河科大机械设计作业第14.15章作业解答[1]

题13—47图

第十四章 联轴器和离合器

一、 分析与思考题

14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？

答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能

分离。

离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续，以便进

行变速及换向等。

安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行

断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。

14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？

答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。故对两轴对中性能要求很高。用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。

无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用于载荷平稳、无冲击的场合。

有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。

14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？

答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；

2、工作转速高低和引起离心力的大小； 3、两轴相对位移的大小和方向； 4、联轴器的可靠性和工作环境；

5、联轴器的制造、安装、维护和成本。

14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？

答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。但不能在转速差较大时进行联接。

摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。

二、 设计计算题

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14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。已知传递功率P=15Kw，电动机转速n=1460r/min，电动机轴伸直径d=42mm。两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。

解：根据题中已知条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。查表14-1，取KA=1.5。由公式（14-3），

计算力矩 Tca?kAT?KA9550P9550?15?1.5??147.2N.m n1460

在选择联轴器时，联轴器的孔径范围应满足电动机轴径d=42mmm的要求。 1） 选HL3型弹性柱销联轴器， [T]=630Nm， 30≤d≤48mm 2） 选TL6型弹性套柱销联轴器，[T]=250Nm， 32≤d≤42mm 3） 选ML5梅花型弹性联轴器， [T]=250Nm， 30≤d4≤8mm

14-21 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，原动机为电动机，减速器输出轴的转速n=200r/min，传递转矩T=1000N.m，两轴工作时有少量偏移，试选择联轴器的类型和型号。

解：根据题中已知条件，选择无弹性元件的挠性联轴器。查表14-1，取KA=1.7。由公式（14-3），计算力矩

Tca=KAT=1.7×1000=1700Nm 1) 选KL8型滑块联轴器, [T]=1800Nm 2) 选CL3型齿式联轴器, [T]=3150Nm

第十五章 轴

三、分析与思考题

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15—23 何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及踏板轴各是什么轴？

答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。

自行车的前轴、后轴属于固定心轴，踏板轴属于转动心轴； 自行车的中轴属于转轴。

15—24 试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。 答：Q235-A用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴；

45广泛应用于各种轴，如减速器中的轴；

1Cr18Ni用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴； QT600-2用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴；

40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。 15—25 轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？

答：1.按扭转强度条件计算，该方法适用于计算传动轴或初步估计转轴直径； 2.按弯扭合成强度条件计算，该方法适用于校核计算一般转轴的疲劳强度； 3.按疲劳强度条件进行精确校核，该方法适用于精确校核计算重要轴的疲劳强度； 4.按静强度条件进行校核，该方法适用于计算瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴的静强度。

15—26 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？

答：按弯扭合成强度校核轴时，危险截面指的是计算应力（综合考虑弯曲应力和扭转应力）较大的一个或几个截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径；

按疲劳强度校核轴时，确定危险截面时，既要考虑弯曲应力和扭转应力的大小，还要考虑应力集中和绝对尺寸等综合因素的影响大小，确定

一个或几个截面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还要考虑综合影响系数的大小。 15—27 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？

答：静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力，这对那些瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的，这时不考虑应力集中等因素的影响。

15—28 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？

答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度

1． 换用强度高的好材料；

2． 减小应力集中（增大过渡圆角半径、降低表面粗糙度、开设卸载槽） 3． 对轴的表面进行热处理和硬化处理； 4． 改进轴的结构形状； 5． 提高加工质量等。

15—29 何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关？

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15—30 什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围？

四、设计计算题

15—31已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW，转速n=80r/min。试： （1）按扭转强度计算轴的直径；

（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角[φ]≤0.5（°）/m)。 解：（1）由表15-3知：A0=97~112

?d?A0?3P12?(97~112)?3?(51.5~59.5)mm n80P n（2）?d?B0?4???5.73?104?T?5.73?104?GIPT8.1?104??32?[?] d4?d?45.73?32PP?9.55?106?4?B04?67.406mm8.1?[?]nn0.6881341?108.3[?]4 / 13

其中：B0?100?4河科大机械设计作业第14.15章作业解答[1]

15—32直径d=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分比。 解：实心轴：??TT??[?]，空心轴：????[?]?

?WTWT?载荷相同?T?T? ?材料相同?[?]?[?]?，扭转强度相同时有：WT=WT′

d3d1?d?d(1??),??41?3?1616d0d0?3?304?d1?d041?(d375)?85?41?()3?63.58mmd085

?减轻重量的百分比为：??4d2???4(d02?d12)d2d2?(d02?d12)??43.42%

d24

15—33 图示（a）、（b）为起重滑轮轴的两种结构方案。已知轴的材料为Q235钢，取需用应力[σ0]=75MPa，[σ-1]=45MPa，轴的直径均为d=40mm，若起重量相同，Q=20KN，支承跨距相同（尺寸如图），试分别校核其强度是否满足要求。

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