貴州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考研練習(xí)題-_軸

1、選擇題(1)增大軸肩過(guò)渡處的圓角半徑,其優(yōu)點(diǎn)是 D.A,使零件的周向定位比擬可靠 B.使軸的加工方便C,使零件的軸向固定比擬可靠 D.降低應(yīng)力集中,提升軸的疲勞強(qiáng)度(2)只承受彎矩的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸,軸外表一固定點(diǎn)的彎曲應(yīng)力是 C.A.靜應(yīng)力 B.脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力C.對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 D.非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力(3)轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力b的應(yīng)力循環(huán)特性為 A.A.r=-1B.r=0C.r=+1D.-1rT2,試比擬兩種布置方案各段軸所受的扭矩是否相同圖 15-7答：按答圖 1(a),TmaxTI；按答圖 1(b),TmaxTT2.(10)圖 15-8 為起重機(jī)卷筒軸的四種結(jié)構(gòu)方案,試比擬：1)哪個(gè)方案的卷筒軸是心軸？哪

2、個(gè)是轉(zhuǎn)軸？2)從軸的應(yīng)力分析,哪個(gè)方案軸較重？哪個(gè)方案軸較輕？3)從制造工藝看,哪個(gè)方案較好？4)從安裝維護(hù)方便看,哪個(gè)方案較好？圖 15-8答:1)(a)、(b)、(c)是心軸,(d)是轉(zhuǎn)軸;2)(b)、(d)較重,(a)、(c)較輕;3)(c)較好;4)(b)、(d)方便.(11)圖 15-9 的帶式運(yùn)輸機(jī)有兩種傳動(dòng)方案,假設(shè)工作情況相同,傳遞功率一樣,試比擬：1)按方案(a)設(shè)計(jì)的單級(jí)減速器,如果改用方案(b),減速器的哪根軸的強(qiáng)度要重新核驗(yàn)？為什么？2)兩方案中,電動(dòng)機(jī)軸受力是否相同？(方案(a)普通 V 帶傳動(dòng)彳動(dòng)比i帶方案(b)開式齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i開.)(a)(b)圖 15-9答：

3、1)方案(b)中一級(jí)大齒輪所在的軸 2)假設(shè)不計(jì)摩擦,應(yīng)為相同.(12)在同樣受載情況下,為什么軸上有鍵槽或有緊配合零件的階梯軸,其最大直徑要比等徑光軸直徑大？答：應(yīng)力集中和外表質(zhì)量,以及安裝、定位的要求.(13)軸的強(qiáng)度計(jì)算公式McaY小產(chǎn)中,的含意是什么？其大小如何確定？答：是根據(jù)扭矩性質(zhì)而定的折算系數(shù)：對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩,一幺0.31b當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)時(shí),一巴0.61b當(dāng)頻繁正、反轉(zhuǎn)時(shí),一幺11b假設(shè)轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚,可按脈動(dòng)處理(14)圖 15-10 為某傳動(dòng)系統(tǒng)的兩種布置方案,假設(shè)傳遞功率和各傳動(dòng)件的參數(shù)及尺寸完全相同,減速器主動(dòng)軸受力大小或方向有何不同？按強(qiáng)度計(jì)算兩軸的直徑是否相同？答：

4、圖 15-10(a)減速器主動(dòng)軸上受力均為一個(gè)方向；圖度計(jì)算,圖15-10(a)直徑大.(15)齒輪軸為 40 鋼,用一對(duì) 6207 軸承支承,如圖 15-11 所示,裝齒輪處軸的直徑為 d,此處的撓度和扭角為y、.問(wèn)：以下各舉措是否均能減小撓度和扭角,從提升軸系剛度角度看,哪個(gè)方案效果顯著？1)軸的直徑增大到2d.2)將軸各局部長(zhǎng)度L1、L2、L3各減少 50%.3)軸的材料改為 40Cr 鋼.15-10(b)減速器主動(dòng)軸上受力方向相反.按強(qiáng)答：1)撓度減小 1/16,扭轉(zhuǎn)角減小 1/16;2)撓度減小 1/8,扭轉(zhuǎn)角減小 1/23)無(wú)改變.方案 1)效果顯著.(16)試分析在同樣工作條件下

5、,軸承采用向心推力球軸承,軸承正裝與反裝對(duì)軸系剛度的影響.1)如圖 15-12(a)所示,載荷作用在支點(diǎn)跨距以外,為了提升軸系剛度,軸承應(yīng)該正裝還是反裝2)如圖 15-12(b)所示,載荷作用在支點(diǎn)跨距以內(nèi),要提升軸系剛度,軸承應(yīng)該正裝還是反裝圖 15-12答：1)反裝；2)正裝.答：普通平鍵的失效形式是鍵、軸槽和轂槽三者中強(qiáng)度最弱的工作面被壓潰.導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨損.b和h按軸徑d查取.L按標(biāo)準(zhǔn)查取,但比輪轂長(zhǎng)度略短.(18)圓頭、方頭及單圓頭普通平鍵各有何優(yōu)缺點(diǎn)？分別用在什么場(chǎng)合？軸上的鍵槽是怎樣加工的答：圓頭和半圓頭普通平鍵在槽中固定良好,但軸槽端部的應(yīng)力集中較大.半

6、圓頭適合于軸端.圓頭(17)平鍵連接有哪些失效形式？平鍵的尺寸bhl如何確定？反裝圖 15-111和半圓頭普通平鍵軸上的鍵槽是用指狀銃刀加工.方頭普通平鍵軸槽端部應(yīng)力較小,但要用螺釘把鍵固定在鍵槽中.其軸槽是用盤形銃刀加工的.(19)如圖 15-13 所示,為何采用兩個(gè)平鍵時(shí),一般設(shè)置在同一軸段上相隔180的位置,采用兩個(gè)楔鍵時(shí)相隔120左右,采用兩個(gè)半圓鍵時(shí),那么常設(shè)置在軸的同一母線上？圖 15-14圖 15-13答：上述布置是從盡量減小對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱考慮的,同時(shí)又考慮了各類鍵的特點(diǎn)五計(jì)算題(1)根據(jù)圖 15-14 數(shù)據(jù),試確定杠桿心軸的直徑d.手柄作用力F1250N,尺寸如圖示,心800

7、F1100F,所以F8F1軸材料用 45 鋼,60MPa.作用于軸的力F總F1F9F1所以6P9.55106n0.2T9.551063796035.830.240由于軸為 45 正火,d360MPa,W一32d140.62mm37kW,軸的轉(zhuǎn)速n960r/min,假設(shè)軸上許用扭應(yīng)力T不能超過(guò)1按實(shí)心軸計(jì)算.2按空心軸計(jì)算,內(nèi)外徑之比取 0.8、0.6、0.4 三種方案.軸上所受的彎矩為MF巧80心、925080Nmm45 鋼,160MPa,W0.1d3,所以2某鐵路貨車,3,0；119250803:31.07mm.0.160節(jié)車廂及其貨物總重W480kN,車廂由四根軸八個(gè)車輪支承,作用于每根軸

8、上的力如圖 15-15 所示,該力鋼軌中央線約210mm.考慮偏載等因素,計(jì)算軸強(qiáng)度時(shí),應(yīng)將載荷乘以載荷系數(shù)K1.3.車軸材料為 45 鋼,160MPa,試確定車軸AA截面直徑.1923圖 15-15解:先求出未知力畫出彎矩圖,那么M210,即1.3MbW40MPa,傳動(dòng)軸的直徑應(yīng)為多少?要求:解得一傳動(dòng)軸,傳遞功率為3比擬各方案軸質(zhì)量之比取實(shí)心軸質(zhì)量為 1.解：1TWT6P9.55106n0.2d3從質(zhì)量上來(lái)看,從輕到重的順序?yàn)?內(nèi)徑比 0.8、0.6、0.4,實(shí)心軸.(4)有一臺(tái)離心風(fēng)機(jī),由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng),電動(dòng)機(jī)軸傳遞功率為5.5kW,軸的轉(zhuǎn)速n1450r/min,軸用 45 鋼正火,T3

9、5MPa,A0112.試按許用扭剪應(yīng)力計(jì)算軸的直徑.2)0.8WT才1163A5106北0.24010.8442.7220.66Of9.55106d19600.24010.6437.537mm0.419.55106亙,3960dMr丫0.24010.4436.15mm2一3)0.8時(shí),設(shè)取長(zhǎng)度為L(zhǎng),相對(duì)密度,實(shí)心軸35.83L1G0.820.242.722L35.832L0.05680.6G0.6一4204打.53)L0.175635.83L0.4G0.420.636.15L235.83L0.36645解：軸的材料為 45 正火,T35MPa,A0112,那么由公式dA0膽112J-55-17

10、.467mm.n.1450考慮軸上有一鍵槽,直徑加大5%,d18.37mm,取20mm.(5)圖 15-16 減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分別有鍵連接.軸傳遞的扭矩T1000Nm,齒輪材料為鍛鋼,凸緣聯(lián)軸器材料為 HT200,工作時(shí),有稍微沖擊,連接處軸及輪轂尺寸如圖示.試選擇鍵的類型和尺寸,并校核其連接強(qiáng)度.解：齒輪處選用 A 型普通平鍵.查表取bh2514,L取80mm.聯(lián)軸器處：bh2012,L取125mm.2T_齒輪處：pp,查表p110MPa,即kld21000103lLb802555mmp57MPa75590pp,即齒輪處鍵的強(qiáng)度足夠.(6)圖 15-17 為在直徑d8

11、0mm的軸端安裝一鋼制直齒圓柱齒輪,輪轂長(zhǎng)L1.5d,工作時(shí)有稍微沖擊.試確定平鍵連接尺寸,并計(jì)算其傳遞的最大扭矩.解：查表bh2214,L1.5d120.設(shè)齒輪材料為鍛鋼,那么D260MPap4TlLb1102288ppdlhdhl,801488所以Tp2606406.4Nmm聯(lián)軸器處：查表p55MPa,即pp,即聯(lián)軸器處滿足鍵的強(qiáng)度要求.圖 15-16 圖 15-174p4103Tmax6406.4Nmm圖 15-18 為圓錐式摩擦離合器,傳遞功率P2.2kW,承受沖擊載荷,轉(zhuǎn)速n300r/min,離合器材料為鑄鋼,軸徑d50mm,右半離合器的輪轂長(zhǎng)L70mm.試選擇右半離合器的鍵連接類型

12、及尺寸,并作強(qiáng)度校核.解：由d50mm,查得鍵的bh1610,輪轂長(zhǎng)7040110mm,L取100mm.6PT9.551063,h2.29.551061855398.4Nmm,3004Tpdlh41855398.4157.9MPa509410查表p75MPa,pp,故不滿足要求.六結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軸系結(jié)構(gòu)綜合題(1)指出以下圖 15-19 中各軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤.(a)圖 15-19答：(1)答圖 2a 中輪轂兩邊都被軸環(huán)擋住是錯(cuò)誤的,這樣齒輪裝不進(jìn)去；輪轂與軸之間應(yīng)有鍵聯(lián)接,與輪轂配合段軸頭長(zhǎng)度應(yīng)小于輪轂的寬度.答圖 2b 中聯(lián)軸器應(yīng)為通孔,與軸頭之間應(yīng)有鍵聯(lián)接；軸應(yīng)有臺(tái)階靠住聯(lián)軸器端面,使聯(lián)軸器

13、軸向定位.(a)(b)2試指出圖 15-20 所示圓柱齒輪軸系中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤,并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖齒輪油潤(rùn)滑,軸承脂潤(rùn)滑.圖 15-20答：見答圖 3答圖 3圖 15-21 所示為小錐齒輪軸系部件結(jié)構(gòu)圖小錐齒輪與軸一體,為齒輪軸.試改正圖中不合理或錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu),并簡(jiǎn)述原因.1圖 15-21答：見答圖 4答圖 41右軸承內(nèi)圈右端面是固定面,可用圓螺母加止動(dòng)墊片,螺紋外徑略小于軸承內(nèi)徑.2軸上所加螺紋段右邊一段軸段穿過(guò)透蓋,該段軸徑應(yīng)小于螺紋內(nèi)徑；3透蓋與軸之間應(yīng)有間隙,且應(yīng)有密封氈圈；4兩軸承內(nèi)圈之間的軸徑應(yīng)小于軸承內(nèi)徑；兩軸承外圈之間的套筒內(nèi)徑應(yīng)小于軸承外徑,形成軸承外圈定位凸肩；6左軸承內(nèi)圈左側(cè)軸

14、肩過(guò)高,應(yīng)減至內(nèi)圈高的 2/3 左右；套杯凸緣不應(yīng)在左邊,應(yīng)在右邊.8箱體孔的中部直徑應(yīng)加大,以減少精加工面；9透蓋與套杯配合段過(guò)長(zhǎng),透蓋與右軸承外圈之間應(yīng)有較大的間隙；10套杯凸緣與箱體間應(yīng)有調(diào)整墊片、套杯凸緣與透蓋間應(yīng)有調(diào)整墊片；0 軸的右端及透蓋外圓外側(cè)應(yīng)有倒角.4指出圖 15-22 所示圓錐齒輪減速器中輸入軸系即小圓錐齒輪軸結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤.圖 15-22答：根據(jù)前述結(jié)構(gòu)查錯(cuò)的要點(diǎn),可知小圓錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)主要有如下錯(cuò)誤：1圓錐齒輪應(yīng)與軸用鍵聯(lián)接；2圓錐齒輪外端應(yīng)有固定擋盤因此,與錐齒輪相配合的軸頭段長(zhǎng)度應(yīng)略小于齒輪輪轂長(zhǎng)度,同時(shí)齒輪內(nèi)端定位軸肩過(guò)高而使齒輪拆卸困難；3右軸承無(wú)法接入；4套杯

15、右端應(yīng)有內(nèi)臺(tái)階,以承受右軸承上的軸向力；5軸中間過(guò)渡段直徑過(guò)大,應(yīng)使軸肩低于軸承內(nèi)圈的高度；6左軸承的外圈與軸承端蓋間軸向間隙過(guò)大；7軸承端蓋透蓋與相應(yīng)軸段處應(yīng)有密封元件；8套杯左端凸緣與箱體貼合面處應(yīng)有調(diào)整齒輪嚙合間隙用的調(diào)整墊片；9套杯內(nèi)孔中段應(yīng)挖出一段凹槽,既減少了精加工長(zhǎng)度,又使右軸承易于裝拆；10套杯與箱體孔配合的外徑局部最好在中段切出一段凹槽亦可在箱體座孔的中段切凹槽,以減少答圖 5精加工的配合面,也便于整個(gè)齒輪軸系組件的裝拆.(5)圖 15-23 所示的減速器輸出軸,齒輪用油潤(rùn)滑,軸承用脂潤(rùn)滑.指出其中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤,并說(shuō)明原因.(指出 5 處即可)錯(cuò)誤 1:鍵軸上兩個(gè)鍵槽不在同一母

16、線上;錯(cuò)誤 2:左軸承蓋與軸直接接觸;錯(cuò)誤 3:左軸承蓋與箱體無(wú)調(diào)整密封墊片;錯(cuò)誤 4:軸套超過(guò)軸承內(nèi)圈定位高度;錯(cuò)誤 5:齒輪所處軸段長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),出現(xiàn)過(guò)定位,齒輪定位不可靠;錯(cuò)誤 6:鍵頂部與輪轂接觸;錯(cuò)誤 7:無(wú)擋油盤;錯(cuò)誤 8:兩軸承蓋的端面處應(yīng)減少加工面.(6)試畫出圖 15-24 斜齒圓柱齒輪減速器低速級(jí)輸出軸的軸系結(jié)構(gòu)裝配圖,要求畫出箱體位置和聯(lián)軸器位置.:圖 15-23答：如答圖 5 所示.1)軸承型號(hào)均為 6412 深溝球軸承.2)齒輪參數(shù)：mn3mm,z110,922,右旋,齒寬B80mm.聯(lián)軸器型號(hào)：HL5 聯(lián)軸器 55112GB5014-85.答案：略(7)畫出平鍵和楔鍵的

17、結(jié)構(gòu)并說(shuō)明工作原理.答：平鍵的兩側(cè)面為工作面,工作時(shí)兩側(cè)面受到擠壓.(答案無(wú)圖)楔鍵的上、下面分別與轂和軸上鍵槽的底面貼合為工作面,鍵的上外表及相配的輪轂鍵槽底面各有1:100 的斜度.裝配時(shí)把楔鍵打入鍵槽內(nèi),其上、下外表產(chǎn)生很大壓力,工作時(shí)靠此壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩,還可傳遞單向軸向力.(8)指出如圖 15-25、圖 15-26 所示齒輪系結(jié)構(gòu)中標(biāo)號(hào)處的錯(cuò)誤性質(zhì),軸承用油脂潤(rùn)滑.3)圖 15-24(9)如圖 15-27 所示齒輪軸系結(jié)構(gòu)圖,軸承用脂潤(rùn)滑,試找出圖 15-27 中設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,并加以改正.答：圖 15-25 答案：應(yīng)設(shè)密封圈并留間隙輪轂應(yīng)比軸段長(zhǎng) 1-2mm應(yīng)有鍵作周向定位軸

18、承內(nèi)圈裝入應(yīng)有臺(tái)階箱體裝蓋應(yīng)有加工凸臺(tái)并加墊片心鍵太長(zhǎng),套筒不可起定位O 應(yīng)加擋油圈圖 15-26 答案：軸承外圈端線未畫出螺釘聯(lián)接畫法錯(cuò)誤齒輪嚙合處畫法錯(cuò)誤止口不易加工沒必要軸段應(yīng)比輪寬短 1-2mm.應(yīng)有加工凸臺(tái)與墊片O 軸環(huán)右端不應(yīng)超過(guò)內(nèi)圈高的 2/3卷端蓋右端中部應(yīng)下凹減少加 32.齒輪右端面無(wú)軸向定位,應(yīng)加定位軸肩O 為便于加工與安裝.應(yīng)做成階梯軸套筒不可同時(shí)接觸內(nèi)、外圈聯(lián)軸器應(yīng)給定位臺(tái)階此處不必卡圈固定內(nèi)圈聯(lián)軸器應(yīng)為通孔,且應(yīng)有軸端擋圈固定軸環(huán)高不能超過(guò)內(nèi)圈厚度漉軸承蓋凸緣內(nèi)應(yīng)切倒角槽齒輪左端面無(wú)軸向固定,如可加套筒軸上兩鍵槽應(yīng)位于一條線上軸承外圈線漏畫軸和內(nèi)圈無(wú)定位臺(tái)階軸段應(yīng)短于半聯(lián)寬度,以便壓緊應(yīng)加密封圈、并留間隙應(yīng)有加工凸臺(tái)與墊片圖15-26圖 15-27答：此題圓錐齒輪軸系結(jié)本的合理設(shè)計(jì)如答圖 6 和答圖 7 所示.其主要錯(cuò)誤有:答圖 6 小錐齒輪軸支承結(jié)構(gòu)之一答圖 7 小錐齒輪軸支承結(jié)構(gòu)之1軸外伸處應(yīng)有定位臺(tái)階；2軸承端蓋處無(wú)墊片,加上也不能起調(diào)整作用；3內(nèi)圈安裝困難,軸段應(yīng)短于內(nèi)圈