機械設(shè)計作業(yè)集第章答案

一、選擇題15—1按所受載荷的性質(zhì)分類，車床的主軸是A,自行車的前軸是 ，連接汽車變速箱與后橋，以傳遞動力的軸是 工A轉(zhuǎn)動心軸 B固定心軸 C傳動軸D轉(zhuǎn)軸15-2為了提高軸的剛度，措施 B是無效的。A加大階梯軸個部分直徑 B碳鋼改為合金鋼C改變軸承之間的距離D改變軸上零件位置15—3軸上安裝有過盈聯(lián)接零件時，應(yīng)力集中將發(fā)生在BA輪轂中間部位 B沿輪轂兩端部位 C距離輪轂端部為1/3輪轂長度處15—4軸直徑計算公式d“3CA只考慮了軸的彎曲疲勞強度 B考慮了彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的合成C只考慮了扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 D考慮了軸的扭轉(zhuǎn)剛度15—5軸的強度計算公式Me=.＜；M2+(aT)2中…是CA彎矩化為當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)化系數(shù) B轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當(dāng)量彎矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)C考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)性質(zhì)不同的校正系數(shù)D強度理論的要求15—6軸的安全系數(shù)校核計算，應(yīng)按 D計算。A彎矩最大的一個截面 B彎矩和扭矩都是最大的一個截面C應(yīng)力集中最大的一個截面 D設(shè)計者認(rèn)為可能不安全的一個或幾個截面15—7軸的安全系數(shù)校核計算中，在確定許用安全系數(shù)S時,不必考慮AA軸的應(yīng)力集中 B材料質(zhì)地是否均勻 C載荷計算的精確度D軸的重要性15—8對軸上零件作軸向固定，當(dāng)雙向軸向力都很大時，宜采用CA過盈配合 B用緊定螺釘固定的擋圈 C軸肩一套筒D軸肩一彈性擋圈15—9對軸進行表面強化處理，可以提高軸的 CA靜強度B剛度 C疲勞強度D耐沖擊性能15-10如階梯軸的過渡圓角半徑為r，軸肩高度為h,上面安裝一個齒輪，齒輪孔倒角為C45°,則要求AAr<C<hBr=C=h Cr>C>h DC<r<h15—11在下列軸上軸向定位零件中，— 三_定位方式不產(chǎn)生應(yīng)力集中。A圓螺母 B套筒 C軸肩D軸環(huán)15—12軸上滾動軸承的定位軸肩高度應(yīng) 工A大于軸承內(nèi)圈端面高度 B小于軸承內(nèi)圈端面高度

C與軸承內(nèi)圈端面高度相等C與軸承內(nèi)圈端面高度相等D 愈大愈好二、填空題15—13接受載分類，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸，減速器中的軸應(yīng)屬于轉(zhuǎn)軸。15—14轉(zhuǎn)軸一般制成階梯形的原因是便于軸上零件安裝定位一和近似等強度。15—15當(dāng)轉(zhuǎn)軸受到穩(wěn)定的軸向力作用時，軸的彎曲應(yīng)力是非對稱循環(huán)應(yīng)力。15—16單向轉(zhuǎn)動的軸上作用有方向不變的徑向載荷時，軸的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力（轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)時）。15—17用套筒、螺母或軸端擋圈作軸向固定時，應(yīng)使軸頭段的長度小于輪轂寬度。15—18在齒輪減速器中，低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多，其原因是低速軸受到的轉(zhuǎn)矩大得多15—19一般情況下軸的工作能力決定于 軸的強度和軸的剛度15—20零件在軸上常用的軸向固定方法有軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸擋檔圈、擋圈等、周向固定方法有鍵、花鍵、過盈配合等15—21提高軸的疲勞強度的措施有合理布置軸上零件的位置和改進軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷、改進軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中、改進軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強度15—22提高軸的剛度的措施有改善軸的支承情況（減小跨距、改懸臂為簡支、采用支承剛度大的軸承等）、增大軸的尺寸、采用空心軸、合理布置軸上零件的位置和改進軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷三、分析與思考題15—23何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸？自行車的前軸、中軸、后軸及踏板軸各是什么軸？答：工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸稱為心軸、只受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動軸。自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動心軸；自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。15—24試說明下面幾種軸材料的適用場合：Q235-A、45、1Cr18N、QT600-2、40CN答：Q235-A用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機械、建筑機械中的軸；45廣泛應(yīng)用于各種軸，如減速器中的軸；1Cr18Ni用于高、低溫及腐蝕條件下的軸，如發(fā)動機凸輪軸；QT600-2用于制造復(fù)雜外形的軸，如發(fā)動機曲軸；40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機變速箱中的軸。15—25軸的強度計算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答：1核扭轉(zhuǎn)強度條件計算，該方法適用于計算傳動軸或初步估計轉(zhuǎn)軸直徑；2按彎扭合成強度條件計算，該方法適用于校核計算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強度;3按疲勞強度條件進行精確校核，該方法適用于精確校核計算重要軸的疲勞強度；4按靜強度條件進行校核，該方法適用于計算瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的軸的靜強度。15—26按彎扭合成強度和按疲勞強度校核時，危險截面應(yīng)如何確定？確定危險截面時考慮的因素有何區(qū)別？答：按彎扭合成強度校核軸時，危險截面指的是計算應(yīng)力（綜合考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力）較大的一個或幾個截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑；按疲勞強度校核軸時，確定危險截面時，既要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小，還要考慮應(yīng)力集中和絕對尺寸等綜合因素的影響大小，確定一個或幾個截面，考慮的因素除了軸上的彎矩、扭矩和軸徑外，還要考慮綜合影響系數(shù)的大小。15—27為什么要進行軸的靜強度校核計算？這時是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響？答：靜強度校核的目的在于評定軸對塑性變形的抵抗能力，這對那些瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的軸是很必要的。軸的靜強度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時載荷來校核的，這時不考慮應(yīng)力集中等因素的影響。15—28經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強度不符合要求時，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些措施來提高軸的疲勞強度？答：可采取下列措施來提高軸的疲勞強度.換用強度高的好材料；.減小應(yīng)力集中(增大過渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設(shè)卸載槽).對軸的表面進行熱處理和硬化處理；.改進軸的結(jié)構(gòu)形狀；.提高加工質(zhì)量等。15-29何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？15-30什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計高速運轉(zhuǎn)的軸時，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設(shè)計計算題15—31已知一傳動軸的材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=12kW,轉(zhuǎn)速n=80r/min。試：(1)按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的直徑；(2)按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸的直徑(設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角［0W0.5(°)/m)。解：(1)由表15-3知：Aj97?112⑵dNBrP.15—32直徑d=75mm的實心軸與外徑d0=85mm的空心軸的扭轉(zhuǎn)強度相等，設(shè)兩軸材料相同，試求該空心軸的內(nèi)徑d和減輕重量的百分比。1解：實心軸：工二T＜［T］，空心軸：J二＜［工］，W扭轉(zhuǎn)強度相同時有：WT=WT'

兀，兀，， ，、—d2——(d2—d2)減輕重量的百分比為:d2一口；-牛減輕重量的百分比為:d2一口；-牛=43.42%d2兀力一d2415—33圖示（a）、（b）為起重滑輪軸的兩種結(jié)構(gòu)方案。已知軸的材料為Q235鋼，取需用應(yīng)力bj=75MPa,[oJ=45MPa,軸的直徑均為d=40mm,若起重量相同，Q=20KN,支承跨距相同（尺寸如圖），試分別校核其強度是否滿足要求。題15—33圖Q/Q/Q/Q/Q/Q/Q/Q/Q/25-Q/25-10025Q/J轉(zhuǎn)動心Q/25-10025Q//一固定心解：M=Q/2義25=2.5義105Nmm,W二九d3/32=6283.19mm3轉(zhuǎn)動心軸:M 2.5x105轉(zhuǎn)動心軸:o= = =39.79<[o]=45MPabW6283.19 -1固定心軸：o=竺=2.5X105=39,79<[o]=75MPabW6283.19 015—34圖示為一臺二級錐-柱齒輪減速器簡圖，輸入軸由左端看為逆時針轉(zhuǎn)動。已知Fti=5000N,F〔二1690N,F〔二676N,di=120mm,d2=300mm,F3=10000N,F3=3751N,F3=2493N,d=150mm,l=l=60mm,l=120mm,l=l=l=100mm,試畫出輸入軸的計算簡圖，計算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖合扭矩圖，并將計算結(jié)果標(biāo)在圖中。

題15—34圖FrC15—35根據(jù)題15—34的已知條件，試畫出中間軸的計算喇400Nmm軸的支反力，畫出軸的彎理圖和扭矩圖，并將計算結(jié)果標(biāo)在圖中。FrCFrDr1a2 1112 a1r215—36兩級展開式斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖所示。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，軸單向運轉(zhuǎn)，齒輪與軸均采用H7/k6配合，并采用圓頭普通平鍵聯(lián)接，軸肩處的圓角半徑為r=1.5mmo若已知軸所受扭矩T=292N?m,軸的彎矩圖如圖所示。試按彎扭合成理論驗算軸上截面I和n的強度，并精確校核軸的疲勞強度。