第十一章轴及轴毂联接参考答案 11-1解：轴I只受转矩，为传动轴：轴Ⅱ既受转矩，又受弯矩，故为转轴：轴Ⅲ只受弯矩， 且为转动的，故为转动心轴：轴Ⅳ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。 11-2答：a)转轴b)心轴c)转轴 11-3答：齿轮轴内弯矩分布如图： 777 777 2 12 51/6 L6 题11-3解图 图b布置形式轴内最大弯矩较小。 11-4解： 依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为 [o]p。因载荷性质为轻微冲击，查表知[op=50~6OMPa。联接工作面上的挤压应力为 4T 4T 0p= 4×522000MPa dhl dh(L-b)40×8×(100-12) =74.148MPa>[o]p=50~60MPa 故该键联接强度不足。 改进措施可用下列两种之一：(1)采用双键：(2)增加轮毂宽度，加长键的长度。 11-5解： (1)轴的受力简图如题11-5解图(b)所示。 (2)垂直面支承反力： 由ΣMA=0,即-RgY×100+F150=0,得 E,×150_1130×150N=1695N RBY 100 100 由ΣY=0,得 R4r=Ray-F,=(1695-1130)N=565N b.求水平面支反力： 由ΣMA=0,即Rz×100+Fadm/2-F,×150=0,得
第十一章 轴及轴毂联接参考答案 11-1 解：轴Ⅰ只受转矩，为传动轴；轴Ⅱ既受转矩，又受弯矩，故为转轴；轴Ⅲ只受弯矩， 且为转动的，故为转动心轴；轴Ⅳ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。 11-2 答：a) 转轴 b) 心轴 c) 转轴 11-3 答：齿轮轴内弯矩分布如图： 题 11-3 解图 图 b 布置形式轴内最大弯矩较小。 11-4 解： 依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为 [ ] σ p 。因载荷性质为轻微冲击，查表知[σ]p=50～60MPa。联接工作面上的挤压应力为 40 8 (100 12) 4 522000 ( ) 4 4 × × − × = − = = dh L b T dhl T σ p MPa = 74.148MPa > [ ] = 50 ~ 60MPa σ p 故该键联接强度不足。 改进措施可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。 11-5 解： （1）轴的受力简图如题 11-5 解图（b）所示。 （2）垂直面支承反力： 由ΣMA=0，即－RBY×100+Ft150=0，得 N N F R t BY 1695 100 1130 150 100 150 = × = × = 由ΣY=0，得 RAY = RBY − Ft = (1695 −1130)N = 565N b. 求水平面支反力： 由ΣMA=0，即 100 / 2 150 0 RBZ × + Fa d m − Fr × = ，得
150 100 50 (a) (b) (c）Mr R可 6500 F. (d)Mz caaa可 4106.2 14893.8 58430 4106.2 (e)M=Mi+M 31781.25 ()T 61434 19068 (g)Mn=√M+(aTT 19505 题11-5解图 Rz-5X150E4,12.380x150-146×562512N=5289g8N 100 100 由∑2=0，得 R42=Rgz-F,=(528-380)N=148.938N (3)画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图： a.垂直面弯矩My图如题11-5解图(c)所示。 B点的弯矩MBy=R4y×100=565×100N·mm=56500W·mm b.水平面弯矩Mz图如题11-5解图(d)所示
题 11-5 解图 N N F F d R r a m BZ 528.938 100 380 150 146 56.25 / 2 100 150 / 2 = × − × = × − = 由ΣZ=0，得 RAZ = RBZ − Fr = (528 − 380)N =148.938N （3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图： a. 垂直面弯矩 MY图如题 11-5 解图（c）所示。 B 点的弯矩 M BY = RAY ×100 = 565 ×100N ·mm = 56500N ·mm b. 水平面弯矩 MZ图如题 11-5 解图（d）所示
B点的弯矩MBz=R4z×100=148.893×100N·mm=14893.8N·mm C点的弯矩Mcz=F.dnm/2=146×56.25/2N·mm=4106.2N·mm c.合成弯矩M图如题1l-5解图(e)所示。 B点的弯矩MB=√Mr+Mz=V565002+14893.82N·mm=58430N·mm C点的弯矩Mc=VM名+M径z=02+4106.22N·mm=4106.2N·mm d.作转矩图如题11-5解图(f)所示。 T=F,dm/2=1130×56.25/2N·mm=31781.25W·mm e.作计算弯矩图如题图11-5解图(g)所示。 该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取α=0.6。 B点的弯矩 McaB=VM分+(aTg)2=V584302+(0.6×31781.25)2N·mm=61434W·mm C点的弯矩 Mc=VM2+(aIc)2=V4106.22+(0.6×31781.25)2N·mm=19505NW·mm A点的弯矩 Mca4=VM月+(aT4)2=aT=0.6×31781.25N·mm=19068N·mm 11-6答：结构如题11-6解图所示。 题11-6解图
B 点的弯矩 M BZ = RAZ ×100 =148.893×100N ·mm =14893.8N ·mm C 点的弯矩 M CZ = Fa d m / 2 =146 × 56.25 / 2N ·mm = 4106.2N ·mm c. 合成弯矩 M 图如题 11-5 解图（e）所示。 B 点的弯矩 M B M BY M BZ N 2 2 2 2 = + = 56500 + 14893.8 ·mm = 58430N ·mm C 点的弯矩 M C M CY M CZ N 2 2 2 2 = + = 0 + 4106.2 ·mm = 4106.2N ·mm d. 作转矩图如题 11-5 解图（f）所示。 T = Ft d m / 2 =1130 × 56.25 / 2N ·mm = 31781.25N ·mm e. 作计算弯矩图如题图 11-5 解图（g）所示。 该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取α=0.6。 B 点的弯矩 M caB M B TB N 2 2 2 2 = + (α ) = 58430 + (0.6 × 31781.25) ·mm = 61434N ·mm C 点的弯矩 M caC M C TC N 2 2 2 2 = + (α ) = 4106.2 + (0.6 × 31781.25) ·mm =19505N ·mm A 点的弯矩 M caA M A ( TA ) T 0.6 31781.25N 2 2 = + α =α = × ·mm =19068N ·mm 11-6 答：结构如题 11-6 解图所示。 题 11-6 解图
11-7答：结构如题11-7解图所示。 题11-7解图 11-8答：根据结构设计的几项基本要求来检查。共有下列几处不合理（不考虑轴承外圈的 定位) (1)轴上多处未倒角： (2)齿轮右侧未作轴向固定： (3)轴与齿轮配合处平键键槽太短： (4)轴上2个键槽未设置在轴的同一母线上： (⑤)轴端挡圈可能压不紧轴端零件。因为该轴段长度等于其上配合零件的宽度： (6)轴上与齿轮和右轴承配合的轴段均太长，导致齿轮与右轴承装拆不便： (7左轴承处轴肩过高，轴承无法拆卸。 故改进后的结构如题11-8解图所示。 题11-8解图 11-9答：原装配图中存在错误如下（图中画圆圈处） (1)弹簧垫圈开口方向错误： (2)螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误： (3)轴套过高，超过轴承内圈定位高度： (4)齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠：
11-7 答：结构如题 11-7 解图所示。 题 11-7 解图 11-8 答：根据结构设计的几项基本要求来检查。共有下列几处不合理(不考虑轴承外圈的 定位)： (1)轴上多处未倒角； (2)齿轮右侧未作轴向固定； (3)轴与齿轮配合处平键键槽太短； (4)轴上 2 个键槽未设置在轴的同一母线上； (5)轴端挡圈可能压不紧轴端零件。因为该轴段长度等于其上配合零件的宽度； (6)轴上与齿轮和右轴承配合的轴段均太长，导致齿轮与右轴承装拆不便； (7)左轴承处轴肩过高，轴承无法拆卸。 故改进后的结构如题 11-8 解图所示。 题 11-8 解图 11-9 答：原装配图中存在错误如下（图中画圆圈处） （1）弹簧垫圈开口方向错误； （2）螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误； （3）轴套过高，超过轴承内圈定位高度； （4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；
(5)键过长，轴套无法装入： (6)键顶面与轮教接触：且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上： (7)轴与端盖直接接触，且无密封圈： (8)重复定位轴承： (9)箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片： (10)齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘： (11)悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便： (12)应减小轴承盖加工面。 改进的结构如题11-9解图所示。 6 7 1110 9 题11-9解图 11-10答：正确结构如题11-10解图所示。 联轴器 蜗轮 题11-10解图
（5）键过长，轴套无法装入； （6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上； （7）轴与端盖直接接触，且无密封圈； （8）重复定位轴承； （9）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片； （10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘； （11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便； （12）应减小轴承盖加工面。 改进的结构如题 11-9 解图所示。 题 11-9 解图 11-10 答：正确结构如题 11-10 解图所示。 图 11-10 题 11-10 解图
11-11答：正确结构如题11-11解图所示。 题11-11解图
11-11 答：正确结构如题 11-11 解图所示。 题 11-11 解图