机械设计习题 轴
杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(轴)
第 14 章 轴
14.1 复习笔记 一、轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 （1）按承受载荷的不同分类 转轴：既传递转矩又承受弯矩的轴，如图 14-1（a）所示的齿轮轴； 传动轴：主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴，如图 14-1(b)所示汽车的传动轴； 心轴：只承受弯矩而不传递转矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴两种，如图 14-1（c） (d)所示。
图 14-6 ④轴端挡圈：固定轴端零件，可承受较大轴向力，如图 14-7 所示。
图 14-7 ⑤当轴向力较小时，也可采用弹性挡圈或紧定螺钉进行零件的轴向固定，分别如图 14-8 所示。
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弹性挡圈
紧定螺钉
图 14-8 （2）轴上零件的周向固定 常采用的周向固定的零件有：键、花键、销、过盈配合、紧定螺钉等。常见的几种结构 分别如图 14-9 所示。
圆角或加装隔离环；对于轴与轮毂的过盈配合，可在轮毂上或轴上采用过渡肩环或开减载槽。 分别如图 14-11 所示。
键连接
花键连接
销连接
过盈连接
弹性环连接
型面连接
图 14-9 其中，采用键连接时，应使各轴段键槽在同一母线上，如图 14-10 所示；紧定螺钉只用 在传力不大之处。
图 14-10 3．各轴段的直径和长度的确定 （1）轴径的确定 按轴所受的扭矩来初步估计轴所需的直径，将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最 小直径，然后按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各段轴直径。其中，有配合要求 的轴段，应尽量采用标准直径。 （2）各轴段长度的确定 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、 轴向定位以及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。基本原则：保证零件所需装配空间的 同时应尽量使轴的结构紧凑。 4．提高轴强度的常用措施 （1）合理布置轴上的零件以减小轴的载荷。 措施：传动件应尽量靠近轴承，尽可能不采用悬臂的支承形式；力求缩短支承跨距及悬
机械设计题库 轴
而不能提高轴的பைடு நூலகம்
B。
A. 强度
B. 刚度
(29) 轴系结构中定位套筒与轴的配合，应选
A. 紧一些
B. 松一些
A。
3
(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。
的 1.134 倍，当轴的直径由 40mm 减少至 35mm (为原来的 0.87 倍 )时，轴的扭转角增加到原来的
0.874 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 其挠度为原来挠度的 1/8 。
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
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
5
(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 小应力集中 、 提高轴的表面质量
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
(23) 轴受到交变应力的作用，其循环特征为：对称循环时
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。
机械设计-轴系零部件试题
机械设计-轴系零部件习题答案一、单项选择题1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
A．心轴B．转轴C．传动轴D．曲轴2 采用的措施不能有效地改善轴的刚度。
A．改用高强度合金钢B．改变轴的直径C．改变轴的支承位置D．改变轴的结构3根据轴的承载情况，的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩B．只承受弯矩不承受转矩C．不承受弯矩只承受转矩D．承受较大轴向载荷4对低速、刚性大的短轴，常选用的联轴器为。
A. 刚性固定式联轴器B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器D. 安全联轴器5在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高、刚度较小时，一般选用。
A. 刚性固定式联轴器B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器D. 安全联轴器6联轴器与离合器的主要作用是。
A. 缓冲、减振B. 传递运动和转矩C. 防止机器发生过载D. 补偿两轴的不同心或热膨胀7 金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有的功能。
A. 对中B. 减磨C. 缓冲和减振D. 装配很方便8 、不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。
A. 圆锥滚子轴承B. 角接触球轴承C. 深沟球轴承D. 圆柱滚子轴承9. 只能承受轴向载荷。
A. 圆锥滚子轴承B. 推力球轴承C. 滚针轴承D. 调心球轴承10. 通常应成对使用。
A. 深沟球轴承B. 圆锥滚子轴承C. 推力球轴承D. 圆柱滚子轴承11. 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。
A. 深沟球轴承B. 圆锥滚子轴承C. 调心滚子轴承D. 圆柱滚子轴承12. 不是滚动轴承预紧的目的。
A. 增大支承刚度B.提高旋转精度C.减小振动噪声D.降低摩擦阻力13. 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。
A. 99％B. 90％C. 95％D. 50％二、填空：1传递两相交轴间运动而又要求轴间夹角经常变化时，可以采用联轴器。
2两轴线易对中、无相对位移的轴宜选联轴器：两轴线不易对中、有相对位移的长轴宜选联轴器；起动频繁、正反转多变、使用寿命要求长的大功率重型机械宜选联轴器；起动频繁、经常正反转、受较大冲击载荷的高速轴宜选联轴器。
机械设计专升本章节练习题(含答案)——轴
第15章轴【思考题】15-1 轴的功用是什么？15-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？15-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？15-4 轴的一般设计步骤是什么？15-5 轴的常用材料有那些？15-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？15-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？15-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？A级能力训练题1.最常用的制造轴的材料是______。
设计承受很大载荷的轴，宜选用的材料是______。
（1）20号钢（2）45号钢（3）40Cr （4）QT400-172.为使零件在轴向定位比较可靠，零件的倒角或圆角半径r与轴肩处的圆角半径R必须满足______。
（1）R=r （2）R>r （3）R<r3.增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是______。
（1）使零件的轴向定位比较可靠（2）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（3）使轴的加工方便4.轴上安装有紧配合的零件，应力集中将发生在轴上______。
（1）轮毂中段部位（2）沿轮毂两端部位（3）距离轮毂端部为1/2轮毂长度部位5.在轴的初步计算中，轴的直径是按______来初步确定的。
（1）弯曲强度（2）扭转强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径6.主动齿轮1，通过中间齿轮2，带动从动齿轮3以传递功率。
则中间齿轮2的轴是______。
（1）转轴（2）心轴（3）传动轴7.对轴采用表面热处理或表面冷加工的方法，可以提高它的______。
（1）静力强度（2）疲劳强度（3）耐冲击性能（4）刚度8. 材料为45钢经调质处理的轴由计算发现处于危险共振区，解决的措施是______。
（1）采用其它钢材 （2）采用表面硬化处理 （3）改变轴的直径9. 自行车轮的轴是______；自行车当中链轮的轴是______。
（1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴10. 汽车下部，由发动机、变速器，通过万向节联轴器带动后轮差速器的轴是______。
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(轴)【圣才出品】
第14章轴14-1 在图14-1中1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴，是心轴、转轴、还是传动轴？图14-1解：I为传动轴，II、IV为转轴，III为心轴。
14-2 已知一传动轴传递的功率为37 kW，转速n＝900 r／min，如果轴上的扭切应力不许超过40 MPa，试求该轴的直径。
解：按扭转强度估算轴颈，可得：d 。
取37mm14-3 已知一传动轴直径d＝32 mm，转速n＝1725 r／min，如果轴上的扭切应力不许超过50 MPa，问该轴能传递多少功率？解：轴扭转强度条件：该轴能传递的功率：。
14-4 图14-2所示的转轴，直径d＝60 mm，传递的转矩T＝2300 N·m，F＝9000 N，a＝300 mm。
若轴的许用弯曲应力[σ-1b]＝160 MPa，求x。
图14-2解：分析可知该轴的最危险截面位于F点作用截面处，且最大弯矩值为：认为该轴的扭转切应力为脉动循环，则当量弯矩：根据弯扭强度条件可得：即有：解得：。
14-5 图14-3所示为起重机动滑轮轴的两种结构方案，轴的材料为Q275，起重量w ＝10 kN，求轴的直径d。
图14-3解：最大弯矩发生在跨中截面处，值为：。
a）该方案中轴为转动心轴，弯曲应力为对称循环应力，取许用应力[σ-1b]＝45 MPa。
根据弯曲强度校核条件可得：由于该轴上有键槽，因此将轴颈增大，取。
b）该方案中为固定心轴，弯曲应力按脉动循环，取许用应力[σ+1b]＝75 MPa。
根据弯曲强度校核条件可得：d 。
取26mm14-6 已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，用电动机直接拖动，电动机功率P＝22 kW，转速n1＝1470 r／min，齿轮的模数m＝4 mm，齿数z1＝18，z2＝82，若支承间跨距l ＝180 mm（齿轮位于跨距中央），轴的材料用45号钢调质，试计算输出轴危险截面处的直径d。
解：根据轴的材料为45钢调质查表得其许用弯曲应力[σ-1b]＝60 MPa输入轴传递的扭矩：作出输出轴的受力简图，如图14-4（a）所示，其中作用力：分别作出在圆周力和径向力作用下的弯矩图，如图14-4（b）（c）所示。
机械设计题库13_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σ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 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N m D 。
A. 224 B. 337 C. 450 D. 559 d (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④ 受力min分析并确定危险剖面⑤ 刚度计算。
正确的设计程序是 C 。
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。
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轴
一、判断题
1．为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢改为合金钢是一有效的方法。
（）
2．转动心轴所受的载荷是既有弯矩又有扭矩。
（）
3.轴的计算弯矩最大处为危险剖面，应按此剖面进行强度精确计算。
（）
二、单项选择题
1．心轴所受载荷是______，传动轴所受载荷是______，转轴所受载荷是_______。
（a）只受扭矩不受弯矩（b）承受较大轴向载荷
（c）既受弯矩又受扭矩（d）只受弯矩不受扭矩
2．当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
（a）圆螺母（b）紧定螺钉（c）弹性挡圈
3．轴环的用途是______。
（a）作为轴加工时的定位面（b）提高轴的强度
（c）提高轴的刚度（d）使轴上零件获得轴向定位
4. 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以______。
（a）使零件的轴向定位比较可靠（b）降低应力集中，提高轴的疲劳强度
（c）使轴的加工方便
7、通常把轴设计为阶梯形的主要目的在于（）。
A．加工制造方便 B．满足等强度要求
C．满足刚度要求 D．便于轴上零件的装拆
5. 在轴的初步计算中，轴的直径是按______初步确定的。
（a）抗弯强度（b）抗扭强度
（c）弯扭合成强度（d）轴段上零件的孔径
6．采用表面强化如碾压、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______。
（a）静强度（b）刚度
（c）疲劳强度（d）耐冲击性能
7．轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上______。
（a）轮毂中间部位（b）沿轮毂两端部位
（c）距离轮毂端部为1/3轮毂长度处
三、填空题
1．根据轴所受载荷的性质，转轴受_______________________作用，传动轴受
_______________作用，心轴受______________________作用。
2．轴的弯扭合成强度计算中，公式22)(T M M ca α+=中的α的含义是___ 。
3．初步确定转轴的直径时，由于不能决定 的大小和分布情况，所以通常是按___________条件来初步确定轴的直径，并作为轴的__________直径。
四、综合题
1．指出下图所示结构设计的错误，并画出改正后的轴结构图。
2．下图是某减速器输出轴的结构图，试指出图中的设计错误，并改之。
3 下图是单级齿轮减速器，传动中等功率，转速一般。
润滑、密封条件良好。
试分析指出四个表号引出零件的下列几个问题：
1）零件的名称、在整体设备中的功能；
2）工作原理；
3）有可能出现的失效形式。