第42练 轴的强度 江苏省（职教高考）《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 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，精心编制了江苏省（职教高考）《机械基础》（苏教版·凤凰职教）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。 本卷是江苏省（职教高考）《机械基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练的第42练，内容为：轴的载荷分析、危险截面判断及强度计算的基本思路。 江苏省（职教高考）一课一练 《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 第42练 轴的强度 一、单项选择题 1. 轴的强度计算通常不考虑：（ ） A. 轴的直径 B. 轴的长度 C. 轴上的载荷 D. 轴的材料 2. 工作时，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 3. 构件抵抗变形或破坏的能力称为（ ） A. 弹性 B. 刚度 C. 硬度 D. 强度 4. 轴的长度对于轴的弯曲刚度和扭转刚度有影响。一般情况下，轴的长度越长，其弯曲刚度会（ ） A. 不变 B. 变小 C. 变大 D. 难以确定 二、多项选择题 5. 转轴工作时主要承受 （ ）。 A. 扭矩 B. 纯扭矩 C. 弯矩 D. 摩擦力矩 6. 轴的设计过程中，通常需要进行（ ） A. 强度验算 B. 刚度验算 C. 振动稳定性验算 D. 耐磨性验算 7. 轴的结构设计如何影响轴的强度和刚度（ ） A. 轴的受力状况越复杂，强度和刚度越高 B. 轴的受力状况越合理，强度和刚度越高 C. 轴的直径越大，强度和刚度越低 D. 轴的直径越大，强度和刚度越高 三、判断题 8. 传动轴只承受转矩而不承受任何弯矩。（ ） 9. 所有轴都需要有很高的强度和刚度。（ ） 四、综合应用题 10. 某机械传动装置采用阶梯轴传递动力。轴由左、右两个支承座支承，支承跨距为600 mm，齿轮安装在距左支承200 mm处。齿轮节圆半径为100 mm，传递功率为15 kW，转速为955 r/min。齿轮啮合产生的径向力为500 N，轴材料的许用切应力为40 MPa。齿轮安装处靠近轴肩，轴肩处轴径为35 mm，其余轴段直径为45 mm。按不计应力集中影响进行计算。（1）求轴传递的转矩、齿轮处的合力、齿轮处的弯矩，以及按弯扭合成计算的当量转矩，并求轴肩处所需的最小轴径。（2）判断轴肩处是否为危险截面，并判断实际轴径35 mm是否满足强度要求。（3）若轴肩处存在键槽且运行中出现裂纹，说明可采取的两项改进措施。 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 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，精心编制了江苏省（职教高考）《机械基础》（苏教版·凤凰职教）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。 本卷是江苏省（职教高考）《机械基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练的第42练，内容为：轴的载荷分析、危险截面判断及强度计算的基本思路。 江苏省（职教高考）一课一练 《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 第42练 轴的强度 一、单项选择题 1. 轴的强度计算通常不考虑：（ ） A. 轴的直径 B. 轴的长度 C. 轴上的载荷 D. 轴的材料 【答案】B 【解析】轴的强度计算主要考虑直径、载荷和材料，而长度不是直接影响因素。 2. 工作时，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 【答案】A 【解析】心轴只受弯矩，不传递动力。 3. 构件抵抗变形或破坏的能力称为（ ） A. 弹性 B. 刚度 C. 硬度 D. 强度 【答案】D 【解析】强度是构件抵抗破坏的能力，刚度是构件抵抗变形的能力。题干将抵抗变形或破坏的能力作概括性表述，按本题选项及考查意图，应归为构件的强度，故选D。 4. 轴的长度对于轴的弯曲刚度和扭转刚度有影响。一般情况下，轴的长度越长，其弯曲刚度会（ ） A. 不变 B. 变小 C. 变大 D. 难以确定 【答案】C 【解析】在材料和截面尺寸相同的条件下，轴的弯曲变形通常与长度的三次方有关，弯曲刚度可表示为与EI/成正比；轴越长，弯曲变形越大，弯曲刚度越小。因此应选B。 二、多项选择题 5. 转轴工作时主要承受 （ ）。 A. 扭矩 B. 纯扭矩 C. 弯矩 D. 摩擦力矩 【答案】AC 【解析】转轴是既承受弯矩作用又承受转矩作用的轴。 6. 轴的设计过程中，通常需要进行（ ） A. 强度验算 B. 刚度验算 C. 振动稳定性验算 D. 耐磨性验算 【答案】ABC 【解析】轴在工作中承受转矩、弯矩等载荷，设计时通常需要进行强度验算、刚度验算和振动稳定性验算，以保证轴具有足够的承载能力、变形控制能力和运行稳定性。耐磨性验算不是轴设计的通常验算项目，故选ABC。 7. 轴的结构设计如何影响轴的强度和刚度（ ） A. 轴的受力状况越复杂，强度和刚度越高 B. 轴的受力状况越合理，强度和刚度越高 C. 轴的直径越大，强度和刚度越低 D. 轴的直径越大，强度和刚度越高 【答案】BD 【解析】轴的结构设计会影响其受力状况和截面尺寸。受力状况越合理，轴的强度和刚度越高；在材料和结构形式等条件相同时，轴的直径越大，抗弯、抗扭能力越强，强度和刚度越高。因此选BD。 三、判断题 8. 传动轴只承受转矩而不承受任何弯矩。（ ） 【答案】错误 【解析】传动轴的主要作用是传递转矩，但在实际工作中还可能受到齿轮啮合力、带轮拉力、自重及支承反力等作用，从而承受一定弯矩。因此，不能说传动轴只承受转矩而不承受任何弯矩，该说法错误。 9. 所有轴都需要有很高的强度和刚度。（ ） 【答案】错误 【解析】不同用途的轴对强度和刚度要求不同，如一些轻载、低速的轴，强度和刚度要求相对较低，需根据实际工况确定。 四、综合应用题 10. 某机械传动装置采用阶梯轴传递动力。轴由左、右两个支承座支承，支承跨距为600 mm，齿轮安装在距左支承200 mm处。齿轮节圆半径为100 mm，传递功率为15 kW，转速为955 r/min。齿轮啮合产生的径向力为500 N，轴材料的许用切应力为40 MPa。齿轮安装处靠近轴肩，轴肩处轴径为35 mm，其余轴段直径为45 mm。按不计应力集中影响进行计算。（1）求轴传递的转矩、齿轮处的合力、齿轮处的弯矩，以及按弯扭合成计算的当量转矩，并求轴肩处所需的最小轴径。（2）判断轴肩处是否为危险截面，并判断实际轴径35 mm是否满足强度要求。（3）若轴肩处存在键槽且运行中出现裂纹，说明可采取的两项改进措施。 【答案】（1）传递转矩：。齿轮切向力：。齿轮处合力：。齿轮处弯矩：。当量转矩：。所需最小轴径： 。（2）齿轮处弯矩较大，且轴肩处直径较小、截面突变并有键槽，轴肩处为危险截面。实际轴径35 mm大于所需最小轴径32.1 mm，满足按名义尺寸进行的强度要求。其计算切应力约为30.7 MPa，小于许用切应力40 MPa。（3）适当增大轴肩处轴径或减小传递载荷；增大轴肩圆角半径并改善键槽结构，以减小应力集中。必要时应重新进行考虑应力集中影响的强度校核。 【解析】由T=9550P/n得T=150000 N·mm，Ft=T/r=1500 N，合力F=√(15002+5002)=1581.1 N。弯矩M=Fab/L=210818 N·mm，当量转矩Te=√()=258736 N·mm。按d≥^{3}√(16Te/π[τ])得dmin=32.1 mm。轴肩截面突变且靠近齿轮，为危险截面；35 mm满足名义强度，τ≈30.7 MPa<40 MPa。可增大轴径、减小载荷，增大圆角并优化键槽，必要时复核应力集中并更换裂纹轴。 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 学科网（北京）股份有限公司 $