发布时间 : 星期三 文章最全机械设计基础王大康主编课后答案更新完毕开始阅读
承受或承受很小的弯矩；心轴只承受弯矩而不承受转矩。 习题复习
11-2.若轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？答：轴的强度不足时通常采取以下两种方式提高强度：（1）减小轴的应力集中多数转轴在变应力作用下工作，易发生疲劳破坏，所以，轴肩处应有较大的过渡圆角；轴的直径变化应尽可能小；当靠轴肩定位零件的圆角半径过小时，可采用内凹圆角或加装隔离环；键槽端部与轴肩的距离不宜过小，以免损伤轴肩处的过渡圆角和增加重叠应力集中源的数量；尽可能避免在轴上受载较大的轴段切制螺纹。
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⑵提高表面质量包括降低表面粗糙度；对重要的轴可采用滚压、喷丸等表面强化处理；表面高频淬火热处理；渗碳、氰化、氮化等化学处理。轴的刚度不足时，可适当增加轴的直径和减小支撑跨距或悬臂梁。
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11-3.当量弯矩式 Me = M 2 + (αT )2中，为什么要引入α？ α值应如何确定？答：根据第三强度理论引入α，α是根据转矩性质而定的 应力校正系数。
对于对称循环变化的转矩，取α =
*σ ?1 +b 是轴在对称循环状态下的需用弯曲应力 对于脉动循环变化的转矩，取α =
*σ ?1 + b *σ 0 + b *σ ?1 +b
*σ ?1 +b =1 ≈ 0.6
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对于不变的转矩，取α =
*σ +1 + b
*σ ?1 +b ≈ 0.3
当转矩变化规律不易确定或情况不明，取α ≈ 0.6.
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11-4 .一传动轴的材料为45钢，调质处理，传递的最大功率P=50kw，转速n=400r/min，该轴的直径为多少？解：45钢，调制处理，传动轴只承受转矩，可取 45
*τ +T = 30MPa （*τ +T 指的是材料的许用切应力）
9.55 *10 6 P 由轴的抗扭强度条件： τ T = ≤ *τ +T 3 0.2d n
习题复习 ?d≥ 3
9.55 X 10 6 P = 3 0.2d n 3
9.55 *10 6 *50 = 58.4mm 0.2*400*30
∴取该轴直径应大于或等于 58.4mm. 课后习题
11-5.一转轴在危险截面d=60mm处受不变的转矩
T = 1.5 *10 3 N m,弯矩 M = 0.75 *10 3 N m, 轴的材料为45钢,调制处理,该轴是否满足强度要求?
解:由题该轴材料为45钢且经过调制处理，查表11-1，得 σ b = 650 （ σ b：抗拉强度极限），再由表11 ? 3可得： -1 +b = 50MPa *σ
（*σ ?1 +b 是轴在对称循环状态下的许用弯曲应力）
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对于不变的转矩 ,取 α ≈ 0.3
M 2 + (α T ) 2 (0.75 *10 3 ) 2 + (0.3 *1.5 *10 3 ) 2 σe = = 3 0.1d 0.1* 60 3 = 40.5 M Pa ≤ *σ ? 1 +b = 50 M Pa
因此该轴满足强度条件。
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11-6.试设计单级直齿圆柱齿
轮减速器中的主动轴，见图11-18.减速器用电动机直接驱动，电动机功率P=7.5KW,转速 n1=970r/min, 主动轴上直齿轮的模数m=2.5, 齿数z1=22,轮毂宽度为65mm, 联轴器轮毂宽度为70mm.假设采用直径系列为2的深沟球轴承，单向转动。
习题复习 解：1.选择轴的材料，确定许用应力：选用45钢并经正火处理，由表11-1查得σb = 600MP， a 由表11-3查得需用弯曲应力 *σ?1+b =55MP a 2.按扭矩强度计算最小直径: 由表11-2取得A=120,代入式11-2得
P 7.5 3 = 120 = 23.73mm d≥ A n 970 3
因有键槽，将轴径增大3%，即 23.73*103%=24.44 圆整为标准直径，取d=25mm。 3.轴的结构设计 1）确定各轴段的直径按结构和强度要求做成阶梯轴，外伸端直径为 Φ25mm.为使联轴器能轴向定位，在轴的外伸端做一轴肩，所以通过轴承端盖、右轴承和套筒的轴段直径取Φ35mm.
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据题意选用两个6207型滚动轴承，故左轴承的轴径也是Φ35mm。安装齿轮的轴头直径取为Φ40mm，轴环外径取为Φ50mm，考虑到轴环的左侧面与滚动轴承内圈的端面相接，轴肩高度应低于轴承内圈，故轴环左端呈锥形，按轴承安装尺寸的要求，左轴承处的轴肩直径为Φ42mm，轴肩圆角半径为1mm。齿轮与联轴器处的轴环、轴肩的圆角半径为2mm.
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2)确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度是65mm，故取安装齿轮的轴头长度为63mm；由轴承标准查得6207 63mm 6207 轴承宽度为17mm，因此取左端轴径长度为 17mm；根据齿轮端面、轴承端面与箱体内壁应保持一定得距离，取轴环和套筒宽度均为20mm；有结构草图可知，跨距
17 l=（ 2* + 2*20 + 65）=122mm 2
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右边的Φ35mm轴段长度应根据减速箱体结构、轴承盖形式以及箱外旋转零件至端盖间的距离要求等综合确定，现取为 2+20+17+50=87mm，其中50mm为右轴承右端面至联轴器端面的轴段长度。安装联轴器的轴头长度根据联轴器尺寸取为68mm。 3）轴上零件的周向固定联轴器及齿轮处均采用A型普通平键联接，由机械设计手册查得键的尺寸为宽度X高度X长度（bXhXL),联轴器处为（8X7X40)mm，齿轮处为（12X8X50)mm.
习题复习 轴的结构草图
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4.按弯扭合成强度计算（1）画出轴的结构简图和轴的受力图，并确定轴上的作用力
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从动轴上的转矩为 P 7.5 T = 9550 * = 9550 * = 73.8N ? m n 970 作用在齿轮上的圆周力 Ft 、径向力Fr为
2T 2T 2 * 73.8 Ft = = = = 2684N ?3 d1 mz1 2.5* 22*10
Fr = Ft tan 20 o = 977 N
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（2）水平弯矩M (图d) 、支撑反力（图c）： H
RHA = RHB
∴ M HC
l 122 *10 ?3 = R HA * = 1342 * = 81 .86 N ? m 2 2
Ft 2684 = = = 1342 N 2 2
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（3）垂直面内弯矩图（图f）Fr RVA = RVB = = 488.5N 2 ?3
l 122*10 ∴MVC = RVA * = 4
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12-1.摩擦状态有哪几种？各有何特点？
答：按相对运动表面的润滑情况，摩擦可分为以下几种状态：（1）干摩擦：两摩擦表面间不加任何润滑剂而直接接触的摩擦。摩擦功损耗大，磨损严重，温升很高，会导致轴瓦烧毁。（2）边界摩擦：两摩擦表面间有润滑油存在，在金属表面间形成一层薄的油膜，即边界油膜。边界摩擦不能完全消除但能有效地减轻磨损。（3）液体摩擦：两摩擦表面间有充足的润滑油，一定条件下能形成足够厚的润滑油膜将两金属表面完全隔开。理想的润滑状态，摩擦因数很小。（4）混合摩擦：两摩擦表面间的摩擦状态介于边界摩擦和液体摩擦之间。可有效地降低摩擦，降低磨损。
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12-2.滑动轴承的材料应满足哪些要求？答：轴瓦是滑动轴承的关键零件，根据轴瓦的失效形式分析，对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性和抗胶合性。
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12-3.选择滚动轴承类型时应考虑哪些因素？答：选择滚动轴承的类型，应考虑轴承所承受载荷的大小、方向和性质，转速的高低，调心性能要求，轴承的装拆以及经济性等。
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12-4.试说明下列轴承代号的含义：6241、6410、30207、 5307/P6、7208AC/P5、7008C/P4、6308/P53、N307/P2. 答：6241—深沟球轴承，尺寸系列为02，内径代号为41，表示内径d=41*5=205mm，公差等级为P0级。 6410—深沟球轴承，尺寸系列为04，内径代号为10，表示内径d=10*5=50mm，公差等级为P0级。 30207—圆锥滚子轴承，尺寸系列为02，内径代号为07，表示内径d=7*5=35mm，公差等级为P0级。