山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》项目四任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目四：支承零部件 任务一：轴 时间：45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2分，共40分） 1. 对于一根高速旋转且对动平衡要求严格的轴，在轴的结构设计方面，以下哪项措施有助于更好地满足动平衡要求（ ） A. 尽量使轴的各部分结构对称 B. 增大轴的直径 C. 减少轴上的键槽数量 D. 采用空心轴结构 2. 轴端密封如下：①毡圈密封；②唇形密封圈密封；③机械密封；④缝隙沟槽密封；⑤曲路（迷宫）密封。其中属于接触式密封（ ） A. ①② B. ①②③ C. ② D. ①②④ 3. 如图所示的齿轮直轴，按外形属于（ ） A. 光轴 B. 转轴 C. 实心轴 D. 阶梯轴 4. 冲压机中能将回转运动转换成往复直线运动的轴是（ ） A. 光轴 B. 曲轴 C. 阶梯轴 D. 挠性钢丝轴 5. 下列关于转轴的说法正确的是（ ） A. 只承受转矩 B. 只承受弯矩 C. 既承受弯矩又承受转矩 D. 不承受任何载荷 6. 汽车发动机与变速箱之间的轴属于（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 7. 下列关于如图所示的轴及轴上的键，叙述正确的是（ ） A. 两处平键所在的轴段称为轴颈，用于和轴上零件的轮毂配合，来支承转动零件及传递运动和动力 B. 轴上的两处平键均为A型普通平键，键的两个侧面为工作面，对中性好，装拆方便 C. 若该轴为齿轮减速器中的轴，同时承受转矩和弯矩的作用，则该轴属于传动轴 D. 按轴的结构来分，属于阶梯轴，便于轴上零件的装拆和定位 8. 数控机床的主轴属于（ ） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 软轴 9. 内燃机、曲柄压力机等用于往返运动和旋转运动转换的专用零件，并兼有转轴和曲柄双重功能的是（ ） A. 直轴 B. 曲轴 C. 软轴 D. 传动轴 10. 既传递转矩又承受弯矩的轴是（ ） A. 传动轴 B. 转轴 C. 心轴 D. 光轴 11. 主要用来传递转矩，不承受弯矩或承受很小弯矩的轴是（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 12. 下列各轴中，属于转轴的是（ ） A. 减速器中的齿轮轴 B. 自行车的前、后轴 C. 火车的轮轴 D. 动力前置汽车的后轮轴 13. 以下哪种轴的应用场景主要在发动机中（ ） A. 直轴 B. 软轴 C. 曲轴 D. 心轴 14. 如图所示，轴的结构上标有“⑥”的部位是（ ） A. 轴颈 B. 轴环 C. 轴肩 D. 轴头 15. 下列钢铁材料中，适合制造曲轴和凸轮轴的是（ ） A. Q235 B. 45碳钢 C. 20Cr D. QT700-2 16. 下列常见的钢铁材料中，不适合作为轴的材料的是（ ） A. B. 45碳钢 C. 40Cr D. QT700-2 17. 轴上零件周向固定的目的是（ ） A. 防止零件轴向移动 B. 防止零件转动 C. 保证零件定位 D. 便于安装拆卸 18. 下列可作柴油机曲轴的铸铁材料是（ ） A. QT700-20 B. HT100 C. KTH300-06 D. RuT200 19. 轴的直径除符合标准系列外，还应符合______的直径系列。（ ） A. 轴承内孔 B. 轴承外圈 C. 轴承盖孔 D. 螺纹 20. 轴上零件轴向固定的方法不包括（ ） A. 轴肩 B. 套筒 C. 键连接 D. 圆螺母 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一台电动机的额定功率为 5.5 kW，额定转速为 1450 r/min。动力经传动装置传递到某轴，传动效率为 92%，该轴转速为 290 r/min。求该轴传递的转矩，并判断其是否超过许用转矩 180 N·m。 22. 某实心圆轴承受的转矩为 240 N·m，材料的许用剪应力为 40 MPa。按实心圆轴强度条件计算轴的最小直径，并从标准尺寸 30 mm、32 mm、35 mm 中选择合适的轴径；再计算选定轴径处的实际剪应力。 23. 某空心圆轴的外径为 50 mm，内径为 30 mm，传递转矩为 500 N·m，材料的许用剪应力为 30 MPa。求该轴的最大剪应力，并判断其是否满足强度要求；若以相同外径制造实心轴，比较空心轴所节省的截面积百分比。 24. 某阶梯轴由带轮传递动力，带轮作用在轴上的合力为 1200 N，力的作用点到轴危险截面的距离为 250 mm。轴传递功率为 4 kW，转速为 600 r/min，材料的许用等效剪应力为 35 MPa。按弯曲转矩与扭转转矩合成计算危险截面的最小直径，并从标准尺寸 35 mm、36 mm、40 mm 中选择轴径。 25. 某传动轴为直径 40 mm、长度 800 mm 的圆轴，传递功率为 7.5 kW，转速为 750 r/min。现有两种材料可供选择：材料甲的剪切弹性模量为 80 GPa，材料乙的剪切弹性模量为 45 GPa。若轴的许用扭转角为 ，求轴的传递转矩、材料甲和材料乙对应的扭转角，并判断应选用哪种材料。取 为 3.14。 三、综合应用题（本大题共6题（含1篇语篇、2个小题），共40分） 26.（5分）某带式输送机采用电动机、减速器和输出轴传递动力。电动机额定功率为 5.5 kW，减速器输出转速为 72.5 r/min，考虑传动损失后，输出轴实际传递功率为 5.2 kW。输出轴上安装有带轮，轴两端由滚动轴承支承。（1）计算输出轴传递的扭矩。（2）根据轴的主要受力和工作特点，判断该输出轴属于哪一类轴，并说明理由。（3）说明设计该输出轴结构时应重点考虑的两个因素。 27.（5分）某自动化生产线采用电动机通过联轴器驱动输送辊，电动机额定功率为 7.5 kW，转速为 1450 r/min。输送辊传动轴采用实心圆轴，材料为 45 钢，许用切应力取 35 MPa。设计时暂不考虑键槽对强度的削弱。（1）计算传动轴传递的扭矩，并根据扭转强度估算轴的最小直径。计算结果保留一位小数。（2）若按标准尺寸选用直径为 22 mm 的轴，说明该轴属于哪一类轴，并指出其主要功用。（3）该轴中部需要安装链轮，轴端需要安装联轴器。说明轴的结构设计时应重点考虑哪些因素，并提出两项减小应力集中的措施。 28.（10分）如图为某减速器传动轴结构简图。分析该图，试回答下列问题： （1）（1）结构中斜齿轮与轴采用了键连接，其键的标记为GB/T1096键20×1220×12×110，键的剖面尺寸20×12是根据的______直径（填“支承轴颈”、“配合轴颈”或“轴身”），从国家标准中选定。 （2）（2）为了使斜齿轮与右侧轴肩端面紧密贴合、定位牢靠，应保证轴肩高度h、轴肩过渡圆角半径r和斜齿轮毂圆角半径R之间的关系，应满足______不等式。 29.（5分）某减速机输出轴采用 45 钢制造，计算得到轴承受的最大扭矩为 ，材料许用切应力为 。该轴为实心圆轴，轴上需要铣制键槽，设计时取键槽削弱修正系数为 0.95。（1）按纯扭转强度计算轴的最小直径。（2）考虑键槽削弱后，计算修正直径，并从标准直径 55 mm、60 mm 中选择合适的轴径。（3）说明选用 45 钢作为该轴材料的主要依据。 30.（5分）某减速装置中的输出轴采用空心结构，外径为 40 mm，内径为 24 mm，轴长为 600 mm，材料密度取 kg/。同长度、同材料的实心轴外径也为 40 mm。两种轴均承受相同的扭矩，许用切应力相同。（1）计算空心轴与实心轴横截面积的比值，并计算空心轴相对于实心轴的质量减小百分比。（2）按扭转强度计算，比较空心轴与实心轴的承载能力。已知圆轴抗扭截面系数与 有关，实心轴可取 等于 0。判断空心轴能否在相同许用切应力下承受实心轴的全部扭矩。（3）结合轴的结构和使用要求，说明该输出轴采用空心结构的优点，并指出设计时还应校核的主要性能。 31.（10分）某自动化设备的传动轴原采用直径 60 mm 的实心 45 钢轴。为减轻转动部分质量，设计人员拟改用外径 70 mm 的空心轴，并要求空心轴与原实心轴具有相同的抗扭刚度。钢材密度取 。（1）按抗扭刚度相同的条件，计算空心轴的内径。（2）计算空心轴截面积与实心轴截面积的比值，并求理论减重百分比。（3）判断该空心轴方案是否可以直接替代实心轴，并说明还需校核的结构因素。 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 $ 山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目四：支承零部件 任务一：轴 时间：45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2分，共40分） 1. 对于一根高速旋转且对动平衡要求严格的轴，在轴的结构设计方面，以下哪项措施有助于更好地满足动平衡要求（ ） A. 尽量使轴的各部分结构对称 B. 增大轴的直径 C. 减少轴上的键槽数量 D. 采用空心轴结构 【答案】A 【解析】对高速旋转且动平衡要求严格的轴，应尽量使各部分结构相对于旋转轴线对称，以减小质量分布不均造成的不平衡离心力。增大轴径主要影响强度和刚度；减少键槽数量虽可减小局部质量不均，但不如整体结构对称直接；空心轴本身也不能保证动平衡。因此选A。 2. 轴端密封如下：①毡圈密封；②唇形密封圈密封；③机械密封；④缝隙沟槽密封；⑤曲路（迷宫）密封。其中属于接触式密封（ ） A. ①② B. ①②③ C. ② D. ①②④ 【答案】B 【解析】接触式密封是指密封件与轴或轴上零件直接接触并产生相对运动的密封。毡圈密封、唇形密封圈密封和机械密封均属于接触式密封，缝隙沟槽密封和曲路（迷宫）密封属于非接触式密封。因此选B。 3. 如图所示的齿轮直轴，按外形属于（ ） A. 光轴 B. 转轴 C. 实心轴 D. 阶梯轴 【答案】D 4. 冲压机中能将回转运动转换成往复直线运动的轴是（ ） A. 光轴 B. 曲轴 C. 阶梯轴 D. 挠性钢丝轴 【答案】B 【解析】曲轴通过曲柄与连杆机构，可将回转运动转换为往复直线运动；在冲压机中，电动机带动曲轴回转，再经连杆带动滑块作往复直线运动。曲轴也可在内燃机中实现往复直线运动向回转运动的转换。因此选B。 5. 下列关于转轴的说法正确的是（ ） A. 只承受转矩 B. 只承受弯矩 C. 既承受弯矩又承受转矩 D. 不承受任何载荷 【答案】C 【解析】转轴的特点就是既承受弯矩又承受转矩，这是它与传动轴（只承受转矩）和心轴（只承受弯矩）的区别。 6. 汽车发动机与变速箱之间的轴属于（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 【答案】C 【解析】汽车发动机与变速箱之间的轴主要作用是传递转矩，将发动机的动力传递给变速箱，属于传动轴。心轴只承受弯矩；转轴既承受弯矩又传递转矩；曲轴用于将回转运动和往复直线运动相互转换。 7. 下列关于如图所示的轴及轴上的键，叙述正确的是（ ） A. 两处平键所在的轴段称为轴颈，用于和轴上零件的轮毂配合，来支承转动零件及传递运动和动力 B. 轴上的两处平键均为A型普通平键，键的两个侧面为工作面，对中性好，装拆方便 C. 若该轴为齿轮减速器中的轴，同时承受转矩和弯矩的作用，则该轴属于传动轴 D. 按轴的结构来分，属于阶梯轴，便于轴上零件的装拆和定位 【答案】B 【解析】A项左端平键所在轴段位轴头 C项承受转矩和弯矩的作用承受转矩和弯矩的作用为转轴 D项按照形状分为阶梯轴、光轴、空心轴，按轴的结构来分直轴、曲轴、挠性轴 8. 数控机床的主轴属于（ ） A. 转轴 B. 心轴 C. 传动轴 D. 软轴 【答案】A 【解析】数控机床上的主轴工作时，既承受弯矩又承受转矩，属于转轴。 9. 内燃机、曲柄压力机等用于往返运动和旋转运动转换的专用零件，并兼有转轴和曲柄双重功能的是（ ） A. 直轴 B. 曲轴 C. 软轴 D. 传动轴 【答案】B 【解析】曲轴由若干曲柄、主轴颈和连杆轴颈等组成，既像转轴一样传递转矩，又利用曲柄结构实现回转运动与往复直线运动之间的相互转换，广泛用于内燃机和曲柄压力机。直轴、软轴和传动轴主要用于支承或传递回转运动，不具备曲柄的运动转换功能。因此选B。 10. 既传递转矩又承受弯矩的轴是（ ） A. 传动轴 B. 转轴 C. 心轴 D. 光轴 【答案】B 11. 主要用来传递转矩，不承受弯矩或承受很小弯矩的轴是（ ） A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 【答案】C 【解析】这是传动轴的定义，传动轴主要功能是传递转矩，如汽车传动轴等，其工作时不承受弯矩或承受很小弯矩。 12. 下列各轴中，属于转轴的是（ ） A. 减速器中的齿轮轴 B. 自行车的前、后轴 C. 火车的轮轴 D. 动力前置汽车的后轮轴 【答案】A 【解析】转轴既承受弯矩，又承受扭矩，并在工作时转动。减速器中的齿轮轴传递动力并承受扭矩，属于转轴；自行车前、后轴、火车轮轴和动力前置汽车的后轮轴主要承受弯矩而不承受扭矩，属于心轴。因此选A。 13. 以下哪种轴的应用场景主要在发动机中（ ） A. 直轴 B. 软轴 C. 曲轴 D. 心轴 【答案】C 【解析】曲轴在发动机中用于将活塞的往复直线运动转变为曲轴的回转运动，从而输出动力。直轴、软轴、心轴一般不在发动机中起主要作用。 14. 如图所示，轴的结构上标有“⑥”的部位是（ ） A. 轴颈 B. 轴环 C. 轴肩 D. 轴头 【答案】D 15. 下列钢铁材料中，适合制造曲轴和凸轮轴的是（ ） A. Q235 B. 45碳钢 C. 20Cr D. QT700-2 【答案】D 【解析】D选项为球墨铸铁，具有良好的铸造工艺性能，而且价格低，吸振性和耐磨性较好，适合制造曲轴和凸轮轴。 16. 下列常见的钢铁材料中，不适合作为轴的材料的是（ ） A. B. 45碳钢 C. 40Cr D. QT700-2 【答案】A 【解析】A选项为普通黄铜；B选项为优质碳素结构钢；C选项为合金结构钢；D选项为球墨铸铁。在生产实际中，轴的常用材料是优质碳素结构钢与合金结构钢，其次是球墨铸铁，故应选A选项。 17. 轴上零件周向固定的目的是（ ） A. 防止零件轴向移动 B. 防止零件转动 C. 保证零件定位 D. 便于安装拆卸 【答案】B 【解析】周向固定用于传递扭矩，防止零件相对于轴转动；轴向固定防止轴向移动。 18. 下列可作柴油机曲轴的铸铁材料是（ ） A. QT700-20 B. HT100 C. KTH300-06 D. RuT200 【答案】A 【解析】QT700-20为球墨铸铁，具有较高的强度和一定的塑性、韧性，能够承受柴油机曲轴工作时的交变载荷，适合用作柴油机曲轴材料。因此选A。 19. 轴的直径除符合标准系列外，还应符合______的直径系列。（ ） A. 轴承内孔 B. 轴承外圈 C. 轴承盖孔 D. 螺纹 【答案】A 【解析】轴的直径除符合标准系列外，还应符合轴承内孔 的直径系列。 20. 轴上零件轴向固定的方法不包括（ ） A. 轴肩 B. 套筒 C. 键连接 D. 圆螺母 【答案】C 【解析】轴上零件的轴向固定方法用于限制零件沿轴线方向的移动，常用方法有轴肩、套筒和圆螺母等。键连接主要用于传递转矩，不能可靠地实现零件的轴向固定，因此不包括键连接。故选C。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一台电动机的额定功率为 5.5 kW，额定转速为 1450 r/min。动力经传动装置传递到某轴，传动效率为 92%，该轴转速为 290 r/min。求该轴传递的转矩，并判断其是否超过许用转矩 180 N·m。 【答案】该轴传递的转矩约为 166.6 N·m，未超过许用转矩，满足强度要求。 【解析】传递功率为 。由 ，得 。因 ，故满足要求。 22. 某实心圆轴承受的转矩为 240 N·m，材料的许用剪应力为 40 MPa。按实心圆轴强度条件计算轴的最小直径，并从标准尺寸 30 mm、32 mm、35 mm 中选择合适的轴径；再计算选定轴径处的实际剪应力。 【答案】（1）轴的最小直径约为 31.3 mm。（2）应选用直径 32 mm 的轴。（3）直径 32 mm 处的实际剪应力约为 37.3 MPa，满足强度要求。 【解析】将转矩换算为 。由 ，得 ，故选 32 mm。实际剪应力 。 23. 某空心圆轴的外径为 50 mm，内径为 30 mm，传递转矩为 500 N·m，材料的许用剪应力为 30 MPa。求该轴的最大剪应力，并判断其是否满足强度要求；若以相同外径制造实心轴，比较空心轴所节省的截面积百分比。 【答案】（1）空心轴的最大剪应力约为 23.4 MPa。（2）因 23.4 MPa 小于 30 MPa，该轴满足强度要求。（3）空心轴比相同外径的实心轴节省的截面积约为 36%。 【解析】由空心圆轴强度公式 ，代入 得 。截面积节省率为 ，说明空心结构可减轻质量。 24. 某阶梯轴由带轮传递动力，带轮作用在轴上的合力为 1200 N，力的作用点到轴危险截面的距离为 250 mm。轴传递功率为 4 kW，转速为 600 r/min，材料的许用等效剪应力为 35 MPa。按弯曲转矩与扭转转矩合成计算危险截面的最小直径，并从标准尺寸 35 mm、36 mm、40 mm 中选择轴径。 【答案】（1）危险截面的弯曲转矩为 300 N·m，扭转转矩约为 63.7 N·m。（2）合成转矩约为 306.7 N·m。（3）轴的最小直径约为 35.4 mm，应选用直径 36 mm 的轴。 【解析】弯曲转矩 ；扭转转矩 。合成转矩 。由 ，得 ，故选 36 mm。 25. 某传动轴为直径 40 mm、长度 800 mm 的圆轴，传递功率为 7.5 kW，转速为 750 r/min。现有两种材料可供选择：材料甲的剪切弹性模量为 80 GPa，材料乙的剪切弹性模量为 45 GPa。若轴的许用扭转角为 ，求轴的传递转矩、材料甲和材料乙对应的扭转角，并判断应选用哪种材料。取 为 3.14。 【答案】（1）轴的传递转矩约为 95.5 N·m。（2）材料甲的扭转角约为 。（3）材料乙的扭转角约为 。（4）应选用材料甲，因为材料甲的扭转角小于许用值，材料乙的扭转角超过许用值。 【解析】由 ，得 。极惯性矩 。由 ，材料甲得 ，材料乙得 ，故选材料甲。 三、综合应用题（本大题共6题（含1篇语篇、2个小题），共40分） 26.（5分）某带式输送机采用电动机、减速器和输出轴传递动力。电动机额定功率为 5.5 kW，减速器输出转速为 72.5 r/min，考虑传动损失后，输出轴实际传递功率为 5.2 kW。输出轴上安装有带轮，轴两端由滚动轴承支承。（1）计算输出轴传递的扭矩。（2）根据轴的主要受力和工作特点，判断该输出轴属于哪一类轴，并说明理由。（3）说明设计该输出轴结构时应重点考虑的两个因素。 【答案】（1）轴传递的扭矩为。（2）该轴属于转轴。轴上带轮产生径向力，使轴承受弯矩；同时轴需要传递动力而承受扭矩，因此属于同时承受弯矩和扭矩的转轴。（3）应重点考虑：①轴在扭矩和弯矩共同作用下的强度，包括键槽、轴肩等结构引起的应力集中；②带轮和轴承的安装、定位及轴向固定结构。 【解析】（1）输出轴实际传递功率为，转速为。由功率、转速和扭矩的关系式，得。（2）带轮受带传动拉力作用，会使轴承受弯矩；输出轴传递动力时还承受扭矩，且工作时转动，因此该轴属于转轴。（3）结构设计应重点保证两方面要求：一是满足扭矩和弯矩共同作用下的强度，并通过合理设置键槽、轴肩圆角等减小应力集中；二是保证带轮、轴承等零件能够可靠安装、定位和轴向固定。 27.（5分）某自动化生产线采用电动机通过联轴器驱动输送辊，电动机额定功率为 7.5 kW，转速为 1450 r/min。输送辊传动轴采用实心圆轴，材料为 45 钢，许用切应力取 35 MPa。设计时暂不考虑键槽对强度的削弱。（1）计算传动轴传递的扭矩，并根据扭转强度估算轴的最小直径。计算结果保留一位小数。（2）若按标准尺寸选用直径为 22 mm 的轴，说明该轴属于哪一类轴，并指出其主要功用。（3）该轴中部需要安装链轮，轴端需要安装联轴器。说明轴的结构设计时应重点考虑哪些因素，并提出两项减小应力集中的措施。 【答案】（1）传动轴传递的扭矩为。换算为。按实心圆轴扭转强度条件，得 。（2）选用直径为22 mm的轴时，该轴属于转轴。链轮传动产生的径向力使轴承受弯矩，轴同时传递转矩，因此其主要功用是在传递运动和转矩的同时承受弯矩。（3）应考虑链轮、联轴器和轴承的安装定位，轴上零件的轴向固定，以及轴的强度、刚度和工艺性。可采用较大的圆角过渡，避免轴径突变；键槽端部采用圆弧过渡，以减小应力集中。 【解析】（1）已知、。由得，即。实心圆轴在纯扭转下有，令，得。（2）链轮受链条拉力作用，会对轴施加径向载荷并产生弯矩；轴还要传递转矩，因此该轴同时承受弯矩和扭矩，属于转轴。（3）结构设计应保证链轮、联轴器和轴承的安装、定位及轴向固定，并校核轴的强度、刚度和工艺性。轴肩处采用较大圆角过渡、键槽端部采用圆弧过渡，均可减小应力集中。 28.（10分）如图为某减速器传动轴结构简图。分析该图，试回答下列问题： （1）（1）结构中斜齿轮与轴采用了键连接，其键的标记为GB/T1096键20×1220×12×110，键的剖面尺寸20×12是根据的______直径（填“支承轴颈”、“配合轴颈”或“轴身”），从国家标准中选定。 【答案】轴径 （2）（2）为了使斜齿轮与右侧轴肩端面紧密贴合、定位牢靠，应保证轴肩高度h、轴肩过渡圆角半径r和斜齿轮毂圆角半径R之间的关系，应满足______不等式。 【答案】r＜R 29.（5分）某减速机输出轴采用 45 钢制造，计算得到轴承受的最大扭矩为 ，材料许用切应力为 。该轴为实心圆轴，轴上需要铣制键槽，设计时取键槽削弱修正系数为 0.95。（1）按纯扭转强度计算轴的最小直径。（2）考虑键槽削弱后，计算修正直径，并从标准直径 55 mm、60 mm 中选择合适的轴径。（3）说明选用 45 钢作为该轴材料的主要依据。 【答案】（1）。实心圆轴有， 。（2）考虑键槽削弱，。因此应选择标准直径 60 mm。（3）45 钢具有较好的强度、塑性和切削加工性能，调质或正火后能满足一般传动轴的承载要求，且材料来源广、成本适中。 【解析】（1）将扭矩换算为。实心圆轴按纯扭转强度设计时，，因此 。（2）键槽削弱轴的承载能力，按给定修正系数修正，。在55 mm和60 mm两个标准直径中，55 mm小于计算直径，应选60 mm。（3）45钢具有较好的强度、塑性和切削加工性能，经正火或调质处理后可满足一般传动轴的承载要求；同时其材料来源广、成本适中，适合制造该类轴。 30.（5分）某减速装置中的输出轴采用空心结构，外径为 40 mm，内径为 24 mm，轴长为 600 mm，材料密度取 kg/。同长度、同材料的实心轴外径也为 40 mm。两种轴均承受相同的扭矩，许用切应力相同。（1）计算空心轴与实心轴横截面积的比值，并计算空心轴相对于实心轴的质量减小百分比。（2）按扭转强度计算，比较空心轴与实心轴的承载能力。已知圆轴抗扭截面系数与 有关，实心轴可取 等于 0。判断空心轴能否在相同许用切应力下承受实心轴的全部扭矩。（3）结合轴的结构和使用要求，说明该输出轴采用空心结构的优点，并指出设计时还应校核的主要性能。 【答案】（1）实心轴面积为 等于 ，空心轴面积为 等于 。面积比为 等于 等于 0.64。空心轴质量约为实心轴的 64%，质量减小约 36%。（2）扭转承载能力比为空心轴的理论抗扭承载能力约为实心轴的 87.0%，不能在相同外径和许用切应力下承受实心轴的全部扭矩。（3）空心轴可在满足刚度和强度要求的条件下减小质量，降低转动惯量，便于减轻设备重量。设计时还应校核扭转刚度、弯曲刚度、疲劳强度以及轴端连接结构的可靠性。 【解析】（1）两轴长度和材料相同，质量与截面积成正比。A2/A1=(402−242)/402=0.64，空心轴质量为实心轴的64%，减小36%。（2）抗扭承载能力比T2/T1=(404−244)/404=0.8704，约为87.0%，不能承受实心轴的全部扭矩。（3）空心结构可减轻质量、降低转动惯量；还应校核扭转刚度、弯曲刚度、疲劳强度及轴端连接可靠性。 31.（10分）某自动化设备的传动轴原采用直径 60 mm 的实心 45 钢轴。为减轻转动部分质量，设计人员拟改用外径 70 mm 的空心轴，并要求空心轴与原实心轴具有相同的抗扭刚度。钢材密度取 。（1）按抗扭刚度相同的条件，计算空心轴的内径。（2）计算空心轴截面积与实心轴截面积的比值，并求理论减重百分比。（3）判断该空心轴方案是否可以直接替代实心轴，并说明还需校核的结构因素。 【答案】（1）抗扭刚度相同时，极惯性矩相等，有。因此。（2）截面积比为。理论减重百分比为 。（3）不能直接替代。还需校核空心轴的抗弯强度、局部稳定性、键槽或花键连接、轴肩过渡和内孔加工精度，确认其满足实际工作要求后方可采用。 【解析】（1）圆轴抗扭刚度为。两轴材料和长度相同，要使抗扭刚度相同，需使极惯性矩相等。实心轴，空心轴。令，得，所以。（2）空心轴与实心轴的截面积比为。同材料、同长度时质量与截面积成正比，因此理论减重百分比为。（3）抗扭刚度相同并不表示可直接替代，仍需校核空心轴的抗弯强度、疲劳强度、局部稳定性、键槽或花键连接强度、轴肩过渡处强度及内孔加工精度，确认满足实际载荷和装配要求后方可采用。 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 $