机械设计作业集答案-第四版-西北工大版

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刚性联轴器结构简单、成本低、可传递较大转矩，但对相对位移没有补偿能力，不能缓冲减振；无弹性 元件的挠性联轴器具有补偿相对位移的能力，但不能缓冲减振；有弹性元件的挠性联轴器具有补

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偿相对位移的能力，也能缓冲减振。 14—7 答：

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（1）选刚性联轴器，如凸缘联轴器和套筒联轴器。

（2）选无弹性元件的挠性联轴器，如十字滑块联轴器和齿式联轴器。 （3）选有弹性元件的挠性联轴器，如弹性柱销联轴器和梅花形弹性联轴器。 （4）选安全联轴器，如剪切销安全联轴器。

14－8 答：

十字轴万向联轴器用于连接具有较大夹角的两轴。由于十字轴万向联轴器是不等速联轴器，在两 轴有夹角时，主动轴匀速转动，则从动轴将变速转动。采用双十字轴万向联轴器时，可实现输入轴与输 出轴等速。要求主动轴与中间轴的夹角α1等于中间轴与从动轴的夹角α2，且中间轴上的两十字叉应位 于同一平面上。

14－9 答：

引入工作情况系数 KA用于考虑工作机和原动机引起的动载荷影响。 14－10 答：

选择联轴器类型时，应考虑以下几方面的因素：传递转矩大小和性质以及缓冲减振要求；工作转 速高低和离心力大小；两轴相对位移的大小和方向；可靠性和工作环境；制造、安装、维护和成本。

14－11 答：

牙嵌离合器尺寸小、结构紧凑，一般用于转矩不大，低速接合之处。

摩擦离合器外廓尺寸较大，接合过程有滑动摩擦，故发热量较大，磨损也较大。可在各种速度差 下接合和分离，过载时发生打滑，具有过载保护作用。

14－12 答：

三角形牙用于传递小转矩低速条件；矩形牙不便于接合和分离，磨损后无法补偿，故使用较少； 梯形牙强度高，能传递较大的转矩，能自动补偿牙的磨损和间隙，故应用广泛；锯齿形牙只能传递单向 转矩。

14—13 解：

根据题中条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。查表 14-1，取 KA= 1.5 。由式（14-1），计算转矩

9550 15

= = 9550P=1.5 ×

×=

1460 147.2N.m TcaKAT KA n 在选择联轴器时，联轴器的孔径范围应满足电动机轴径 d = 42mm 的要求。 ①选 HL3 型弹性柱销联轴器， [ ] [T ] = 250N.m,

型梅花形弹性联轴器，[T ] = 250N.m,

14—14 解：

根据题中条件，选择无弹性元件的挠性联轴器。查表 14-1，取 KA= 1.7 。由式（14-1），计算转矩

T = 630≤ d 48m；②选 TL6 型弹性套柱销联轴器， N.m,≤ 30

32 ≤ d ≤ 42mm ；③选 ML5 30 ≤ d ≤ 48mm 。

m

Tca= KAT = 1.7×1000 = 1700N.m

①选 KL8 型滑块联轴器， [T ] = 1800N.m ；②选 CL3 型齿式联轴器， [T ] = 3150N.m 14—15 解：

安全联轴器所能传递的最大转矩 2

T =

τ π

Dz[

]=×

max

8 πd

ΔT =

?

T T

×

6×100 × 2 400 = 1131N.m

× 3 8 10

2

T

× 10% 0

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=

1131

max

?× 800 800

.

100% = 41.4%

当载荷超过 41.4%时，安全联轴器起到安全保护作用。

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第十五章 轴

15—1 （2）；15—2 （3）；15—3 （2）； 15—4 （3） ； 15－5（略） 15－6（略） 15－7 答：

扭转强度条件用于仅（主要）承受扭矩的传动轴的计算，也用于转轴结构设计时的初步估算轴径。 弯扭合成强度条件用于转轴的强度校核计算。

疲劳强度条件用于校核计算变应力情况下轴的安全程度。 静强度条件用于校核计算轴对塑性变形的抵抗能力。 15－8 答：

按弯扭合成强度校核轴时，危险截面应选在弯曲应力和扭转切应力大的截面，考虑的因素主要是轴 上的弯矩、扭矩和轴径。

按疲劳强度校核轴时，危险截面应选在弯曲应力和扭转切应力较大且应力集中系数大的截面，考虑 的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还应考虑综合影响系数的影响。

15－9 答：

对于瞬时过载很大的轴，或应力循环的不对称性较为严重的轴，会由于静强度不足而发生塑性变 形，对于这种轴应进行静强度条件校核计算。在静强度计算时不需要考虑应力集中等因素的影响。 15－10 答：

可采取的措施有：增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工 质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度；改进轴的结构形状等。

15－11 答：

轴在引起共振时的转速称为临界转速，轴的横向振动临界转速大小与轴的刚度 k 和轴的质量 m 有 关。

15－12 答：

工作转速低于一阶临界转速的轴称为刚性轴，超过一阶临界转速的轴称为挠性轴。设计高速运转 的轴时，应使其工作转速避开各阶临界转速。

15—13 解：

1．按扭转强度条件计算

轴的材料为 40Cr，查表 15-A0= 97 ~ 112 。由公式（15-2），轴的直径 3， 3 3

≥ d A0

P = (97 ~ 112) 12 =5 1.5 ~ 59.5mm n 80 2．按扭转刚度条件计算

钢材的G = 8.1×104MPa ，圆轴Ip= 的

，轴上的扭矩T = 9550 ，由公式（15-15），轴的扭转角

n 4 32

4 9550× 32P

T ? = × GI P = 5.73×10π 4

4

d πP

5.73 10

4

× Gn d

7

= 5.73×10 × ×3

9550 × 32×12 10 ×

= 8.1×10 80

4

1.03 10

d π4

× × × d

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将 ? 值代入公式（15-17），可解得轴的直径

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