第23卷 支承零部件（上）——轴与轴系结构 湖南省（对口招生）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖南省（对口招生）机电类 《机械基础》（高教版·第3版） 支承零部件（上）——轴与轴系结构 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. 内燃机中能实现往复直线运动和回转运动相互转换的轴是（ ） A. 心轴 B. 传动轴 C. 阶梯轴 D. 曲轴 2. 下列哪种不是轴的分类之一？（ ） A. 固定轴 B. 动态轴 C. 平行轴 D. 中空轴 3. 图中自行车前轴属于（ ） A. 转轴 B. 传动轴 C. 固定心轴 D. 转动心轴 4. 自行车轮轴和铁路机车的轮轴属于（ ） A. 转轴 B. 传动轴 C. 心轴 D. 挠性钢丝轴 5. 轴的主要功用是？（ ） A. 支撑旋转部件 B. 传递动力 C. 承受载荷 D. 承受转矩 6. 既承受弯矩又承受转矩作用的轴称为（ ） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 挠性轴 7. 下列有关轴及轴上零件的表述，错误的是（ ） A. 图（a）所示自行车，中轴为转轴，前轴和后轴均为心轴 B. 图（b）为花键连接，对中性、导向性好，但制造困难，常与过盈配合联合使用，以承受大的交变载荷和冲击载荷 C. 图（c）中“1”处设有倒角，可便于导向及避免擦伤零件配合表面 D. 图（c）中“2”处尺寸要小于齿轮轮毂上配合尺寸及轴肩高度，可避免装配时和齿轮轮毂发生干涉以及轴向定位可靠 8. 后轮驱动的汽车，前轮轴是（ ） A. 传动轴 B. 转轴 C. 心轴 D. 曲轴 9. 一般用于低速、轻载或不重要的轴的碳素钢是（ ） A. 35钢 B. 45钢 C. 50钢 D. Q235 10. 如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 该轴按照轴线形状不同分，为直轴；按承受载荷的不同分，为转轴 B. 图中齿轮的轴向固定方式为轴环、套筒；周向固定方式为平键连接 C. 轴端挡圈是轴上零件的轴向固定方式，定位可靠，能够承受较大的轴向力，应用广泛 D. 图中标⑤的轴段为轴头，是轴上与轴承配合的部分 11. 将轴的结构设计成阶梯形的主要目的不包括（ ） A. 便于轴上零件装拆 B. 提高轴的强度 C. 减少应力集中 D. 降低制造成本 12. 轴在加工过程中，粗加工后进行正火处理的主要作用是（ ） A. 提高硬度 B. 消除残余应力 C. 细化晶粒，改善切削性能 D. 提高强度 13. 在轴肩过渡处，当直径变化较大时，为了减少应力集中，通常在刚度较大的轴段上加工（ ） A. 退刀槽 B. 越程槽 C. 卸荷槽 D. 沉孔 14. 下列说法正确的是（ ） A. 该轴按结构分属于阶梯轴，按外形分属于空心轴，按承受载荷分属于转轴 B. 前后两组轴承用主轴箱和螺钉等固定并支承主轴，螺钉连接常用在经常拆卸的场合 C. 齿轮和套筒用键固定在主轴上，实现周向固定并传递转矩 D. 该轴承采用角接触球轴承，同时承受轴向和径向载荷，类型代号为3 15. 轴端倒角是为了（ ） A. 装配方便 B. 减少应力集中 C. 便于加工 D. 便于轴上零件定位 16. 轴的两端倒角的目的是（ ） A. 安装零件方便 B. 加工方便 C. 提高应力集中 D. 外形美观 17. 下图为轴的结构示意图，下列说法错误的是（ ） A. 轴头是专门用于安装齿轮、带轮等轮毂的部位 B. 轴颈直接连接其他部件 C. 轴肩通过台阶结构，限制轴上零件（如齿轮）的轴向移动，实现精准轴向定位 D. 轴身位于轴颈、轴头之间 18. 当轴上零件与轴承距离较近且轴向力较小时，可采用______轴向固定（ ） A. 弹性挡圈 B. 圆螺母 C. 轴肩与轴环 D. 套筒 19. 不可以实现轴向固定的是（ ） A. 轴肩 B. 圆螺母 C. 套筒 D. 半圆键 20. 下列哪种不是轴承的润滑方式？（ ） A. 油润滑 B. 气体润滑 C. 干润滑 D. 石墨润滑 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 传动轴主要承受弯矩，不承受转矩。（ ） 22. 与汽车方向盘连接的轴属于心轴。（ ） 23. 载重汽车底盘的轴是传动轴。（ ） 24. 火车车轮轴是固定心轴。（ ） 25. 对要求较低或直径变化不大的轴，可采用球墨铸铁制造。（ ） 26. 轴上零件的固定方式只有轴向固定一种。（ ） 27. 下列两种结构都属于工艺结构，与零件功能无关（ ） 28. 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径r大于轴上零件的倒角C。（ ） 29. 紧定螺钉具有轴向固定和周向固定的作用。（ ） 30. 轴承的润滑是为了降低摩擦和磨损。 （ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 轴上零件的固定方式有哪些？（分别答出2种周向和轴向固定方法） 32. 在轴上零件的周向固定中，下图属于哪种固定方法，并说明其特点。 33. 请描述轴的基本结构，并说明其主要组成部分的作用。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某减速装置采用实心圆轴传递动力。电动机额定功率为 5.5 kW，轴的转速为 960 r/min，考虑启动和冲击影响，设计扭矩取实际传递扭矩的 1.2 倍。轴材料的许用切应力为 40 MPa，暂不计弯矩和键槽削弱影响。轴上安装一个齿轮，齿轮采用普通平键传递转矩；轴系由两个滚动轴承支承。（1）计算轴传递的实际扭矩、设计扭矩，并按扭转强度公式计算轴的最小直径。（2）若轴的标准直径取 22 mm，计算其实际切应力，并判断该直径是否满足强度要求。（3）说明齿轮的轴向定位与固定、周向固定措施，并写出轴系维护时应重点检查的两项内容。 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 $ 湖南省（对口招生）机电类 《机械基础》（高教版·第3版） 支承零部件（上）——轴与轴系结构 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. 内燃机中能实现往复直线运动和回转运动相互转换的轴是（ ） A. 心轴 B. 传动轴 C. 阶梯轴 D. 曲轴 【答案】D 【解析】曲轴既能绕自身轴线作回转运动，又能通过曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动与曲轴的回转运动相互转换。心轴主要承受弯矩而不传递转矩，传动轴主要传递转矩，阶梯轴是按结构形状分类的轴。因此选D。 2. 下列哪种不是轴的分类之一？（ ） A. 固定轴 B. 动态轴 C. 平行轴 D. 中空轴 【答案】C 【解析】轴的分类包括固定轴、动态轴、中空轴等，平行轴不是轴的分类之一。 3. 图中自行车前轴属于（ ） A. 转轴 B. 传动轴 C. 固定心轴 D. 转动心轴 【答案】C 【解析】自行车前轴不参与动力传递，仅起支撑作用且自身不转动，属于固定心轴。 4. 自行车轮轴和铁路机车的轮轴属于（ ） A. 转轴 B. 传动轴 C. 心轴 D. 挠性钢丝轴 【答案】C 【解析】心轴：工作时只承受弯矩，起支承作用 ，传动轴：工作时只承受扭矩，不承受弯矩或承受很小的弯矩，仅起传递动力的作用；转轴 ：既承受弯矩又承受扭矩，既起支承作用又起传递动力的作用。自行车轮轴和铁路机车的轮轴属于心轴。 5. 轴的主要功用是？（ ） A. 支撑旋转部件 B. 传递动力 C. 承受载荷 D. 承受转矩 【答案】A 【解析】轴主要用于支撑旋转部件，如齿轮、风扇等，使其能够稳定旋转。 6. 既承受弯矩又承受转矩作用的轴称为（ ） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 挠性轴 【答案】A 【解析】转轴在工作时既承受弯矩，又承受转矩，如齿轮轴、带轮轴等。心轴只承受弯矩而不传递转矩，传动轴主要承受转矩，挠性轴是能够传递转矩且可弯曲的轴。因此选A。 7. 下列有关轴及轴上零件的表述，错误的是（ ） A. 图（a）所示自行车，中轴为转轴，前轴和后轴均为心轴 B. 图（b）为花键连接，对中性、导向性好，但制造困难，常与过盈配合联合使用，以承受大的交变载荷和冲击载荷 C. 图（c）中“1”处设有倒角，可便于导向及避免擦伤零件配合表面 D. 图（c）中“2”处尺寸要小于齿轮轮毂上配合尺寸及轴肩高度，可避免装配时和齿轮轮毂发生干涉以及轴向定位可靠 【答案】B 8. 后轮驱动的汽车，前轮轴是（ ） A. 传动轴 B. 转轴 C. 心轴 D. 曲轴 【答案】C 【解析】前轮轴只起支撑作用，不传递转矩，是心轴。 9. 一般用于低速、轻载或不重要的轴的碳素钢是（ ） A. 35钢 B. 45钢 C. 50钢 D. Q235 【答案】D 【解析】Q235钢强度和综合机械性能相对较低，通常用于低速、轻载或不重要的轴。35钢、45钢和50钢的强度及承载能力通常高于Q235，适用于承载要求较高的轴。因此选D。 10. 如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 该轴按照轴线形状不同分，为直轴；按承受载荷的不同分，为转轴 B. 图中齿轮的轴向固定方式为轴环、套筒；周向固定方式为平键连接 C. 轴端挡圈是轴上零件的轴向固定方式，定位可靠，能够承受较大的轴向力，应用广泛 D. 图中标⑤的轴段为轴头，是轴上与轴承配合的部分 【答案】D 11. 将轴的结构设计成阶梯形的主要目的不包括（ ） A. 便于轴上零件装拆 B. 提高轴的强度 C. 减少应力集中 D. 降低制造成本 【答案】D 【解析】阶梯轴可利用轴肩等结构便于轴上零件的装拆和轴向定位，并可通过合理的直径变化提高轴的承载能力。通过圆角、卸荷槽等措施可以减小直径突变引起的应力集中。阶梯形结构会增加加工工序和材料消耗，通常不能降低制造成本。因此不包括D。 12. 轴在加工过程中，粗加工后进行正火处理的主要作用是（ ） A. 提高硬度 B. 消除残余应力 C. 细化晶粒，改善切削性能 D. 提高强度 【答案】C 【解析】粗加工后进行正火处理，主要是为了细化晶粒，改善材料的切削性能，便于后续加工。正火一般不会提高硬度，消除残余应力不是主要目的，正火后强度有一定提高但不是主要作用。 13. 在轴肩过渡处，当直径变化较大时，为了减少应力集中，通常在刚度较大的轴段上加工（ ） A. 退刀槽 B. 越程槽 C. 卸荷槽 D. 沉孔 【答案】C 【解析】当轴肩处直径变化较大时，刚度较大的大直径轴段容易使应力集中在过渡处。在刚度较大的轴段上加工卸荷槽，可使局部产生一定变形，改善应力分布，从而减小轴肩过渡处的应力集中。退刀槽和越程槽主要用于加工，沉孔用于容纳孔或相关零件。因此选C。 14. 下列说法正确的是（ ） A. 该轴按结构分属于阶梯轴，按外形分属于空心轴，按承受载荷分属于转轴 B. 前后两组轴承用主轴箱和螺钉等固定并支承主轴，螺钉连接常用在经常拆卸的场合 C. 齿轮和套筒用键固定在主轴上，实现周向固定并传递转矩 D. 该轴承采用角接触球轴承，同时承受轴向和径向载荷，类型代号为3 【答案】C 【解析】A 选项：从图中可以看出，轴的直径有变化，符合阶梯轴结构特点；轴内部是空心的，属于空心轴；图中体现该轴承受转矩，没有体现承受弯曲，不一定是转轴，所以 A 选项错误。 B 选项：前后两组轴承主要是靠轴承座等进行支承，螺钉在这里主要起紧固作用，并非用于经常拆卸的场合，所以 B 选项错误。 C 选项：图中套筒、齿轮通过键与主轴周向固定并传递转矩，所以 C 选项正确。 D 选项：图中轴承类型并非角接触球轴承（角接触球轴承类型代号为 7 ，不是 3 ），从结构上看不能准确判断其类型，所以 D 选项错误。 15. 轴端倒角是为了（ ） A. 装配方便 B. 减少应力集中 C. 便于加工 D. 便于轴上零件定位 【答案】A 【解析】轴端倒角可以去除轴端的尖锐棱边，形成导向面，便于轴上零件顺利套装，避免装配时发生磕碰或刮伤。因此选A。 16. 轴的两端倒角的目的是（ ） A. 安装零件方便 B. 加工方便 C. 提高应力集中 D. 外形美观 【答案】A 【解析】轴两端加工倒角可形成装配导向，便于轴承、齿轮、带轮等零件套装到轴上，同时可去除尖锐棱边。因此其主要目的是安装零件方便，选A。 17. 下图为轴的结构示意图，下列说法错误的是（ ） A. 轴头是专门用于安装齿轮、带轮等轮毂的部位 B. 轴颈直接连接其他部件 C. 轴肩通过台阶结构，限制轴上零件（如齿轮）的轴向移动，实现精准轴向定位 D. 轴身位于轴颈、轴头之间 【答案】B 【解析】轴颈是被支承的部分，是安装轴承处。 18. 当轴上零件与轴承距离较近且轴向力较小时，可采用______轴向固定（ ） A. 弹性挡圈 B. 圆螺母 C. 轴肩与轴环 D. 套筒 【答案】A 【解析】弹性挡圈结构简单紧凑、装拆方便，适用于承受轴向力不大且零件间距较大或与轴承距离较近的场合，圆螺母等在其他受力或安装条件下使用。 19. 不可以实现轴向固定的是（ ） A. 轴肩 B. 圆螺母 C. 套筒 D. 半圆键 【答案】D 【解析】半圆键可以实现周向固定，但不可以实现轴向固定。 20. 下列哪种不是轴承的润滑方式？（ ） A. 油润滑 B. 气体润滑 C. 干润滑 D. 石墨润滑 【答案】B 【解析】轴承的润滑方式包括油润滑、干润滑、石墨润滑等，但不包括气体润滑。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 传动轴主要承受弯矩，不承受转矩。（ ） 【答案】错误 【解析】传动轴主要承受转矩，不承受弯矩或承受很小弯矩。 22. 与汽车方向盘连接的轴属于心轴。（ ） 【答案】错误 【解析】与汽车方向盘连接的轴在工作时既要传递转矩使方向盘转动，又要承受因驾驶操作产生的弯矩，属于转轴，而非只受弯矩的心轴。 23. 载重汽车底盘的轴是传动轴。（ ） 【答案】正确 24. 火车车轮轴是固定心轴。（ ） 【答案】正确 【解析】火车车轮轴是固定心轴。 25. 对要求较低或直径变化不大的轴，可采用球墨铸铁制造。（ ） 【答案】正确 【解析】球墨铸铁具有一定强度和韧性，成本相对较低，对于一些受力较小、精度要求不高的轴，能满足使用要求，可作为合适的材料选择。 26. 轴上零件的固定方式只有轴向固定一种。（ ） 【答案】错误 【解析】轴上零件需同时考虑轴向固定（防止轴向移动）和周向固定（防止相对转动） 27. 下列两种结构都属于工艺结构，与零件功能无关（ ） 【答案】正确 【解析】两者是为满足加工工艺需求设置，不直接参与零件功能实现，属于工艺辅助结构。 28. 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径r大于轴上零件的倒角C。（ ） 【答案】错误 【解析】应是轴的圆角半径r小于轴上零件的倒角C，否则会导致轴肩与零件无法紧密接触，影响定位和固定效果，降低轴的工作性能。 29. 紧定螺钉具有轴向固定和周向固定的作用。（ ） 【答案】正确 【解析】紧定螺钉可以实现双向固定 30. 轴承的润滑是为了降低摩擦和磨损。 （ ） 【答案】正确 【解析】轴承的润滑的确是为了减少轴承内部滚动体与滑动面之间的摩擦和接触磨损，延长轴承寿命，并提高工作效率。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 轴上零件的固定方式有哪些？（分别答出2种周向和轴向固定方法） 【答案】周向固定：键连接、过盈配合；轴向固定：轴肩、挡圈。 【解析】固定是为了保证零件在轴上的正确位置，防止相对移动或转动。 32. 在轴上零件的周向固定中，下图属于哪种固定方法，并说明其特点。 【答案】图中为利用销进行周向固定，其结构简单，周向和轴向都可以固定。过载时可被剪断防止损坏其他零件。但是不能承受较大的载荷，对轴有削弱。 33. 请描述轴的基本结构，并说明其主要组成部分的作用。 【答案】轴的基本结构包括轴颈、轴头、轴身和轴肩等部分。 1. 轴颈：是轴上用来安装轴承的部分，是轴的支撑点，其作用是确保轴承的稳定运行，并传递轴承的支撑力。 2. 轴头：轴上用来安装传动件的部分（如齿轮、带轮等），其作用是固定和支撑传动件，确保旋转运动的精确传递。 3. 轴身：连接轴颈和轴头的部分，其作用是支撑和连接其他部件，确保整个轴结构的稳定性和强度。 4. 轴肩：是轴上的横向定位面，通常用来确定轴上零件的正确位置，并防止轴上零件与轴产生相对滑动。 这些组成部分共同协作，确保轴在机械设备中的稳定运行和高效传递旋转运动。 【解析】轴的基本结构通常包括轴颈、轴头、轴身和轴肩等部分。轴颈是轴上与轴承配合的部分，用于支承轴并承受轴承传来的载荷；轴头是安装齿轮、带轮等传动零件的部分，用于承载传动零件并传递转矩；轴身连接轴颈、轴头等部分，主要起支承、连接和传递载荷的作用；轴肩是轴上的环形台阶端面，主要用于轴上零件的轴向定位和限位。各部分相互配合，使轴能够可靠地支承零件、传递运动和动力。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某减速装置采用实心圆轴传递动力。电动机额定功率为 5.5 kW，轴的转速为 960 r/min，考虑启动和冲击影响，设计扭矩取实际传递扭矩的 1.2 倍。轴材料的许用切应力为 40 MPa，暂不计弯矩和键槽削弱影响。轴上安装一个齿轮，齿轮采用普通平键传递转矩；轴系由两个滚动轴承支承。（1）计算轴传递的实际扭矩、设计扭矩，并按扭转强度公式计算轴的最小直径。（2）若轴的标准直径取 22 mm，计算其实际切应力，并判断该直径是否满足强度要求。（3）说明齿轮的轴向定位与固定、周向固定措施，并写出轴系维护时应重点检查的两项内容。 【答案】（1）实际扭矩：\frac{9550P}{n}=\frac{9550\times5.5}{960}=54.71\ \text{N·m}=54713\ \text{N·mm}设计扭矩：。实心圆轴扭转强度公式： 当 时，由于 ，故轴径22 mm满足扭转强度要求。（3）齿轮可利用轴肩和轴套进行轴向定位，再用轴端螺母或挡圈固定。齿轮与轴之间采用普通平键实现周向固定。维护时应重点检查轴承的润滑状况和间隙，并检查轴的弯曲、磨损以及运转中的异常振动和噪声。 【解析】由T=9550P/n得实际扭矩T=54.71 N·m=54713 N·mm，设计扭矩Td=1.2T=65656 N·mm。按d≥^{3}计算，最小直径约20.29 mm。d=22 mm时，τ=16Td/(π≈31.41 MPa<40 MPa，满足强度要求。齿轮用轴肩、轴套定位，螺母或挡圈固定，普通平键作周向固定。维护重点检查轴承润滑与间隙，以及轴的磨损、振动和噪声。 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 $