机械技术基础习题

∵[σ-1b]< [σ0b]< [σ+1b] 比较分析知 (a)固定心轴d最小，(c)转轴d最大

图12-1

【例12-2】某传动装置，一直齿轮对称安装在轴承上（如图12-2a所示），试设计该轴的结构。

图12-2a 题图 图12-2b 轴结构图

【例12-3】分析图12-3 a、b、c所示三图的错误，并画出正确结构图。

图12-3 a 题图 图12-3图a分析（错四处） 图12-3a正确图

错误分析：①无法车制螺纹 ②无螺纹退刀槽 ③轴承轴段长，轴承无法定位 ④轴承内圈定位过高

图12-3 b题图 图12-3b分析（错三处） 图12-3b正确图

错误分析：①轮毂键槽未开通且深度不合适 ②套筒使用不当 ③轴承安装处不需键联接

图12-3c题图 图12-3c分析（错三处） 图12-3c正确图

错误分析：①左侧键太长，套筒无法装入 ②多个键应位于同一母线上③轮毂键槽未开通且深度不合适

习题

（一）填空题

1．轴按其承载特点（性质）不同分 、 、 三种。

2．轴如按受载性质区分，只受 的轴为心轴，只受 的轴为传动轴。 3．制造轴的材料，使用最多的是 号钢。

4．为便于轴上零件固定可靠和装拆方便，并使各轴段接近等强度，常采用 结构。 5．阶梯轴最小直径剖面上若开一个键槽，对计算结果应增大 处理。

6．在轴上切制螺纹的轴段，应制出 槽；磨削阶梯轴表面的轴段，轴肩等处应留有砂轮 槽。 7．当两个轴上零件间距较小且转速不高时，可采用 对两个零件作轴向固定。

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机械技术基础习题

8．用套筒、螺母或轴端挡圈等对被联接件作轴向固定时，应使轴段长度 轮毂宽度。

9．为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径 轴上零件的圆角半径或倒角C。 10．对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对 的敏感性。 （二）选择题

1．工作中既承受弯矩又承受转矩的轴称为 。 A．传动轴 B．转轴 C．心轴 D．曲轴 2．增大轴在截面变化处的圆角半径，有利于 。

A．零件的轴向定位 B．降低应力集中，提高轴的疲劳强度 C．便于轴的加工 D．优化轴的结构 3．一般轴的材料 最为常用。

A．45钢 B．40Cr钢 C．Q275钢 D．20Cr钢 4．轴上零件的轴向定位方法中，不适用于高速的是 定位。 A．轴肩轴环 B．套筒 C．圆锥面 D．套筒和紧定螺钉 5．轴上零件的轴向定位方法中，不能承受较大轴向力的是 定位。 A．轴肩轴环 B．套筒 C．圆锥面 D．紧定螺钉

6．轴上零件的轴向定位方法中，适用于轴上两零件距离较大的是 定位。 A．圆螺母与止动垫圈 B．套筒 C．圆锥面 D．轴端挡圈 7．安装轴上零件的轴段长度应 轴上零件轮毂的宽度。 A．略大于 B．略小于 C．等于 D．略大于或等于 8．一般轴的最细处的直径（例：减速器）是按 初步估算的。 A．弯曲强度 B．扭转强度 C．弯扭强度 D．轴上的孔径 9．按弯扭合成计算轴的强度时，当量弯矩为M应力 而引入的系数。

A．方向不同 B．循环特性可能不同 C．类型不同 D．位置不同 10．按初估轴直径公式d≥C3P/n计算出的直径，通常作为阶梯轴的 的尺寸。 A．最大处直径 B．轴中间段直径 C．最小处直径 D．危险截面处直径 11．将转轴设计成阶梯形的主要目的是 。

A．便于轴的加工 B．便于轴上零件的固定和装拆 C．提高轴的刚度 D．提高轴的强度 12．一般自行车的前、中、后轴 。

A．都是转动心轴 B．都是转轴 C．分别是固定心轴、转轴、固定心轴 D．分别是转轴、转动心轴、固定心轴 （三）判断题

（ ）1．球墨铸铁可用来制造曲轴。

（ ）2．与轴上零件配合的轴段长度应与此处轴上零件的毂长相等。 （ ）3．传动轴一般为光轴。

（ ）4．转轴仅用以传递运动，只受扭矩作用而不受弯曲作用。 （ ）5．轴的材料常用碳素结构钢，特殊要求时采用合金结构钢。 （ ）6．弹性挡圈与紧定螺钉定位，仅用于轴向力较小的场合。 （ ）7．心轴在工作中只承受扭转作用。

（ ）8．保证轴正常工作的基本条件之一是轴应具有足够的强度。 （ ）9．提高轴的表面质量有利于提高轴的疲劳强度。 （ ）10．增大阶梯轴圆角半径的主要目的是使轴的外形美观。 （四）综合题

1．一实心圆轴，所传递的功率P=10KW，转速n=1450r/min，[τ]=40Mpa，此轴的估算直径为多少？若此处开一个键槽，直径又应是多少？

2．已知一转轴在直径d=80mm处受不变的转矩T=3000Nm和弯矩M=2000Nm作用，轴的许用弯曲应力：

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V?M2?(?T)2，式中的α是为了考虑扭矩T与弯矩M产生的

机械技术基础习题

[σ+1]b=215Mpa，[σ0]b=100Mpa，[σ-1]b=60Mpa。问：轴在该处能否满足强度要求？ 3．齿轮轴上各零件的结构及位置如图12-4所示，试设计轴的结构外形。

图12-4

单元十三 轴承 【例13-1】设某水泵转速n=2900 r/min，轴颈直径d=35 mm，轴的两端受径向载荷Fr1= Fr2=1810 N，轴向载荷FA=740 N，预期寿命Lh'=5000 h，试选择轴承型号。

解：水泵轴主要承受径向载荷（Fr＞Fa数倍），转速高，所以选深沟球轴承（6类）；根据水泵承受载荷大小，拟选0类宽度系列和3类直径系列（注：不是唯一的选择）；根据轴颈直径d＝35mm，即试选6307轴承，水泵属一般通用机械，对轴承的精度和游隙无特殊要求。型号合适与否需计算确定。

设轴承1为游动端，不承受轴向载荷；轴承2为固定端，轴向载荷由轴承2承受，即Fa2=FA； 水泵工作时有轻微冲击，轴承工作温度正常

（1）按6307轴承查表得Co＝19.2 kN，C=33.2kN，则0.22+

Fa740＝＝0.0385，用插入法求判别值e＝C0192000.26?0.22（0.0385-0.028）=0.235。

0.056?0.028FF740（2）因a2＝＝0.409＞e ，根据a＝0.0385， X＝0.56，插入法求Y值

Fr21810C01.71?1.99Y＝1.99+（0.0385-0.028）=1.885。

0.056?0.028（3）计算径向当量动载荷 P1＝Fr1=1810 N

P2＝XFr2十YFa2=0.56×1810+1.885×740=2408.5N

按已知条件查表得fP =1.1，fT=1，球轴承ε＝3，由公式得：

fPP?60nL'h1.1?2408.5360?2900?5000CC???25.29 kN 66fT11010∵6307轴承C=33.2kN>CC ，所选轴承合适。

【例13-2】一轴由一对7211AC的轴承支承，Fr1=3300N，Fr2=1000N，FA=900N，如图13-1a所示。试求两轴承的当量动载荷P。 (FS=0.68Fr，e=0.68；

FaF≤e时X=1、Y=0，a＞e时X=0.41、Y=0.87) FrFr图13-1a题图 图13-1b内部轴向力方向

解：FS=0.68Fr

∴ FS1=0.68Fr1=0.68×3300N=2244N（→） FS2=0.68Fr2=0.68×1000N=680N（←）

FS2、FA同向，FS2+FA与FS1作比较：FS2+FA=680+900=1580N< FS1=2244N 轴承2压紧，轴承1放松 ∴Fa1= FS1=2244N Fa2= FS1-FA=2244-900=1344N

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机械技术基础习题

【例13-3】、如图13-2所示一对圆锥滚子轴承面对面正安装。已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为Fr1=584N、Fr2=1776N，轴上作用的轴向载荷FA=146N，轴承载荷有中等冲击，载荷系数fP=1.5,工作温度不大于120℃,fT=1.0。试求：①轴承1和轴承2的轴向载荷Fa1和Fa2；②轴承1和轴承2的当量动载荷P1和P2。（轴承的附加轴向力Fs的计算式Fs?Fa12244==0.68=e ∴P1= Fr1=3300N Fr13300Fa21340==1.344＞e ∴P2= 0.41×1000+0.87×1344=1579N Fr21000FFr，e=0.37，轴承的轴向载荷Fa与径向载荷Fr之比a＞e时，X=0.4，Y=1.6；

Fr2YFa≤e时，X=1，Y=0。） Fr图13-2

解：①Fs1?比较FS2+FA与FS1 FS2+FA=555+146=701（N）＞FS1=182.5N 轴承1压紧，轴承2放松 ∴Fa1=FS2+FA=701N FA2=FS2=555N

Fr1F5841776==182.5N(→) Fs2?r2==555N(←) 2Y2?1.62Y2?1.6

轴系组合分析问题

轴系组合分析主要从以下几个方面考虑—— ①轴的结构工艺

②轴系的固定（重点：两端单向固定）——

★“6”类轴承应留轴承间隙，“3”类、“7”类、“N”轴承不需留轴承间隙 ★轴承端盖与机架间应有调整垫片（常见形式）

③滚动轴承的配合基准制：内圈与轴采用基孔制（一般较紧配合），配合只标注轴的公差带代号和公差等级，例φ50k6；外圈与孔采用基轴制（一般较松配合），配合只标注孔的公差带代号和公差等级，例φ100H7

④“3”类、“7”类轴承应成对使用，有“正装（面对面）”、“反装（背对背）”两种，外圈宽边定位 ⑤齿轮常用油润滑，若轴承采用脂润滑，必须加挡油圈

⑥轴承端盖与轴的动、静配合是间隙配合，此处须有密封装置 ⑦轴上零件的轴向定位只能一侧采用轴肩（或轴环），处于端部的轴上零件必须预留拆卸空间 ⑧定位平面与非定位平面必须分开 …

★【附】轴系组合典型位置分析图解（图13-3）

Fa1701==1.2＞e=0.37 ∴P1=fP(X1Fr1+Y1Fa1)=1.5×(0.4×584+1.6×701)=2033(N) Fr1584F555轴承2：a2==0.3125＜e=0.37 ∴P2=fP(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5×1776=2664(N)

Fr21776②轴承1：

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机械技术基础习题

图13-3

①垫片（左右两侧） ②精加工面（左右两侧） ③

滚动轴承内圈定位 ④轴上零件的定位轴段长度 ⑤若滚动轴承为脂润滑，此处有挡油圈（左右两侧）

⑥（同①②） ⑦动静配合——间隙、密封

⑧轴上零件的轴向定位 ⑨滚动轴承内圈无周向定位（左右两侧） ⑩轴上零件的周向定位、多处键槽的位置、键槽长度 精加工轴段长度

轴的整体结构

3类、7类滚动轴承成对使用——正装（反装）与定位 滚动体对称线 …

【例13-4】试指出如图13-4a所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。 解：图中存在错误如下（见图解）：

①弹簧垫圈开口方向错误； ②螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；

③轴套过高，超过轴承内圈定位高度； ④齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠； ⑤键过长，轴套无法装入；

⑥键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上； ⑦轴与端盖直接接触，且无密封圈； ⑧重复定位轴承； ⑨箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；

⑩齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便； 应减小轴承盖加工面。

深沟球轴承未留轴承间隙

图13-4a题图 图13-4b错误分析图解

【例13-5】试分析图13-5a所示轴系结构的错误，并中以改正。齿轮用油润滑、轴承用脂润滑。

图13-5a题图

解：

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