第十四章轴
题14－1 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14－1图
解题分析：轴的结构设计应满足的基本要：
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 14-1 图）
题解14－1图
1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸；
2．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14－2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14－2图
解答：
题14－3 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b 2＝100 mm ，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 。
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
82YA302
6YC28HL2
??，半联轴器的孔径d =28 mm ，
长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。
（2）轴身处直径d 1：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d 1 =35mm 。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6
：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。
题14-3 图
因此选择7308AC轴承，径为40 mm，所以d2 = d6 =40 mm。
（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=45 mm。
（5）轴环直径d4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d4=55 mm，
（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=50 mm。
2．各段轴的长度：
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14－4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F Q＝2300 N（与
F r1在同一平面，且方向与F r1相同）。主动轮1的分度圆直径d1＝120mm，F t1
题解14-3 图
＝5000N，F r1＝1800N,Fɑ1=760 N。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。
解
答：
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R H1，R H2：
（2）求水平面弯矩M HC，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R VA ，R VB
（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
m N 57.26276.2988.260m N 36.2618.1588.260m
N 230222
'2'222
2?=+=+=?=+=+=?==C
V HC C VC HC C VA A M M M M M M M M m N d F T t ?=?=?
=3002
120
.05000211
m m N 26088032618080?=?==HB HC R M N 372N )37281800200(N 3728N 230
607603302300180080230233080111=-+=-+==?-?+?=?
-+=
VA r VB
a r VA
R F Q R d
F Q F R mm
N 230000mm N 1002300100mm N 15800mm N 60760297602
mm N 372297608080''?=??-=?-=?-=??-=?
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F M M R M VA
a VC VC VB CV
m
N 57.262m
N 1803006.0 m N 35.317)3006.0(36.261)(m
N 292)3006.0(230)(''2222
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?==?=?==?=?+=+=?=?+=+=C caC caD C caC A caA M M T M T M M T M M ααα