轴设计例题

第六章轴的设计一、单项选择题1.工作时承受弯矩并传递扭距的轴，称为______。

A、心轴B、转轴C、传动轴2. 工作时只受弯矩，不传递扭距的轴，称为______。

A、心轴B、转轴C、传动轴3.工作时以传递扭距为主，不承受弯距或弯距很小的轴，称为______。

A、心轴B、转轴C、传动轴4.自行车轮的轴是______。

A、心轴B、转轴C、传动轴5.自行车当中链轮的轴是______。

A、心轴B、转轴C、传动轴6.汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴，是______。

A、心轴B、转轴C、传动轴7.后轮驱动的汽车，支持后轮的轴是______。

A、心轴B、转轴C、传动轴8.后轮驱动的汽车，其前轮的轴是______。

A、心轴B、转轴C、传动轴9. 最常用来制造轴的材料是______。

A、20号钢B、45号钢C、40Cr钢D、38CrMoAlA钢10. 减速器轴上的各零件中，____的右端是用轴肩来进行轴向定位的。

A、齿轮B、左轴承C、右轴承D、半联轴器11. 轴环的用途是____。

A、作为轴加工时的定位面B、提高轴的强度C、提高轴的刚度D、使轴上零件获得轴向固定12. 当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向定位时，所能承受的轴向力较大。

A、圆螺母B、紧钉螺母C、弹性挡圈13. 若套装在轴上的零件，它的轴向位置需要任意调节，常用的周向固定方法是____。

A、键联接B、销钉联接C、紧定螺栓联接D、紧配合联接14. 增大轴在剖面过度处的圆角半径，其优点是____。

A、使零件的轴向定位比较可靠B、降低应力集中，提高轴的疲劳强度C、使轴的加工方便15. 在轴的初步计算中，轴的直径是按____来初步确定的。

A、弯曲强度B、扭转强度C、轴段的长度D、轴段上零件的孔径16. 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据____来进行计算或校核。

A、弯曲强度B、弯曲刚度C、扭转强度D、扭转刚度（5）复合强度二、简答题及分析计算题1.何谓应力？何谓许用应力？应力与许用应力有什么关系？2.直径相同，材料不同的两实心轴，它们的惯性矩是否相同？3.直径相同，长度相同，材料不同的两轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大切应力与扭转角是否相同？4.如图所示传动轴，如何改变外力偶作用位置以提高轴的承载能力？题3图5.带式输送机的减速器中，高速轴的直径大还是低速轴的直径大？为什么？6.试求如图所示各轴段指定截面1-1、2-2和3-3上的扭矩。

习题与参考答案一、复习思考题1 按轴所受载荷的情况可分哪三类?试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴?2 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效?为什么?3 轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法?各有何特点?各应用于什么场合?4 轴的计算当量弯矩公式()22T M M ca α+=中，应力校正系数α的含义是什么?如何取值?5 影响轴的疲劳强度的因素有哪些?在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪些措施使其满足强度要求?二、单项选择题1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 。

A ．心轴 B ．转轴 C ．传动轴 D ．曲轴2 采用 的措施不能有效地改善轴的刚度。

A ．改用高强度合金钢B ．改变轴的直径C ．改变轴的支承位置D ．改变轴的结构3 按弯扭合成强度计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑 。

A ．轴上键槽削弱轴的强度 B ．合成正应力与切应力时的折算系数 C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数 D ．正应力与切应力方向不同4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 。

A ．脉动循环 B ．对称循环 C ．静应力 D ．非对称循环5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）()22T M M ca α+=，α应取。

A ．α≈0.3B ．α≈0.6C ．α≈1D ．α≈ 6 根据轴的承载情况， 的轴称为转轴。

A ．既承受弯矩又承受转矩B ．只承受弯矩不承受转矩C ．不承受弯矩只承受转矩D ．承受较大轴向载荷 三、填空题1 自行车的中轴是 轴，而前轮轴是 轴。

2 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 。

3 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。

4 传动轴所受的载荷是 。

5 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按 处理。

第15章轴复习题一、选择题9-1.下列各轴中，属于转轴的是A.减速器中的齿轮轴B,自行车的前、后轴C.铁路机车的轮轴D,滑轮轴9-2.对于既承受转矩又承受弯矩作用的直轴，一般称为 _______ 。

A.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-3.对于只承受转矩作用的直轴，一般称为—________________ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-4.按照轴的分类方法，自行车的中轴属于—_____________________ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-5, 一般二级齿轮减速器的中间轴是_________ _ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-6.减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到_ ______ 的限制。

A.短期过载下的静强度B.疲劳强度C.脆性破坏D.刚度9-7在下述材料中，不宜用于制造轴的是 _____ ________ OA. 45 钢B. 40CrC. QT500D. ZcuSnlO-19-8.轴环的用途是__________ 。

A.作为加工时的轴向定位B.使轴上零件获得轴向定位C.提高轴的强度D,提高轴的刚度9-9.当采用轴肩定位轴上零件时，零件轴孔的倒角应 __________ 轴肩的过渡圆角半径。

A.大于B.小于C.大于或等于D.小于或等于9-10,定位滚动轴承的轴肩高度应_________ 滚动轴承内圈厚度，以便于拆卸轴承。

A.大于B.小于C.大于或等于D.等于9-11.为了保证轴上零件的定位可靠，应使其轮毂长度安装轮毂的轴头长度。

A.大于B.小于C.等于D.大于或等于9-12.轴所受的载荷类型与载荷所产生的应力类型__________ oA. 一定相同B.-定不相同C.可能相同也可能不同9-13.在进行轴的强度计算时，对单向转动的转轴，一般将弯曲应力考虑为对称循环变应力, 将扭剪应力考虑为=A.静应力B.对称循环变应力C.脉动循环变应力D,非对称循环变应力9-14.用安全系数法精确校核轴的疲劳强度时，其危险剖面的位置取决于。

轴的设计计算2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度如上图 从左到右依次为1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 与大带轮配合的轴 mm d 381= mm d d d 08.4408.63808.02112=+=⨯+= 取mm d 452= mm d d 4523=≥ 且此处为基孔制配合（其中孔为轴承内孔） 取mm d 503=mm d d 5034=≥ 取mm d 554= mmd d d 8.638.85508.02445=+=⨯+=取mm d 645=mm d d d 5885008.02336=+=⨯+= mm d d 5037== mm l 831=mm l 502252=⨯=∆++=s b l 3由于使用的轴承为深沟球轴承6010（GB/T276-1993）查《机械设计手册》P64表6-1得b=16mm主动轴如左图的装配方案mm d 381=mm d 452=mm d 503=mm d 554=mm d 645=mm d 586=对于从动轴：1）拟定轴上零件的装配方案现选用如图所示的装配方案从动轴如左图所示的装配方案mm mm h b 1422⨯=⨯，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm ，选择齿轮轴毂与轴的配合为67k H ；同样半联轴器与轴的连接，选用平键为mm mm mm l h b 901118⨯⨯=⨯⨯，半联轴器与轴的配合为67k H 。

滚动轴承与轴的周向定位是通过过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m64）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考《机械设计》教材P365表15-2 mm d 601= mm d 757= 取轴端倒角为0452⨯，各轴肩处的圆角半径见轴的俯视图上标注(3) 按弯扭合成应力校核轴的强度 1)主动轴的强度校核圆周力 1t F =112000d T =2000×255.86/93=5502.37N 径向力1r F =1t F tan α=5502.37×tan20°=5502.37×0.36=1980.85N 由于为直齿圆柱齿轮，轴向力1a F =0带传动作用在轴上的压力齿轮轴毂与轴的配合为67k H半联轴器与轴的配合为67k H 。

一、滚动轴承：选择课后习题16题16、如图所示：一对7306AC 型角接触球轴承。

已知：1r F =3000N ，2r F =1000N ，a F =500N ，n=1200r/min ，载荷平稳，常温下工作，求轴承寿命（小时）。

提示：7306AC 轴承：r C =25.2kN ，s F =0.68r F ， =0.68， >r A F F /时，X=0.41，Y=0.87， ≤r A F F /时，X=1，Y=0。

解：两轴承的附加轴向力为N F F F F F NF F NF F s a a s a r s r s 6801180500680680100068.068.020********.068.022212211===+=+==⨯===⨯==>==393.03000118011r a F F ===68.0100068022r a F F 由已知条件，可求得当量动载荷由于载荷平稳，根据附表13-2，取0.1=d f ，则N F Y F X f P a r d 6.2256)118087.0300041.0(0.1)(11111=⨯+⨯⨯=+=N F Y F X f P a r d 1000100010.1)(0Y 222222=⨯⨯=+=∴=，由于最后可求得两轴承寿命h P Cr n L h P Cr n L h h 222264)(601019342)(6010326210316110≈=≈=二、轴：选择课后习题第12题已知一根传动轴的传递功率为37kW ，转速n=900r/min 。

若轴的许用扭切力为40MPa ，试求该轴的直径。

解：转矩T=9550n P =9550N 39390037=⨯·m 由扭转强度条件][T TT W T ττ≤= m T d d d W T T 0365.010402.0393][2.02.016/36333=⨯⨯=≥≈=τπ 即该轴的直径应为0.0365m 。

轴一选择题(1) 增大轴肩过渡处的圆角半径，其优点是D 。

A. 使零件的周向定位比较可靠 B. 使轴的加工方便 C. 使零件的轴向固定比较可靠 D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度 (2) 只承受弯矩的转动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是 C 。

A. 静应力 B. 脉动循环变应力 C. 对称循环变应力 D. 非对称循环变应力σ的应力循环特性为 A 。

(3) 转轴弯曲应力b A. r = -1 B. r = 0 C. r = +1 D. -1 < r < +1 (4) 计算表明某钢制调质处理的轴刚度不够。

建议：1) 增加轴的径向尺寸; 2) 用合金钢代替碳钢；3) 采用淬火处理；4) 加大支承间的距离。

所列举的措施中有 D 能达到提高轴的刚度的目的。

A. 四种 B. 三种 C. 两种 D. 一种(5) 为提高轴的疲劳强度，应优先采用 C 的方法。

A. 选择好的材料 B. 增大直径 C. 减小应力集中 (6) 当轴上零件要求承受轴向力时，采用 A 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。

A. 圆螺母 B. 紧定螺钉 C. 弹性挡圈 (7) 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 A 。

A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 (8) 采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的 C 。

A. 静强度 B. 刚度 C. 疲劳强度 D. 耐冲击性能(9) 已知轴的受载简图如图15-1所示，则其弯矩图应是C 。

图15-1 图15-2 1(10) 某轴的合成弯矩图和转矩图如图15-2所示。

设扭转切应力按对称循环变化，则最大当量弯矩是N m D 。

A. 224 B. 337 C. 450 D. 559 d (11) 一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：① 强度校核② 轴系结构设计③ 初估轴径④ 受力min分析并确定危险剖面⑤ 刚度计算。

正确的设计程序是 C 。

轴的校核计算过程例题
本文是关于轴的校核计算过程例题的介绍。

首先，要进行轴的校核计算，必须要先确定轴的设计参数，包括轴的外径、长度、承载能力等。

然后，要确定轴承的设计参数，以及支撑轴的架台形式等。

最后，根据设计参数，准备按照轴承校核规程进行校核，计算出轴承的承载能力。

下面给出一个具体的轴的校核计算过程的例子：
假设轴的直径为d = 80 mm，长度为L = 200mm，轴承参数为：轴承类型：角接触球轴承
轴承型号：6202
搭接形式：直线搭接
架台形式：滑动架台
此时，计算轴承承载能力可按照如下步骤进行：
1、根据轴承的设计参数，计算轴承的最大负荷：
Fmax = 0.19 × d2 × c × n × E （kN）
其中d为轴外径（mm），c为轴承的接触角，n为搭接形式，E为轴承的偏心度（mm）。

本例中，c=0.24，n=1，E=0.005，则本轴承的最大负荷为：Fmax = 0.19×802×0.24×1×0.005=24.096 kN
2、根据轴的设计参数及轴承的最大负荷，计算轴的校核承载能力：
Fsc = Fmax × k ×φ（kN）
其中k为架台的滑动系数，φ为轴的倾斜修正系数。

本例中，k=0.8，φ=1，则轴承的校核承载能力为：Fsc = 24.096×0.8×1=19.272 kN
以上就是本文关于轴的校核计算过程例题的介绍，通过本文的介绍，可以了解到，轴的校核计算要综合考虑轴的设计参数及轴承的设计参数，结合架台滑动系数与轴的倾斜修正系数，计算出轴承的校核承载能力。