第13节 轴的分类和轴的结构设计《机械基础》浙江省（单独招生考试）机械类 知识点讲解

浙江省机械类（单独招生考试）机械基础 复习讲义 第十三节 轴的分类和轴的结构设计 【考纲要求】 （1）轴的分类。 （2）轴的结构设计。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 轴的分类(识记） 一、轴的概述 轴是支撑旋转零件（齿轮、带轮、链轮）、传递运动和扭矩的重要零件，是机械传动系统的核心支撑件。 二、按轴线形状分类 直轴 轴线为直线，应用最广泛。 用于机床、减速器、汽车、发动机等。 曲轴 轴线为折线，可将回转运动变为往复直线运动。 用于内燃机、压缩机。 挠性轴 可弯曲变形，能远距离传递转矩。 用于小型工具、医疗器械。 三、按承受载荷不同分类（高考高频考点） 心轴 只承受弯矩，不传递转矩。 固定心轴：静止不动，如自行车前轮轴、滑轮轴。 转动心轴：随零件转动，如火车车轮轴。 传动轴 主要承受转矩，几乎不承受弯矩或弯矩很小。 用于汽车传动轴、机床变速箱传动轴。 转轴 既承受弯矩，又承受转矩。 应用最广泛，如减速器轴、机床主轴、齿轮轴。 四、按轴的结构形式分类 光轴：全长直径相同，加工简单，用于简单支撑。 阶梯轴：各段直径不同，便于零件定位与装拆，最常用。 空心轴：减轻重量、提高刚度，用于机床主轴、汽车半轴。 五、轴的常用材料 碳素结构钢：35、45 钢（最常用），强度适中、价格低、易加工。 合金结构钢：40Cr、20CrMnTi，用于重载、高速、高精度轴。 铸铁：铸造性能好、吸震，用于低速、轻载、形状复杂轴。 六、轴的应用特点 转轴：机器中最常见，支撑传动件并传递动力。 心轴：用于支撑旋转件、不传递动力。 传动轴：用于长距离传递转矩。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 机器中用来支撑旋转零件、传递转矩的零件是（） A. 轴 B. 键 C. 轴承 D. 齿轮 2. 按载荷分类，应用最广泛的轴是（） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 3. 只承受弯矩、不传递转矩的轴是（） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 挠性轴 4. 主要传递转矩、几乎不承受弯矩的轴是（） A. 心轴 B. 传动轴 C. 转轴 D. 曲轴 5. 既承受弯矩又承受转矩的轴是（） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 挠性轴 6. 自行车前轮轴属于（） A. 转轴 B. 固定心轴 C. 传动轴 D. 曲轴 7. 减速器中间的齿轮轴属于（） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 挠性轴 8. 汽车变速箱与后桥之间的轴是（） A. 传动轴 B. 心轴 C. 转轴 D. 曲轴 9. 按轴线形状，机床主轴属于（） A. 直轴 B. 曲轴 C. 挠性轴 D. 凸轮轴 10. 内燃机中使用的轴是（） A. 直轴 B. 曲轴 C. 挠性轴 D. 心轴 11. 为减轻重量、提高刚度，机床主轴常做成（） A. 光轴 B. 空心轴 C. 实心轴 D. 曲轴 12. 轴上台阶便于零件定位的是（） A. 光轴 B. 阶梯轴 C. 空心轴 D. 挠性轴 13. 轴最常用的材料是（） A. 铸铁 B. 45 钢 C. 铝合金 D. 塑料 14. 40 Cr 合金钢结构用于（） A. 低速轻载 B. 高速重载 C. 不重要轴 D. 铸铁轴 15. 下列属于转动心轴的是（） A. 火车车轮轴 B. 自行车前轮轴 C. 齿轮轴 D. 曲轴 16. 挠性轴的特点是（） A. 可弯曲 B. 直线 C. 重载 D. 高精度 17. 下列不属于直轴的是（） A. 阶梯轴 B. 光轴 C. 曲轴 D. 空心轴 18. 心轴的作用是（） A. 支撑零件 B. 传递转矩 C. 承受弯矩和转矩 D. 变速 19. 传动轴主要传递（） A. 弯矩 B. 转矩 C. 压力 D. 拉力 20. 下列适合用铸铁制造的轴是（） A. 高速重载轴 B. 低速轻载轴 C. 精密轴 D. 空心轴 2、 多项选择题 1. 按载荷分类，轴分为（） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 直轴 2. 按轴线形状，轴分为（） A. 直轴 B. 曲轴 C. 挠性轴 D. 阶梯轴 3. 直轴按结构分为（） A. 光轴 B. 阶梯轴 C. 空心轴 D. 实心轴 4. 心轴的特点是（） A. 受弯矩 B. 不传转矩 C. 可固定或转动 D. 传转矩 5. 传动轴的特点是（） A. 主要传转矩 B. 弯矩小 C. 用于长距离传动 D. 受大弯矩 6. 转轴的特点是（） A. 受弯矩 B. 传转矩 C. 应用最广 D. 只支撑 7. 轴的常用材料有（） A. 45 钢 B. 40Cr C. 铸铁 D. 塑料 8. 阶梯轴的优点有（） A. 便于定位 B. 便于装拆 C. 结构合理 D. 加工复杂 9. 空心轴的特点是（） A. 重量轻 B. 刚度好 C. 节省材料 D. 用于主轴 10. 属于心轴应用的有（） A. 自行车前轮轴 B. 滑轮轴 C. 火车车轮轴 D. 齿轮轴 11. 属于转轴应用的有（） A. 减速器轴 B. 机床主轴 C. 齿轮轴 D. 汽车传动轴 12. 曲轴用于（） A. 内燃机 B. 压缩机 C. 机床 D. 汽车发动机 13. 轴的作用包括（ A. 支撑零件 B. 传递运动 C. 传递转矩 D. 承受载荷 14. 45 钢作为轴材料的优点是（） A. 强度适中 B. 易加工 C. 成本低 D. 韧性好 15. 下列属于直轴的是（） A. 光轴 B. 阶梯轴 C. 空心轴 D. 凸轮轴 3、 填空题 1. 轴的作用是________旋转零件并传递运动和________。 2. 按载荷不同，轴分为心轴、和 。 3. 心轴只承受________，不传递________。 4. 传动轴主要承受________，几乎不承受________。 5. 转轴既承受________，又传递________，应用最广泛。 6. 按轴线形状分，轴分为直轴、和。 7. 直轴按结构分为光轴、和。 8. 轴最常用的材料是________，牌号为________。 9. 内燃机、压缩机中使用的轴是________。 10. 火车车轮轴、自行车前轮轴属于________。 11. 减速器轴、机床主轴属于________。 12. 汽车传动轴属于________。 13. 阶梯轴便于轴上零件________和________。 14. 空心轴可以________重量、提高________。 15. 轴的材料应具有足够的强度、和良好的。 四、简答题 1. 按承受载荷不同，轴分为哪三类？各有什么特点？ 2. 心轴、转轴、传动轴如何区分？举例说明。 3. 直轴按结构分为哪几类？各有什么应用？ 4. 轴常用材料有哪些？为什么 45 钢应用最广？ 5. 简述轴在机械设备中的主要作用。 【答案】 1、 单项选择题 1.A 2.B 3.B 4.B 5.A6.B 7.A 8.A 9.A 10.B11.B 12.B 13.B 14.B 15.A16.A 17.C 18.A 19.B 20.B 2、 多项选择题 1.ABC 2.ABC 3.ABCD 4.ABC 5.ABC6.ABC 7.ABC 8.ABC 9.ABCD 10.ABC11.ABC 12.ABD 13.ABCD 14.ABCD 15.ABC 三、填空题 1. 支撑；转矩 2. 转轴；传动轴 3. 弯矩；转矩 4. 转矩；弯矩 5. 弯矩；转矩 6. 曲轴；挠性轴 7. 阶梯轴；空心轴 8. 碳素结构钢；45 9. 曲轴 10. 心轴 11. 转轴 12. 传动轴 13. 定位；装拆 14. 减轻；刚度 15. 刚度；工艺性 四、简答题 1. 答：心轴只受弯矩、不传转矩；转轴受弯矩 + 传转矩（最常用）；传动轴主传转矩、弯矩小。 2. 答：心轴：自行车前轮轴；转轴：减速器轴；传动轴：汽车传动轴。 3. 答：光轴（简单支撑）、阶梯轴（定位装拆）、空心轴（轻量刚度好）。 4. 答：45 钢、40Cr、铸铁；45 钢强度适中、易加工、成本低。 5. 答：支撑旋转零件、传递运动与转矩、承受载荷、保证回转精度。 考点2 轴的结构设计（识记） 一、轴结构设计的基本要求 保证轴强度与刚度，不发生断裂、变形。 轴上零件定位准确、固定可靠，不窜动、不晃动。 便于加工制造、装配与维修。 减少应力集中，提高疲劳强度。 二、轴上零件的定位与固定 （一）轴向定位与固定（防止左右移动） 轴肩与轴环：定位最简单可靠，用于齿轮、轴承内侧定位。 套筒（隔套）：减少轴肩、简化结构，用于零件间距小的场合。 圆螺母：固定力大，用于承受大轴向力的零件。 轴端挡圈：用于轴端零件固定。 弹性挡圈：结构简单，用于轴向力小的场合。 （二）周向固定与锁紧（防止相对转动，传递转矩） 平键连接：装拆方便、对中性好，最常用。 半圆键：用于轻载、锥形轴端。 花键：承载大、定心好，用于重载、精密传动。 销连接：用于轻载、安全保护。 过盈配合：依靠摩擦力传递转矩。 三、轴的结构工艺性 采用阶梯轴，便于安装轴承、齿轮、带轮。 轴端倒角：便于装配，防止划伤零件。 圆角过渡：减小应力集中，提高轴的疲劳强度。 键槽、花键尽量统一尺寸，便于加工。 轴径变化尽量少，减少切削加工量。 四、轴的刚度与强度要求 强度：防止断裂、塑性变形。 刚度：防止弯曲变形过大，影响啮合与运转。 减小应力集中：避免尖角、沟槽，增大圆角半径。 五、轴的常用配合与精度 与轴承配合：采用过渡配合。 与齿轮、带轮配合：采用过渡配合或间隙配合。 精度要求：转动精度高的轴需提高同轴度、圆跳动精度。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 轴结构设计中，用于轴向定位最简单可靠的是（） A. 轴肩 B. 套筒 C. 螺母 D. 挡圈 2. 平键连接属于（） A. 轴向固定 B. 周向固定 C. 支撑 D. 定位 3. 轴端倒角的作用是（） A. 美观 B. 便于装配 C. 减小应力 D. 增加强度 4. 减小轴应力集中的措施是（） A. 尖角 B. 圆角过渡 C. 沟槽 D. 台阶 5. 齿轮、带轮在轴上不允许左右移动，需要（） A. 周向固定 B. 轴向固定 C. 焊接 D. 粘接 6. 齿轮、带轮不允许相对转动，需要（） A. 轴向固定 B. 周向固定 C. 支撑 D. 加热 7. 承受大轴向力的零件常用（）固定 A. 弹性挡圈 B. 圆螺母 C. 轴肩 D. 套筒 8. 装拆方便、对中性好、最常用的周向固定是（） A. 平键 B. 半圆键 C. 花键 D. 销 9. 轴结构设计应尽量（） A. 复杂 B. 简单、工艺性好 C. 台阶多 D. 直径多变 10. 下列属于轴向固定的是（） A. 平键 B. 轴肩 C. 花键 D. 销 11. 下列属于周向固定的是（） A. 套筒 B. 圆螺母 C. 平键 D. 轴环 12. 阶梯轴的主要目的是（） A. 节省材料 B. 便于零件定位与安装 C. 减少重量 D. 美观 13. 轴与轴承的配合常采用（） A. 间隙配合 B. 过渡配合 C. 过盈配合 D. 任意配合 14. 为提高轴的疲劳强度，应避免（） A. 圆角 B. 尖角、切口 C. 台阶 D. 倒角 15. 套筒的作用是（） A. 周向固定 B. 轴向定位 C. 传递转矩 D. 增加强度 16. 弹性挡圈适用于（） A. 轴向力小 B. 轴向力大 C. 周向固定 D. 重载 17. 花键连接适用于（） A. 轻载 B. 重载精密传动 C. 简单传动 D. 手动传动 18. 轴结构设计的核心要求是（） A. 美观 B. 定位可靠、强度足够 C. 直径大 D. 材料贵 19. 键槽统一尺寸的目的是（） A. 便于加工 B. 增加强度 C. 减少重量 D. 美观 20. 轴的刚度不足会导致（） A. 断裂 B. 弯曲变形过大 C. 磨损 D. 锈蚀 2、 多项选择题 1. 轴上零件轴向固定方式有（） A. 轴肩 B. 套筒 C. 圆螺母 D. 挡圈 2. 轴上零件周向固定方式有（） A. 平键 B. 花键 C. 销 D. 过盈配合 3. 轴结构设计要求包括（） A. 定位可靠 B. 强度刚度足够 C. 工艺性好 D. 便于装拆 4. 减小轴应力集中的措施有（） A. 圆角过渡 B. 避免尖角 C. 减少沟槽 D. 增加台阶 5. 轴肩的作用有（） A. 轴向定位 B. 承受轴向力 C. 周向固定 D. 传递转矩 6. 平键的特点是（） A. 装拆方便 B. 对中性好 C. 周向固定 D. 轴向固定 7. 阶梯轴的优点是（） A. 定位清晰 B. 装拆方便 C. 受力合理 D. 加工方便 8. 圆螺母适用于（） A. 轴向力大 B. 固定可靠 C. 重载 D. 轻载 9. 轴端倒角的作用是（） A. 便于装配 B. 防止划伤 C. 安全 D. 减小应力 10. 轴的精度要求包括（） A. 同轴度 B. 圆跳动 C. 直线度 D. 粗糙度 11. 空心轴适用于（） A. 机床主轴 B. 汽车半轴 C. 要求轻量 D. 低速轻载 12. 轴结构工艺性好体现在（） A. 结构简单 B. 便于加工 C. 便于装配 D. 便于维修 13. 下列属于周向固定的是（） A. 半圆键 B. 花键 C. 销 D. 套筒 14. 下列属于轴向固定的是（） A. 轴环 B. 套筒 C. 弹性挡圈 D. 平键 15. 轴必须满足的性能要求是（） A. 强度 B. 刚度 C. 耐磨性 D. 精度 3、 填空题 1. 轴上零件固定分为________固定和________固定。 2. ________固定防止零件左右移动，________固定防止零件相对转动。 3. 最常用的轴向定位方法是________。 4. 最常用的周向固定方法是________连接。 5. 轴肩和轴环用于________定位和固定。 6. 平键用于________固定，传递________。 7. 轴端________便于装配，圆角过渡减小________。 8. 圆螺母用于________大的零件轴向固定。 9. 弹性挡圈用于________小的轴向固定。 10. 轴结构设计应便于加工、装配与________。 11. 阶梯轴各段直径不同，便于零件________与________。 12. 减小________可以提高轴的疲劳强度。 13. 轴与轴承的配合常用________配合。 14. 轴应具有足够的________和________，不裂不变形。 15. 花键连接承载能力________，________精度高。 四、简答题 1. 什么是轴向固定与周向固定？各有什么作用？ 2. 轴上零件常用的轴向固定方式有哪些？ 3. 轴上零件常用的周向固定方式有哪些？ 4. 轴结构设计的基本要求是什么？ 5. 为什么阶梯轴在机械中应用最广泛？ 【答案】 1、 单项选择题 1.A 2.B 3.B 4.B 5.B6.B 7.B 8.A 9.B 10.B11.C 12.B 13.B 14.B 15.B16.A 17.B 18.B 19.A 20.B 2、 多项选择题 1.ABCD 2.ABCD 3.ABCD 4.ABC 5.AB6.ABC 7.ABCD 8.ABC 9.ABC 10.ABCD11.ABC 12.ABCD 13.ABC 14.ABC 15.ABCD 三、填空题 1. 轴向；周向 2. 轴向；周向 3. 轴肩 4. 平键 5. 轴向 6. 周向；转矩 7. 倒角；应力集中 8. 轴向力 9. 轴向力 10. 维修 11. 定位；装拆 12. 应力集中 13. 过渡 14. 强度；刚度 15. 大；定心 四、简答题 1. 答：轴向固定：防左右窜动；周向固定：防相对转动、传转矩。 2. 答：轴肩、轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈。 3. 答：平键、半圆键、花键、销、过盈配合。 4. 答：定位准确固定可靠；足够强度刚度；工艺性好；便于装拆维修；减小应力集中。 5. 答：便于零件定位、装拆、固定；受力合理；提高强度与刚度；加工装配方便 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $