機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集第15章答案.pdf

機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 1 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 第十五章第十五章 軸軸 一 選擇題一 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 B 連接汽車變速 箱與后橋 以傳遞動(dòng)力的軸是 C A 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 B 固定心軸 C 傳動(dòng)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(gè)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(shí) 應(yīng)力集中將發(fā)生在 B A 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(zhǎng)度處 15 4 軸直徑計(jì)算公式3 n P Cd C A 只考慮了軸的彎曲疲勞強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算公式 22 TMMe 中 是 C A 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(qiáng)度理論的要求 15 6 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算 應(yīng)按 D 計(jì)算 A 彎矩最大的一個(gè)截面 B 彎矩和扭矩都是最大的一個(gè)截面 C 應(yīng)力集中最大的一個(gè)截面 D 設(shè)計(jì)者認(rèn)為可能不安全的一個(gè)或幾個(gè)截面 15 7 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算中 在確定許用安全系數(shù) S 時(shí) 不必考慮 A A 軸的應(yīng)力集中 B 材料質(zhì)地是否均勻 C 載荷計(jì)算的精確度 D 軸的重要性 15 8 對(duì)軸上零件作軸向固定 當(dāng)雙向軸向力都很大時(shí) 宜采用 C A 過盈配合 B 用緊定螺釘固定的擋圈 C 軸肩 套筒 D 軸肩 彈性擋圈 15 9 對(duì)軸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理 可以提高軸的 C A 靜強(qiáng)度 B 剛度 C 疲勞強(qiáng)度 D 耐沖擊性能 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(gè)齒輪 齒輪孔倒角為 C 45 則要求 A A r CC h D C r h 15 11 在下列軸上軸向定位零件中 B 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(dòng)軸承的定位軸肩高度應(yīng) B 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 D 愈大愈好 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 2 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 二 填空題二 填空題 15 13 按受載分類 軸可以分為 轉(zhuǎn) 軸 心 軸和 傳動(dòng) 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 和 近似等強(qiáng)度 15 15 當(dāng)轉(zhuǎn)軸受到穩(wěn)定的軸向力作用時(shí) 軸的彎曲應(yīng)力是 非對(duì)稱循環(huán) 應(yīng)力 15 16 單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上作用有方向不變的徑向載荷時(shí) 軸的彎曲應(yīng)力為 對(duì)稱 循環(huán)變應(yīng)力 扭轉(zhuǎn) 剪應(yīng)力為 脈動(dòng) 循環(huán)變應(yīng)力 轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)時(shí) 15 17 用套筒 螺母或軸端擋圈作軸向固定時(shí) 應(yīng)使軸頭段的長(zhǎng)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(qiáng)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(qiáng)度的措施有 合理布置軸上零件的位置和改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的 載荷 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中 改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)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(jiǎn)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(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸 的載荷等 三 分析與思考題三 分析與思考題 15 23 何為轉(zhuǎn)軸 心軸和傳動(dòng)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(dòng)軸 自行車的前軸 后軸屬于固定心軸 踏板軸屬于轉(zhuǎn)動(dòng)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(chǎng)合 Q235 A 45 1Cr18Ni QT600 2 40CrNi 答 Q235 A 用于不重要及受載不大的軸 如農(nóng)業(yè)機(jī)械 建筑機(jī)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(dòng)機(jī)凸輪軸 QT600 2 用于制造復(fù)雜外形的軸 如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 40CrNi 用于制造很重要的軸 如汽車 拖拉機(jī)變速箱中的軸 15 25 軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有哪幾種 各適用于何種情況 答 1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 該方法適用于計(jì)算傳動(dòng)軸或初步估計(jì)轉(zhuǎn)軸直徑 2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 該方法適用于校核計(jì)算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度 3 按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核 該方法適用于精確校核計(jì)算重要軸的疲勞強(qiáng)度 4 按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核 該方法適用于計(jì)算瞬時(shí)過載很大 或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱性較為嚴(yán) 重的軸的靜強(qiáng)度 15 26 按彎扭合成強(qiáng)度和按疲勞強(qiáng)度校核時(shí) 危險(xiǎn)截面應(yīng)如何確定 確定危險(xiǎn)截面時(shí)考慮的因素 有何區(qū)別 答 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸時(shí) 危險(xiǎn)截面指的是計(jì)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(gè)或幾個(gè)截面 考慮的因素主要是軸上的彎矩 扭矩和軸徑 按疲勞強(qiáng)度校核軸時(shí) 確定危險(xiǎn)截面時(shí) 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(duì)尺寸等綜合因素的影響大小 確定 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 3 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 一個(gè)或幾個(gè)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(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核計(jì)算 這時(shí)是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響 答 靜強(qiáng)度校核的目的在于評(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力 這對(duì)那些瞬時(shí)過載很大 或應(yīng)力循環(huán) 的不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸是很必要的 軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時(shí)載荷來校核的 這 時(shí)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(qiáng)度不符合要求時(shí) 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(qiáng)度 答 可采取下列措施來提高軸的疲勞強(qiáng)度 1 換用強(qiáng)度高的好材料 2 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 3 對(duì)軸的表面進(jìn)行熱處理和硬化處理 4 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)形狀 5 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(dòng)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(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸時(shí) 應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 4 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 四 設(shè)計(jì)計(jì)算題四 設(shè)計(jì)計(jì)算題 15 31 已知一傳動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算軸的直徑 2 按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸的直徑 設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角 0 5 m 解 1 由表 15 3 知 A0 97 112 mm n P Ad 5 59 5 51 80 12 112 97 33 0 2 4 0 n P Bd 32 101 8 1073 51073 5 44 44 d T GI T P 3 108 6881341 0 100 406 671055 9 1 8 3273 5 4 0 4 0 4 4 6 B mm n P B n P d 其中 15 32 直徑 d 75mm 的實(shí)心軸與外徑 d0 85mm 的空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相等 設(shè)兩軸材料相同 試 求該空心軸的內(nèi)徑 d1和減輕重量的百分比 解 實(shí)心軸 T W T 空心軸 T W T TT 載荷相同 材料相同 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同時(shí)有 WT WT mm d d dd d d d d dd 58 63 85 75 185 1 1 1 1616 4 3 4 3 0 01 0 1 4 3 0 3 43 0 3 減輕重量的百分比為 42 43 4 44 2 2 1 2 0 2 2 2 1 2 0 2 d ddd d ddd 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 5 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 15 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 0 75MPa 1 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(qiáng)度是否滿足要求 題 15 33 圖 解 335 19 628332 105 2252 mmdWNmmQM 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 MPa W M b 45 79 39 19 6283 105 2 1 5 固定心軸 MPa W M b 75 79 39 19 6283 105 2 0 5 Q 2 Q 2 Q 2 Q 2 100 25 25 M 固定心軸固定心軸 Q 2 Q 2 Q 2 Q 2 100 25 25 M 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 6 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 15 34 圖示為一臺(tái)二級(jí)錐 柱齒輪減速器簡(jiǎn)圖 輸入軸由左端看為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 已知 Ft1 5000N Fr1 1690N Fa1 676N dm1 120mm dm2 300mm Ft3 10000N Fr3 3751N Fa3 2493N d3 150mm l1 l3 60mm l2 120mm l4 l5 l6 100mm 試畫出輸入軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算軸的支反力 畫出軸 的彎扭圖合扭矩圖 并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中 解 題 15 34 圖 NFFF NFFF NFFF NFlFlF NFFF NFlF d FlF rBVrBHrB rAVrAHrA rAVtrBV rAVtrAV rrAHrBH rr m arAH 781575002197 25502500507 7500 2500 120 605000 2197 507 120 2 120676601690 2 22 22 22 22 1 312 1 131 1 22 dm1 2 60840Nmm 40560Nmm 300000Nmm 306107Nmm 300000Nmm FrA FrB n1 Fr1 Fa1 Ft1 FrBH Ft1 FrAH FrAV FrBV n1 40560Nmm Fa2 Fa1 Fa3 Fa4 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 7 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 Nmm d FT m t 300000 2 1 1 15 35 根據(jù)題 15 34 的已知條件 試畫出中間軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算軸的支反力 畫出軸的彎扭 圖和扭矩圖 并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中 題 15 35 圖 解 NFFNFFNFF rattar 676 50000 1690 212121 NFFFF NF d FlFllF d FlllF rrCHDH CH arr m aCH 37446763751669 669 300 10037517524932006761501690 0 2 2 23 3 363652 2 2654 NFFFF N lll FllF F CVttDV tt CV 83336667100005000 6667 300 100100002005000 32 654 3652 NFFF NFFF DHDVrD CHCVrC 913537448333 67006696667 22 22 22 22 Nmm d FT m t 7500000 2 2 2 Fr3 Ft2 Fr2 Fa2 FrC FrD Ft3 Fa3 Fa3 Fa2 Ft2 Fr2 Fr3 Ft3 FCH FDH FCV FDV dm2 2 d3 2 66900Nmm 374400Nmm 666700Nmm 833300Nmm 913545Nmm 670048Nmm 750000Nmm n2 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 8 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 15 36 兩級(jí)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(yùn)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 5mm 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(yàn)算軸 上截面 和 的強(qiáng)度 并精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 題 15 36 圖 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集 2014 3 24 9 班 級(jí)成 績(jī) 姓 名任課教師 學(xué) 號(hào)批改日期 五 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析題五 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析題 15 37 試指出圖示小錐齒輪軸系中的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu) 并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖 題 15 37 圖