機(jī)械設(shè)計(jì)考研練習(xí)題-軸

軸

一選擇題

(1)增大軸肩過渡處的圓角半徑，其優(yōu)點(diǎn)是。。

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，提高軸的疲勞強(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J。

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

⑶轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力內(nèi),的應(yīng)力循環(huán)特性為Ao

A.r=-IB.r=0C.r=+1D.-1<r<+1

(4)計(jì)算說明某鋼制調(diào)質(zhì)處理的軸剛度不夠。建議：1)增加軸的徑向尺寸;2)用合金鋼代替碳鋼;3)采

用淬火處理；4)加大支承間的距離。所列舉的措施中有R能到達(dá)提高軸的剛度的目的。

A.四種B.三種C.兩種D.一種

⑸為提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)優(yōu)先采用￡的方法。

A.選擇好的材料B.增大直徑C.減小應(yīng)力集中

(6)當(dāng)軸上零件要求承受軸向力時(shí)，采用區(qū)來進(jìn)行軸向定位，所能承受的軸向力較大。

A.圓螺母B.緊定螺釘C.彈性擋圈

(7)工作時(shí)只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為A。

A.心軸B.轉(zhuǎn)軸C.傳動(dòng)軸D.曲軸

(8)采用外表強(qiáng)化如滾壓、噴丸、碳氮共滲、滲氮、高頻感應(yīng)加熱淬火等方法，可顯著提高軸的C。

A.靜強(qiáng)度B.剛度C.疲勞強(qiáng)度D.耐沖擊性能

(9)軸的受載簡圖如圖15-1所示，那么其彎矩圖應(yīng)是C。

圖15-1圖15-2

(10)某軸的合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖如圖15-2所示。設(shè)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化，那么最大當(dāng)量彎矩

是DN?。

A.224B.337C.450D.559

(11)一般，在齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)中包括：①強(qiáng)度校核②軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)③初估軸徑dmin④受力

分析并確定危險(xiǎn)剖面⑤剛度計(jì)算。正確的設(shè)計(jì)程序是C.

A.①@@@⑤B.⑤④③②①

C.③②⑤D.⑤@@⑤②

(12)用當(dāng)量彎矩法計(jì)算軸的強(qiáng)度時(shí)，公式=年+由2中系數(shù)a是考慮D.

A.計(jì)算公式不準(zhǔn)確B.材料抗彎與抗扭的性能不同

C.載荷計(jì)算不精確D.轉(zhuǎn)矩和彎矩的循環(huán)性質(zhì)不同

(13)軸的受載如圖15-3所示，那么其彎矩圖應(yīng)是一A。

圖15-3

(14)軸的常用材料主要是一C。

A.鑄鐵B.球墨鑄鐵C.碳鋼D.合金釗

(15)對(duì)軸進(jìn)行外表強(qiáng)化處理，可以提高軸的A。

A.疲勞強(qiáng)度B.靜強(qiáng)度C.剛度D.耐沖擊性能

(16)在進(jìn)行軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)于一般單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸其彎曲應(yīng)力應(yīng)按B考慮＜A.靜

應(yīng)力B.對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

C.脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力D.非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

(17)在軸的設(shè)計(jì)中，采用粕環(huán)是一C。

A.作為軸加工時(shí)的定位面B.為了提高軸的剛度

C.使軸上零件獲得軸向定位D.為了提高軸的強(qiáng)度

(18)轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有三種，其中C為精確計(jì)算。

A.按轉(zhuǎn)矩計(jì)算B.按當(dāng)量彎矩計(jì)算C.平安系數(shù)計(jì)算

(19)增大軸在剖面過渡處的圓角半徑，其優(yōu)點(diǎn)是一D。

A.使零件的軸向定位比擬可靠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，提高軸的疲勞強(qiáng)度

(20)按彎曲扭轉(zhuǎn)合成計(jì)算物的應(yīng)力時(shí)，要引入系數(shù)a,這是考慮一C。

A.軸上有鍵槽削弱軸的強(qiáng)度而引入的系數(shù)

B.按第三理論合成正應(yīng)力與切應(yīng)力時(shí)的折合系數(shù)

C.正應(yīng)力與切應(yīng)力的循環(huán)特性不同的系數(shù)

(21)某軸上的最大彎矩為200N?〃人轉(zhuǎn)矩為150N?利，該軸為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，頻繁啟動(dòng)，那么計(jì)算彎

矩(當(dāng)量彎矩)M”，約為LN?〃八

A.350B.2I9C.250D.205

(22)為了提高軸的強(qiáng)度，在以下措施中，A是不合理的。

A.鋼軸改為鑄鐵軸B.碳鋼改為合金鋼

C.軸外表硬化(滲碳)D.加大過渡圓角半徑

(23)為了提高軸的剛度，在以下措施中，B是無效的。

A.加大階梯軸各局部直徑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

(24)為了改變軸的自振頻率，在以下措施中宜采用D。

A.整體淬火B(yǎng).改變碳鋼軸為合金鋼軸

C.加大階梯軸過渡圓角D.加大軸直徑

(25)軸所受的載荷類型與載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力類型，Co

A.相同B.不相同C.可能相同也可能不同

(26)在下述材料中不宜用作制造軸的材料的是一B。

A.45鋼B.HTI50C.40Cr

(27)當(dāng)軸系不受軸向力作用，該軸系相對(duì)機(jī)架C軸句定位。

A.無需B.只需一端C.兩端均需

(28)同一工作條件，假設(shè)不改變軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，僅將軸的材料由碳鋼改為合金鋼，可以提高軸的

△_而不能提高軸的B。

A.強(qiáng)度B.剛度

(29)軸系結(jié)構(gòu)中定位套筒與軸的配合，應(yīng)選上。

A.緊一些B.松一些

(30)可拆連接有A_,Do

A.鍵連接B.抑接C.焊接D.過盈配合連接

(31)在做軸的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，對(duì)于一般轉(zhuǎn)軸，軸的彎曲應(yīng)按D考慮,而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力通常

按A考慮。

A.脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力B.靜應(yīng)力

C.非對(duì)循環(huán)變應(yīng)力D.對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

(32)在軸的初步計(jì)算中，軸的直徑是按5進(jìn)行初步確定的。

A.彎曲強(qiáng)度B.扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度

C.軸段的長度D.軸段上零件的孔徑

(33)設(shè)計(jì)減速器中的軸，其一般設(shè)計(jì)步驟為D。

A.先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再作轉(zhuǎn)矩、彎曲應(yīng)力和平安系數(shù)校核

B.按彎曲應(yīng)力初估軸徑，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后校核轉(zhuǎn)矩和平安系數(shù)

C.根據(jù)平安系數(shù)定出軸頸和長度，再校核轉(zhuǎn)矩和彎曲應(yīng)力

軸設(shè)計(jì)的根本要求。

(11)根據(jù)承載情況分析，自行車的前輪軸是一心軸:中軸是轉(zhuǎn)軸,而后輪軸是一心軸。

(12)按軸線形狀，軸可分為直軸、曲軸和鋼絲軟軸。

(13)按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算的強(qiáng)度條件為％,=絲上二』朋一K

wW

(14)軸按當(dāng)量彎矩進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，公式中a為考慮彎曲應(yīng)力和拼剪應(yīng)力的

循環(huán)特性不同而引入的應(yīng)力較正系數(shù):對(duì)于大小、方向均不變的穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩，可取a=0.3；

轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變化時(shí)可取a=0.6；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩，取儀=1。

(15)一般單向回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，考慮啟動(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)按脈動(dòng)循

環(huán)處理。

(16)軸上需車制螺紋的軸段應(yīng)設(shè)螺紋退刀槽,需要磨削的軸段應(yīng)設(shè)砂輪越程槽。

(17)為了便于安裝軸上零件，軸端及各個(gè)軸段的端部應(yīng)有倒角。

(18)當(dāng)軸上的鍵槽多于一個(gè)時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于同一直線上；與滾動(dòng)軸承相配的軸頸直徑應(yīng)

符合滾動(dòng)軸承內(nèi)孔直徑標(biāo)準(zhǔn)。

(19)用彈性擋圈或緊定螺釘作軸向固定時(shí)，只能承受較」^的軸向力。

(20)按所受載荷的性質(zhì)分類，車床的主軸是轉(zhuǎn)軸，自行車的前軸是一固定心軸，連接汽

車變速箱與后橋以傳遞動(dòng)力的軸是傳動(dòng)軸。

(21)軸按受載荷的性質(zhì)不同，分為轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸.

(22)提高軸的疲勞強(qiáng)度的措施有合理布置軸上傳動(dòng)零件的位置、合理設(shè)計(jì)軸上零件的結(jié)構(gòu)、

減小應(yīng)力集中、提高軸的外表質(zhì)量。

(23)軸受到交變應(yīng)力的作用，其循環(huán)特征為：對(duì)稱循環(huán)時(shí)廠-I,脈動(dòng)循環(huán)時(shí)r=Q,靜應(yīng)力時(shí)

r=+1

(24)軸上零件的軸向固定的常用方法有:(a)軸肩、軸環(huán)(b)套筒；(c)端蓋；d)擋圈。

(25)計(jì)算彎矩一(例2497)2嚴(yán)2中系數(shù)口隨扭矩工變化的性質(zhì)而定.當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)

力時(shí)，a=0.30o當(dāng)其為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，a=0.59:當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí),a=

1.00o

(26)軸的結(jié)構(gòu)常設(shè)計(jì)為階梯形，主要是為了定位與?安裝軸上零件。

(27)如圖15-4所示兩輪軸的結(jié)構(gòu)方案，當(dāng)它們材質(zhì)、直徑、起重Q、跨距都相同的情況下，軸的最

大彎矩是4=〃，bmax是強(qiáng)度最高的是最大撓度)％ax是

(a)(b)

圖15-4

(28)如圖如-5所示起重機(jī)卷筒的(a)、(b)、(c)、(d)四種萬案,試分析比擬:

①方案是心軸，?方案為轉(zhuǎn)軸;②從軸的應(yīng)力看，(a)方案受應(yīng)力較小,

(d)方案受應(yīng)力較大;③從制造裝配工藝來看，(a)方案較好;④3方案安裝維護(hù)最方便。

圖15-5

(29汝口圖15-6所示為軸上零件的兩種布置方案，功率由齒輪A輸入，齒輪1輸出扭矩(，齒輪2輸出

扭矩心，并且試比擬兩種布置方案各段軸所受的扭矩是否相同。不同

(a)(b)

圖15-6

(30)一根光軸跨距不變，其他條件不變，僅將軸徑由d增至2d,那么軸的強(qiáng)度為原來強(qiáng)度的？！倍，

軸的剛度為原來剛度的21倍。

(31)提高軸抗疲勞強(qiáng)度的使用較多的外表處理方法有高頻淬火；外表滲碳、氨化、氮化、碾壓、

噴丸等強(qiáng)化處理。

(32)工作轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為撓性軸。

(33)氈圈密封和密封圈密封均屬于接觸式密封。

(34)動(dòng)密封可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。

(35)接觸式密封是利用密封件的彈性變形力使密封件與接合外表緊密接觸來到達(dá)密封效果的。

(36)常用的非接觸式密封有「fiL、擋油盤、甩油盤以及迷宮式密封等幾種。

(37)迷宅式密封的主要優(yōu)點(diǎn)是無磨損，且適用于速度較高的場合。

三是非題

(1)軸的強(qiáng)度計(jì)算中，平安系數(shù)校核就是疲勞強(qiáng)度校核，即計(jì)入應(yīng)力集中、外表狀態(tài)和尺寸影響以

后的精確校核。(丁)

(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)盡量防止軸截面形狀的突然變化。宜采用較大的過渡圓角，也可以改

用內(nèi)圓角、凹切圓角。(T)

(3)實(shí)際的軸多做成階梯形，這主要是為了減輕軸的重最，降低制造費(fèi)用。(F)

(4)承受彎矩的轉(zhuǎn)軸容易發(fā)生疲勞斷裂，是由「其最大彎曲應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限。(F)

(5)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的受扭段的最小直徑時(shí)，沒有考慮彎矩的影響。(F)

(6)中碳鋼制造的軸改用合金鋼制造，無助于提高軸的剛度。(T)

(7)合金鋼的力學(xué)性能比碳素鋼高，故軸常用合金鋼制造，(F)

(8)發(fā)生共振時(shí)軸的轉(zhuǎn)速稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速，它是軸系結(jié)構(gòu)本身所固有的，因此應(yīng)使軸的工作轉(zhuǎn)速

避開其臨界轉(zhuǎn)速。(T)

(9)固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸其所受的應(yīng)力不一定是靜應(yīng)力。(T)

(10)轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸其所受的應(yīng)力類型不一定是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。(T)

(11)為提高軸的剛度，一般采用的措施是用合金鋼代替碳鋼。(F)

(12)位圈密封裝置的氈圈及軸承蓋上的裝隹圈槽都是矩形截面，目的是為了得到較好的冷封效果。

(F)

(13)唇形密封圈裝置采用兩個(gè)油封相背放置，主要起到既可防漏油又可防外界灰塵進(jìn)入的雙重目

的。(T)

四簡答題

(1)自行車的前軸、中軸和后軸各屬于哪類軸?請(qǐng)說明理由。

答：由于自行車的前軸和后軸需要克服輪對(duì)軸產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦力矩很小，所受的轉(zhuǎn)矩可以忽略，而

彎矩是主要的載荷，所以應(yīng)該是心軸。前軸為不轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸，而后軸為轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸。而自行車的中軸一

方面需要克服車輪對(duì)地的摩擦力，從而驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因此受轉(zhuǎn)矩作用；同時(shí)，中軸還受有鏈輪對(duì)軸的

作用力和踏腳力以及由此引起的彎矩，因此中軸應(yīng)該是轉(zhuǎn)軸。

(2)為何大多數(shù)軸呈階梯形？

答：主要是為了便于零件在軸上的裝拆和固定，同時(shí)也有利于節(jié)省材料、減輕重量、便于加工。

(3)零件在軸上進(jìn)行周向固定時(shí)，可采用哪些方法？

答：可采用鍵連接、花鍵連接、銷連接和過盈連接等方法。

(4)零件在軸上進(jìn)行軸向固定時(shí)，可采用哪些方法？

答：可采用軸肩、軸環(huán)、套筒、鎖緊擋圈、彈性擋圈、軸端擋圈、圓螺母、錐形軸端等方法。

(5)當(dāng)量彎矩計(jì)算公式=2+3丁)2中口的含義是什么?

苔：a為考慮彎曲應(yīng)力和把剪應(yīng)力的循環(huán)特性不|可而引人的應(yīng)力校正系數(shù)。

(6)設(shè)計(jì)軸肩高度力和軸的圓角半徑，?時(shí)，應(yīng)注意什么問題？

答：為使軸上零件與軸肩端面靠緊，應(yīng)保證軸的圓角半徑—、軸肩高度〃與零件轂孔倒角高度?；?/p>

圓角半徑R之間滿足如下關(guān)系：r<C</?,r<R<h。

(7)軸受載以后，如果產(chǎn)生了過大的彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形，對(duì)軸的正常工作有什么影響?舉例說明之。

答：釉受載以后，如果產(chǎn)生了過大的彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形，將影響軸上零件的正常工作。如安裝齒

輪的軸的彎曲變形，會(huì)使齒輪嚙合發(fā)生偏載，滾動(dòng)軸承支承的軸的彎曲變形，會(huì)使軸承的內(nèi)外環(huán)相互傾

斜，當(dāng)超過允許值時(shí)，將使軸承壽命顯著降低。扭轉(zhuǎn)變形過大，將影響機(jī)器的精度及旋轉(zhuǎn)零件上載荷的

分布均勻性，對(duì)軸的振動(dòng)也有一定影響

(8)齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多？

答：低速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩7大。

(9)如圖15-7為軸上零件的兩種布置方案，功率由齒輪A輸入，齒輪1輸出扭矩(，齒輪2輸出

扭矩八，且(＞八，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),=7；按答圖Kb),rmax=Tl+T2.

答圖1

(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：l)(a)、(b)、(c)是心軸，(d)是轉(zhuǎn)軸;2)(b)、(d)較重，(a)、⑹較輕；3)(0較好；4)(b)、(d)方便。

(II)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)傳動(dòng)比%=方案(b)開式齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)

比i開。)

圖15-9

答：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)釉的強(qiáng)度計(jì)算公式Mg=歷飛海中，a的含意是什么?其大小如何確定？

答：a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，&=用泅*0.3

當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)時(shí)，cr=pJ?0.6

當(dāng)頻繁正、反轉(zhuǎn)時(shí)，。=心|起1

匕T/J

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？

圖15-10

答：圖15-10(a)減速器主動(dòng)軸上受力均為一個(gè)方向：圖15-10(b)減速器主動(dòng)軸上受力方向相反。按

強(qiáng)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)，、。。問：以下各措施是否均能減小撓度和扭角，從提高軸系剛度角度看，哪個(gè)方案效果

顯著？

1)軸的直徑增大到2"。

2)將軸各局部長度￡］、人各減少50%。

3)軸的材料改為40Cr鋼。

圖15-11

答：1)撓度減小1/16,扭轉(zhuǎn)角O減小1/16；

2)撓度減小1/8,扭轉(zhuǎn)角0減小1/2

3)無改變。方案I)效果顯著。

(16)試分析在同樣工作條件下，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J'提高軸系剛度，軸承應(yīng)該正裝還是反裝？

2)如圖15“2(b)所示，載荷作用在支點(diǎn)跨距以內(nèi)，要提高軸系剛度，軸承應(yīng)該正裝還是反裝？

圖15-12

答：1)反裝；2)正裝。

(17)平鍵連接有哪些失效形式?平鍵的尺寸〃x〃x/如何確定？

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。

。和〃按軸徑”查取。

L按標(biāo)準(zhǔn)查取，但比輪毅長度略短.

(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。半圓頭適合于軸端。圓

頭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15/3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)

模鍵時(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15-13

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

(I)根據(jù)圖15-14數(shù)據(jù)，試確定杠桿心軸的宜徑〃。手柄作用力片=250%,尺寸如圖示，心軸

材料用45鋼，=

圖15-14

解:800速=100F,所以尸=8再

作用于軸的力生=耳+F=9片

軸上所受的彎矩為M=弓,x80=9x250x80N?mm

45鋼，匕=W=O.l/，所以

(2)某鐵路貨車，一節(jié)車廂及其貨物總重W=480《N,車和由四根軸八個(gè)車輪支承，作用于每根軸

上的力如圖15-15所示，該力鋼軌中心線約2106〃2?？紤]偏我等因素，計(jì)算軸強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將載荷乘以

載荷系數(shù)K=1.3。車軸材料為45鋼，［b_1=60MP〃，試確定車軸A—A截面直徑。

圖15-15

W

解：先求出未知力F=—?

8

畫出彎矩圖，那么例=9乂210,即L3xM］

8'w1■t」

向3

因?yàn)檩S為45正火，［b_』=60MP〃，VV=-o

解得d>140.62/W7;

⑶一傳動(dòng)軸，傳遞功率為37kW,軸的轉(zhuǎn)速〃=960/7min,假設(shè)軸上許用扭應(yīng)力卜"不能超過

40Mpm傳動(dòng)軸的直徑應(yīng)為多少?要求:

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。

3)比擬各方案軸質(zhì)量之比(取實(shí)心軸質(zhì)量為1)。

T9.55X106X-

1.n

解：1)

0.244/

37

9.55xlO6-9.55X106X——

所以d>_________n-----------=35.83

0.22"0.2x40

2)4=0.8=(3)

16

3)￡=().8時(shí)，設(shè)取長度為L,相對(duì)密度了,實(shí)心軸35.832加丁=1

從質(zhì)量上來看，從輕到重的順序?yàn)椋瑑?nèi)徑比0.8、0.6、04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5.5AW,軸的轉(zhuǎn)速〃=145O/min,

軸用45鋼正火，信］=35MPa,4=112。試按許用扭剪應(yīng)力計(jì)算軸的直徑。

解：軸的材料為45正火，卜」二35M/Z,4=112,那么由公式

考慮軸上有一鍵槽，直徑加大5%,d=18.37mm,取20m/??。

(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

T=10(XWm,齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器材料為HT200,工作時(shí)，有輕微沖擊，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。

圖15-16圖15-17

解：齒輪處選用A型普通平鍵。查表取。x〃=25xl4,L取80〃〃〃。

聯(lián)軸器處：Ox/7=20xl2,L取125加”，

2T

齒輪處：%，=—查表匕=，即

kid

即齒輪處鍵的強(qiáng)度足夠。

聯(lián)軸器處：查表=55”尸〃，即即聯(lián)軸器處滿足鍵的強(qiáng)度要求。

(6)圖15-17為在直徑d=80m〃?的軸端安裝一鋼制直齒圓柱齒輪，輪轂長L=1.5d,工作時(shí)有輕

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：寅表人x〃=22xl4,L=1.5J=120.設(shè)齒輪材料為鍛鋼，那么

dhl80x14x88

所以T<6/=x26()=64()6.4M〃wz

44x101

(7)圖15-18為圓錐式摩擦離合器，傳遞功率尸=2.2左W,承受沖擊載荷，轉(zhuǎn)速〃=300r/min,

離合器材料為鑄鋼，軸徑c/=50m〃z,右半離合器的輪轂長L二70〃〃*試選擇右半離合器的鍵連接類

型及尺寸，并作強(qiáng)度校核。

圖15-18

解：由d=50加,查得鍵的〃x〃=16xl(),輪毅長70+40=110mm,L取100如人

查表［b"=75MPa,*＜匕/,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)(b)

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)軸器軸向

定位。

(a)(b)

答圖2

(2)試指出圖15-20所示圓柱齒輪軸系中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并面出正確的結(jié)構(gòu)圖(齒輪油潤滑，軸承脂潤

滑)。

圖15-20

答：見答圖3

答圖3

(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)，并簡述原因。

圖15-21

答：見答圖4

答圖4

①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釉上所加螺紋段右邊一段軸段穿過透蓋，該段軸徑應(yīng)小于螺紋內(nèi)徑；

@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；

⑤兩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；

?左軸承內(nèi)圈左側(cè)軸肩過高，應(yīng)減至內(nèi)圈高的2/3左右；

⑦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長，透蓋與右軸承外圈之間應(yīng)有紋大的間隙；

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；

?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：按照前述結(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度應(yīng)略小于齒輪輪轂長度），同時(shí)

齒輪內(nèi)端定位軸肩過高而使齒輪拆卸困難；

3）右軸承無法接入；

4）套杯右端應(yīng)有內(nèi)臺(tái)階，以承受右軸承上的軸向力；

5）軸中間過渡段直徑過大，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，齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑。指出其中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并說明原

因。（指出5處即可）

圖15-23

答：如答圖5所示。

答圖5

錯(cuò)誤1：鍵軸上兩個(gè)鍵槽不在同一母線上；

錯(cuò)誤2：左軸承蓋與軸直接接觸；

錯(cuò)誤3：左軸承蓋與箱體無調(diào)整密封墊片；

錯(cuò)誤4：軸套超過軸承內(nèi)圈定位高度；

錯(cuò)誤5：齒輪所處軸段長度過長，出現(xiàn)過定位，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)輸出軸的油系結(jié)構(gòu)裝配圖，要求畫出箱體位置和聯(lián)

軸器位置。：

1)軸承型號(hào)均為6412深溝球軸承。

2)齒輪參數(shù)：mn=3tiun,z=110,6=9°22',右旋，齒寬8=80〃〃7八

3)聯(lián)軸器型號(hào):HL5聯(lián)軸器55x112GB5014-85。

圖15-24

答案：略

(7)畫出平鍵和楔鍵的結(jié)構(gòu)并說明工作原理。

答：平鍵的兩側(cè)面為