机械设计基础课后习题第9章.doc

习题9 9-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？ 答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。 工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。 -2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？ 答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。 合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。 -3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？ 答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。 阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 -4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？ 答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况 -5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？ （a） （b） 习题-5图 答：（a）图 第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第二种布置形式更合理。 （b）图 第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第一种布置形式更合理。 -6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？ 答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接 -7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？ 图题-7 答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。 -8 如图示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。 图题-8 答：1.轴的左端，轴颈处尺寸过长；2.左端轴承的定位轴肩高度超过轴承的安装尺寸；3.齿轮处键槽的尺寸超过了轮毂的宽度，应比轮毂宽度略短；4.套筒的直径大于轴承的安装尺寸；5.右端的轮毂缺少轴向的定位轴肩，并且该轴段应比轮毂略短。 -9 试指出图1~8标注处的错误。 图题-9 答：1.轴的左端，轴颈处尺寸过长；2.轴承的定位轴肩高度超过轴承的安装尺寸；3.齿轮处缺少周向定位；4.套筒的直径大于轴承的安装尺寸；5.；6.此段轴的尺寸应和密封装置的尺寸相适应；7.缺少密封装置；8.缺少周向定位。 -10 用弯扭组合强度校核图中轴与齿轮配合处的强度。己知传递功率P=4 kW，转速n=690 r/min，齿轮圆周力Ft=1 100 N，径向力Fr=400 N，轴与轮毂配合处直径d=30 mm。轴承支座间距离L=110 mm，轴的材料为45号钢，调质处理。 解：1.绘出轴的空间受力图，如图（a)所示。 2.绘出垂直面内的受力图，如图（b）所示。计算RAV、RBV。 RAV=RBV===200 N 3.求D点的弯矩，作垂直平面内的弯矩图，如图（c）所示。=11 000 N·mm 4.绘出水平面内的受力图，如图（d）所示。计算RAH、RBH。 RAH=RBH===550 N 5.作水平面内的弯矩图，如图（e）所示。 =30 250 N·mm 6.作合成弯矩图，如图（f）所示。 最大合成弯矩在D点处，其值为 =32188 N·mm 7.绘制扭矩图。如图（g）所示。 N·mm 8.作当量弯矩图，如图（h）所示。 最大当量弯矩在D点处，取α=0.6，其值为 N·mm （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （h） 9.确定最大当量处的轴径 查表-1得45钢调质处理的弯曲强度极限σ-1b=650。查表-4许用弯曲应力［σ-1b］=60 MPa，D点处的直径为 mm 轴与轮毂配合处直径d=30 mm，强度足够。 -11 有一直齿圆柱齿轮减速器如图所示。所传递的功率P=15.8 kW，主动轮转速n1=980 r/min，从动轮转速n2=215 r/min，从动轮齿数Z2=82，主动轮齿数Z1=18，模数m=5 mm，齿宽B=80 mm。试设计从动轴的结构和尺寸。假设采用深沟球轴承。 图题8-11解：1.选择轴的