1、軸一 選擇題(1) 增大軸肩過渡處的圓角半徑，其優(yōu)點是 D 。 A. 使零件的周向定位比較可靠 B. 使軸的加工方便 C. 使零件的軸向固定比較可靠 D. 降低應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強度(2) 只承受彎矩的轉(zhuǎn)動心軸，軸表面一固定點的彎曲應(yīng)力是 C 。 A. 靜應(yīng)力 B. 脈動循環(huán)變應(yīng)力 C. 對稱循環(huán)變應(yīng)力 D. 非對稱循環(huán)變應(yīng)力 (3) 轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)特性為 A 。 A. r = -1 B. r = 0 C. r = +1 D. -1 r ，試比較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)，；按答圖1(b)，。答圖1(10) 圖15-8為起重機卷筒軸的四種結(jié)構(gòu)

2、方案，試比較：1) 哪個方案的卷筒軸是心軸?哪個是轉(zhuǎn)軸?2) 從軸的應(yīng)力分析，哪個方案軸較重?哪個方案軸較輕?3) 從制造工藝看，哪個方案較好?4) 從安裝維護方便看，哪個方案較好?圖15-8答：1) (a)、(b)、(c)是心軸，(d)是轉(zhuǎn)軸；2) (b)、(d)較重，(a)、(c)較輕；3) (c)較好；4) (b)、(d)方便。 (11) 圖15-9的帶式運輸機有兩種傳動方案，若工作情況相同，傳遞功率一樣，試比較： 1) 按方案(a)設(shè)計的單級減速器，如果改用方案(b)，減速器的哪根軸的強度要重新核驗?為什么?2) 兩方案中，電動機軸受力是否相同? (方案(a)普通V帶傳動傳動比方案(b

3、)開式齒輪傳動傳動比。)圖15-9 答：1) 方案(b)中一級大齒輪所在的軸 2) 若不計摩擦，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)力集中和表面質(zhì)量，以及安裝、定位的要求。(13) 軸的強度計算公式中，的含意是什么?其大小如何確定?答：是根據(jù)扭矩性質(zhì)而定的折算系數(shù)： 對于不變的轉(zhuǎn)矩， 當轉(zhuǎn)矩脈動時， 當頻繁正、反轉(zhuǎn)時， 若轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚，可按脈動處理(14) 圖15-10為某傳動系統(tǒng)的兩種布置方案，若傳遞功率和各傳動件的參數(shù)及尺寸完全相同，減速器主動軸受力大小或方向有何不同?按強度計算兩軸的直徑是否相同?圖15

4、-10答：圖15-10(a)減速器主動軸上受力均為一個方向；圖15-10(b)減速器主動軸上受力方向相反。按強度計算，圖15-10(a)直徑大。(15) 齒輪軸為40鋼，用一對6207軸承支承，如圖15-11所示，已知裝齒輪處軸的直徑為，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，哪個方案效果顯著?1) 軸的直徑增大到。2) 將軸各部分長度、各減少50。3) 軸的材料改為40Cr鋼。圖15-11答：1) 撓度減小116，扭轉(zhuǎn)角減小116； 2) 撓度減小18，扭轉(zhuǎn)角減小12 3) 無改變。方案1)效果顯著。(16) 試分析在同樣工作條件下，軸承采用向心推力

5、球軸承，軸承正裝與反裝對軸系剛度的影響。1) 如圖15-12(a)所示，載荷作用在支點跨距以外，為了提高軸系剛度，軸承應(yīng)該正裝還是反裝?2) 如圖15-12(b)所示，載荷作用在支點跨距以內(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。 按標準查取，但比輪轂長度略短。(18) 圓頭、方頭及單圓頭普通平鍵各有何優(yōu)缺點?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

6、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銑刀加工。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。其軸槽是用盤形銑刀加工的。(19) 如圖15-13所示，為何采用兩個平鍵時，一般設(shè)置在同一軸段上相隔的位置，采用兩個楔鍵時相隔左右，采用兩個半圓鍵時，則常設(shè)置在軸的同母線上?圖15-13答：上述布置是從盡量減小對軸的強度的削弱考慮的，同時又考慮了各類鍵的特點五 計算題 (1) 根據(jù)圖15-14數(shù)據(jù)，試確定杠桿心軸的直徑。已知手柄作用力，尺寸如圖示，心軸材料用45鋼，。圖15-14解： ，所以作用于軸的力軸上所受的彎矩為已知45鋼, 所以

7、 (2) 某鐵路貨車，一節(jié)車廂及其貨物總重，車廂由四根軸八個車輪支承，作用于每根軸上的力如圖15-15所示，該力鋼軌中心線約?？紤]偏載等因素，計算軸強度時，應(yīng)將載荷乘以載荷系數(shù)。車軸材料為45鋼，試確定車軸AA截面直徑。圖15-15解：先求出未知力 。 畫出彎矩圖，則，即 因為軸為45正火，。 解得 (3) 已知一傳動軸，傳遞功率為，軸的轉(zhuǎn)速，若軸上許用扭應(yīng)力不能超過，傳動軸的直徑應(yīng)為多少?要求：1) 按實心軸計算。2) 按空心軸計算，內(nèi)外徑之比取0.8、0.6、0.4三種方案。3) 比較各方案軸質(zhì)量之比(取實心軸質(zhì)量為1)。解：1） 所以 2） 3） 時，設(shè)取長度為，相對密度，實心軸 從質(zhì)量

8、上來看，從輕到重的順序為，內(nèi)徑比0.8、0.6、0.4，實心軸。(4) 有一臺離心風(fēng)機，由電動機直接帶動，電動機軸傳遞功率為,軸的轉(zhuǎn)速，軸用45鋼正火，。試按許用扭剪應(yīng)力計算軸的直徑。解：軸的材料為45正火，則由公式 考慮軸上有一鍵槽，直徑加大5，取。 (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。已知軸傳遞的扭矩，齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器材料為HT200，工作時，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，并校核其連接強度。圖15-16 圖15-17 解：齒輪處選用A型普通平鍵。查表取，取。聯(lián)軸器處：，取。齒輪處：，查表，即 ，即齒輪處鍵的強度足

9、夠。聯(lián)軸器處：查表，即,即聯(lián)軸器處滿足鍵的強度要求。(6) 圖15-17為在直徑的軸端安裝一鋼制直齒圓柱齒輪，輪轂長，工作時有輕微沖擊。試確定平鍵連接尺寸，并計算其傳遞的最大扭矩。解：查表，。設(shè)齒輪材料為鍛鋼，則 所以 (7) 圖15-18為圓錐式摩擦離合器，已知傳遞功率，承受沖擊載荷，轉(zhuǎn)速，離合器材料為鑄鋼，軸徑，右半離合器的輪轂長。試選擇右半離合器的鍵連接類型及尺寸，并作強度校核。圖15-18解：由，查得鍵的，輪轂長，取。 查表，,故不滿足要求。六 結(jié)構(gòu)設(shè)計與軸系結(jié)構(gòu)綜合題(1) 指出下列圖15-19中各軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的錯誤。(a) (b)圖15-19答：(1) 答圖2a中輪轂兩邊都被軸環(huán)擋

10、住是錯誤的，這樣齒輪裝不進去；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)錯誤，并畫出正確的結(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誤的結(jié)構(gòu)，并簡述原因。圖15-21答：見答圖4答圖4 右軸承內(nèi)圈右端面是固定面，可用圓螺母加止動墊片，螺紋外徑略小于軸承內(nèi)徑。 軸上所加螺紋段右邊一段軸段穿過透蓋，

11、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； 兩軸承內(nèi)圈之間的軸徑應(yīng)小于軸承內(nèi)徑； 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； 套杯凸緣不應(yīng)在左邊，應(yīng)在右邊。 箱體孔的中部直徑應(yīng)加大，以減少精加工面； 透蓋與套杯配合段過長，透蓋與右軸承外圈之間應(yīng)有較大的間隙； 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)上的錯誤。圖15-22答：按照前述結(jié)構(gòu)查錯的要點，可知小圓錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)主要有如

12、下錯誤： 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部分最好在中段切出一段凹

13、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 錯誤1：鍵軸上兩個鍵槽不在同一母線上； 錯誤2：左軸承蓋與軸直接接觸； 錯誤3：左軸承蓋與箱體無調(diào)整密封墊片； 錯誤4：軸套超過軸承內(nèi)圈定位高度； 錯誤5：齒輪所處軸段長度過長，出現(xiàn)過定位，齒輪定位不可靠；錯誤6：鍵頂部與輪轂接觸； 錯誤7：無擋油盤； 錯誤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輸出軸的軸系結(jié)構(gòu)

14、裝配圖，要求畫出箱體位置和聯(lián)軸器位置。已知：1) 軸承型號均為6412深溝球軸承。2) 齒輪參數(shù)：，,，右旋，齒寬。3) 聯(lián)軸器型號：HL5聯(lián)軸器55112GB 5014-85。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)面為工作面，工作時兩側(cè)面受到擠壓。(答案無圖)楔鍵的上、下面分別與轂和軸上鍵槽的底面貼合為工作面，鍵的上表面及相配的輪轂鍵槽底面各有1:100的斜度。裝配時把楔鍵打入鍵槽內(nèi)，其上、下表面產(chǎn)生很大壓力，工作時靠此壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，還可傳遞單向軸向力。(8) 指出如圖15-25、圖15-26所示齒輪系結(jié)構(gòu)中標號處的錯誤性質(zhì)，軸承用油脂潤滑

15、。圖15-25圖15-26答：圖15-25答案： 應(yīng)設(shè)密封圈并留間隙 套筒不可同時接觸內(nèi)、外圈 輪轂應(yīng)比軸段長1-2mm 聯(lián)軸器應(yīng)給定位臺階 應(yīng)有鍵作周向定位 此處不必卡圈固定內(nèi)圈 軸承內(nèi)圈裝入應(yīng)有臺階 聯(lián)軸器應(yīng)為通孔，且應(yīng)有軸端擋圈固定 箱體裝蓋應(yīng)有加工凸臺并加墊片 軸環(huán)高不能超過內(nèi)圈厚度 鍵太長，套筒不可起定位 軸承蓋凸緣內(nèi)應(yīng)切倒角槽 應(yīng)加擋油圈圖15-26答案： 軸承外圈端線未畫出 齒輪左端面無軸向固定，如可加套筒 螺釘聯(lián)接畫法錯誤 軸上兩鍵槽應(yīng)位于一條線上 齒輪嚙合處畫法錯誤 軸承外圈線漏畫 止口不易加工沒必要 軸和內(nèi)圈無定位臺階 軸段應(yīng)比輪寬短1-2mm 軸段應(yīng)短于半聯(lián)寬度，以便壓緊

16、 應(yīng)有加工凸臺與墊片 應(yīng)加密封圈、并留間隙 軸環(huán)右端不應(yīng)超過內(nèi)圈高的23 應(yīng)有加工凸臺與墊片 端蓋右端中部應(yīng)下凹減少加32 座孔處應(yīng)有甩油環(huán) 齒輪右端面無軸向定位，應(yīng)加定位軸肩 為便于加工與安裝應(yīng)做成階梯軸(9) 如圖15-27所示齒輪軸系結(jié)構(gòu)圖，已知軸承用脂潤滑，試找出圖15-27中設(shè)計上的錯誤，并加以改正。圖15-27答：本題圓錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計如答圖6和答圖7所示。其主要錯誤有：答圖6 小錐齒輪軸支承結(jié)構(gòu)之一 答圖7 小錐齒輪軸支承結(jié)構(gòu)之二 軸外伸處應(yīng)有定位臺階； 軸承端蓋處無墊片，加上也不能起調(diào)整作用； 內(nèi)圈安裝困難，軸段應(yīng)短于內(nèi)圈寬； 軸承蓋超過外圈，有礙儲油脂； 套杯起不到調(diào)節(jié)軸向位移位置； 套杯及座孔的中部應(yīng)考慮減少加工量；