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1、机械设计基础（第四版）模块12 轴习题答案12-1-1 自行车中的三根轴按受载情况分别属于哪类轴?答：自行车的前轮轴只承受弯矩而且不转动，所以是固定心轴；中轴既承受扭矩又承受弯矩所以是转轴；后轮轴只承受弯矩而且不转动所以也是固定心轴。12-1-2 机床主轴、飞机、汽车中的轴类零件为什么大多数都采用空心轴？答：机床主轴、飞机、汽车中的轴类零件一般直径较大并有减重要求，在强度允许的情况下，空心轴质轻，节省材料。12-1-3光轴、阶梯轴各有哪些优、缺点？答：光轴易于加工，但轴上零件不易固定、定位；阶梯轴加工复杂，但节省材料，减轻质量，易于轴上零件固定、定位。12-2-1 轴的端部为什么要进行倒角？轴
2、肩处为什么要进行圆角过渡？答：轴端倒角的目的是避免装配时刮伤轮毂孔壁和利于装配时对中；轴肩处要圆角过渡其目的是减少应力集中，避免在轴肩处开裂。12-2-2 轴上倒角、圆角、退刀槽的尺寸为什么都要尽可能一致？答：以减少刀具数量和换刀时间。12-2-3 轴上有多个单键时，键槽宽应统一，并在同一条加工直线上，这是为什么？答：为减少轴的装夹次数。12-2-4 为什么轴都是中间粗两端细，而不是两端粗中间细呢？答：为了便于安装轴上零件和满足强度要求。12-2-5 轴上为什么有时要留有砂轮越程槽和螺纹退刀槽？答：轴上设有砂轮越程槽其目的是：以便砂轮磨削到轴根部而不碰伤轴肩。轴上留有螺纹退刀槽其目的是：以保证
3、靠近尾部的螺纹牙也能达到标准规定的高度。12-2-6试分析图12-15所示轴系结构的错误所在，画出正确的图形。答：错误：1.左侧轴肩应低于左轴承内圈高度，便于轴承的拆卸。2.套筒的高度应低于右轴承内圈高度，便于轴承的拆卸。3.右轴承端盖出应设置密封件，以防止灰尘等进入轴承处。4.联轴器左侧没有定位或轴段过长。12-2-7 图12-16所示为减速器低速轴轴系结构，试分析其轴上零件的装、拆顺序和固定方法。答：从轴的右端向左依次安装齿轮、套筒、挡油板、右端轴承、调整垫片、右端轴承盖，左端依次按装挡油板、左轴承及其端盖。拆卸顺序与安装顺序相反。左端轴承靠轴肩和轴承端盖固定，齿轮靠左侧的轴环和右侧的套筒
4、固定，右侧轴承靠套筒和轴承端盖固定。12-3-1 提高轴的疲劳强度主要措施有哪些？答：1.改进轴的结构，降低应力集中（1）尽量避免截面形状的突然变化，在截面尺寸变化处尽量采用较大的过度圆角，尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。（2）用盘铣刀要比用端铣刀铣出的键槽槽低过渡平缓，因而应力集中小。（3）过盈配合的轴，可通过增大配合处的直径、在轴上或轮毂上开减荷槽等来减小应力集中。2.提高轴的表面质量 轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。为提高轴的疲劳强度，可采用表面强化处理。如碾压、喷丸、氮化、渗碳、淬火等方法，可显著提高轴的承载能力。12-3-2 齿轮减速器中高
5、速轴粗还是低速轴粗，为什么？答：根据公式 ，可知 功率一定时，外力偶矩与转速成反比，转速越低，力偶矩越大，轴越粗。故低速轴粗。12-2-3 轴设计中，为什么要估算轴的最小直径？答：开始设计轴时，由于轴上零件的位置和两轴承间的距离都尚未确定，所以对轴承受的弯矩就无法进行计算，因此只能先按扭转强度初步估算轴的直径。12-15 有一传动轴，材料为45钢，调质处理。轴传递的功率P =5kW，转速n2 =600r/min，试求该轴的直径。解：通过查表12-1取45钢（调质）材料A=115，圆整取25mm。12-3-5 试校核如图12-21所示某直齿圆柱齿轮减速器的从动轴。已知传递功率P =7.5 kW，
6、大齿轮的转速=700r/min，齿数z2=54, 模数m = 2mm，齿宽B =60mm，轴承采用轻系列深沟球轴承，单向转动，齿轮位于两轴承中间，轴的材料为45钢调质处理。图12-21 减速器的从动轴解：（1）按弯扭合成强度校核轴的强度1）画轴的受力图并求出各力的大小（图a）。从动轴上的转矩为齿轮上的圆周力为齿轮上的径向力为2）作水平面上的弯矩图（图b） 两轴承上的水平面支座反力为 C截面处的水平面弯矩为3）作垂直平面上的弯矩图（图c） 两轴承上的垂直面支座反力为 C截面处的垂直面弯矩为4）作合成弯矩图（图d） C截面处的合成弯矩为：5）作扭矩图（图e）6）画当量弯矩图（图f）因是单向转动，扭矩可认为按脉动循环变化，故取应力校正系数=0.6，。7）验算轴的直径查表12-1得45钢调质的，轴危险截面所需的直径为考虑到该截面上开有键槽，故应将轴径增大5%，即结论：该轴强度富余，但考虑到轴外伸端处的强度，不宜将C截面的轴径减小，因此仍保持结构设计所定的尺寸。（2）绘制轴的零件图，如图所示3 / 3