《机械设计基础》4版教学资源教材习题解答轴的设计

1、习题与参考答案、复习思考题1按轴所受载荷的情况可分哪三类 7M分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各 属于哪类轴？2为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效 ？为什么？3轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法？各有何特点？各应用于什么场合？4轴的计算当量弯矩公式 Mca vM 2T 2中，应力校正系数的含义是什么？如何取值？5影响轴的疲劳强度的因素有哪些 ？在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪些措施使 其满足强度要求？、单项选择题1工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 。A.心轴B.转轴C.传动轴D.曲轴2采用 的措施不能有效地改善轴的刚度。A.改用高强度合金

2、钢B.改变轴的直径C.改变轴的支承位置D.改变轴的结构3按弯扭合成强度计算轴的应力时，要引入系数，这 是考虑。A.轴上键槽削弱轴的强度B.合成正应力与切应力时的折算系数C.正应力与切应力的循环特性不同的系数D.正应力与切应力方向不同4转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 。A.脉动循环B.对称循环C.静应力D.非对称循环225对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）Mca *,M T , 应取A.=0.3B.=0.6C.=1D.=6根据轴的承载情况， 的轴称为转轴。A.既承受弯矩又承受转矩B.只承受弯矩不承受转矩C.不承受弯矩只承受转矩D.承受较大轴向载荷三、填空题1自行

3、车的中轴是 轴，而前轮轴是 轴。2为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径 轴上零件的圆角半径或倒 角Co3对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对 的敏感性。4传动轴所受的载荷是。5 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按 处理。四、分析计算题1试分析题1图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判 定各轴的类型。(轴的自重、轴承中的摩擦均不计)2某蜗轮与轴用 A型普通平键联接。已知轴径d = 40mm,转矩T= 522000N mm,轻微冲击。初定键的尺寸为b=12mm ,h=8mm, L= 100mm。轴、键和蜗轮的材料分别为 45号钢，

4、35 号钢和灰铸铁，试校核键联接的强度。若强度不够，请提出两 种改进措施。平键联接的许用应力(MPa)联接方式联接中较弱零件的材料静载荷载荷性质轻微冲击p静联接(普通平键)钢1201501001206090铸铁7080506030453如题3图所示的锥齿轮减速器主动轴。已知锥齿轮的平均分度圆直径 dm=56.25mm,所受圆周力Ft =1130N ,径向力 Fr=380N,轴向力 Fa=146N。试 求：(1)画出轴的受力简图；(2)计算支承反力；(3)画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图。五、结构题(图解题)题1图1如题1图所示的某圆柱齿轮装于轴上，在圆周方向采用 A型普通平键固定；在轴向，齿

5、轮的左端用套筒定位，右端用轴肩定位。试画出 这个部分的结构图。2如题2图所示，试画出轴与轴承盖之间分别采用毛毡圈和有骨架 唇形密封圈时的结构图。3试指出题3图所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原 因。说明：(1)轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；(2)同类错误按1处计；(3)指出6处错误即可，将错误处圈出并引出编号，并在图下做 简单说明；(4)若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。题2图题3图题4图4 题4图所示为下置式蜗杆减速器中蜗轮与轴及轴承的组合结构。蜗轮用油润滑，轴承用脂 润滑。试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。5题5图所示为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。斜

6、齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。题5图习题参考答案复习思考题答案（参考答案从略）单项选择题1 A 2A 3c 4B 5c 6 A填空题转；心2小于3 应力集中4转矩5脉动循环分析计算题1解题要点：轴I只受转矩，为传动轴；轴n既受转矩，又受弯矩，故为转轴；轴出只受弯矩，且为转动的, 故为转动心轴；轴W只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。2解题要点p。因依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为载荷性质为轻微冲击，查表知（rp=5060MPa。联接工作面上的挤压应力为4T 4Tdhl dh(L b)4 52200040 8 (10

7、0 12)MPa74.148MPap 50 60MPa故该键联接强度不足。改进措施，可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。3解题要点（1）轴的受力简图如题 3图解（b）所示。题3图解(2)垂直面支承反力：由 2 Ma=0,即一RBYX100+Ft150=0,得Ft 150100但3% 1695N 100RAYRBYFt(1695 1130)N 565Nb.求水平面支反力:100 Fadm/2 Fr amrRBZFr 150 Fadm/2100380 150 146 56.25/2 2 N 528.938N100RAZ RBZ Fr (528 380)N 148.9

8、38N(3)画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图：a.垂直面弯矩My图如题3图解(c)所示。B 点的弯矩M byRay100565 100N mm 56500N mmb.水平面弯矩 MZ图如题3图解(d)所示。B 点的弯矩M BZRAZ100148.893 100N mm 14893.8NmmC 点的弯矩 MCZ Fadm/2 146 56.25/2N mm 4106.2N mmc.合成弯矩M图如题3图解(e)所示。B 点的弯矩 Mb JM1YMl? V56500214893.82 N - mm 58430N - mmC 点的弯矩 Mc JMIYMd 后410622 N - mm 4106.2N

9、 - mmd.作转矩图如题3图解(f)所示。T Ftdm/2 1130 56.25/2N - mm 31781.25N - mme.作计算弯矩图如题图 3图解(g)所示。该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取a =。B点的弯矩McaB 4M2 ( Tb)2v584302 (0.6 31781.25)2 N - mm 61434N - mmC点的弯矩McaC VM(2 ( Tc)2 Y4106.22 (0.6 31781.25)2 N - mm 19505N - mmA点的弯矩McaA Jma ( Ta)2T 0.6 31781.25N - mm 19068N - mm五、结构题(图解题)1结构如题1图解所示。2结构如题2图解所示。题2图解3解题要点题3图中存在错误如下(见题 3图解)：题3图解(1)弹簧垫圈开口方向错误；(2)螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；(3)轴套过高，超过轴承内圈定位高度；(4)齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；(5)键过长，轴套无法装入；(6)键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上;(