机械设计考试复习与练习题

考试复习与练习题一、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 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑 。

A ．轴上键槽削弱轴的强度B ．合成正应力与切应力时的折算系数C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数D ．正应力与切应力方向不同4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 。

A ．脉动循环B ．对称循环C ．静应力D ．非对称循环5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）()22T M M ca α+=，α应取 。

A ．α≈0.3B ．α≈0.6C ．α≈1D ．α≈1.3 6 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 ．承受较大轴向载荷二、填空题7 自行车的中轴是 轴，而前轮轴是 轴。

8 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径 轴上零件的圆角半径或倒角C 。

9 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 的敏感性。

10 传动轴所受的载荷是 。

11 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按 处理。

三、问答题12 轴受载荷的情况可分哪三类?试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴? 心轴 转轴 转轴13 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效?为什么?无效 只是利用合金钢的淬硬性好，并不能提高轴的刚度。

14 轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法?各有何特点?各应用于什么场合?15 轴的计算当量弯矩公式()22T M M ca α+=中，应力校正系数а的含义是什么?如何取值? 含义：考虑正应力和切应力的循环特性不同的系数 取值见P31516 影响轴的疲劳强度的因素有哪些?在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪些措施使其满足强度要求?主要是表面质量（粗糙度） 采用表面强化，如碾压、喷丸、碳氮共渗、表面淬火等四、分析计算题17 试分析题17图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判定各轴的类型。

（轴的自重、轴承中的摩擦均不计）18某蜗轮与轴用A 型普通平键联接。

已知轴径d ＝40mm ，转矩T ＝522000N ·mm ，轻微冲击。

初定键的尺寸为b=12mm ，h ＝8mm ，L ＝100mm 。

轴、键和蜗轮的材料分别为45号钢，35号钢和灰铸铁，试校核键联接的强度。

若强度不够，请提出两种改进措施。

联接方式联接中较弱 零件的材料 载荷性质 静载荷 轻微冲击 冲击 []p σ静联接（普通平键） 钢 120~150 100~120 60~90 铸铁 70~80 50~60 30~4519 如题19图所示的锥齿轮减速器主动轴。

已知锥齿轮的平均分度圆直径m d =56.25mm ，所受圆周力t F ＝1130N ，径向力r F ＝380N ，轴向力a F ＝146N 。

试求：（1）画出轴的受力简图；（2）计算支承反力；（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图。

五、结构题（图解题）20 如题20图所示的某圆柱齿轮装于轴上，在圆周方向采用A 型普通平键固定；在轴向，齿轮的左端用套筒定位，右端用轴肩定位。

试画出这个部分的结构图。

21 如题21图所示，试画出轴与轴承盖之间分别采用毛毡圈和有骨架唇形密封圈时的结构图。

22 试指出题22图所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。

说明：（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；（2）同类错误按1处计；（3）指出6处错误即可，将错误处圈出并引出编号，并在图下做简单说明；（4）若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。

题17图 题19图题20图题21图题22图23 题23图所示为下置式蜗杆减速器中蜗轮与轴及轴承的组合结构。

蜗轮用油润滑，轴承用脂润滑。

试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。

题23图24 题24图所示为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。

斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。

试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。

题24图复习与练习题参考答案一、单项选择题1 A2 A3 C4 B5 C6 A二、填空题7 转；心8 小于9 应力集中10 转矩11 脉动循环三、问答题12 参考答案从略13 参考答案从略14 参考答案从略15 参考答案从略16 参考答案从略四、分析计算题17 解题要点：轴Ⅰ只受转矩，为传动轴；轴Ⅱ既受转矩，又受弯矩，故为转轴；轴Ⅲ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴；轴Ⅳ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。

18 解题要点依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为[]p σ。

因载荷性质为轻微冲击，查表知[σ]p=50～60MPa 。

联接工作面上的挤压应力为)12100(8405220004)(44-⨯⨯⨯=-==b L dh T dhl T p σMPa MPa 60~50][74.148M Pa =>=p σ故该键联接强度不足。

改进措施，可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。

19 解题要点（1）轴的受力简图如题19图解（b ）所示。

题19图解（2）垂直面支承反力： 由ΣM A =0，即－R BY ×100+F t 150=0，得N N F R t BY 16951001501130100150=⨯=⨯=由ΣY=0，得 N N F R R t BY AY 565)11301695(=-=-=b. 求水平面支反力：由ΣM A =0，即01502/100a BZ =⨯-+⨯r m F d F R ，得N N d F F R m a r BZ 938.5281002/25.561461503801002/150=⨯-⨯=-⨯=由ΣZ =0，得N N F R R r BZ AZ 938.148)380528(=-=-=（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图：a. 垂直面弯矩M Y 图如题19图解（c ）所示。

B 点的弯矩 N R M AY BY 100565100⨯=⨯=·mm N 56500=·mmb. 水平面弯矩M Z 图如题19（d ）所示。

B 点的弯矩 N R M AZ BZ 100893.148100⨯=⨯=·mm N 8.14893=·mmC 点的弯矩 N d F M m a CZ 2/25.561462/⨯==·mm N 2.4106=·mmc. 合成弯矩M 图如题19图解（e ）所示。

B 点的弯矩 N M M M BZ BY B 22228.1489356500+=+=·mm N 58430=·mmC 点的弯矩 N M M M CZ CY C 22222.41060+=+=·mm N 2.4106=·mmd. 作转矩图如题19图解（f ）所示。

N d F T m t 2/25.5611302/⨯==·mm N 25.31781=·mme. 作计算弯矩图如题图19图解（g ）所示。

该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取α=0.6。

B 点的弯矩N T M M B B caB 2222)25.317816.0(58430)(⨯+=+=α·mm N 61434=·mmC 点的弯矩N T M M C C caC 2222)25.317816.0(2.4106)(⨯+=+=α·mm N 19505=·mmA 点的弯矩N T T M M A A caA 25.317816.0)(22⨯==+=αα·mm N 19068=·mm五、结构题（图解题）20 结构如题20图解所示。

题20图解21 结构如题21图解所示。

题21图解23 解题要点题23图中存在错误如下（见题23图解）：题22图解（1）弹簧垫圈开口方向错误；（2）螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；（3）轴套过高，超过轴承圈定位高度；（4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；（5）键过长，轴套无法装入；（6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上；（7）轴与端盖直接接触，且无密封圈；（8）重复定位轴承；（9）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；（10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；（11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；（12）应减小轴承盖加工面。

23 解题要点：正确结构如题23图解所示。

题23图解24 解题要点正确结构如题24图解所示。

题24图解。