机械设计习题集第十六章轴.doc

第十一章    轴

    题11－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。

                                     题11－1图
解题分析：轴的结构设计应满足的基本要求是：
1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定；
2．轴上零件应便于安装，折卸和调整；
3．轴应具有良好的加工工艺性；
4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。
解答：图中的主要错误分析（题解 11-1 图）

                             题解14－1图
1．轴肩过高挡住了轴承内圈，轴承不便于折卸；
2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装；
3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视；
4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩；
5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定；
6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工；
7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。
题11－2  根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）： 
方案
轴的类型
轴上应力
应力循环特性
a

b

c

题11－2图
解答：
方案
轴的类型
轴上应力
应力循环特性
a
转动心轴
弯曲应力σ
r ＝ －1
b
转    轴
弯曲应力σ，扭剪应力τ
r = －1，r = 0  (+1)
c
固定心轴
弯曲应力σ
r = +1
 题11－3  设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b2＝100 mm，轴承为7308AC，两支承间的跨度L＝200mm，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm之间，轴与孔的配合长度为L′＝60mm。
200

150

60

题11-3 图

    解答：1、确定各段轴的直径：
（1）与联轴器配合处的直径d：选联轴器的型
号为，半联轴器的孔径d =28 mm，
长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm。
（2）轴身处直径d1：考虑半联轴器的定位和固
定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有
密封圈，应取相应的标准直径。所以取d1 =35mm。
（3）安装滚动轴承处轴颈直径d2、、d6：为便于轴
承安装，d1与d2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一
般为1～3 mm，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。
因此选择7308AC轴承，内径为40 mm，所以d2 = d6 =40 mm。
（4）安装齿轮处轴段直径d3：为装配方便，并考虑强度要求，取直径d3=45 mm。
（5）轴环直径d4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d4=55 mm，
（6）轴肩直径d5：考虑到轴承定位和拆卸方便，根据手册，查取d5=50 mm。
2．各段轴的长度：
其中轴径d3和d 段的长度应分别比与其配合的轮毂长度短2～3mm，以便可靠定位，其它段长度应考虑零件与零件间的相互位置关系来确定。图中尺寸 A应考虑箱体与箱外零件不发生干涉和装配、拆卸方便。
3．两键槽位置应在轴的同一母线上，键宽度应根据轴段d3和 d 的直径来确定。
4．轴的参考结构，如题解14-3 图所示。
题解11-3 图

    题11－4  有一带式输送机的双级斜齿圆柱齿轮减速器（如图a所示），功率由带轮输入。已知带传动为水平布置，V带对轴的作用力为FQ＝2300 N（与 Fr1在同一平面，且方向与Fr1 相同）。主动轮1的分度圆直径d1＝120  mm，Ft1＝5000  N，Fr1＝1800  N,Fɑ1=760 N。计算输入轴的支反力，画出轴的受力图，弯矩图、转矩图、当量弯矩图。

解答：                                   
1．作轴的空间受力简图，见题解14-4 图（b）-a)。
2．求水平面支反力，作水平面弯矩图，水平面受力见题解14-4 图（b）-b）。
（1）求水平面支反力RH1，RH2 ：
（2） 求水平面弯矩MHC，见题解14-4 图（b）-c)。

 3．求垂直面支反力，并作垂直平面弯矩图。垂直面受力，见题解14-4 图（b）-d)。
（1）求垂直面支反力RVA，RVB

　 （2）计算垂直面弯矩，绘制垂直面弯矩图，见题解14-4 图（b）-e）。

　     4.计算合成弯矩，作合成弯矩图，见题解14-4 图（b）-f）。

  5.计算转矩，作转矩图，见题解14-4 图（b）-g)。

  6.计算当量弯矩，作当量弯矩图，见题解14-4 图（b）-h)。取α=0.6

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