机械设计习题集答案第十四章 轴毂联接设计
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第十四章
题 14-1
轴毂联接设计
单项选择题 （选一正确答案，并将其符号填入题中空白处）
（1）能构成紧联接的两种键是 C。 A．楔键和半圆键 B．半圆键和切向键 C．楔键和切向键 （2）一般采用 B 加工 B 型普通平键的键槽。 A．指状铣刀 B．盘形铣刀 C．插刀 （3）设计键联接时，键的截面尺寸 b×h 通常根据 C 由标准中选择。 A．传递转矩的大小 B．传递功率的大小 C．轴的直径 （4）平键联接能传递的最大扭矩 T，现要传递的扭矩为 1.5T，则应 C。 A．键长 L 增大到 1.5 倍 B．键宽 b 增大到 1.5 倍 C．安装一对平键 （5）如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在 C。 A．相隔 900 位置 B．相隔 1200 位置 C．轴的同一母线上 （6）平键标记：键 B20×80GB1096-79 中，20×80 是表示 C。 A．键宽×轴径 B．键高×轴径 C．键宽×键长 （7）花键联接的主要缺点是 C。 A．应力集中 B．对中性与导向性差 C．成本高 题 14-2 简答题 （1）试述普通平键的类型、特点和应用。 答：普通平键分圆头（A 型） 、方头（B 型）和半圆头（C 型） 型键槽用指状 。A 铣刀加工，固定良好，但轴上应力集中较大，其应用最为广泛。B 型键槽用盘形 铣刀加工，轴上应力集中较小，但固定不可靠，常需紧定螺钉辅助固定，以防松 动，应用不及 A 型普遍。C 型键槽用指状铣刀加工，常用于轴端与毂类零件的联 接。 （2）平键联接有哪些失效形式？ 答：静联接中较弱零件的工作面被压溃或键被剪断，动联接中为磨损或键的剪断。 总之，压溃与磨损为主要失效形式。 （3）试述平键联接和楔键联接的工作原理及特点。 答：平键两侧面是工作面，联接时靠键与键槽侧面相互挤压传递转矩；特点是结 构简单、装拆方便、对中性好，但联接不能受轴向力。楔键上下两面为工作面， 装配后键楔紧在轴毂之间产生摩擦力传递转矩，它能承受单方向轴向载荷，但对 中性较差。 （4）按顺序试述设计键联接的主要步骤。 答：设计键联接的主要步骤为： 按使用要求选择键的适当类型；按轴的直径选择键的剖面尺寸；按轮毂长度选择 键的长度；对联接进行必要的强度校核。 题 14-3 一齿轮装在轴上，采用 A 型普通平键联接。齿轮、轴、键均用 45 钢，轴径 d=80mm，轮毂长度 Lˊ=150mm，传递转矩 T=2000N·m，工作中有轻微冲击。试确定平 键尺寸和标记，并验算联接的强度。
2 2 D + d 40 + 36 平均半径 rm = = = 19mm 4 4
取 Ψ=0.8 2． 确定许用挤压应力 由静联接，齿面经过热处理，使用条件中等，查得 [σP]=100~140MPa，取 [σP]=120Mpa 3． 计算花键所能传递的转矩
T = ψzrmhL[σp ] = 0.8 × 8 × 19 × 1.4 × 80 × 120 = 1634304 N ⋅ mm ≈ 1634 N ⋅ m
T>T'，此花键可用来传递 1600N·m 的转矩 题 14-5 已知图示的轴伸长度为 72mm，直径 d=40mm，配合公差为 H7/k6，采用 A 型普通平键联接。试确定图中各结构尺寸，尺寸公差，表面粗糙度和形位公差。 （一般联 接）
14-2
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解答： 1．确定平键尺寸 由轴径 d=80mm 查得 A 型平键剖面尺寸 b=22mm，h=14mm。 参照毂长 L′=150mm 及键长度系列选取键长 L=140mm。 其规定标记为：A22×140 GB1096-79 2．挤压强度校核计算 4T 4 × 2000 × 10 3 σp = = = 60.53MPa hld 14 × 118 × 80 l ——键与毂接触长度 l =L -b=140-22=118mm 查得[σP]=100~120MPa 故σP≤[σP]，安全。 题 14-4 有一公称尺寸 z-D×d×b=8-40×36×7 的 45 号钢矩形花键，齿长 L=80mm，经 调质处理 HBS=235，使用条件中等，能否用来传递 T′=1600N·m 的转矩？ 求解过程及答案： 1．确定有关参数 由 GB114-74，查得齿顶圆倒角尺寸 c=0.3mm。 齿面工作高度 h = D − d − 2c = 40 − 36 − 2 × 0.3 = 1.4mm
题 14-1
轴毂联接设计
单项选择题 （选一正确答案，并将其符号填入题中空白处）
（1）能构成紧联接的两种键是 C。 A．楔键和半圆键 B．半圆键和切向键 C．楔键和切向键 （2）一般采用 B 加工 B 型普通平键的键槽。 A．指状铣刀 B．盘形铣刀 C．插刀 （3）设计键联接时，键的截面尺寸 b×h 通常根据 C 由标准中选择。 A．传递转矩的大小 B．传递功率的大小 C．轴的直径 （4）平键联接能传递的最大扭矩 T，现要传递的扭矩为 1.5T，则应 C。 A．键长 L 增大到 1.5 倍 B．键宽 b 增大到 1.5 倍 C．安装一对平键 （5）如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在 C。 A．相隔 900 位置 B．相隔 1200 位置 C．轴的同一母线上 （6）平键标记：键 B20×80GB1096-79 中，20×80 是表示 C。 A．键宽×轴径 B．键高×轴径 C．键宽×键长 （7）花键联接的主要缺点是 C。 A．应力集中 B．对中性与导向性差 C．成本高 题 14-2 简答题 （1）试述普通平键的类型、特点和应用。 答：普通平键分圆头（A 型） 、方头（B 型）和半圆头（C 型） 型键槽用指状 。A 铣刀加工，固定良好，但轴上应力集中较大，其应用最为广泛。B 型键槽用盘形 铣刀加工，轴上应力集中较小，但固定不可靠，常需紧定螺钉辅助固定，以防松 动，应用不及 A 型普遍。C 型键槽用指状铣刀加工，常用于轴端与毂类零件的联 接。 （2）平键联接有哪些失效形式？ 答：静联接中较弱零件的工作面被压溃或键被剪断，动联接中为磨损或键的剪断。 总之，压溃与磨损为主要失效形式。 （3）试述平键联接和楔键联接的工作原理及特点。 答：平键两侧面是工作面，联接时靠键与键槽侧面相互挤压传递转矩；特点是结 构简单、装拆方便、对中性好，但联接不能受轴向力。楔键上下两面为工作面， 装配后键楔紧在轴毂之间产生摩擦力传递转矩，它能承受单方向轴向载荷，但对 中性较差。 （4）按顺序试述设计键联接的主要步骤。 答：设计键联接的主要步骤为： 按使用要求选择键的适当类型；按轴的直径选择键的剖面尺寸；按轮毂长度选择 键的长度；对联接进行必要的强度校核。 题 14-3 一齿轮装在轴上，采用 A 型普通平键联接。齿轮、轴、键均用 45 钢，轴径 d=80mm，轮毂长度 Lˊ=150mm，传递转矩 T=2000N·m，工作中有轻微冲击。试确定平 键尺寸和标记，并验算联接的强度。
2 2 D + d 40 + 36 平均半径 rm = = = 19mm 4 4
取 Ψ=0.8 2． 确定许用挤压应力 由静联接，齿面经过热处理，使用条件中等，查得 [σP]=100~140MPa，取 [σP]=120Mpa 3． 计算花键所能传递的转矩
T = ψzrmhL[σp ] = 0.8 × 8 × 19 × 1.4 × 80 × 120 = 1634304 N ⋅ mm ≈ 1634 N ⋅ m
T>T'，此花键可用来传递 1600N·m 的转矩 题 14-5 已知图示的轴伸长度为 72mm，直径 d=40mm，配合公差为 H7/k6，采用 A 型普通平键联接。试确定图中各结构尺寸，尺寸公差，表面粗糙度和形位公差。 （一般联 接）
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14-1
解答： 1．确定平键尺寸 由轴径 d=80mm 查得 A 型平键剖面尺寸 b=22mm，h=14mm。 参照毂长 L′=150mm 及键长度系列选取键长 L=140mm。 其规定标记为：A22×140 GB1096-79 2．挤压强度校核计算 4T 4 × 2000 × 10 3 σp = = = 60.53MPa hld 14 × 118 × 80 l ——键与毂接触长度 l =L -b=140-22=118mm 查得[σP]=100~120MPa 故σP≤[σP]，安全。 题 14-4 有一公称尺寸 z-D×d×b=8-40×36×7 的 45 号钢矩形花键，齿长 L=80mm，经 调质处理 HBS=235，使用条件中等，能否用来传递 T′=1600N·m 的转矩？ 求解过程及答案： 1．确定有关参数 由 GB114-74，查得齿顶圆倒角尺寸 c=0.3mm。 齿面工作高度 h = D − d − 2c = 40 − 36 − 2 × 0.3 = 1.4mm