贵州大学机械设计考研练习题--轴

轴

一选择题

(1) 增大轴肩过渡处的圆角半径，其优点是 D 。

A. 使零件的周向定位比较可靠

B. 使轴的加工方便

C. 使零件的轴向固定比较可靠

D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度

(2) 只承受弯矩的转动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是 C 。

A. 静应力

B. 脉动循环变应力

C. 对称循环变应力

D. 非对称循环变应力

的应力循环特性为 A 。

(3) 转轴弯曲应力

b

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. 四种

B. 三种

C. 两种

D. 一种

(5) 为提高轴的疲劳强度，应优先采用 C 的方法。

A. 选择好的材料

B. 增大直径

C. 减小应力集中

(6) 当轴上零件要求承受轴向力时，采用 A 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。

A. 圆螺母

B. 紧定螺钉

C. 弹性挡圈

(7) 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 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

(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

D m N ?。

A. 224

B. 337

C. 450

D. 559

(11) 一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：① 强度校核 ② 轴系结构设计 ③ 初估轴径m in d ④ 受力分析并确定危险剖面 ⑤ 刚度计算。正确的设计程序是 C 。

A. ①②③④⑤

B. ⑤④③②①

C. ③②④①⑤

D. ③④①⑤②

(12) 用当量弯矩法计算轴的强度时，公式 ()2

2T M M ca α+=中系数α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

C. 载荷计算不精确

D. 转矩和弯矩的循环性质不同

(13) 已知轴的受载如图15-3所示，则其弯矩图应是 A 。

图15-3

(14) 轴的常用材料主要是 C 。

A. 铸铁

B. 球墨铸铁

C. 碳钢

D. 合金钢

(15) 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 A 。

A. 疲劳强度

B. 静强度

C. 刚度

D. 耐冲击性能

(16) 在进行轴的疲劳强度计算时，对于一般单向转动的转轴其弯曲应力应按 B 考虑。

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

(17) 在轴的设计中，采用轴环是 C 。

A. 作为轴加工时的定位面

B. 为了提高轴的刚度

C. 使轴上零件获得轴向定位

D. 为了提高轴的强度

(18) 转轴的强度计算方法有三种，其中 C 为精确计算。

A. 按转矩计算

B. 按当量弯矩计算

C. 安全系数计算

(19) 增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是 D 。

A. 使零件的轴向定位比较可靠

B. 使轴的加工方便

C. 使零件的轴向固定比较可靠

D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度

(20) 按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数α，这是考虑 C 。

A. 轴上有键槽削弱轴的强度而引入的系数

B. 按第三理论合成正应力与切应力时的折合系数

C. 正应力与切应力的循环特性不同的系数

(21) 已知某轴上的最大弯矩为m N ?200，转矩为m N ?150，该轴为单向运转，频繁启动，则计算弯矩(当量弯矩)ca M ，约为 B m N ?。

A. 350

B. 219

C. 250

D. 205

(22) 为了提高轴的强度，在以下措施中， A 是不合理的。

A. 钢轴改为铸铁轴

B. 碳钢改为合金钢

C. 轴表面硬化(渗碳)

D. 加大过渡圆角半径

(23) 为了提高轴的刚度，在以下措施中， B 是无效的。

A. 加大阶梯轴各部分直径

B. 碳钢改为合金钢

C. 改变轴承之间的距离

D. 改变轴上零件位置

(24) 为了改变轴的自振频率，在下列措施中宜采用 D 。

A. 整体淬火

B. 改变碳钢轴为合金钢轴

C. 加大阶梯轴过渡圆角

D. 加大轴直径

(25) 轴所受的载荷类型与载荷所产生的应力类型， C 。

A. 相同

B. 不相同

C. 可能相同也可能不同

(26) 在下述材料中不宜用作制造轴的材料的是 B 。

A. 45钢

B. HT150

C. 40Cr

(27) 当轴系不受轴向力作用，该轴系相对机架 C 轴向定位。

A. 无需

B. 只需一端

C. 两端均需

(28) 同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，可以提高轴的 A 而不能提高轴的 B 。

A. 强度

B. 刚度

A. 紧一些

B. 松一些

(30) 可拆连接有 A ， D 。

A. 键连接

B. 铆接

C. 焊接

D. 过盈配合连接

(31) 在做轴的疲劳强度校核计算时，对于一般转轴，轴的弯曲应按 D 考虑，而扭转剪应力通常按

A 考虑。

A. 脉动循环变应力

B. 静应力

C. 非对循环变应力

D. 对称循环变应力

(32) 在轴的初步计算中，轴的直径是按 B 进行初步确定的。

A. 弯曲强度

B. 扭转强度

C. 轴段的长度

D. 轴段上零件的孔径

(33) 设计减速器中的轴，其一般设计步骤为 D 。

A. 先进行结构设计，再作转矩、弯曲应力和安全系数校核

B. 按弯曲应力初估轴径，再进行结构设计，最后校核转矩和安全系数

C. 根据安全系数定出轴颈和长度，再校核转矩和弯曲应力

D. 按转矩初估轴颈，再进行结构设计，最后校核弯曲应力和安全系数

(34) 下列密封形式中， D 属于接触式密封。

A. 迷宫式密封

B. 甩油环密封

C. 油沟式密封

D. 毡圈密封

(35) 对于油沟密封，轴和轴承盖通孔之间的间隙 B 。

A. 应较大，以补偿轴的偏心量，半径间隙一般取mm 3~1

B. 应较小，半径间隙一般取mm 3.0~1.0

C. 由制造条件决定

D. 应较大，以防止压力液体通过间隙时产生过大的能量损失

(36) 迷宫式密封有径向和轴向两种方式，但通常采用径向式迷宫密封是因为 A 。

A. 在轴向式密封结构中，由于温度的变化，有可能使旋转密封件与固定密封件相接触

B. 径向式密封的结构简单

C. 轴向式密封的制造成本高

D. 径向式密封的效果好

二 填空题

(1) 如将轴类零件按受力方式分类，可将受 弯矩而不受转矩 作用的轴称为心轴，受

转矩而不受弯矩 作用的轴称为传动轴，受 弯矩和转矩 作用的轴称为转轴。

(2) 一般单向回转的转轴，考虑启动、停车及载荷不平衡的影响，其扭转切应力的性质按 脉动循环处理 .

(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 ， 圆螺母 和 轴端挡圈 。

(4) 一般的轴都需有足够的 强度 ，合理的 结构形式和尺寸 和良好的 工艺性能 ，这就是轴设计的要求。

(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mm 40加大至mm 45 (为原来的13.1倍)，如果其他条件不变，轴的扭转角减少到原来的 4

13.1 倍，当轴的直径由mm 40减少至mm 35 (为原来的87.0倍)时，轴的扭转角增加到原来的 487.0 倍。

(7) 受弯矩作用的轴，力作用于轴的中点，当其跨度减少到原来跨度的1/2时，如果其他条件不变，

(8) 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对 应力集中 的敏感性。 (9) 按许用扭转剪应力进行强度计算，其强度条件式为 []T

3T 2.09550000ττ≤≈=d n P W T T (10) 一般的轴都需具有足够的 强度 ，合理的结构形式和尺寸以及良好的 工艺性能 ，这就是轴设计的基本要求。

(11) 根据承载情况分析，自行车的前轮轴是 心 轴；中轴是 转 轴，而后轮轴是 心 轴。 (12) 按轴线形状，轴可分为 直 轴、 曲 轴和 钢丝软 轴。

(13) 按许用弯曲应力计算的强度条件为()[]122-≤+=σασW T M W

M ca ca ＝。 (14) 轴按当量弯矩进行强度计算时，公式()22T M M ca α+=中α为考虑弯曲应力和扭剪应力的 循环特性 不同而引入的 应力较正 系数；对于大小、方向均不变的稳定转矩，可取α＝ 0.3 ；转矩脉动变化时可取α＝ 0.6 ；对于对称循环变化的转矩，取＝α 1 。 (15) 一般单向回转的转轴，考虑启动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按 脉动循环 处理。

(16) 轴上需车制螺纹的轴段应设 螺纹退刀 槽，需要磨削的轴段应设 砂轮越程 槽。

(17) 为了便于安装轴上零件，轴 端 及各个轴段的 端 部应有倒角。

(18) 当轴上的键槽多于一个时，应使各键槽位于 同一直线上 ；与滚动轴承相配的轴颈直径应符合 滚动轴承内孔 直径标准。

(19) 用弹性挡圈或紧定螺钉作轴向固定时，只能承受较 小 的轴向力。

(20) 按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 转轴 ，自行车的前轴是 固定心轴 ，连接汽车变速箱与后桥以传递动力的轴是 传动轴 。 (21) 轴按受载荷的性质不同，分为 转轴 、 心轴 、 传动轴 。

(22) 提高轴的疲劳强度的措施有 合理布置轴上传动零件的位置 、 合理设计轴上零件的结构 、 减小应力集中 、 提高轴的表面质量 。

(23) 轴受到交变应力的作用，其循环特征为：对称循环时r = -1 ，脉动循环时r = 0 ，静应力时r = +1 。

(24) 轴上零件的轴向固定的常用方法有:(a) 轴肩、轴环 (b) 套筒 ；(c) 端盖 ；d) 挡圈 。

(25) 计算弯矩2/122))((T M M ca α+=中系数α随 扭矩T 变化的性质而定。当扭转切应力为静应

力时，=α 0.30 。当其为脉动循环变应力时， =α 0.59 ;当扭转切应力为对称循环变应力时，=α 1.00 。

(26) 轴的结构常设计为阶梯形，主要是为了 定位与安装轴上零件 。

(27) 如图15-4所示两轮轴的结构方案，当它们材质、直径、起重Q 、跨距都相同的情况下，轴的最大弯矩是b a = ，max σ是b a >，强度最高的是b a <，最大挠度m ax y 是 b a >。

(a) (b)

图15-4

(28) 如图 15-5所示起重机卷筒的(a)、(b)、(c)、(d)四种万案，试分析比较:

① (a) 方案是心轴， (c) 方案为转轴;② 从轴的应力看， (a) 方案受应力较小，

(d) 方案受应力较大;③ 从制造装配工艺来看， (a) 方案较好;④ (a) 方案安装维护最方便。

图15-5

(29) 如图15-6所示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1T ，齿轮2输出扭矩2T ，并且21T T ，试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同。 不同

(a) (b)

图15-6

(30) 一根光轴跨距不变，其他条件不变，仅将轴径由d 增至d 2，则轴的强度为原来强度的32倍，轴的刚度为原来刚度的42倍。

(31) 提高轴抗疲劳强度的使用较多的表面处理方法有 高频淬火；表面渗碳、氨化、氮化、碾压、喷丸等强化处理。

(32) 工作转速超过一阶临界转速的轴称为 挠性轴 。

(33) 毡圈密封和密封圈密封均属于 接触式密封 。

(34) 动密封可分为 接触式密封 和 非接触式密封 两大类。

(35) 接触式密封是利用 密封件的弹性变形力使密封件与接合表面紧密接触 来达到密封效果的。

(36) 常用的非接触式密封有 油沟 、 挡油盘 、 甩油盘 以及 迷宫式 密封等几种。

(37) 迷宫式密封的主要优点是无磨损，且适用于速度较高的场合。

三是非题

(1) 轴的强度计算中，安全系数校核就是疲劳强度校核，即计入应力集中、表面状态和尺寸影响以后的精确校核。(T)

(2) 轴的结构设计中，一般应尽量避免轴截面形状的突然变化。宜采用较大的过渡圆角，也可以改用内圆角、凹切圆角。(T)

(3) 实际的轴多做成阶梯形，这主要是为了减轻轴的重量，降低制造费用。(F)

(4) 承受弯矩的转轴容易发生疲劳断裂，是由于其最大弯曲应力超过材料的强度极限。(F)

(5) 按扭转强度条件计算轴的受扭段的最小直径时，没有考虑弯矩的影响。(F)

(6) 中碳钢制造的轴改用合金钢制造，无助于提高轴的刚度。(T)

(7) 合金钢的力学性能比碳素钢高，故轴常用合金钢制造。(F)

(8) 发生共振时轴的转速称为轴的临界转速，它是轴系结构本身所固有的，因此应使轴的工作转速避开其临界转速。(T)

(9) 固定不转动的心轴其所受的应力不一定是静应力。(T)

(10) 转动的心轴其所受的应力类型不一定是对称循环应力。(T)

(11) 为提高轴的刚度，一般采用的措施是用合金钢代替碳钢。( F )

(12) 毡圈密封装置的毡圈及轴承盖上的装毡圈槽都是矩形截面，目的是为了得到较好的密封效果。

(F)

(13) 唇形密封圈装置采用两个油封相背放置，主要起到既可防漏油又可防外界灰尘进人的双重目的。(T)

四简答题

(1) 自行车的前轴、中轴和后轴各属于哪类轴?请说明理由。

答：由于自行车的前轴和后轴需要克服轮对轴产生的滚动摩擦力矩很小，所受的转矩可以忽略，而弯矩是主要的载荷，所以应该是心轴。前轴为不转动的心轴，而后轴为转动的心轴。而自行车的中轴一方面需要克服车轮对地的摩擦力，从而驱动车轮转动，因此受转矩作用；同时，中轴还受有链轮对轴的作用力和踏脚力以及由此引起的弯矩，因此中轴应该是转轴。

(2) 为何大多数轴呈阶梯形?

答：主要是为了便于零件在轴上的装拆和固定，同时也有利于节省材料、减轻重量、便于加工。

(3) 零件在轴上进行周向固定时，可采用哪些方法?

答：可采用键连接、花键连接、销连接和过盈连接等方法。

(4) 零件在轴上进行轴向固定时，可采用哪些方法?

答：可采用轴肩、轴环、套筒、锁紧挡圈、弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母、锥形轴端等方法。

(5) 当量弯矩计算公式()2

2T M M ca α+=中α的含义是什么? 答：α为考虑弯曲应力和扭剪应力的循环特性不同而引人的应力校正系数。

(6) 设计轴肩高度h 和轴的圆角半径r 时，应注意什么问题?

答：为使轴上零件与轴肩端面靠紧，应保证轴的圆角半径r 、轴肩高度h 与零件毂孔倒角高度C 或圆角半径R 之间满足如下关系：h R r h C r <<<<， 。

(7) 轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，对轴的正常工作有什么影响?举例说明之。 答：轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，将影响轴上零件的正常工作。如安装齿轮的轴的弯曲变形，会使齿轮啮合发生偏载，滚动轴承支承的轴的弯曲变形，会使轴承的内外环相互倾斜，当超过允许值时，将使轴承寿命显著降低。扭转变形过大，将影响机器的精度及旋转零件上载荷的分布均匀性，对轴的振动也有一定影响

(8) 齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多?

答：低速轴传递的转矩T 大。

(9) 如图15-7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1T ，齿轮2输出扭矩2T ，且1T >2T ，试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同?

图15-7

答：按答图1(a)，1max T T =；按答图1(b)，21max T T T +=。

答图1

(10) 图15-8为起重机卷筒轴的四种结构方案，试比较：

1) 哪个方案的卷筒轴是心轴?哪个是转轴?

2) 从轴的应力分析，哪个方案轴较重?哪个方案轴较轻?

3) 从制造工艺看，哪个方案较好?

4) 从安装维护方便看，哪个方案较好?

图15-8

答：1) (a)、(b)、(c)是心轴，(d)是转轴；2) (b)、(d)较重，(a)、(c)较轻；3) (c)较好；4) (b)、(d)方便。

(11) 图15-9的带式运输机有两种传动方案，若工作情况相同，传递功率一样，试比较：

1) 按方案(a)设计的单级减速器，如果改用方案(b)，减速器的哪根轴的强度要重新核验?为什么?

2) 两方案中，电动机轴受力是否相同? (方案(a)普通V 带传动传动比=带i 方案(b)开式齿轮传动传动比开i 。)

图15-9

答：1) 方案(b)中一级大齿轮所在的轴 2) 若不计摩擦，应为相同。

(12) 在同样受载情况下，为什么轴上有键槽或有紧配合零件的阶梯轴，其最大直径要比等径光轴直径大?

答：应力集中和表面质量，以及安装、定位的要求。

(13) 轴的强度计算公式()2

2T M M ca α+=中，α的含意是什么?其大小如何确定? 答：α是根据扭矩性质而定的折算系数：