机械设计—轴计算题

12．轴的强度计算弯扭合成强度条件：WTMWMcaca22)(≤1][bMPa是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。用来考虑扭矩T产生的扭剪应力与弯距M产生的弯曲应力b的性质不同。对轴受转矩的变化规律未知时，一般将按脉动循环变应力处理。疲劳强度安全系数的强度条件：22SSSSSca≥[S]如同一截面有几个应力集中源，则取其中最大的一个应力集中系数用于计算该截面的疲劳强度。例11-3例11-3图1为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A输入，齿轮1输出扭矩T1，齿轮2输出扭矩T2，且T1＞T2。试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同?ab例11-3图1答：各轴段所受转矩不同，如例11-3图2所示。方案a：Tmax=T1，方案b：Tmax=T1+T2。ab例11-3图211-31．分析图a）所示传动装置中各轴所受的载荷（轴的自重不计），并说明各轴的类型。若将卷筒结构改为图b）、c）所示，分析其卷筒轴的类型。2题11-31图11-32．图示带式输送机有两种传动方案，若工作情况相同，传递功率一样，试分析比较：1．按方案a）设计的单级齿轮减速器，如果改用方案b），减速器的哪根轴的强度要重新验算？为什么？2．若方案a）中的V带传动和方案b）中的开式齿轮传动的传动比相等，两方案中电动机轴所受的载荷是否相同？为什么。a）b）题11-32图11-33．一单向转动的转轴，危险剖面上所受的载荷为水平面弯矩MH=4×105Nmm，垂直面弯矩MV=1×105Nmm，转矩T=6×105Nmm，轴的直径d=50mm，试求：1．危险剖面上的的合成弯矩M、计算弯矩Mca和计算应力ca。2.危险剖面上弯曲应力和剪应力的应力幅和平均应力：a、m、m、a。11-34指出图中轴系的结构错误，并改正。题11-34图111-31答题要点：Ⅰ轴：只受转矩，为传动轴；Ⅱ轴：除受转矩外，因齿轮上有径向力、圆周力等，还受弯矩，是转轴；Ⅲ轴：不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；Ⅳ轴：转矩由卷筒承受，轴不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；卷筒结构改为图b，Ⅴ轴仍不受转矩，只受弯矩，轴不转动，是固定心轴；卷筒结构改为图c，Ⅵ轴除了受弯矩外，在齿轮和卷筒之间轴受转矩，是转轴；11-32答题要点：31．方案b）减速器中大齿轮轴需要重新验算。因为与方案a）相比，虽然减速器布置在高速级，此轴所受的转矩减小了。但轴的外伸端不再是联轴器，而是一个悬臂布置的齿轮，齿轮上一定作用有圆周力和径向力。因此，此轴所受的弯曲应力增大了。2．若不计摩擦，电机轴所受的扭矩应为相同，因为传递功率和转速都相同。但是在方案b）中不再受弯矩了，因为带传动有压轴力，而联轴器没有。11-33解题要点：223607101452222VHMMMNmm对单向工作的转轴，取α=0.6，则42379210)66.0(23607.2)(52222TMMcaNmm90.33501.04237921.033dMWMcacacaN/mm289.17501.02236071.033maxdMWMN/mm289.17maxaN/mm2，0m24502.01062.0353maxdTWTTN/mm2122/maxmaN/mm25．结构分析题11-34存在问题：1）轴右端的带轮不能通过套筒用端盖轴向定位，转动零件与固定零件不能接触。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙，并有密封措施。3）齿轮两侧都是轴环，无法安装到位。4）齿轮上的键槽没打通，且深度不够。这样的结构，键槽无法加工，也无法装配。5）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。6）因轴肩过高，两个轴承拆卸困难。7）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。题11-34图2