模块七 支承零部件《机械基础》（高教版·第3版）河北省（对口升学）机械类 单元过关卷

河北省（对口升学）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 模块七 支承零部件 单元过关卷 考试时间：90分钟 满分：100分 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 一、单项选择题（每小题 3 分，共 60 分） 1．按轴的受载情况分类，只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小可忽略）的轴称为（ ） A．心轴 B．转轴 C．传动轴 D．阶梯轴 2．同时承受弯矩和扭矩的轴称为（ ） A．心轴 B．转轴 C．传动轴 D．直轴 3．轴的常用材料中，应用最广泛的是（ ） A．铸铁 B．45钢 C．合金钢 D．不锈钢 4．轴的结构设计中，为了便于轴上零件的拆装和定位，轴通常做成（ ） A．光轴 B．阶梯轴 C．空心轴 D．曲轴 5．按轴的强度设计时，通常先按什么初步估算轴的最小直径（ ） A．弯曲强度 B．扭转强度 C．接触强度 D．剪切强度 6．滑动轴承中，轴瓦（轴套）常用的材料是（ ） A．45钢 B．轴承合金（巴氏合金） C．铸铁 D．铝合金 7．滚动轴承中，6205轴承的内径为（ ） A．5mm B．20mm C．25mm D．62mm 8．滚动轴承代号中的"6"表示的轴承类型为（ ） A．调心球轴承 B．圆锥滚子轴承 C．深沟球轴承 D．角接触球轴承 9．滚动轴承的寿命是指（ ） A．轴承从开始使用到报废的总时间 B．一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一套圈相对另一套圈的转数 C．轴承的保固期限 D．轴承保持架断裂前的使用时间 10．滚动轴承的当量动载荷P的计算公式为（ ） A．P=Fr B．P=XFr+YFa C．P=Fa D．P=Fr×Fa 11．滑动轴承实现液体润滑的条件是（ ） A．轴颈转速足够高 B．润滑油粘度足够大 C．形成足够厚的压力油膜将两摩擦表面完全隔开 D．轴与轴承间隙很小 12．轴的弯扭合成强度校核中，当量弯矩的计算引入了什么系数（ ） A．载荷系数 B．应力校正系数α C．安全系数 D．寿命系数 13．滚动轴承的润滑方式通常根据什么来选择（ ） A．轴承大小 B．dn值（轴承内径×转速） C．轴承材料 D．载荷类型 14．轴肩和轴环的主要作用是（ ） A．减小应力集中 B．轴向定位零件 C．增加轴的美观 D．降低轴的质量 15．接触式密封中，毡圈密封适用于（ ） A．高速场合 B．脂润滑和低速场合 C．所有润滑方式 D．油浴润滑 16．设计轴时，为了减少应力集中，在轴肩处应采取的措施是（ ） A．减小轴肩高度 B．设置过渡圆角 C．增大轴的直径 D．减小轴的直径 17．滚动轴承的配合选择中，内圈与轴的配合通常采用（ ） A．间隙配合 B．过盈配合或过渡配合 C．松配合 D．无要求 18．不完全液体润滑滑动轴承的校核通常包括（ ） A．p≤[p]、pv≤[pv]、v≤[v] B．仅校核疲劳强度 C．仅校核接触强度 D．仅校核温升 19．滚动轴承的预紧目的是（ ） A．增大轴承间隙 B．提高轴承的刚度和旋转精度 C．减小轴承的摩擦力 D．降低轴承成本 20．润滑脂的主要成分是（ ） A．纯润滑油 B．润滑油+稠化剂 C．水 D．纯增稠剂 二、判断题（每小题 2 分，共 20 分。请在括号内正确的打"√"，错误的打"×"） 21．心轴在工作中只承受弯矩不承受扭矩。（ ） 22．滚动轴承6205的内径为20mm。（ ） 23．轴肩处的过渡圆角半径越大越有利于减小应力集中。（ ） 24．滚动轴承均需成对安装使用。（ ） 25．润滑脂适用于高速运转的轴承。（ ） 26．滑动轴承比滚动轴承的抗冲击能力更强。（ ） 27．密封装置仅用于防止润滑油泄漏。（ ） 28．轴的长径比越大，轴的刚度越好。（ ） 29．轴承的额定寿命即为轴承的保证使用期限。（ ） 30．在轴的设计中，键槽会削弱轴的强度。（ ） 三、简答题（每小题 4 分，共 12 分） 31．简述轴的三种分类（按受载情况）及其各自特点并举例。 32．简述滚动轴承的基本代号组成及6205各部分含义。 33．简述滚动轴承和滑动轴承各三条优缺点。 四、综合题（共 8 分） 34．某减速器低速轴传递功率P₁=5.5kW，转速n₁=120r/min（转/分），轴上安装大齿轮（分度圆直径d₂=320mm，为直齿圆柱齿轮），齿轮两端各用一个滚动轴承支承，轴承间距L=200mm，齿轮位于两轴承中间。请回答：(1)计算该轴传递的扭矩T及齿轮作用在轴上的径向力Fr（压力角α=20°）；(2)按扭转强度初估轴的最小直径（材料为45钢，许用扭转切应力[τ]=35MPa）；(3)若两轴承选用深沟球轴承6210，请查表写出该轴承的基本额定动载荷并提出选用的简易校核方法。 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 $ 河北省（对口升学）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 模块七 支承零部件 单元过关卷 考试时间：90分钟 满分：100分 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 一、单项选择题（每小题 3 分，共 60 分） 1．按轴的受载情况分类，只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小可忽略）的轴称为（ ） A．心轴 B．转轴 C．传动轴 D．阶梯轴 【答案】C 【详解】传动轴主要承受扭矩，如汽车变速箱与后桥间的传动轴。转轴同时承受弯矩和扭矩（如减速器轴）。心轴只承受弯矩（如火车轮轴）。故选C。 2．同时承受弯矩和扭矩的轴称为（ ） A．心轴 B．转轴 C．传动轴 D．直轴 【答案】B 【详解】转轴既承受弯矩又承受扭矩，是机器中最常见的轴（如齿轮轴、电动机轴）。心轴只受弯矩不受扭矩（如铁路车辆轴），传动轴主要承受扭矩。故选B。 3．轴的常用材料中，应用最广泛的是（ ） A．铸铁 B．45钢 C．合金钢 D．不锈钢 【答案】B 【详解】45钢是轴类零件最常用的材料（优质碳素结构钢），经调质或正火处理后具有良好的综合力学性能，价格适中。重要轴或重载轴可选用40Cr等合金钢。故选B。 4．轴的结构设计中，为了便于轴上零件的拆装和定位，轴通常做成（ ） A．光轴 B．阶梯轴 C．空心轴 D．曲轴 【答案】B 【详解】阶梯轴的直径从中间向两端递减，便于零件从轴端依次装入并轴向定位。轴肩用于轴向定位，不同直径段适应不同的配合要求。光轴不便轴向定位。故选B。 5．按轴的强度设计时，通常先按什么初步估算轴的最小直径（ ） A．弯曲强度 B．扭转强度 C．接触强度 D．剪切强度 【答案】B 【详解】轴的设计通常先按扭转强度条件初步估算最小直径d≥C(P/n)^(1/3)，其中C为与材料相关的系数。然后再按弯扭合成强度进行精确校核。故选B。 6．滑动轴承中，轴瓦（轴套）常用的材料是（ ） A．45钢 B．轴承合金（巴氏合金） C．铸铁 D．铝合金 【答案】B 【详解】滑动轴承的轴瓦常用轴承合金（以锡基或铅基为主），具有良好的减摩性、耐磨性、嵌藏性和顺应性。钢背衬以轴承合金为减摩层，综合了强度和减摩性能。故选B。 7．滚动轴承中，6205轴承的内径为（ ） A．5mm B．20mm C．25mm D．62mm 【答案】C 【详解】滚动轴承代号6205中，05×5=25mm（内径代号05表示内径25mm）。内径代号00/01/02/03分别对应10/12/15/17mm，04及以上乘以5。6表示深沟球轴承，2表示尺寸系列。故选C。 8．滚动轴承代号中的"6"表示的轴承类型为（ ） A．调心球轴承 B．圆锥滚子轴承 C．深沟球轴承 D．角接触球轴承 【答案】C 【详解】滚动轴承代号中类型代号"6"表示深沟球轴承（单列向心球轴承），是最常用的一种轴承，结构简单，主要承受径向载荷，也可承受不大的轴向载荷。3/7表示圆锥滚子/角接触球轴承。故选C。 9．滚动轴承的寿命是指（ ） A．轴承从开始使用到报废的总时间 B．一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一套圈相对另一套圈的转数 C．轴承的保固期限 D．轴承保持架断裂前的使用时间 【答案】B 【详解】滚动轴承的额定寿命定义为：一批相同轴承在相同运转条件下，其中90%的轴承在出现疲劳点蚀（第一个疲劳扩展迹象）前所达到的总转数（或一定转速下的小时数），即L10寿命。故选B。 10．滚动轴承的当量动载荷P的计算公式为（ ） A．P=Fr B．P=XFr+YFa C．P=Fa D．P=Fr×Fa 【答案】B 【详解】当量动载荷P是将实际作用的径向载荷Fr和轴向载荷Fa用径向系数X和轴向系数Y折算为等效的径向载荷，以便与基本额定动载荷C进行比较校核，即P=XFr+YFa。故选B。 11．滑动轴承实现液体润滑的条件是（ ） A．轴颈转速足够高 B．润滑油粘度足够大 C．形成足够厚的压力油膜将两摩擦表面完全隔开 D．轴与轴承间隙很小 【答案】C 【详解】液体润滑（流体动压润滑）的条件是形成厚度足够大（大于两表面粗糙度之和）的油膜，使轴颈与轴瓦的金属表面完全被油膜隔开，摩擦仅发生在润滑油内部，摩擦因积极小。故选C。 12．轴的弯扭合成强度校核中，当量弯矩的计算引入了什么系数（ ） A．载荷系数 B．应力校正系数α C．安全系数 D．寿命系数 【答案】B 【详解】弯扭合成强度校核使用当量弯矩Me=√(M²+(αT)²)，其中α为考虑弯曲应力与扭转应力循环特性不同的应力校正系数（脉动/对称循环等）。然后按σ=Me/W≤[σ]校核。故选B。 13．滚动轴承的润滑方式通常根据什么来选择（ ） A．轴承大小 B．dn值（轴承内径×转速） C．轴承材料 D．载荷类型 【答案】B 【详解】滚动轴承的润滑方式主要根据dn值（d为轴承内径mm，n为转速r/min）选择：dn值低于(1.5~2)×10⁵时用脂润滑；超过该值时采用油润滑（油浴、喷油等）。dn值越高需要冷却和润滑效果越好。故选B。 14．轴肩和轴环的主要作用是（ ） A．减小应力集中 B．轴向定位零件 C．增加轴的美观 D．降低轴的质量 【答案】B 【详解】轴肩和轴环是轴上最常见的轴向定位结构，利用阶梯面限制轴上零件（齿轮、轴承等）的轴向移动。轴肩高度应大于零件倒角或圆角半径以确保可靠定位。故选B。 15．接触式密封中，毡圈密封适用于（ ） A．高速场合 B．脂润滑和低速场合 C．所有润滑方式 D．油浴润滑 【答案】B 【详解】毡圈密封结构简单，利用羊毛毡的毛细作用存油，适用于脂润滑和低速的场合（圆周速度v<5m/s）。高速时毡圈会发热、磨损加快，不宜使用。高速应选用非接触式密封（迷宫密封等）。故选B。 16．设计轴时，为了减少应力集中，在轴肩处应采取的措施是（ ） A．减小轴肩高度 B．设置过渡圆角 C．增大轴的直径 D．减小轴的直径 【答案】B 【详解】轴肩处截面突变会引起应力集中，降低轴的疲劳强度。设置尽可能大的过渡圆角R是减小应力集中的有效措施。切制卸荷槽或加过渡轴肩环也可改善。故选B。 17．滚动轴承的配合选择中，内圈与轴的配合通常采用（ ） A．间隙配合 B．过盈配合或过渡配合 C．松配合 D．无要求 【答案】B 【详解】滚动轴承内圈与轴通常选用较紧的配合（过盈或过渡配合），以防止内圈在轴上滑动（蠕动）造成轴颈磨损。外圈与轴承座通常取较松的配合，以补偿热膨胀和装配误差。故选B。 18．不完全液体润滑滑动轴承的校核通常包括（ ） A．p≤[p]、pv≤[pv]、v≤[v] B．仅校核疲劳强度 C．仅校核接触强度 D．仅校核温升 【答案】A 【详解】不完全液体润滑（边界润滑）滑动轴承的设计准则包括：(1)限制平均压力p以防止过度磨损；(2)限制pv值以控制摩擦发热和温升；(3)限制滑动速度v以防止局部过热引起胶合。故选A。 19．滚动轴承的预紧目的是（ ） A．增大轴承间隙 B．提高轴承的刚度和旋转精度 C．减小轴承的摩擦力 D．降低轴承成本 【答案】B 【详解】轴承预紧是在安装时对轴承施加一定的轴向预载荷，以消除轴承内部的游隙，使滚动体与滚道产生初始弹性变形。预紧能提高轴承刚度、旋转精度并降低振动噪声（如机床主轴轴承）。故选B。 20．润滑脂的主要成分是（ ） A．纯润滑油 B．润滑油+稠化剂 C．水 D．纯增稠剂 【答案】B 【详解】润滑脂由润滑油（基础油，占70%~90%）、稠化剂（如锂皂、钙皂等，占10%~20%）和添加剂组成。稠化剂形成三维网状结构将润滑油吸附保留在其中，呈半固态膏状，便于加注保持。故选B。 二、判断题（每小题 2 分，共 20 分。请在括号内正确的打"√"，错误的打"×"） 21．心轴在工作中只承受弯矩不承受扭矩。（ ） 【答案】对 【详解】正确。心轴仅起支承作用，只承受弯矩而不传递扭矩，例如火车轮轴（固定心轴）和滑轮轴（转动心轴）。 22．滚动轴承6205的内径为20mm。（ ） 【答案】错 【详解】错误。6205中内径代号05表示内径d=05×5=25mm。04及以上代号乘以5得到内径尺寸（20对应代号04，不是05）。 23．轴肩处的过渡圆角半径越大越有利于减小应力集中。（ ） 【答案】对 【详解】正确。过渡圆角增大可使截面变化更缓和，降低应力集中系数，明显提高轴的疲劳强度。但圆角半径需小于零件倒角以不影响定位。 24．滚动轴承均需成对安装使用。（ ） 【答案】错 【详解】错误。大多数滚动轴承可以单独使用（如深沟球轴承一端固定一端游动配置）。只有角接触球轴承和圆锥滚子轴承在承受双向轴向载荷时才需成对安装（面对面或背对背）。 25．润滑脂适用于高速运转的轴承。（ ） 【答案】错 【详解】错误。润滑脂内摩擦大、散热能力差，一般适用于中低速（dn<1.5×10⁵）场合。高速轴承应选用润滑油以带走热量并提供充分润滑。 26．滑动轴承比滚动轴承的抗冲击能力更强。（ ） 【答案】对 【详解】正确。滑动轴承中轴颈与轴瓦为面接触，油膜具有减振缓冲作用，比滚动轴承（点/线接触）抗冲击吸振能力更强。内燃机曲轴轴承广泛使用滑动轴承。 27．密封装置仅用于防止润滑油泄漏。（ ） 【答案】错 【详解】错误。密封分为两种功能：(1)防止润滑剂泄漏出轴承箱；(2)防止外部灰尘、水分和杂质侵入轴承内部。两者同样重要，污染是轴承早期失效的重要原因。 28．轴的长径比越大，轴的刚度越好。（ ） 【答案】错 【详解】错误。轴的长径比（长度/直径）越大，轴越细长，弯曲刚度越差（挠度与长度立方成正比）。刚性设计要求轴的长径比不宜过大。 29．轴承的额定寿命即为轴承的保证使用期限。（ ） 【答案】错 【详解】错误。额定寿命L10是统计概念（一批轴承中90%可达到的寿命），并非单个轴承的保证寿命。单个轴承的实际寿命可能远低于或远高于额定寿命值。 30．在轴的设计中，键槽会削弱轴的强度。（ ） 【答案】对 【详解】正确。键槽使轴的截面减小并产生应力集中，降低轴的疲劳强度。设计时需将键槽处的轴径适当加大或用键槽系数修正轴的强度计算。 三、简答题（每小题 4 分，共 12 分） 31．简述轴的三种分类（按受载情况）及其各自特点并举例。 【答案】(1)心轴：只承受弯矩、不承受扭矩（或扭矩可忽略），起支承转动零件的作用。如铁路车辆的轮轴（固定心轴）、滑轮轴（转动心轴）；(2)转轴：同时承受弯矩和扭矩，是机器中最常见的轴。如减速器中的齿轮轴、电动机轴；(3)传动轴：主要承受扭矩，不承受弯矩或弯矩很小。如汽车变速箱与后桥间的万向传动轴。 32．简述滚动轴承的基本代号组成及6205各部分含义。 【答案】滚动轴承基本代号由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。6205的含义：(1)"6"——类型代号，深沟球轴承；(2)"2"——尺寸系列代号（02系列的宽度代号0省略，直径系列代号2）；(3)"05"——内径代号，内径d=05×5=25mm。完整代号可带前置（游隙/公差等级）和后置代号（保持架/密封等）。 33．简述滚动轴承和滑动轴承各三条优缺点。 【答案】滚动轴承优点：(1)摩擦因数小（f=0.001~0.002）、起动阻力小；(2)标准化程度高，互换性好，选用方便；(3)润滑简单，维护方便。缺点：(1)抗冲击和振动能力较差（点线接触）；(2)径向尺寸较大；(3)高速时噪声较大。滑动轴承优点：(1)承载能力大（面接触），抗冲击；(2)运转平稳，噪声低；(3)可做成剖分式，安装方便（如曲轴轴承）。缺点：(1)起动摩擦阻力大；(2)需要良好的润滑系统；(3)非标准件多，互换性差。 四、综合题（共 8 分） 34．某减速器低速轴传递功率P₁=5.5kW，转速n₁=120r/min（转/分），轴上安装大齿轮（分度圆直径d₂=320mm，为直齿圆柱齿轮），齿轮两端各用一个滚动轴承支承，轴承间距L=200mm，齿轮位于两轴承中间。请回答：(1)计算该轴传递的扭矩T及齿轮作用在轴上的径向力Fr（压力角α=20°）；(2)按扭转强度初估轴的最小直径（材料为45钢，许用扭转切应力[τ]=35MPa）；(3)若两轴承选用深沟球轴承6210，请查表写出该轴承的基本额定动载荷并提出选用的简易校核方法。 【答案】(1)扭矩T=9550×P/n=9550×5.5/120≈437.8 N·m；齿轮圆周力Ft=2T/d₂=2×437800/320≈2736 N；径向力Fr=Ft×tanα=2736×tan20°≈996 N（单个齿轮作用力）；(2)按扭转强度公式d≥C(P/n)^(1/3)，45钢取C=118（[τ]=35MPa），d≥118×(5.5/120)^(1/3)=118×0.357≈42.1 mm，取d_min=45mm（圆整到标准值）；(3)6210轴承基本参数：内径d=50mm、外径D=90mm、宽度B=20mm，基本额定动载荷C=35.0kN（查GB/T 276标准）；简易校核法：计算当量动载荷P=Fr=996N（纯径向力，轴向力为0），计算额定寿命Lh=(10⁶/60n)(C/P)^ε，其中ε=3（球轴承），若Lh>预期寿命则选用合适；此处Lh≈(10⁶/(60×120))×(35000/996)³≈138×43450≈6×10⁶小时，远超一般减速器寿命要求（约20000小时），选择6210强度充裕。 【详解】本题综合考查轴的扭矩/齿轮力计算、扭转强度初估轴径、滚动轴承代号识别与寿命校核，完整覆盖模块七的核心工程计算方法。 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 $