軸 復(fù)習(xí)習(xí)題

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1、word 第九章 軸 重點(diǎn)難點(diǎn)容 1．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要合理地確定軸各局部的幾何形狀和尺寸。包括各軸段的直徑、長(zhǎng)度、各個(gè)軸肩、圓角和倒角的大小、鍵槽的位置等等。 軸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形式，應(yīng)根據(jù)具體的情況而定。一般要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1〕軸上零件的布置；2〕軸上零件的定位和固定；3〕軸上零件的裝拆工藝性；4〕軸的疲勞強(qiáng)度和剛度要求；5〕軸的加工工藝性等。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1〕軸上零件的布置除了達(dá)到工作要求外，要使軸受力最?。?〕軸上的零件要定位準(zhǔn)確、固定可靠；3〕軸上的零件能方便地裝配和拆卸；4〕軸的加工工藝性要好；5〕要應(yīng)力集中小、疲勞強(qiáng)度要

2、高。 2．軸的強(qiáng)度計(jì)算 彎扭合成強(qiáng)度條件： ≤ MPa 是根據(jù)扭剪應(yīng)力的變化性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。用來(lái)考慮扭矩T產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力與彎距M產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力的性質(zhì)不同。 對(duì)軸受轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律未知時(shí)，一般將按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力處理。 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的強(qiáng)度條件： ≥ [ S ] 如同一截面有幾個(gè)應(yīng)力集中源，如此取其中最大的一個(gè)應(yīng)力集中系數(shù)用于計(jì)算該截面的疲勞強(qiáng)度。 重要根本概念 1．直軸按承受載荷的性質(zhì)分為三類 傳動(dòng)軸：在工作中主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩或承受彎矩很小。 心軸：在工作中只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。心軸又分為固定心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。 轉(zhuǎn)軸：在工作中既承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩。

3、 2．軸的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)如此 因軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下承受變應(yīng)力，軸肩處有應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)如此：一般進(jìn)展疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)瞬時(shí)過(guò)載很大的軸，還應(yīng)進(jìn)展靜強(qiáng)度校核。對(duì)于有剛度要求的軸，要進(jìn)展剛度計(jì)算。對(duì)轉(zhuǎn)速高或載荷周期性變化的軸，要進(jìn)展振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 3．軸設(shè)計(jì)的主要容和軸的設(shè)計(jì)步驟 軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)主要容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度計(jì)算。 軸的設(shè)計(jì)步驟：1〕選擇軸的材料；2〕估算軸的最小直徑；3〕軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4〕軸的強(qiáng)度校核；5〕必要時(shí)進(jìn)展軸的剛度計(jì)算和振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 4．提高軸的疲勞強(qiáng)度的措施 減小應(yīng)力集中；降低外表粗糙度；強(qiáng)化軸的外表，如碾

4、壓、噴丸、外表淬火、滲碳、滲氮、碳氮共滲等。 5．軸的剛度條件指標(biāo)和提高剛度的措施 軸的剛度條件為： 撓 度： y ≤ [ y] 偏轉(zhuǎn)角：θ≤ [θ] 扭轉(zhuǎn)角：≤ [] 提高軸剛度的措施：增大軸的直徑。注意，用合金鋼代替碳素鋼不能提高軸的剛度。 精選例題與解析 例9-3 例9-3圖1為軸上零件的兩種布置方案，功率由齒輪A輸入，齒輪1輸出扭矩T1，齒輪2輸出扭矩T2，且T1＞T2。試比擬兩種布置方案各段軸所受的扭矩是否一樣? a b 例9-3 圖1 答：各軸段所受轉(zhuǎn)矩不同，如例9-3圖2所示。方案a：Tmax

5、 = T1，方案b：Tmax = T1+ T2 。 a b 例9-3 圖2 自測(cè)題與答案 一、選擇題 9-1．如下各軸中，屬于轉(zhuǎn)軸的是________。 A．減速器中的齒輪軸 B. 自行車的前、后軸 C．鐵路機(jī)車的輪軸 D. 滑輪軸 9-2．對(duì)于既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩作用的直軸，一般稱為_(kāi)_______。 A．傳動(dòng)軸 B. 固定心軸 C. 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸

6、 D. 轉(zhuǎn)軸 9-3．對(duì)于只承受轉(zhuǎn)矩作用的直軸，一般稱為_(kāi)_______。 A．傳動(dòng)軸 B. 固定心軸 C. 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D. 轉(zhuǎn)軸 9-4．按照軸的分類方法，自行車的中軸屬于__________。 A．傳動(dòng)軸 B．固定心軸 C．轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D．轉(zhuǎn)軸 9-5．一般二級(jí)齒輪減速器的中間軸是________。 A．傳動(dòng)軸

7、 B．固定心軸 C．轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 D．轉(zhuǎn)軸 9-6．減速器中，齒輪軸的承載能力主要受到________的限制。 A．短期過(guò)載下的靜強(qiáng)度 B．疲勞強(qiáng)度 C．脆性破壞 D．剛度 9-7在下述材料中，不宜用于制造軸的是________。 A．45鋼 B．40Cr C．QT500 D．ZcuSn10-1 9-8．

8、軸環(huán)的用途是________。 A．作為加工時(shí)的軸向定位 B．使軸上零件獲得軸向定位 C．提高軸的強(qiáng)度 D． 提高軸的剛度 9-9．當(dāng)采用軸肩定位軸上零件時(shí)，零件軸孔的倒角應(yīng)________軸肩的過(guò)渡圓角半徑。 A．大于 B．小于 C．大于或等于 D．小于或等于 9-10. 定位滾動(dòng)軸承的軸肩高度應(yīng)________滾動(dòng)軸承圈厚度，以便于拆卸軸承。 A．大于

9、 B．小于 C．大于或等于 D．等于 9-11．為了保證軸上零件的定位可靠，應(yīng)使其輪轂長(zhǎng)度________安裝輪轂的軸頭長(zhǎng)度。 A．大于 B．小于 C．等于 D．大于或等于 9-12．軸所受的載荷類型與載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力類型________。 A．一定一樣 B．一定不一樣 C．可能一樣也可能不同 9-13．在進(jìn)展軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)單向

10、轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，一般將彎曲應(yīng)力考慮為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，將扭剪應(yīng)力考慮為_(kāi)_______。 A．靜應(yīng)力 B．對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 C. 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 D. 非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 9-14．用安全系數(shù)法準(zhǔn)確校核軸的疲勞強(qiáng)度時(shí)，其危險(xiǎn)剖面的位置取決于________。 A．軸的彎矩圖和扭矩圖 B．軸的彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu) C. 軸的扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu) D. 軸的彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu) 9-15．為提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)優(yōu)先采用的方法。 A．選擇

11、好的材料 B.提高外表質(zhì)量 C．減小應(yīng)力集中 D．增大軸的直徑 9-16．材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理的軸剛度不足，應(yīng)采取的措施是________。 A．采用合金鋼 B．減小應(yīng)力集中 C．采用等直徑的空心軸 D．增大軸的直徑 9-17．材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理的軸強(qiáng)度不足，不應(yīng)采取的措施是________ 。 A．采用合金鋼 B．減小應(yīng)力集中 C．提高外表硬度

12、 D．增大軸的直徑 9-18．在用當(dāng)量彎矩法計(jì)算轉(zhuǎn)軸時(shí)，采用應(yīng)力校正系數(shù)是考慮到___________。 A. 彎曲應(yīng)力可能不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 B. 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力可能不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 C. 軸上有應(yīng)力集中 D. 軸的外表粗糙度不同 9-19．試比擬圖示兩軸的疲勞強(qiáng)度上下：________。 A．a(chǎn) 圖的強(qiáng)度低 B．b圖的強(qiáng)度低 C．二者強(qiáng)度一樣 D．按b圖中圓角大小而定 題9-19 圖 題9-

13、20 圖 9-20．在如下圖的齒輪傳動(dòng)中，功率〔P = 10 kW〕從中間軸Ⅱ軸輸入，從Ⅰ、Ⅲ軸輸出，如此Ⅱ軸上的轉(zhuǎn)矩__________。 A. 為T(mén)2，且T2 = 0 B. 為T(mén)2，且T2 = T1+T3 C. 為T(mén)2，但T2≠T1+T3，因T3＞T2 D. 為T(mén)2+T3 二、填空題 9-21．根據(jù)軸的承載情況，工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為_(kāi)________；主要承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為_(kāi)_______；只承受彎矩的軸稱為_(kāi)_________。 9-22．根據(jù)軸的承載情況，自行車的前后軸屬于___________。 9-23．在進(jìn)展軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，一般

14、將彎曲應(yīng)力考慮為_(kāi)________變應(yīng)力，將扭剪應(yīng)力考慮為_(kāi)________變應(yīng)力。 9-24．如果軸的同一截面有幾個(gè)應(yīng)力集中源，如此應(yīng)取其中_________應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)計(jì)算該截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。 9-25．軸在引起共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為_(kāi)_________。工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為_(kāi)_________軸。工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為_(kāi)_________軸。 三、簡(jiǎn)答題 9-26．進(jìn)展軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮哪些方面的問(wèn)題？ 9-27．為提高軸的剛度，欲把軸的材料由45鋼改為合金鋼40Cr是否適宜？為什么？ 9-28．用合金鋼代替碳素鋼一定能提高軸的疲勞強(qiáng)度嗎？為什么

15、？那么設(shè)計(jì)軸時(shí)，假如采用合金鋼應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 9-29．影響軸疲勞強(qiáng)度的因素有哪些？在設(shè)計(jì)軸的過(guò)程中，如疲勞強(qiáng)度不夠時(shí)應(yīng)采取哪些措施？ 9-30．在多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，為什么低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多。 四、分析計(jì)算題 9-31．分析圖a〕所示傳動(dòng)裝置中各軸所受的載荷〔軸的自重不計(jì)〕，并說(shuō)明各軸的類型。假如將卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b〕、c〕所示，分析其卷筒軸的類型。 題9-31圖 9-32．圖示帶式輸送機(jī)有兩種傳動(dòng)方案，假如工作情況一樣，傳遞功率一樣，試分析比擬： 1．按方案a〕設(shè)計(jì)的單級(jí)齒輪減速器，如果改用方案b〕，減速器的哪根軸的強(qiáng)度要重新驗(yàn)算？為什么？ 2．假如方案a〕

16、中的V帶傳動(dòng)和方案b〕中的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比相等，兩方案中電動(dòng)機(jī)軸所受的載荷是否一樣？為什么。 a〕 b〕 題9-32圖 9-33．一單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，危險(xiǎn)剖面上所受的載荷為水平面彎矩MH = 4×105 Nmm，垂直面彎矩MV = 1×105 Nmm，轉(zhuǎn)矩T= 6×105 Nmm，軸的直徑d =50 mm，試求： 1．危險(xiǎn)剖面上的的合成彎矩M、計(jì)算彎矩Mca和計(jì)算應(yīng)力。 2.危險(xiǎn)剖面上彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力：、、、。 五、結(jié)構(gòu)分析題 9-34 指出圖中軸系的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并改正。 題9-34 圖1 六、參考答案

17、 1．選擇題 9-1 A； 9-2 D； 9-3 A； 9-4 D； 9-5 D； 9-6 B； 9-7 D； 9-8 B； 9-9 A； 9-10 B； 9-11 A； 9-12 C； 9-13 C； 9-14 D； 9-15 C； 9-16 D； 9-17 C； 9-18 B； 9-19 B； 9-20 D； 2．填空題 9-21 轉(zhuǎn)軸 傳動(dòng)軸 心軸 9-22 固定心軸 9-2

18、3 對(duì)稱循環(huán) 脈動(dòng)循環(huán) 9-24 一個(gè)最大的 9-25 臨界轉(zhuǎn)速 剛性軸 撓性軸 3．簡(jiǎn)答題 〔參考答案從略〕 4．分析計(jì)算題 9-31 答題要點(diǎn)： Ⅰ軸：只受轉(zhuǎn)矩，為傳動(dòng)軸； Ⅱ軸：除受轉(zhuǎn)矩外，因齒輪上有徑向力、圓周力等，還受彎矩，是轉(zhuǎn)軸； Ⅲ軸：不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸； Ⅳ軸：轉(zhuǎn)矩由卷筒承受，軸不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸； 卷筒結(jié)構(gòu)改為圖b，Ⅴ軸仍不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，是固定心軸； 卷筒結(jié)構(gòu)改為圖c，Ⅵ軸除了受彎矩外，在齒輪和卷筒之間軸受轉(zhuǎn)矩，是轉(zhuǎn)軸； 9-32 答題要點(diǎn)： 1．方案b〕減速器齒輪軸需要重新

19、驗(yàn)算。因?yàn)榕c方案a〕相比，雖然減速器布置在高速級(jí)，此軸所受的轉(zhuǎn)矩減小了。但軸的外伸端不再是聯(lián)軸器，而是一個(gè)懸臂布置的齒輪，齒輪上一定作用有圓周力和徑向力。因此，此軸所受的彎曲應(yīng)力增大了。 2．假如不計(jì)摩擦，電機(jī)軸所受的扭矩應(yīng)為一樣，因?yàn)閭鬟f功率和轉(zhuǎn)速都一樣。但是在方案b〕中不再受彎矩了，因?yàn)閹鲃?dòng)有壓軸力，而聯(lián)軸器沒(méi)有。 9-33 解題要點(diǎn)： Nmm 對(duì)單向工作的轉(zhuǎn)軸，取α= 0.6，如此 Nmm N/mm2 N/mm2 N/mm2 ， N/mm2 N/mm2 5．結(jié)構(gòu)分析題 9-34 存在問(wèn)題： 1〕軸右端的帶輪不能通過(guò)套筒用端蓋軸向定位，轉(zhuǎn)動(dòng)零件與固定零件不能接觸。 2〕軸與右端蓋之間不能接觸，應(yīng)有間隙，并有密封措施。 3〕齒輪兩側(cè)都是軸環(huán)，無(wú)法安裝到位。 4〕齒輪上的鍵槽沒(méi)打通，且深度不夠。這樣的結(jié)構(gòu)，鍵槽無(wú)法加工，也無(wú)法裝配。 5〕右軸承的右側(cè)軸上應(yīng)有工藝軸肩，軸承裝拆路線長(zhǎng)〔精加工面長(zhǎng)〕，裝拆困難。 6〕因軸肩過(guò)高，兩個(gè)軸承拆卸困難。 7〕軸上有兩個(gè)鍵，兩個(gè)鍵槽不在同一母線上。 題9-34圖2 8 / 8