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邱宣怀机械设计课后答案第15章

第十五章轴

一、选择题

15-1 工作时承受弯矩并传递转矩的轴,称为___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

15-2 工作时只承受弯矩,不传递转矩的轴,称为___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

15-3 工作时以传递转矩为主,不承受弯矩或弯矩很小的轴,称为___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

15-4 自行车的前轴是___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

15-5自行车的中轴是___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

15-6 题15-6图表示起重绞车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式,图中a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上,轴的两端支架在机座轴承中;图中b为齿轮与卷筒用螺栓连接成一体,空套在轴上,轴的两端用键与机座联接;图中c为齿轮与卷筒用螺栓连接成一体,用键固定在轴上,轴的两端支架在机座轴承中,以上三种形式中的轴,依次为___.

(1)固定心轴,旋转心轴,转轴 (2)固定心轴,转轴,旋转心轴(3)旋转心轴,心轴,固定心轴 (4)旋转心轴,固定心轴,转轴 (5)转轴,固定心轴,旋转心轴 (6)转轴,旋转心轴,固定心轴

15-7 如图所示,主动齿轮1通过中间齿轮2带动从动轮3传递功率,则中间齿轮2的轴O2是___.

(1)心轴 (2)转轴 (3)传动轴

邱宣怀机械设计课后答案第15章

题 15-6图题15-7图

1-大齿轮 2-卷筒 3-轴 1-主动齿轮 2中间齿轮 3-从动齿轮15-8 轴环的用途是___.

(1)作为轴加工时的定位面 (2)提高轴的强度 (3)提高轴的刚度 (4)使轴上零件获得轴向定位

15-9 当轴上安装的零件要承受轴向力时,采用___来进行轴向固定,所能承受的轴向力较大.

(1)螺母 (2)紧定螺钉 (3)弹性挡圈

15-10 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径,可以___.

(1)使零件的轴向定位比较可靠 (2)降低应力集中,提高轴的疲劳强度 (3)使轴的加工方便

15-11 轴上安装有过盈配合的零件时,应力集中将发生在轴上___.

(1)轮毂中间部位 (2)沿轮毂两端部位 (3)距离轮毂端部为1/3轮毂长度处

15-12 采用表面强化如碾压、喷丸、碳氮共渗、氧化、渗氮、高频活火焰表面淬火等方法,可显著提高轴的___.

(1)静强度 (2)刚度 (3)疲劳强度 (4)耐冲击强度

15-13 在轴的初步计算中,轴的直径是按___来初步确定的.

(1)抗弯强度(2)扭转强度(3)复合强度(4)轴段上零件的孔径

15-14 减速器中,齿轮轴的承载能力主要受到___的限制.

(1)短期过载下的静力强度(2)疲劳强度(3)脆性破坏(4)刚度

15-15 转轴上载荷和支店位置都已经确定后,轴的直径可以根据___来进行计算或校核.

(1)抗弯强度(2)扭转强度(3)扭转刚度(4)复合刚度

15-16 已知轴的受载简图如图所示,则其弯矩图应是___.

15-17 已知轴的受载简图如图所示,则其弯矩图应是___.

15-18 已知轴的受载简图如图所示,则其弯矩图应是___.

15-19 已知轴的受载简图如图所示,则其弯矩图应是___.

邱宣怀机械设计课后答案第15章

题15-16图题15-17图题15-18图15-20 一展开式两级齿轮减速器的传动简图如图所示,高速轴ab右端与电动机相连,则高速轴的转矩图是___.

邱宣怀机械设计课后答案第15章

题15-19图题15-20图

15-21 上题图中齿轮减速器的中间轴cd的转矩图是___.

15-22 一分流式两级齿轮减速器的传动简图如图所示, 高速轴ab右端与电动机相连,则高速轴的转矩图是___.

15-23 上题图中齿轮减速器的中间轴cd的转矩图是___.

15-24 如图所示,轴上安装一斜齿圆柱齿轮,分度圆直径d=400mm,齿轮的圆周力F t=2000N,轴向力F x=320N,径向力F r=800N,则轴在垂直平面(即图纸平面)内的弯矩图是___.

15-25 某轴的合成弯矩和转矩图如图所示,设扭剪应力按对称循环变化,则最大当量弯矩M e是___N·m.

(1)224 (2)337 (3)450 (4)559

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题15-21图题15-22图

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题15-23图题15-24图

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题15-25图

二、分析与思考题

15-26 轴的常用材料有那些?各适用于何种场合?如何选择?

15-27 在同一工作条件下,若不改变轴的结构和尺寸,仅将轴的材料由碳钢改为合金钢,为什么只提高了轴的强度而不能提高轴的刚度?

15-28 轴的设计应考虑哪些方面的问题?其中哪些问题是必须考虑的?哪些问题有特殊要求时才考虑?

15-29 轴结构设计主要内容有哪些?

15-30 轴上零件的轴向固定方法有哪些种?各有什么特点?

15-31 轴上零件的轴向固定方法有哪些种?各有什么特点?

15-32 为什么转轴常设计成阶梯形结构?

15-33 轴的强度设计方法有那几种?它们各适用于何种情况?

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≥,应如何选取c值,对计算所得结果应如15-34 利用公式d c

何最后取值?

邱宣怀机械设计课后答案第15章

M=,a的含义是什么?

15-35 按当量弯矩计算轴的强度时,公式

e

如何取值?

15-36 轴受载以后,如果产生过大的弯曲变形或扭转变形,对机器的正常工作有什么影响?试举例说明.

15-37 如何提高轴的疲劳强度?如何提高轴的刚度?

15-38 图示为轴上零件的两种布置方案,功率由齿轮A输入,齿轮1输出转矩T1,齿轮2输出转矩T2,且T1>T2,试比较两种布置方案中各段轴所受转矩的大小.

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题15-38图题15-39图

15-39 图示带式运输机的两种传动方案,若工作情况相同,传递功率一样,试比较:

(1)按方案a设计的单级减速器,如果改用方案b,减速器的哪根轴的强度要重新核验,为什么?

(2)两种方案中,电动机轴受力是否相同?(方案a中V带传动比等于方案b中开式齿轮传动比).

15-40 校核轴的强度时,如何判断轴的危险截面?怎样确定轴的许用应力?

15-41 如需要对轴的疲劳强度的精确校核,应具备什么条件?

15-42 何谓轴的共振?何谓轴的临界转速?

15-43 什么叫刚性轴?什么叫挠性轴?设计高速运转的轴时,应如何考虑轴的工作转速范围?

三、设计计算题

15-44 有一离心水泵,由电动机经联轴器带动,传递功率P=3KW,转速n=960r/min,轴的材料为45钢调质,试按强度要求计算轴所需的最小直径?

15-45 已知一传动轴直径d=32mm,转速n=900r/min,如果轴上的扭剪应力不允许超过70MPa,问该轴能传递多大功率?

15-46 直径d=75mm的实心轴与外径d o=85mm的空心轴的扭转强度相同,设两轴的材料相同,试求该空心轴的内径d i和减轻重量的百分率?

15-47 试确定一传动轴的直径.已知:轴的材料为Q255钢,传递功率P=15KW,转速n=80r/min.

(1)按扭转强度计算;

(2)按扭转刚度计算.(设其扭转变形在1000mm长度上不允许超过0.5°)

15-48 试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器的主动轴,轴的材料用45钢,调质处理.已知:轴单向转动,工作时有振动,传递转矩T1=1.75×105N·mm,齿轮模数m=4mm,齿数z=20,啮合角α=20°,齿宽b=80mm,轴输入端与联轴器相联,轴承间距为160mm.

15-49 试设计一圆锥齿轮传动的小齿轮轴,并校核Ⅰ—Ⅰ截面(只受转矩)以及靠近齿轮的轴承的安全系数.已知:传递功率P=35KW,轴的转速n=940r/min,单向回转,传动比i=2,齿数z1=20,模数m=6mm,齿宽b=50mm,轴的材料为45钢,正火处理.

邱宣怀机械设计课后答案第15章

题15-48图题15-49图

15-50 设计如图所示的斜齿圆柱齿轮减速器的输入轴.已知该轴输入功率P=37.5KW,转速n=960r/min,小齿轮节圆直径d1=150mm,模数m n=4mm,齿宽b=150mm,螺旋角β=15°20′,法向压力角αn=20°,轴的材料为45钢正火.电动机轴径为65mm,初选组合代号303的圆锥滚子轴承.

15-51 根据题15-50的计算结果,校核小齿轮处轴的挠度(用等效直径法和变形能法).

15-52 一渐开线直齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和布置如图所示,已知其传递的转矩T=400N·m,大小齿轮压力角均为α=20°的标准齿轮,轴的材料为45钢,调质处理,轴

需双向运转,齿轮与轴均采用

7

6

H

k

配合并采用圆头普通键联接.轴上圆角半径均为

r=1.5mm,试验算此轴的疲劳强度.

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题15-50图题15-52图15-53 根据题15-52的计算结果,校核图15-52所示截面Ⅱ—Ⅱ处轴的挠度.许用挠度[y]=0.003Lmm,L为支店间的距离.

15-54 设计如图所示的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴.已知:电动机额定功率P=4KW,转速n1=750r/min,n2=130r/min,大齿轮节圆直径d2′=300mm,齿宽b2=90mm,轮齿螺旋角β=12°,法面压力角αn=20°.工作机为输送带,载荷平稳.

要求: (1)完成轴的全部结构设计;

(2)根据弯扭合成理论验算轴的强度;

(3)精确校核轴的危险截面的安全系数.

15-55 一传动轴直径为55mm,转矩由轮1输入,T1=11.52×105N·mm,分别由轮2和轮3输出,轮2输出转矩T2=6.91×105N·mm,轮3输出转矩T3=4.61×105N·mm.求轮2相对轮3的扭转角.

15-56 如图所示,钢轴直径d=25mm,圆盘重W=150N,试计算轴的第一阶临界转速nε1.

15-57 一直径为50mm的钢轴上装有两个圆盘,布置如图所示.不计轴本身重量,试计算此轴的第一阶临界转速.若已知轴的工作转速n=960r/min,分析此轴属于刚性轴还是挠性轴?轴工作时的稳定性如何?

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题15-54图题15-55图题15-56图

邱宣怀机械设计课后答案第15章

题15-57图

四、结构设计题

15-58 试分析题图15-58a、b、c、d中的结构错误,分别说明理由,并画出正确地结构图.

15-59 指出图中轴的结构设计有哪些不合理,并画出改正后的轴结构图.

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题15-58图题15-59图15-60 齿轮轴上各零件的结构及位置如图所示,试设计该轴的外形并定出各段的直径.

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题15-60图

15-61 图示滑轮的直径D=400mm,轴支点跨距L=160mm,起重量W=10000N.

要求: (1)确定轴的直径,轴的材料用45钢,调质处理.

(2)画出滑轮轴的结构图.

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题15-61图

15-62 为了改进轴的结构,减少应力集中,提高轴的疲劳强度,在下列情况下应采取什么措施?并绘图说明.

(1)设计轴肩时:

①为了能使轴上零件得到可靠的定位,其轴肩的过渡圆半径r与相配零件的圆角半径R或倒角尺寸C的结构形式.

②当与轴相配的零件必须采用很小的圆角半径R时,可采用哪些结构形式.

(2)如轴上有直角凹槽、键槽、花键等,应采用的结构措施.

(3)如轴与轴上零件为过盈配合时,应采用的结构措施.