机械设计与分析基础 思考与习题答案 李会文 第八章 轴

第八章轴及轴毂联接8-1答：Ⅰ轴为传动轴，Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴为转轴，Ⅴ轴为心轴。8-2答：见表8-2。8-3答：由左到右：1）键槽位置错误，2）动静件之间应有间隙，3）轴承盖处应设密封装置，4）应有调整垫片，5）轴承内圈定位过高，6）与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度，7）轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴，8）轴承内圈无定位。改进后输出轴的结构如题8-3解图：题8-3解图8-4解：1．作计算简图并求轴的支反力（图b）水平面的支反力垂直面的支反力2．计算弯矩并作弯矩图（图c）水平面弯矩图MH=RAH×178=2124×178N·mm=378N·m垂直面弯矩图MV1=RAV×178=－190×178N·mm=－33800N·mmMV2=RBV×72=2910×72N·mm=210000N·mm合成弯矩图（图d）3．计算转矩并作转矩图(图e)T=Ftd/2=7375×400/2=1475000N·mm计算截面C的当量弯矩Md2=M2=432000N·mm按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的材料为45钢，调质处理，由表8-2查得[σ－1]=60MPa。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面，考虑C处有一键槽，由式（11－3）可得前面已查得[σ－1]=60MPa。因此σe＜[σ－1]，故安全。8-5解：1．选择轴的材料，确定许用应力选择轴的材料为45钢。调质处理，由表8-2查得[σ－1]=60MPa2．求从动轴上的功率P2和转矩T2若取齿轮传动的效率（包括轴承效率在内）=0.97，则3．求作用在大齿轮2上的力齿轮2的受力情况如图b所示，则圆周力Ft、径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示。4．估算轴的最小直径，选取联轴器型号根据表11－5，取A=110，并由式（8-2）得输出轴的最小直径dmin显然是安装联轴器处轴的直径(图a)。考虑轴上有一键槽，将轴径增大3%，即dmin=34.1×1.03≈35mm为使dmin与联轴器孔径相适应，应同时选联轴器型号，并确定半联轴器的孔径及与轴配合的毂孔长度（此题略）。5．轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案装配方案和轴的结构简图如图a所示。（2）因轴同时承受径向力和轴径向力，故初选一对7308C型轴承，轴承内径d=40mm，轴承宽度B=23mm。（3）根据轴的结构设计要求，确定轴的各段直径和长度如图a所示。（4）齿轮、联轴器与轴采用键周向固定，滚动轴承与轴的周向固定借过渡配合来保证（略）。（5）确定轴上圆角和倒角尺寸（略）6．求轴上载荷定跨距L=71.5+71.5=143mm根据轴的结构简图（图a），作出轴的计算简图（图b）。水平面的支反力RAH=RBH=Ft/2=1900/2=950N垂直面的支反力RBV=Fr－RAV=（707－777）N＝－70N（3）作弯矩图及转矩图水平面弯矩图如图c所示MH=RAH×71.5=950×71.5N·mm=67925N·mm垂直面弯矩图如图d所示MV1=RAV×71.5=777×71.5N·mm=55556N·mmMV2=RBV×71.5=－70×71.5N·mm=－5005N·mm合成弯矩图如图e所示转矩图如图f所示T=285000N·mm当量弯矩图如图所示Me1=M1=87751N·mm7．按弯扭合成应力校核轴的强度由轴的结