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求是： 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内圈，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 a b c 轴的类型 轴上应力 应力循环特性
题14－2图
解答： 方案 a b 轴的类型 转动心轴 转 轴 轴上应力 弯曲应力σ 弯曲应力σ，扭剪应力τ c
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b2＝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
YC28?62YA30?82，半联轴器的孔径d =28 mm，
应力循环特性 r ＝ －1 r = －1，r = 0 (+1) 固定心轴 弯曲应力σ r = +1 号为
HL2长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm。
（2）轴身处直径d1：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d1 =35mm。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d2、、d6：为便于轴 承安装，d1与d2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。
60 200 150 题14-3 图
因此选择7308AC轴承，内径为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FQ＝2300 N（与 Fr1在同一平面，且方向与Fr1 相同）。主动轮1的分度圆直径d1＝120 mm，Ft1
题解14-3 图
＝5000 N，Fr1＝1800 N,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RH1，RH2 ：
（2） 求水平面弯矩MHC，见题解14-4 图（b）-c)。
机械设计基础 - 孙立鹏 - 习题第十四章轴
