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1、轴复习习题第九章 轴重点难点内容1轴的结构设计轴的结构设计就是要合理地确定轴各部分的几何形状和尺寸。包括各轴段的直径、长度、各个轴肩、圆角和倒角的大小、键槽的位置等等。轴的结构没有标准形式，应根据具体的情况而定。一般要考虑以下几个方面的问题：1）轴上零件的布置；2）轴上零件的定位和固定；3）轴上零件的装拆工艺性；4）轴的疲劳强度和刚度要求；5）轴的加工工艺性等。轴的结构设计应满足以下要求：1）轴上零件的布置除了达到工作要求外，要使轴受力最小；2）轴上的零件要定位准确、固定可靠；3）轴上的零件能方便地装配和拆卸；4）轴的加工工艺性要好；5）要应力集中小、疲劳强度要高。2轴的强度计算弯扭合成强度条

2、件： MPa是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。用来考虑扭矩T产生的扭剪应力与弯距M产生的弯曲应力的性质不同。对轴受转矩的变化规律未知时，一般将按脉动循环变应力处理。疲劳强度安全系数的强度条件： S 如同一截面有几个应力集中源，则取其中最大的一个应力集中系数用于计算该截面的疲劳强度。重要基本概念1直轴按承受载荷的性质分为三类传动轴：在工作中主要承受转矩，不承受弯矩或承受弯矩很小。心轴：在工作中只承受弯矩，不承受转矩。心轴又分为固定心轴和转动心轴。转轴：在工作中既承受弯矩，又承受转矩。2轴的失效形式和设计准则因轴在弯矩和转矩作用下承受变应力，轴肩处有应力集中，因此轴的主要失效形式是疲劳断

3、裂。设计准则：一般进行疲劳强度校核计算。对瞬时过载很大的轴，还应进行静强度校核。对于有刚度要求的轴，要进行刚度计算。对转速高或载荷周期性变化的轴，要进行振动稳定性计算。3轴设计的主要内容和轴的设计步骤轴的设计包括两个主要内容：轴的结构设计和轴的强度计算。轴的设计步骤：1）选择轴的材料；2）估算轴的最小直径；3）轴的结构设计；4）轴的强度校核；5）必要时进行轴的刚度计算和振动稳定性计算。4提高轴的疲劳强度的措施减小应力集中；降低表面粗糙度；强化轴的表面，如碾压、喷丸、表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗等。5轴的刚度条件指标和提高刚度的措施轴的刚度条件为：挠 度： y y偏转角： 扭转角： 提高轴刚度

4、的措施：增大轴的直径。注意，用合金钢代替碳素钢不能提高轴的刚度。精选例题与解析例9-3 例9-3图1为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A输入，齿轮1输出扭矩T1，齿轮2输出扭矩T2，且T1T2。试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同?a b例9-3 图1答：各轴段所受转矩不同，如例9-3图2所示。方案a：Tmax = T1，方案b：Tmax = T1+ T2 。a b例9-3 图2自测题与答案一、选择题9-1下列各轴中，属于转轴的是_。A减速器中的齿轮轴 B. 自行车的前、后轴C铁路机车的轮轴 D. 滑轮轴9-2对于既承受转矩又承受弯矩作用的直轴，一般称为_。A传动轴 B. 固定心轴C.

5、 转动心轴 D. 转轴9-3对于只承受转矩作用的直轴，一般称为_。A传动轴 B. 固定心轴C. 转动心轴 D. 转轴9-4按照轴的分类方法，自行车的中轴属于_。A传动轴 B固定心轴C转动心轴 D转轴9-5一般二级齿轮减速器的中间轴是_。A传动轴 B固定心轴C转动心轴 D转轴9-6减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到_的限制。A短期过载下的静强度 B疲劳强度C脆性破坏 D刚度9-7在下述材料中，不宜用于制造轴的是_。A45钢 B40CrCQT500 DZcuSn10-19-8轴环的用途是_。A作为加工时的轴向定位 B使轴上零件获得轴向定位C提高轴的强度 D 提高轴的刚度9-9当采用轴肩定位轴上零件

6、时，零件轴孔的倒角应_轴肩的过渡圆角半径。A大于 B小于C大于或等于 D小于或等于9-10. 定位滚动轴承的轴肩高度应_滚动轴承内圈厚度，以便于拆卸轴承。A大于 B小于C大于或等于 D等于9-11为了保证轴上零件的定位可靠，应使其轮毂长度_安装轮毂的轴头长度。A大于 B小于C等于 D大于或等于9-12轴所受的载荷类型与载荷所产生的应力类型_。A一定相同 B一定不相同C可能相同也可能不同9-13在进行轴的强度计算时，对单向转动的转轴，一般将弯曲应力考虑为对称循环变应力，将扭剪应力考虑为_。A静应力 B对称循环变应力C. 脉动循环变应力 D. 非对称循环变应力9-14用安全系数法精确校核轴的疲劳强

7、度时，其危险剖面的位置取决于_。A轴的弯矩图和扭矩图 B轴的弯矩图和轴的结构C. 轴的扭矩图和轴的结构 D. 轴的弯矩图、扭矩图和轴的结构9-15为提高轴的疲劳强度，应优先采用 的方法。A选择好的材料 B.提高表面质量C减小应力集中 D增大轴的直径9-16材料为45钢调质处理的轴刚度不足，应采取的措施是_。A采用合金钢 B减小应力集中C采用等直径的空心轴 D增大轴的直径9-17材料为45钢调质处理的轴强度不足，不应采取的措施是_ 。A采用合金钢 B减小应力集中C提高表面硬度 D增大轴的直径9-18在用当量弯矩法计算转轴时，采用应力校正系数是考虑到_。A. 弯曲应力可能不是对称循环应力 B. 扭

8、转剪应力可能不是对称循环应力C. 轴上有应力集中 D. 轴的表面粗糙度不同9-19试比较图示两轴的疲劳强度高低：_。Aa 图的强度低 Bb图的强度低C二者强度相同 D按b图中圆角大小而定题9-19 图题9-20 图9-20在下图的齿轮传动中，功率（P = 10 kW）从中间轴轴输入，从、轴输出，则轴上的转矩_。A. 为T2，且T2 = 0B. 为T2，且T2 = T1 +T3C. 为T2，但T2T1 +T3，因T3T2D. 为T2 +T3二、填空题9-21根据轴的承载情况，工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为_；主要承受转矩的轴称为_；只承受弯矩的轴称为_。9-22根据轴的承载情况，自行车的前后

9、轴属于_。9-23在进行轴的强度计算时，对单向转动的转轴，一般将弯曲应力考虑为_变应力，将扭剪应力考虑为_变应力。9-24如果轴的同一截面有几个应力集中源，则应取其中_应力集中系数来计算该截面的疲劳强度安全系数。9-25轴在引起共振时的转速称为_。工作转速低于一阶临界转速的轴称为_轴。工作转速高于一阶临界转速的轴称为_轴。三、简答题9-26进行轴的结构设计时，主要考虑哪些方面的问题？9-27为提高轴的刚度，欲把轴的材料由45钢改为合金钢40Cr是否合适？为什么？9-28用合金钢代替碳素钢一定能提高轴的疲劳强度吗？为什么？那么设计轴时，若采用合金钢应注意什么问题？9-29影响轴疲劳强度的因素有哪

10、些？在设计轴的过程中，如疲劳强度不够时应采取哪些措施？9-30在多级齿轮传动中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多。四、分析计算题9-31分析图a）所示传动装置中各轴所受的载荷（轴的自重不计），并说明各轴的类型。若将卷筒结构改为图b）、c）所示，分析其卷筒轴的类型。题9-31图9-32图示带式输送机有两种传动方案，若工作情况相同，传递功率一样，试分析比较：1按方案a）设计的单级齿轮减速器，如果改用方案b），减速器的哪根轴的强度要重新验算？为什么？2若方案a）中的V带传动和方案b）中的开式齿轮传动的传动比相等，两方案中电动机轴所受的载荷是否相同？为什么。a） b）题9-32图9-33一单向

11、转动的转轴，危险剖面上所受的载荷为水平面弯矩MH = 4105 Nmm，垂直面弯矩MV = 1105 Nmm，转矩T = 6105 Nmm，轴的直径d =50 mm，试求：1危险剖面上的的合成弯矩M、计算弯矩Mca和计算应力。2.危险剖面上弯曲应力和剪应力的应力幅和平均应力：、。五、结构分析题9-34 指出图中轴系的结构错误，并改正。题9-34 图1六、参考答案1选择题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

12、； 9-17 C； 9-18 B； 9-19 B； 9-20 D；2填空题9-21 转轴 传动轴 心轴9-22 固定心轴9-23 对称循环 脉动循环9-24 一个最大的9-25 临界转速 刚性轴 挠性轴3简答题 （参考答案从略）4分析计算题9-31 答题要点：轴：只受转矩，为传动轴；轴：除受转矩外，因齿轮上有径向力、圆周力等，还受弯矩，是转轴；轴：不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；轴：转矩由卷筒承受，轴不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；卷筒结构改为图b，轴仍不受转矩，只受弯矩，轴不转动，是固定心轴；卷筒结构改为图c，轴除了受弯矩外，在齿轮和卷筒之间轴受转矩，是转轴；9-32 答题要点：1方案b）减

13、速器中大齿轮轴需要重新验算。因为与方案a）相比，虽然减速器布置在高速级，此轴所受的转矩减小了。但轴的外伸端不再是联轴器，而是一个悬臂布置的齿轮，齿轮上一定作用有圆周力和径向力。因此，此轴所受的弯曲应力增大了。2若不计摩擦，电机轴所受的扭矩应为相同，因为传递功率和转速都相同。但是在方案b）中不再受弯矩了，因为带传动有压轴力，而联轴器没有。9-33 解题要点： Nmm对单向工作的转轴，取= 0.6，则 Nmm N/mm2 N/mm2 N/mm2 ， N/mm2 N/mm25结构分析题9-34 存在问题： 1）轴右端的带轮不能通过套筒用端盖轴向定位，转动零件与固定零件不能接触。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙，并有密封措施。3）齿轮两侧都是轴环，无法安装到位。4）齿轮上的键槽没打通，且深度不够。这样的结构，键槽无法加工，也无法装配。5）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。6）因轴肩过高，两个轴承拆卸困难。7）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。题9-34图2