(dāng)量動(dòng)載荷。此載荷為一假定的載荷，在該載荷作用下，軸承壽命應(yīng)與實(shí)際載荷作用下的壽命相同。P= fP（X Fr+Y Fa）8-14 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些問題？答：軸承套圈的軸向固定；軸和軸承組合的軸向固定；軸承組合的調(diào)整；保證配合部分的剛度和同軸度。8-15 一膠帶運(yùn)輸機(jī)如圖所示。其軸上準(zhǔn)備采用深溝球軸承

13、，試選擇軸的型號(hào)。已知：膠帶給予軸的力F =16kN，軸的轉(zhuǎn)速n= 80r/min，軸頸直徑d=55mm，要求軸承壽命Lh=l 0000h，載荷平穩(wěn)，沒有沖擊。答：1.軸承受力分析 畫出軸的受力圖,計(jì)算軸承1和軸承2所受的力。R1= R2=8000N2.確定軸承所需的額定動(dòng)載荷Cj（1）當(dāng)量動(dòng)載荷P 由于采用深溝球軸承，且軸向力FA=0，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P= fPFr ，查表8-8，fP=1，所以P= fPFr=fPR1 =8000N（2）溫度系數(shù)fT 一般機(jī)械工作溫度1200，fT=1。（3）軸承預(yù)期壽命Lh Lh=10000h。（4）轉(zhuǎn)速n n = 80r/min（5）壽命指數(shù) =3kN3.

14、選擇軸承型號(hào)根據(jù)軸徑d=55mm，查軸承標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)選用6011型軸承，額定動(dòng)載荷C=30.2kN，符合要求。8-16 如圖所示為一斜齒圓柱齒輪減速器的高速軸。根據(jù)工作情況，選用了一對(duì)角接觸球軸承，面對(duì)面安裝在軸上。已知：軸承所受徑向載荷Fr1=1000N，F(xiàn)r2=2100N，軸上所受軸向外載荷A=900N，軸的直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中承受中等沖擊載荷，溫度正常，要求使用壽命L h=2000h，試選擇軸承型號(hào)。解：1.試選用7200AC型軸承，=250（1）計(jì)算軸承附加軸向力S由表8-11可得“70000AC”軸承的內(nèi)部軸向力FS=0.63Fr，因此S1=0.63Fr1=0.63×1000=630NS2=0.63Fr2=0.63×2100= 1323N2.計(jì)算軸向載荷因S2+A=1323+900=2223NS1，所以可判定軸承1為壓緊端，軸承2為放松端。兩端軸承的軸向載荷為Fa1= S2+ A =2223NFa2= S2=1323N3.求載荷系數(shù)X、YFa1/ Fr1=2223/1000=2.22，F(xiàn)a2/ Fr2=1323/2100=0.63。查表8-7得：Fa1/ Fr1e，X2=0.41，Y2=0.87 ；Fa2/ Fr2e，X1 =1，Y1 =0。4.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2P= fP（X Fr+Y Fa）查表8-8得