第6卷 轴的强度计算 浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第二版） 单元过关卷

浙江省（单独招生考试）机械类 《机械基础》（高教版·第二版） 轴的强度计算 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 按强度条件校核传动轴时，通常需要使轴的计算应力（ ）许用应力。 A. 不大于材料许用应力 B. 不小于材料屈服极限 C. 等于材料抗拉强度 D. 高于材料疲劳极限 2. 只承受转矩作用的圆轴，其强度计算主要考虑的应力是（ ）。 A. 扭转切应力 B. 弯曲正应力 C. 接触压应力 D. 局部挤压应力 3. 下图为推力滑动轴承的结构，其中直接承受轴向载荷的部件是（ ） A. 轴承座 B. 衬套 C. 止推瓦 D. 轴瓦 4. 轴上弯矩最大的截面，在强度校核中通常称为（ ）。 A. 基准截面 B. 危险截面 C. 安装截面 D. 定位截面 5. 在轴的弯曲强度计算中，弯矩的常用单位是（ ）。 A. 牛毫米 B. 牛每毫米 C. 毫米每牛 D. 牛每平方毫米 6. 传动轴直径增大时，在其他条件相同的情况下，其抗弯和抗扭能力通常（ ）。 A. 明显增强 B. 保持不变 C. 逐渐减弱 D. 方向改变 7. 下图类型的轴承轴套通常采用______材料，以减少摩擦（ ） A. 铸铁 B. 陶瓷 C. 青铜 D. 木材 8. 阶梯轴在轴肩根部进行圆角过渡，主要目的是（ ）。 A. 增加轴向间隙 B. 提高转速精度 C. 改变转矩方向 D. 减小应力集中 9. 轴的强度校核中，若计算应力超过许用应力，较合理的处理方法是（ ）。 A. 减小轴段直径 B. 降低材料强度 C. 增大危险截面 D. 取消圆角过渡 10. 下图为调心式径向滑动轴承，其中允许轴瓦摆动，适应轴弯曲变形的关键结构是（ ） A. 轴承盖 B. 轴瓦外表面的球面 C. 轴承衬 D. 轴承座 11. 计算实心圆轴扭转强度时，直接反映截面抗扭能力的几何量是（ ）。 A. 键槽配合公差 B. 轴段表面粗糙度 C. 抗扭截面系数 D. 轴承安装宽度 12. 轴上开键槽后，进行强度校核时通常应考虑（ ）。 A. 轴承类型选择 B. 润滑方式改变 C. 转速单位换算 D. 应力集中影响 13. 在传动轴受弯曲和扭转共同作用时，强度校核通常采用（ ）。 A. 静平衡称量法 B. 单独拉伸法 C. 纯压缩验算法 D. 合成应力法 14. 如图润滑油不是从轴中通道打入的，指出图所示中轴瓦的结构正确（ ） A. 图a B. 图b C. 图c D. 图d 15. 轴进行弯曲强度校核时，通常应重点比较的量是（ ） A. 工作转速与临界转速 B. 轴向载荷与径向载荷 C. 弯曲应力与许用应力 D. 表面粗糙度与公差 16. 传递功率一定时，轴的转速降低，轴所承受的转矩将（ ） A. 保持不变 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 先小后大 17. 根据如图所示的减速箱示意图，下列叙述正确的是（ ） A. 滚动轴承内圈与轴采用过盈配合连接，拆装较困难，一般采用锤子和铜棒沿轴承内圈四 周将轴承敲出 B. 低速轴上齿轮和滚动轴承用套筒实现轴向定位，这种固定形式适宜在高速情况下工作 C. 将低速轴的结构设计成阶梯形，其主要目的是便于加工 D. 低速轴上齿轮靠键连接实现周向固定并传递转矩 18. 进行阶梯轴强度校核时，最可能成为危险截面的位置是（ ） A. 直径较大且载荷较小处 B. 长度较短且无载荷处 C. 表面光滑且直径不变处 D. 直径较小且应力集中处 19. 既承受弯矩又承受转矩的传动轴，常采用的强度校核方法是（ ） A. 按弯扭合成强度校核 B. 按纯拉伸强度校核 C. 按纯压缩强度校核 D. 按表面硬度等级校核 20. 轴上开设键槽后，对轴强度的不利影响主要是（ ） A. 增大轴段有效长度 B. 削弱截面并引起应力集中 C. 提高轴表面承载能力 D. 减小轴承支反力大小 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 直径相同的空心轴比实心轴抗弯能力大。（ ） 22. 滑动轴承的油膜厚度越大，摩擦阻力越大。（ ） 23. 实心圆轴在转矩不变时，若直径增大为原来的2倍，其最大扭转切应力约变为原来的八分之一。（ ） 24. 轴的强度计算通常应先分析载荷，求出弯矩和转矩，再对危险截面进行强度校核。（ ） 25. 整体式滑动轴承的工作表面磨损后可以调整轴承间隙。（ ） 26. 轴的强度校核只需考虑轴的最小直径，不必考虑轴肩、键槽等结构因素。（ ） 27. 传动轴主要承受转矩并常伴随弯矩，校核时可按弯曲和扭转联合作用进行分析。（ ） 28. 图示轴承不能承受轴向载荷，只能承受径向载荷（ ） 29. 在轴肩过渡处采用较大的圆角半径，有利于减小应力集中并提高轴的疲劳强度。（ ） 30. 按弯扭合成强度校核传动轴时，应重点校核弯矩和转矩共同作用下的危险截面强度。（ ） 三、简答题（本大题共2小题，每题4分，共8分） 31. 下图为常见油沟的类型，说明不同油沟的适用场景。 32. 简述按弯扭合成强度校核轴的一般步骤。 四、计算题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 33. 某传动轴承受稳定转矩，轴的材料许用扭转切应力为 40 MPa。已知轴传递的功率为 7.5 kW，转速为 300 r/min，按实心圆轴扭转强度进行校核，取轴直径为 35 mm。轴的扭转切应力计算公式为 ，功率、转速与转矩关系为 。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 如图所示装配图中螺钉的代号为80，轴承的代号为30312。请根据所学知识回答下列问题： （1）图中螺纹连接属于哪一种螺纹连接内容？螺钉的公称直径是多少？ （2）图中轴承的类型是什么？轴承的内径是多少？ 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 $ 浙江省（单独招生考试）机械类 《机械基础》（高教版·第二版） 轴的强度计算 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 按强度条件校核传动轴时，通常需要使轴的计算应力（ ）许用应力。 A. 不大于材料许用应力 B. 不小于材料屈服极限 C. 等于材料抗拉强度 D. 高于材料疲劳极限 【答案】A 【解析】轴的强度校核要求计算得到的危险截面应力不超过材料在规定条件下的许用应力。若计算应力大于许用应力，轴可能发生强度不足的问题。 2. 只承受转矩作用的圆轴，其强度计算主要考虑的应力是（ ）。 A. 扭转切应力 B. 弯曲正应力 C. 接触压应力 D. 局部挤压应力 【答案】A 【解析】圆轴只受转矩时主要发生扭转变形，危险截面上主要产生扭转切应力。弯曲正应力通常由横向载荷引起，不是该工况的主要应力。 3. 下图为推力滑动轴承的结构，其中直接承受轴向载荷的部件是（ ） A. 轴承座 B. 衬套 C. 止推瓦 D. 轴瓦 【答案】C 【解析】止推瓦是推力滑动轴承中承受轴向载荷的关键部件，其他部件如轴瓦主要辅助或支撑。 4. 轴上弯矩最大的截面，在强度校核中通常称为（ ）。 A. 基准截面 B. 危险截面 C. 安装截面 D. 定位截面 【答案】B 【解析】轴的强度校核应重点检查应力较大的截面。弯矩最大处往往弯曲应力较大，因此通常作为危险截面进行校核。 5. 在轴的弯曲强度计算中，弯矩的常用单位是（ ）。 A. 牛毫米 B. 牛每毫米 C. 毫米每牛 D. 牛每平方毫米 【答案】A 【解析】弯矩是力与力臂的乘积，工程计算中常用牛毫米表示。牛每平方毫米常用于应力或压强单位，不适合作为弯矩单位。 6. 传动轴直径增大时，在其他条件相同的情况下，其抗弯和抗扭能力通常（ ）。 A. 明显增强 B. 保持不变 C. 逐渐减弱 D. 方向改变 【答案】A 【解析】圆轴直径增大后，截面抵抗弯曲和扭转的能力随之提高。工程上常通过增大危险截面直径来降低计算应力。 7. 下图类型的轴承轴套通常采用______材料，以减少摩擦（ ） A. 铸铁 B. 陶瓷 C. 青铜 D. 木材 【答案】C 【解析】图中为整体式滑动轴承，轴套直接与轴颈接触，需用减摩材料（如青铜等），降低摩擦磨损，保证轴承性能。 8. 阶梯轴在轴肩根部进行圆角过渡，主要目的是（ ）。 A. 增加轴向间隙 B. 提高转速精度 C. 改变转矩方向 D. 减小应力集中 【答案】D 【解析】轴肩根部若为尖角，容易产生明显应力集中。采用圆角过渡可减缓截面突变，降低局部最大应力。 9. 轴的强度校核中，若计算应力超过许用应力，较合理的处理方法是（ ）。 A. 减小轴段直径 B. 降低材料强度 C. 增大危险截面 D. 取消圆角过渡 【答案】C 【解析】计算应力超过许用应力说明轴的承载能力不足。增大危险截面尺寸可提高截面抗弯、抗扭能力，从而降低工作应力。 10. 下图为调心式径向滑动轴承，其中允许轴瓦摆动，适应轴弯曲变形的关键结构是（ ） A. 轴承盖 B. 轴瓦外表面的球面 C. 轴承衬 D. 轴承座 【答案】B 【解析】轴瓦外表面的球面结构，使轴瓦可在轴承座的球面内摆动，补偿轴的弯曲或倾斜。 11. 计算实心圆轴扭转强度时，直接反映截面抗扭能力的几何量是（ ）。 A. 键槽配合公差 B. 轴段表面粗糙度 C. 抗扭截面系数 D. 轴承安装宽度 【答案】C 【解析】实心圆轴扭转强度与转矩和抗扭截面系数有关。抗扭截面系数越大，在相同转矩下产生的扭转切应力越小。 12. 轴上开键槽后，进行强度校核时通常应考虑（ ）。 A. 轴承类型选择 B. 润滑方式改变 C. 转速单位换算 D. 应力集中影响 【答案】D 【解析】键槽会削弱轴的有效截面，并在槽根处产生应力集中。进行强度校核时应考虑这种结构因素对轴承载能力的影响。 13. 在传动轴受弯曲和扭转共同作用时，强度校核通常采用（ ）。 A. 静平衡称量法 B. 单独拉伸法 C. 纯压缩验算法 D. 合成应力法 【答案】D 【解析】轴同时承受弯矩和转矩时，需要把弯曲正应力与扭转切应力按强度理论进行合成校核。只按单一受力形式计算，不能全面反映危险截面的受力情况。 14. 如图润滑油不是从轴中通道打入的，指出图所示中轴瓦的结构正确（ ） A. 图a B. 图b C. 图c D. 图d 【答案】B 【解析】润滑油不是从轴中通道打入，需要在上轴瓦开设油孔和油槽。油槽的长度比轴瓦略短，润滑油才能直接与轴通道相连。 15. 轴进行弯曲强度校核时，通常应重点比较的量是（ ） A. 工作转速与临界转速 B. 轴向载荷与径向载荷 C. 弯曲应力与许用应力 D. 表面粗糙度与公差 【答案】C 【解析】轴的弯曲强度校核是判断危险截面处的最大弯曲应力是否超过材料许用应力。若工作应力不大于许用应力，则弯曲强度满足要求。 16. 传递功率一定时，轴的转速降低，轴所承受的转矩将（ ） A. 保持不变 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 先小后大 【答案】B 【解析】功率一定时，转矩与转速成反比。转速降低会使轴传递的转矩增大，因此轴的扭转强度校核更应受到重视。 17. 根据如图所示的减速箱示意图，下列叙述正确的是（ ） A. 滚动轴承内圈与轴采用过盈配合连接，拆装较困难，一般采用锤子和铜棒沿轴承内圈四 周将轴承敲出 B. 低速轴上齿轮和滚动轴承用套筒实现轴向定位，这种固定形式适宜在高速情况下工作 C. 将低速轴的结构设计成阶梯形，其主要目的是便于加工 D. 低速轴上齿轮靠键连接实现周向固定并传递转矩 【答案】D 【解析】A项，用拉马拆卸轴承 B项，高速旋转可能产生较大的振动和离心力，这可能导致套筒松动或磨损。 C项，阶梯形轴的设计不仅是为了便于加工，还考虑到安装、拆卸、减少应力集中和适应不同负载的需求。 18. 进行阶梯轴强度校核时，最可能成为危险截面的位置是（ ） A. 直径较大且载荷较小处 B. 长度较短且无载荷处 C. 表面光滑且直径不变处 D. 直径较小且应力集中处 【答案】D 【解析】阶梯轴的轴肩、键槽等部位容易产生应力集中，若同时直径较小或弯矩较大，就可能成为危险截面。强度校核应优先检查这类薄弱位置。 19. 既承受弯矩又承受转矩的传动轴，常采用的强度校核方法是（ ） A. 按弯扭合成强度校核 B. 按纯拉伸强度校核 C. 按纯压缩强度校核 D. 按表面硬度等级校核 【答案】A 【解析】传动轴工作时常同时受到弯矩和转矩作用，单独按一种简单受力校核不够全面。工程上常把弯矩和转矩按强度理论进行合成后校核危险截面。 20. 轴上开设键槽后，对轴强度的不利影响主要是（ ） A. 增大轴段有效长度 B. 削弱截面并引起应力集中 C. 提高轴表面承载能力 D. 减小轴承支反力大小 【答案】B 【解析】键槽会切去轴截面的一部分，使抗弯和抗扭截面能力下降，同时槽角处容易形成应力集中。进行轴的强度计算时应考虑键槽对强度的削弱作用。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 直径相同的空心轴比实心轴抗弯能力大。（ ） 【答案】错误 【解析】轴的抗弯能力主要与截面的抗弯截面系数有关。若空心轴与实心轴外径相同，空心轴因中间挖空，截面面积减少，其截面惯性矩和抗弯截面系数均小于同外径的实心轴，因此抗弯能力较小。只有在材料用量或质量相同等特定条件下，空心轴才可能具有较高的材料利用率。本题未说明等质量条件，故判断为错误。 22. 滑动轴承的油膜厚度越大，摩擦阻力越大。（ ） 【答案】错误 【解析】油膜厚度足够时形成液体摩擦，摩擦阻力随油膜厚度增大而减小（粘性摩擦为主） 23. 实心圆轴在转矩不变时，若直径增大为原来的2倍，其最大扭转切应力约变为原来的八分之一。（ ） 【答案】正确 【解析】实心圆轴最大扭转切应力与轴径的三次方成反比。直径增大为原来的2倍时，抗扭能力按三次方提高，切应力约降为原来的八分之一。 24. 轴的强度计算通常应先分析载荷，求出弯矩和转矩，再对危险截面进行强度校核。（ ） 【答案】正确 【解析】轴的强度取决于实际受力和截面尺寸，必须先确定弯矩、转矩等内力情况。危险截面处应力最大或截面最薄弱，是强度校核的重点位置。 25. 整体式滑动轴承的工作表面磨损后可以调整轴承间隙。（ ） 【答案】错误 26. 轴的强度校核只需考虑轴的最小直径，不必考虑轴肩、键槽等结构因素。（ ） 【答案】错误 【解析】轴的最小直径固然重要，但轴肩、键槽、退刀槽等结构会产生应力集中并削弱截面。强度校核应同时考虑尺寸、载荷和结构因素。 27. 传动轴主要承受转矩并常伴随弯矩，校核时可按弯曲和扭转联合作用进行分析。（ ） 【答案】正确 【解析】传动轴用于传递运动和动力，工作中通常受到齿轮、带轮等零件传来的径向力和转矩。按弯扭合成进行校核能更准确反映其实际受力状态。 28. 图示轴承不能承受轴向载荷，只能承受径向载荷（ ） 【答案】错误 【解析】图示为圆锥滚子轴承，可同时承受径向和单向轴向载荷。 29. 在轴肩过渡处采用较大的圆角半径，有利于减小应力集中并提高轴的疲劳强度。（ ） 【答案】正确 【解析】轴肩处截面突变会导致应力集中，是轴疲劳破坏的常见薄弱部位。适当增大过渡圆角半径可使应力分布更平缓，从而提高疲劳强度。 30. 按弯扭合成强度校核传动轴时，应重点校核弯矩和转矩共同作用下的危险截面强度。（ ） 【答案】正确 【解析】传动轴工作时常同时承受弯矩和转矩，强度校核不能只看单一载荷。弯扭合成强度计算的关键是找出危险截面，并判断其计算应力是否超过许用应力。 三、简答题（本大题共2小题，每题4分，共8分） 31. 下图为常见油沟的类型，说明不同油沟的适用场景。 【答案】十字形油沟（a）：适用于双向旋转的轴，保证各方向润滑均匀； 轴向油沟（b）：适合单向旋转轴，沿轴向引导润滑油，满足单向润滑需求； 直线形油沟（c）：结构简单，用于对润滑分布要求不高、载荷较均匀的轻载场景。 32. 简述按弯扭合成强度校核轴的一般步骤。 【答案】（1）根据轴上零件受力情况进行受力分析，求出支承反力。 （2）作出或确定轴的弯矩和转矩分布，找出可能的危险截面。 （3）按弯扭合成关系计算危险截面的当量弯矩或计算应力。 （4）将计算应力与材料的许用应力比较，判断轴的强度是否满足要求。 【解析】弯扭合成强度校核的思路是先明确载荷，再确定危险截面，最后进行强度比较。危险截面通常出现在弯矩、转矩较大，且轴径较小或有键槽、台阶等削弱结构的位置。 四、计算题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 33. 某传动轴承受稳定转矩，轴的材料许用扭转切应力为 40 MPa。已知轴传递的功率为 7.5 kW，转速为 300 r/min，按实心圆轴扭转强度进行校核，取轴直径为 35 mm。轴的扭转切应力计算公式为 ，功率、转速与转矩关系为 。 【答案】（1）该轴传递的转矩为 。 （2）将 、 代入，得 。 （3）该轴满足扭转强度要求，因为计算扭转切应力 小于许用扭转切应力 。 【解析】由功率和转速得转矩T=9550×7.5÷300=238.75 N·m=238750 N·mm。代入扭转切应力公式，τ=16×238750÷(π×353)≈28.36 MPa。因28.36 MPa＜40 MPa，故该轴满足扭转强度要求。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 如图所示装配图中螺钉的代号为80，轴承的代号为30312。请根据所学知识回答下列问题： （1）图中螺纹连接属于哪一种螺纹连接内容？螺钉的公称直径是多少？ （2）图中轴承的类型是什么？轴承的内径是多少？ 【答案】（1）螺钉连接；14 （2）圆锥滚子轴承；60 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 $