机械设计习题集第十六章轴

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1、第十一章   轴    题11-1简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误,在错误处标出序号,并按序号一一说明理由。                                            题11-1图解题分析:轴的结构设计应满足的基本要求是:1.轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定;2.轴上零件应便于安装,折卸和调整;3.轴应具有良好的加工工艺性;4.力求受力合理,有利提高疲劳强度和刚度。解答:图中的主要错误分析(题解11-1图)                            题解14-1图1.轴肩过高挡住了轴承内圈,轴承不便于折卸;

2、62.与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩,齿轮无法安装;3.键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙,且轮毂槽应开通,轴上键槽处应有局部剖视;4.轴承不便于安装,此处应该有过渡轴肩;5.此处的轮毂没有确定的位置,且无轴向固定;6.键过长,且两键不在同一方位,不便于加工;7.轴端过长,轮毂无法进行轴向固定。题11-2 根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表(表中轴的类型为按承载情况分): 方案轴的类型轴上应力应力循环特性a   b   c   题11-2图解答:方案轴的类型轴上应力应力循环特性a转动心轴弯曲应力σr=-1b转   轴弯曲应力σ,扭剪应力τr=-1,r=0 (+1)c固定心轴弯

3、曲应力σr=+16 题11-3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置,齿轮宽度b2=100mm,轴承为7308AC,两支承间的跨度L=200mm,外伸端装有一个半联轴器,孔的直径在25~35mm之间,轴与孔的配合长度为L′=60mm。20015060题11-3图   解答:1、确定各段轴的直径:(1)与联轴器配合处的直径d:选联轴器的型号为,半联轴器的孔径d=28mm,长圆柱形轴孔,孔长L=62mm。(2)轴身处直径d1:考虑半联轴器的定位和固定,应有一个定位轴肩,此段轴为外伸轴,其上装有密封圈,应取相应的标准直径。所以取d1=35mm。

4、(3)安装滚动轴承处轴颈直径d2、、d6:为便于轴承安装,d1与d2之间应有一非定位轴肩,轴肩高度一般为1~3mm,且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。因此选择7308AC轴承,内径为40mm,所以d2=d6=40mm。(4)安装齿轮处轴段直径d3:为装配方便,并考虑强度要求,取直径d3=45mm。(5)轴环直径d4:为使齿轮定位可靠和承受轴向力,取d4=55mm,(6)轴肩直径d5:考虑到轴承定位和拆卸方便,根据手册,查取d5=50mm。2.各段轴的长度:6其中轴径d3和d段的长度应分别比与其配合的轮毂长度短2~3mm,以便可靠定位,其它段长度应考虑零件与零件间的相互位置

5、关系来确定。图中尺寸A应考虑箱体与箱外零件不发生干涉和装配、拆卸方便。3.两键槽位置应在轴的同一母线上,键宽度应根据轴段d3和d的直径来确定。4.轴的参考结构,如题解14-3图所示。题解11-3图         题11-4 有一带式输送机的双级斜齿圆柱齿轮减速器(如图a所示),功率由带轮输入。已知带传动为水平布置,V带对轴的作用力为FQ=2300N(与Fr1在同一平面,且方向与Fr1相同)。主动轮1的分度圆直径d1=120 mm,Ft1=5000 N,Fr1=1800 N,Fɑ1=760N。计算输入轴的支反力,画出轴的受力图,弯矩图、转矩图、当量弯矩图。6  解答:   

6、                                1.作轴的空间受力简图,见题解14-4图(b)-a)。2.求水平面支反力,作水平面弯矩图,水平面受力见题解14-4图(b)-b)。(1)求水平面支反力RH1,RH2:(2)求水平面弯矩MHC,见题解14-4图(b)-c)。 3.求垂直面支反力,并作垂直平面弯矩图。垂直面受力,见题解14-4图(b)-d)。(1)求垂直面支反力RVA,RVB6   (2)计算垂直面弯矩,绘制垂直面弯矩图,见题解14-4图(b)-e)。      4.计算合成弯矩,作合成弯矩图,见题解14-4图(b)-f)。   5.计算转矩,作转

7、矩图,见题解14-4图(b)-g)。  6.计算当量弯矩,作当量弯矩图,见题解14-4图(b)-h)。取α=0.6  6

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