轴设计例题
轴及滚动轴承习题和例题
轴及滚动轴承习题和例题一、选择题1.工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴2.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3)传动轴3.工作时以传递转矩为2，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴4.自行车的前轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴5.自行车的中轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴6.如图所示，超重绞车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。
图a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴的两端用键与机座联接；图c为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中，以上三种形式中的轴，依次为。
(1)固定心轴，旋转心轴，转轴(2) 固定心轴，转轴，旋转心轴(3) 旋转心轴，心轴，固定心轴(4) 旋转心轴，固定心轴，转轴(5) 转轴，固定心轴，旋转心轴(6) 转轴，旋转心轴，固定心轴7.如图所示，主动齿轮1通过中间齿轮2带动从动齿轮3传递功率，则中间齿轮2的轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴8.轴环的用途是。
(1) 作为轴加工时的定位面 (2)提高轴的强度(3) 提高轴的刚度（4）使轴上零件获得轴向定位9.当轴上安装的零件要承受轴向力上四，采用来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
(1) 螺母 (2) 紧定螺钉 (3) 弹性挡圈10.增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以。
(1) 使零件的轴向定位比较可原(2) 降低应力集中(3) 使轴的加工方便11.轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上。
(1)轮毂中间部位 (2)沿轮毂两端部位 (3) 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处12.采用表面强化如辗压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法，可显著提高轴的。
轴装配图分析例
例1：试分析下图中齿轮、轴、轴承部件组合设计的错误结构，并改正之。
齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
解:此轴承组合设计有以下四个方面的错误：一、转动件与静止件接触：1轴与端盖接触错误；2套筒与轴承外圈接触错误；二、轴上零件未定位、未固定：3套筒顶不住齿轮（过定位）；4联轴器轴上未定位要增加一轴肩。
5联轴器周向未定位，要增加一平键。
6卡圈多余三、工艺不合理：加工：7精加工面过长且装拆轴承不便；8联轴器孔未打通9箱体端面加工面与非加工面没有分开安装：10轴肩过高，无法拆卸轴承；11键过长，套简无法装入调整：12无垫片，无法调整轴承游隙四、润滑和密封问题：13齿轮用油润滑，轴承用脂润滑而无挡油盘；14缺密封件改正后的正确结构见如下“正确图解”。
上面联轴器上仍有一错误原因：联轴器左端未轴向定位；左轴端应短于联轴器左端面，便于有效定位。
例题2：轴系零件结构改错：不考虑圆角和铸造斜度，轴系中有11处错误，不计重复错误，指出10处错误者满分；例如：精加工面过长且装拆轴承不便。
图中标出的数字序号为错误所在。
按上述范例依次用文字指出结构不合理及错误的原因。
答：1.安装轮毂的第一段轴应制有定位轴肩； 2.键槽过长安装上的键与轴承端盖干涉；3.轴承端盖的加工面与非加工面没有区分开；4.在轴与轴承端盖孔之间缺少密封圈；5.在轴与轴承端盖孔之间应留有间隙；6.在轴承端盖与箱体轴承孔端面缺少调整垫片；7.在轴与齿轮孔间缺少周向定位的键联接；8.套筒顶不住齿轮（过定位），即齿轮右端面应与轴台阶处有间隙；9.套筒过高，轴承无法拆卸；10.轴承安装反了； 11.轴过长且与轴承端盖相碰。
蜗杆受力分析齿轮受力分析。
机械设计轴复习题.docx
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。
轴系结构的设计实例 福州大学精品文档
在轴的伸出端根据所安装零件设计轴段的直径、长度及轴毂连接。
根据轴端零件的定需要设置轴向定位结构，本实例选用轴端挡圈。 完成结构设计后应根据结构尺寸分析轴及轴承的工作能力，如工作 能力不满足要求，应修改结构尺寸。
传动零件通过内孔与轴的配合关系确定与轴的径向位置关系
齿轮通过轮毂端面与轴肩的接触，确定与轴的轴向位置关系，轴 肩的位置决定齿轮的安装方法，通常将轴肩安排在远离箱体壁的 一侧，这样设计可以方便装配。
相邻轴段直径应稍小，这样设计既有利于加工，又有利于装配。
与传动零件配合的轴段长度应略小于传动件轮毂宽度，这样可以使 定为零件（图中套筒）可靠地与齿轮端面接触；否则可能由于制造 误差，使得套筒与轴上的台阶端面接触，使齿轮实际并未定位。
根据载荷及转速情况选择滚动轴 承的类型、组合及尺寸。
本实例选择角接触球轴承，正安装，为使轴承与轴承孔接触良好， 轴承的安装位置应深入轴承孔一定距离。滚动轴承与轴之间通过轴 肩定位，轴肩高度应保证轴承的定位需要，同时保证轴承可拆卸。
左端轴承通过套筒定轴向位置，既要保证齿轮定位的需要，同时又 要保证轴承的定位需要，可以将套筒设计为台阶形状。
在端盖与箱体之间设置螺栓连接，以固定端盖位置。
右侧端盖有通孔。
为防止润滑油泄漏，在端盖孔与轴之间设置油封。
为保证油封可拆卸，在端盖上设置工艺孔。
这里安剖分式箱体设计，安排上、下箱体连接螺栓。
为保证轴承润滑需要，在箱体上安排油沟，引导从箱体壁上流下的 润滑油流向轴承。
为保证润滑油流入轴承外侧，在轴承端盖内侧开设油槽。
根据需要确定滚动轴承的润滑方式，如果采用油润滑应保证轴承可 以得到足够的润滑油流量，如果采用脂润滑应保证润滑脂不被流动 的润滑油带走，本实例选择油润滑。
六 轴的设计计算1
六 轴的设计计算（一）高速轴的结构设计1 高速轴上的功率P Ⅰ，转数n Ⅰ，转矩T Ⅰ P Ⅰ=3.65kw ，n Ⅰ=576r/min,，T Ⅰ=60.52N m ⋅2 估算轴的最小直径高速轴选用材料：45号钢，调制处理先按[2]式（15-2）初步估算轴的最小直径。
由[2]表15-3，取A 0=11033min 0 3.6511020.356576P d A mm mm ===ⅠⅠn 高速轴应设计成齿轮轴，轴的最小直径是安装连接大带轮处，考虑到键槽对轴的强度削弱，由[2]可知对于直径小于等于100mm 的轴有一个键槽时，轴径应增大5%，然后圆整。
故1min (15%)21.374d d mm =⨯+=，由计算得，需要V 带5根，选用型号A 型，根据参[1]表9-1选用1d =24mm 。
为了保证大带轮另一端的轴向定位，故轴段1的长度比大带轮轮毂短1-2mm ，根据大带轮的基准直径d d =225mm ，由[1]表9-1得轮毂长度l 取65mm ，则取l 1=63mm 。
3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足大带轮的轴向定位要求，1-2轴段需制出一定位轴肩，由[1]表16-9取用与轴段2直径相同的毡圈油封2d =30mm ，由[1]表9-9取轴承盖宽 1.2822.432l mm =⨯+=，由参[1]表3-1地脚螺钉直径0.0361701218.12f d mm =⨯+=，轴承旁连接螺栓直径，10.750.7518.1213.59f d d mm ==⨯=，所以取螺栓直径M16，k 10=，轴段2 2k 103242l l =+=+=。
2） 初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。
参照工作要求并根据335d =mm,由[1]表15-6初步选取角接触球轴承7307AC 型，其主要参数表6-1角接触球轴承7307AC 主要参数轴承代号 d/mm D/mm B/mm a/mm 1D /mm2D /mm7307AC35802124.54471由[1]图4-10及由[1]表11-2，查得非标准件挡油盘的尺寸35809d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯，故轴段3长度l 3=32 mm 。
轴的精度设计
D7 E7 F7 (G7) (H7) J7 JS7 (K7) M7 (N7) (P7) R7 (S7) T7 (U7) V7 X7 Y7 Z7
C8 D8 E8 (F8) G8 (H8) J8 JS8 K8 M8 N8 P8 R8 S8 T8 U8 V8 X8 Y8 Z8
A9 B9 C9 (D9) E9 F9
准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合 件的公差等级。 • 尽可能选用国标推荐的优先配合。 2. 配合选择的方法 1) 类比法。主要应用在一般、常见的配合中。 2) 计算法。主要用于两种情况：一是用于保证与滑动轴承的 间隙配合；二是完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合。 3) 试验法。主要用于新产品和特别重要配合的选择。
2、标注尺寸 对所有尺寸包括倒角、圆角都应标注无遗，
或在技术要求中说明。 不允许出现封闭的尺寸链。 应根据加工工艺的要求选择基准面，进行
标注；
轴的精度设计示例
3、标注尺寸公差 凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出 尺寸的偏差。 键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。
(键槽深度标注d-t的尺寸偏差)
js1
h2
js2
h3
js3
g4 h4
js4 k4 m4 n4 p4 r4 s4
f5 g5 h5 j5 js5 k5 m5 n5 p5 r5 s5 t5 u5 v5 x5
e6 f6 (g6) (h6) j6 js6 (k6) m6 (n6) (p6) r6 (s6) t6 (u6) v6 x6 y6 z6
d7 e7 (f7) g7 (h7) j7 js7 k7 m7 n7 p7 r7 s7 t7 u7 v7 x7 y7 z7
c8 d8 e8 f8 g8 h8
机械设计---轴系改错
机械设计——轴系改错题例题1、指出图中的结构错误(在有错处画○编号，并分析错误原因)。
并在轴心线下侧画出其正确结构图(齿轮油润滑，轴承脂润滑)。
解：正确结构如图所示：1、联轴器周向没有定位；2、齿轮周向没有定位；3、齿轮轴向定位不可靠，与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长；4、转动件联轴器与静止件轴承端盖接触；5、转动件轴与静止件轴承端盖接触；6、箱体加工面与非加工面没有分开；7、端盖没有砂轮越程槽；8、端盖端面加工面太大；9、轴外伸过长；10、轴精加工面过长，装拆轴承不便；11、因齿轮油润滑，轴承脂润滑，所以轴承内侧需要挡油圈；12、没有垫片，无法调整轴承游隙；13、外伸轴端没有密封设施；14、轴肩过高，无法拆卸轴承；例题2、分析齿轮轴系的错误并改正之（轴承采用脂润滑）。
解：该齿轮轴系存在以下几方面错误：1、轴上零件的固定：1）联轴器轴向和周向均未固定；2）齿轮周向均未固定；3）套筒轴向固定齿轮不可靠；2、转动件与静止件的关系：1）联轴器与轴承盖接触；2）轴与轴承盖接触；3、零件的结构工艺性1）箱体端面的加工面积过大2）轴承盖无退刀槽；3）轴承盖外端面的加工面积过大；4）轴头伸出过长，增加了加工和装配长度4、装拆与调整：1）缺少台阶，轴承装拆不便；2）套筒过高，轴承无法装拆；3）缺少调整垫片，无法调整轴承间隙；4）整体式箱体不便装拆；5、润滑和密封：1）轴与轴承盖之间缺少密封；2）缺少挡油环。
注意：在分析轴系结构时，要将轴的结构设计要求和轴承组合设计要求等结合起来综合考虑，避免片面化。
结构设计技能对于技轴结构常见错误总结：1)、轴本身的常见结构错误：（1）、必须把不同的加工表面区分开来；（2）、轴段的长度必须小于轮毂的长度；（3）、必须考虑轴上零件的轴向、周向固定问题；（4）、轴外伸处应考虑密封问题；2）、轴承安装的常见错误：（1）角接触轴承和圆锥滚子轴承：①一定要成对使用；②方向必须正确，必须正装或反装；③外圈定位（固定）边一定是宽边；（2）轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺寸问题：①内圈的外径一定要大于固定结构的直径；②外圈的内径一定要小于固定结构的直径；（3）轴上如果有轴向力时，必须使用能承受轴向力的轴承；（4）轴承必须考虑密封的问题；（5）轴承必须考虑轴向间隙调整问难；3）、键槽的常见错误：（1）同一轴上所有键槽应在一个对称线上；（2）键槽的长度必须小于轴段的长度；（3）半圆键不用于传动零件与轴的连接；4）、轴承端盖的常见错误：（1）对于角接触轴承和圆锥滚子轴承，轴承端盖一定要顶在轴承的大端；（2）和机体的联接处必须要考虑轴承的间隙调整问题；（3）轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题；5）、螺纹的常见错误：（1）轴上螺纹应有螺纹退刀槽；（2）紧定螺钉应该该拧入轴上被联接零件，端部应顶在轴上；（3）螺纹联接应保证安装尺寸；（4）避免螺纹联接件承受附加弯矩；。
机械设计试题及答案第十三章 轴
13－22在设计工作转速n不高的轴时，应使它的临界转速n。为工作转速n的多少？
（1）0.85 倍以下；（2）0．85～1倍；（3）1～1.5 倍；（4）1．5倍以上。 答案：1．5倍以上 13－23轴的临界角速度为 c，工作角速度为，则对柔性轴而言，有哪种关系？
13－24图示13－3为斜齿轮动力分配箱，动力由I轴输入（功率p1，转速n1）， 轴负载相同），齿轮2、3尺寸相同。试比较： （1）两方案Ⅰ轴受力，画出空间受力图（仅画出各力的方向）。 （2）两方案Ⅰ轴是心轴、传动轴还是转轴? 解：（1）两方案Ⅰ轴受力比较如因13－4所示。 图 13－4为两方案 Ⅰ轴空间受力图。从图 13－4（a）可看出，
例13－25设计某搅拌机 轴（包括选择两端的轴承及外伸端的联轮器），见图 。已知：电动机额定功率 P＝4kw． 转速
n1 ＝750 r／min；低速轴转速n2= 13o r/min；大齿轮节圆直径d 2=300 mm，
宽度B2=90 mm，齿 轮螺旋角＝ 12 ，法面压力角an＝ 20 。要求： （1）完成轴的全部结构设计。 （2）根据弯扭合成理论验算轴的强度。 （3）精确校核轴的危险剖面是否安全。 解：1．求输出轴上的功率P2及扭矩T2 ; P2 =1 2 P 式中 1 ——弹性联轴器传动效率，查机械设计手册， 1 ＝ 0.99； 2——齿轮啮合效率（含轴承效率），查机械设计手册，2 ＝ 0·97； P——电动机功率，由题意 P＝4 kw。 代入上述数据得 低速轴示意图
Ⅱ、Ⅲ轴输出（ Ⅱ、Ⅲ
（a）方案Ⅰ 轴上外载荷除轴向力Fa21和Fa31外，全部自相平衡，整个轴系不受弯矩的作用；（b）方案I 上的外载荷也具有同样的特点，但由于两齿轮对不在同一平面上，则两齿轮之间轴段受有弯矩作用。
机械课程设计轴的计算
五 轴的设计计算一、高速轴的设计1、求作用在齿轮上的力高速级齿轮的分度圆直径为d 151.761d mm =112287542339851.761te T F N d ⨯=== tan tan 2033981275cos cos1421'41"n re te F F N αβ=⋅=⨯=tan 3398tan13.7846ae te F F N β==⨯=。
2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。
3、计算轴的最小直径，查表可取0112A =331min 015.2811223.44576P d A mm n ==⨯=应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使与带轮d Ⅰ-Ⅱ 相配合，且对于直径100d mm ≤的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。
故取25d mm =Ⅰ-Ⅱ 。
4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取90L mm I-II =，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取32d mm II-III =，根据装配关系，定35L mm II-III =（2）初选流动轴承7307A C ，则其尺寸为358021d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯，故35d mm d III-∨I ∨III-IX ==，III -I∨段挡油环取其长为19.5mm,则40.5L mm III-I∨=。
（3）III -I∨段右边有一定位轴肩，故取42d mm III-II =，根据装配关系可定100L mmIII-II =，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取5,44L L mm d mm II-∨I ∨II-∨III II-∨III ===。
（4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s =8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则42L mm ∨III-IX =（5）计算可得123104.5,151,50.5L mm L mm L mm ===、（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C 型连接，其尺寸为10880b h L mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯,大带轮与轴的配合为76H r ，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6. 求两轴承所受的径向载荷1r F 和2r F带传动有压轴力P F (过轴线，水平方向)，1614P F N =。
机械设计题库13_轴
脉动循环
(3) 轴上零件的轴向定位和固定，常用的方法有
轴肩或轴环 ， 套筒
4
， 圆螺母 和 轴端挡
圈。
(4) 一般的轴都需有足够的 设计的要求。
强度 ，合理的 结构形式和尺寸 和良好的 工艺性能 ，这就是轴
(5) 轴上零件的周向固定常用的方法有
键 ， 紧定螺钉 ， 销 和 过盈配合 。
(6) 轴的直径由 40mm 加大至 45mm (为原来的 1.13 倍 )，如果其他条件不变， 轴的扭转角减少到原来
(3) 转轴弯曲应力 b 的应力循环特性为
A
。
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。
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
2
2
M ca
M
T 中系数 是考虑 D 。
A. 计算公式不准确
B. 材料抗弯与抗扭的性能不同