第28练 圆轴扭转(二) 山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练的第28练，内容涵盖掌握圆轴扭转的强度与刚度计算。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第28练 第七单元 材料力学基础 第六节 圆轴扭转(二) 一、单项选择题 1. 在圆轴受扭计算中，用来评价轴沿长度方向转动变形程度的量是（ ） A. 截面剪力 B. 单位长度转角 C. 轴向伸长 D. 直径压缩 2. 汽车传动中常采用空心圆轴，在相同外径条件下，其抗扭性能较好的主要原因是（ ） A. 内层材料承受主要切应力 B. 中心区域产生最大切应力 C. 外层材料发挥较大作用 D. 孔壁位置承受轴向拉力 3. 同一发动机功率经减速机构传给输出轴时，输出轴转速和所承受扭矩的变化关系通常是（ ） A. 转速降低，扭矩减小 B. 转速降低，扭矩增大 C. 转速升高，扭矩增大 D. 转速升高，扭矩不变 4. 试验台加载时，某传动轴两端标记线相对错开角度超过工艺要求，但外观未见裂纹，优先考虑的问题是（ ） A. 抗拉强度不足 B. 表面硬度不足 C. 抗扭刚度不足 D. 轴向定位不足 5. 一根外径不变的空心轴，为减轻质量继续扩大内孔，在扭矩和长度不变时，其扭转性能变化通常是（ ） A. 强度余量增大，转角减小 B. 强度余量增大，转角增大 C. 强度余量减小，转角减小 D. 强度余量减小，转角增大 二、简答题 6. 某维修人员准备在传动轴表面加工定位槽，简述为什么槽深和圆角过渡必须严格控制。 7. 一根传动轴校核时最大切应力未超过许用值，但试车中出现明显扭转振动和连接件错位，简述可能原因及改进方向。 三、计算题 8. 某试验台输出功率为22 kW，输出轴转速为1100 r/min。按公式计算该轴承受的扭矩，结果保留一位小数。 9. 某实心圆轴传递功率18 kW，转速为1500 r/min，轴径为35 mm，材料许用切应力为35 MPa，取π为3.14。求该轴最大切应力，并判断强度是否满足要求。 10. 某实心传动轴承受扭矩500 N·m，材料许用切应力为50 MPa，切变模量为80 GPa，许用单位长度转角为0.6°/m，取π为3.14。按强度和刚度条件分别求最小轴径，并确定可选用的轴径，结果保留一位小数。 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 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练的第28练，内容涵盖掌握圆轴扭转的强度与刚度计算。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第28练 第七单元 材料力学基础 第六节 圆轴扭转(二) 一、单项选择题 1. 在圆轴受扭计算中，用来评价轴沿长度方向转动变形程度的量是（ ） A. 截面剪力 B. 单位长度转角 C. 轴向伸长 D. 直径压缩 【答案】B 【解析】圆轴受扭后，各横截面会绕轴线相对转动，工程上常用单位长度转角衡量扭转变形大小。截面剪力、轴向伸长和直径压缩都不能直接反映圆轴的扭转刚度。 2. 汽车传动中常采用空心圆轴，在相同外径条件下，其抗扭性能较好的主要原因是（ ） A. 内层材料承受主要切应力 B. 中心区域产生最大切应力 C. 外层材料发挥较大作用 D. 孔壁位置承受轴向拉力 【答案】C 【解析】圆轴扭转时切应力沿半径由中心向外逐渐增大，外层材料对抗扭承载贡献更明显。空心圆轴去掉中心附近材料后，能在减轻质量的同时保持较好的抗扭能力。 3. 同一发动机功率经减速机构传给输出轴时，输出轴转速和所承受扭矩的变化关系通常是（ ） A. 转速降低，扭矩减小 B. 转速降低，扭矩增大 C. 转速升高，扭矩增大 D. 转速升高，扭矩不变 【答案】B 【解析】在传递功率近似不变的情况下，扭矩与转速成反向变化关系。减速传动使输出轴转速降低，同时输出轴所承受的扭矩增大。 4. 试验台加载时，某传动轴两端标记线相对错开角度超过工艺要求，但外观未见裂纹，优先考虑的问题是（ ） A. 抗拉强度不足 B. 表面硬度不足 C. 抗扭刚度不足 D. 轴向定位不足 【答案】C 【解析】标记线相对错开角度过大说明轴在扭矩作用下转动变形偏大，主要反映抗扭刚度不足。未出现裂纹并不代表刚度满足要求，强度校核和刚度校核应分别进行。 5. 一根外径不变的空心轴，为减轻质量继续扩大内孔，在扭矩和长度不变时，其扭转性能变化通常是（ ） A. 强度余量增大，转角减小 B. 强度余量增大，转角增大 C. 强度余量减小，转角减小 D. 强度余量减小，转角增大 【答案】D 【解析】外径不变而内径增大时，截面的抗扭截面系数和极惯性矩都会减小。承受相同扭矩时最大切应力增大、扭转角增大，因此强度余量减小且变形增大。 二、简答题 6. 某维修人员准备在传动轴表面加工定位槽，简述为什么槽深和圆角过渡必须严格控制。 【答案】（1）定位槽会削弱轴的有效截面，使该处抗扭截面系数减小。 （2）槽底尖角容易产生应力集中，使局部最大切应力明显增大。 （3）合理控制槽深并采用圆角过渡，可降低扭转裂纹从槽底开始扩展的风险。 【解析】本题应从截面削弱、应力集中和工艺防护三个角度分析。圆轴受扭时危险部位常出现在截面突变处，维修加工不能只考虑装配方便，还要满足强度要求。 7. 一根传动轴校核时最大切应力未超过许用值，但试车中出现明显扭转振动和连接件错位，简述可能原因及改进方向。 【答案】（1）该轴可能满足强度条件，但抗扭刚度不足，导致工作中扭转角过大。 （2）扭转变形过大会影响连接件相对位置，使花键、联轴器或万向节工作状态变差。 （3）改进时可适当增大轴径、缩短有效长度、采用刚度更高的材料或优化空心轴尺寸。 【解析】本题考查强度条件与刚度条件的综合理解。强度合格只说明不易发生剪切破坏，不能说明变形一定满足传动精度和运行平稳性要求。 三、计算题 8. 某试验台输出功率为22 kW，输出轴转速为1100 r/min。按公式计算该轴承受的扭矩，结果保留一位小数。 【答案】191.0 N·m 【解析】根据功率、转速与扭矩关系，扭矩计算公式为。代入功率22 kW、转速1100 r/min，得，计算结果为191.0 N·m，因此该轴承受的扭矩为191.0 N·m。 9. 某实心圆轴传递功率18 kW，转速为1500 r/min，轴径为35 mm，材料许用切应力为35 MPa，取π为3.14。求该轴最大切应力，并判断强度是否满足要求。 【答案】最大切应力约为13.6 MPa，强度满足要求。 【解析】先按公式计算扭矩，代入功率18 kW、转速1500 r/min，得扭矩为114.6 N·m，即114600 N·mm。实心圆轴抗扭截面系数公式为，代入直径35 mm，得，计算结果约为8414.1 mm³。最大切应力按公式计算，代入数据得最大切应力约为13.6 MPa，小于许用切应力35 MPa，因此强度满足要求。 10. 某实心传动轴承受扭矩500 N·m，材料许用切应力为50 MPa，切变模量为80 GPa，许用单位长度转角为0.6°/m，取π为3.14。按强度和刚度条件分别求最小轴径，并确定可选用的轴径，结果保留一位小数。 【答案】按强度条件最小轴径约为37.1 mm；按刚度条件最小轴径约为49.7 mm；应选用不小于49.7 mm的轴径，工程上可选50 mm。 【解析】按强度条件，实心圆轴最大切应力公式为，扭矩500 N·m换算为500000 N·mm，代入许用切应力50 MPa，得，计算得最小轴径约为37.1 mm。按刚度条件，极惯性矩公式为，单位长度转角公式为，许用单位长度转角0.6°/m换算约为0.00001047 rad/mm，代入数据得所需极惯性矩约为597157 mm⁴，进一步计算得最小轴径约为49.7 mm。刚度条件要求的轴径更大，因此应按刚度条件选取，工程上可选50 mm。 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 $