轴的设计(习题)
利用轴对称设计图案--习题精选及答案(二)
利用轴对称设计图案习题精选（二) ★轴对称的性质1．下列图案中，对称轴的条数超过一条的是________。
2．下列说法中，正确说法的个数有（）①对顶角是轴对称图形,其中一个角的平分线是它的一条对称轴；②等腰三角形至少有1条对称轴,至多有3条对称轴；③两个全等的三角形一定关于某直线对称；④两图形关于某直线对称，对称点一定在直线的两旁。
A．1B．2C．3D．43．画出图15－4－1中各图的对称轴.4．如图15－4－2,分别以直线L为对称轴，画出图形的另一半，先猜一猜，再试一试。
5．如图15－4－3,已知△ABC,直线MN,求作△A B C '''，使△A B C '''与△ABC 关于MN 对称，并指出它的对应点、对应线段和对应角。
★利用轴对称设计图案6．如图15－4－4，下列四个图形中，不是轴对称图形的是（）7．正方形经过适当的剪拼，可得到不同的轴对称图案，如图15－4－5,将标号为A 、B 、C 、D 的正方形沿图中的虚线剪开后,得到标号为P 、Q 、M 、N 的四组图形，按照哪个正方形剪开后得到哪组图形的对应关系填空：A 与______对应；B 与______对应；C 与______对应；D 与______对应。
［学科综合］8．如图15－4－6，已知△ABC 和直线l ,求作△A B C '''，使△A B C '''与△ABC 关于直线l 轴对称,并指出其对称点.9．如图15－4－7，以虚线为对称轴画出图的另一半。
[创新思维]（一）新型题10．观察图15－4－8中的10种图形，说出哪些图形可以放在一起形成轴对称（可以将图形上下放置或左右放置）。
(二)课本习题变式题11．（课本P57习题第2题变式题）在黑板上钉着20枚钉子（如图15－4－9），相邻的两个钉子间的距离（指上下左右）等于1cm，请从●号钉子开始到★号钉子为止绷上一跟19cm 长的线，使这根线通过所有钉子。
轴习题
一、填空题(17小题)[1]一个阶梯轴由___________，______________及轴身三部分组成。
[2]对于一般的______________，可使用弯扭合成的方法进行强度计算。
[3]按承载情况的不同, 直轴可分为______________、_______________、和_________________三种。
[4]在轴上切制螺纹的末尾处必须有螺纹加工的______________。
[5]轴上零件的轴向固定的常用方法有________________、________________、_______________等。
[6]轴上零件的周向固定的常用方法有____________，_____________，____________等。
[7]轴上安装零件有确定的位置，所以要对轴上的零件进行___________固定和__________固定。
[8]轴上的齿轮主要靠___________进行周向定位和固定，而常用_____________________进行轴向定位和固定。
[9]为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度_____________，为便于加工，同一个轴上的键槽应_____________________________________。
[10]工作时既承受弯矩又传递转矩的轴叫___________轴。
[11]在需要磨削加工的轴径上，应留有使砂轮能越过工作面的______________。
[12]在轴的结构设计中，增大轴的过渡圆角半径，是为了_________________________。
[13]在轴的结构设计中，为了减小应力集中，应尽可能_______________阶梯的变化次数和变化幅度，且在阶梯过渡处，应采用尽可能大的_______________________。
[14]在轴的按弯扭合成强度计算公式中，α值的意义是______________________________________。
机械设计专升本章节练习题(含答案)——轴
第15章轴【思考题】15-1 轴的功用是什么？15-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？15-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？15-4 轴的一般设计步骤是什么？15-5 轴的常用材料有那些？15-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？15-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？15-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？A级能力训练题1.最常用的制造轴的材料是______。
设计承受很大载荷的轴，宜选用的材料是______。
（1）20号钢（2）45号钢（3）40Cr （4）QT400-172.为使零件在轴向定位比较可靠，零件的倒角或圆角半径r与轴肩处的圆角半径R必须满足______。
（1）R=r （2）R>r （3）R<r3.增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是______。
（1）使零件的轴向定位比较可靠（2）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（3）使轴的加工方便4.轴上安装有紧配合的零件，应力集中将发生在轴上______。
（1）轮毂中段部位（2）沿轮毂两端部位（3）距离轮毂端部为1/2轮毂长度部位5.在轴的初步计算中，轴的直径是按______来初步确定的。
（1）弯曲强度（2）扭转强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径6.主动齿轮1，通过中间齿轮2，带动从动齿轮3以传递功率。
则中间齿轮2的轴是______。
（1）转轴（2）心轴（3）传动轴7.对轴采用表面热处理或表面冷加工的方法，可以提高它的______。
（1）静力强度（2）疲劳强度（3）耐冲击性能（4）刚度8. 材料为45钢经调质处理的轴由计算发现处于危险共振区，解决的措施是______。
（1）采用其它钢材 （2）采用表面硬化处理 （3）改变轴的直径9. 自行车轮的轴是______；自行车当中链轮的轴是______。
（1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴10. 汽车下部，由发动机、变速器，通过万向节联轴器带动后轮差速器的轴是______。
5 1 轴练习题(三)
5 1 轴练习题(三)5-1轴练习题(三)5-1轴心运动（三）班级姓名学号一、填空1，轴的结构除了考虑零件固定与支承以外，还需考虑到加工、装配等的工艺性要求。
2.在轴的加工工艺性中，需磨削的轴段，阶梯处应设有砂轮越程槽；需切制螺纹的轴段，应设有螺尾退刀槽；轴的长径比l/d大于4时，轴的两端应开设中心孔，以便于加工时用顶尖支承和保证轴段的同轴度。
3.在轴的结构中，加工工艺所需的常见结构元件是砂轮过行程槽、螺旋尾背槽和中心孔。
4.为了减少刀具种类和节省换刀时间，同一轴上的所有圆角半径、倒角尺寸和环形槽宽度应尽可能统一。
轴上不同轴段的健康槽应布置在轴的同一母线上，以便一次夹紧后用铣刀切割。
5.轴的轴端（指零件）通常采用圆螺母轴向固定的方法，可承受较大的轴向力。
圆螺母的大直径应小于（大于、小于或等于）安装件的孔径。
一般采用普通细螺纹，以减少对轴强度的影响。
6、为保证圆螺母的固定，常采用双圆螺母或圆螺母加止动垫圈方法来防松。
7.用轴端扣环、轴套、圆螺母轴向固定时，安装件的轮毂长度应大于安装件的轴段长度，使安装件端面靠近固定件就位。
8、轴常设计成阶梯形的目的有便于零件定位和便于装拆。
9.为了保证零件的扭矩传递，防止零件与轴向之间的相对旋转，轴上的旋转零件应沿圆周方向固定。
常用的固定方法有键联接和过盈配合，其中键联接形式应用最为广泛。
10、为了便于零件装拆，阶梯轴各段直径应从轴端分别向中间增大，轴端应出倒角。
11，为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度略短，为便于加工，同一个轴上的键槽应在同一加工直线上。
12.在轴的结构设计中，增加轴的过渡圆角半径是为了减少应力集中。
13，在轴的结构设计中，为了减小应力集中，应尽可能减少阶梯的变化次数和变化幅度，且在阶梯过渡处，应采用尽可能大的过渡圆角。
二、判断问题（×）1，阶梯轴的截面尺寸变化处采用圆角过渡目的是为了便于加工。
(√) 2.如果同一轴上有多个键槽，则键槽应布置在同一条直线上，宽度应一致，以便于加工。
轴设计习题课新
0.76 0.94
Sca
Ss S 6.26 S 1.4 Ss2 S2
因此所设计的轴是安全的
《机械设计》
7、校核滚动轴承的寿命。（略） 8、校核两个键的强度。（略）
《机械设计》
要求：
本章作业题：6.4
1、最细轴径处为安装大带轮直径处，带 轮需轴向固定；
2、大带轮在装配图上可不用画出，其孔 径确定：先按弯扭合成法算出最细处直 径，然后查《机械设计课程设计》P73页 表9-7中的优先数来定具体值；
10
15
《机械设计》
各轴段的长度尺 寸如何确定？
此轴向距离应保证 轴承盖上的螺栓能
取下来
15
此处是否需要 轴端挡圈？
此处不需要，但如果此处安装的是带轮、链轮或齿轮等，则需 要轴端挡圈，起轴向固定作用！
《机械设计》
轴系装配图的完成示例：
《机械设计》
在装配图上凡是有配合的地方需要标注：
f55k6 f58H7/r6
查表6-1得：
s 1 300 MPa -1 155 MPa
查表6-1中的注释得： （也可直接计算得到）
s 0.2 0.1
c. a-a截面应力集中系数：
查附表6-1
ks 1.825
k 1.625
d. 表面状态系数及尺寸系数：
Ss
ks
s b
s 1 sa ssm
查附表6-5、附表6-4, 得，
定位联轴器直径为：d② = d① + 2×(2.5~5) mm = 53mm
轴承内径为：
d③ = d② + 2×(1~2) mm = 55mm
故可选轴承型号为：7211C
《机械设计》
5-1-3 《轴》练习题(三)
☼ 5-1-3《轴》练习题（三）☼班级姓名学号一、填空题:1、轴的结构除了考虑零件与以外，还需考虑到、等的工艺性要求。
2、在轴的加工工艺性中，需磨削的轴段，阶梯处应设有；需切制螺纹的轴段，应设有；轴的长径比L/D大于4时，轴的两端应开设，以便于加工时用顶尖支承和保证轴段的同轴度。
3、轴的结构中，加工工艺所需的结构要素常见的有、、。
4、为了减少刀具品种，节省换刀时间，同一根轴上所有的、、等应尽可能统一，轴上不同轴段的健槽应布置在轴的，以便一次装夹后用铣刀切出。
5、采用圆螺母作轴向固定的方法通常用于轴的 (指部位),能承受较大的轴向力，圆螺母的大径要（大于、小于、等于）安装零件的孔径，一般采用牙螺纹，以减少对轴强度的影响。
6、为保证圆螺母的固定，常采用或方法来防松。
7、用轴端挡圈、轴套、圆螺母作轴向固定时，安装的零件轮毂长度应装零件的轴段长度，其目的。
8、轴常设计成阶梯形的目的有和。
9、为保证零件传扭，防止零件和轴向的相对转动，轴上的转动件要有固定，常用的固定方法有和，其中形式应用最广泛。
10、为了便于零件装拆，阶梯轴各段直径应，轴端应出。
11、为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度，为便于加工，同一个轴上的键槽应。
12、在轴的结构设计中，增大轴的过渡圆角半径，是为了。
13、在轴的结构设计中，为了减小应力集中，应尽可能阶梯的变化次数和变化幅度，且在阶梯过渡处，应采用尽可能大的。
二、判断题:（）1、阶梯轴的截面尺寸变化处采用圆角过渡目的是为了便于加工。
（）2、在同一轴上若有多个键槽时，要尽量布置在同一直线上，且宽度一致，以便于加工。
（）3、轴的长径比大于3时，轴两端应开设中心孔。
（）4、为便于过盈配合件的装配，轴和孔均需有倒角尺寸可任取。
（）5、轴上的多个键槽应布置成相互位置为90°。
（）6、增大轴在阶梯过渡处的圆角半径的作用是降低应力集中，提高轴的疲劳强度。
三、单项选择题:1、增大轴在截面变化处的圆角半径，有利于（）。
机械设计-轴考试复习与练习题
轴复习与练习题一、单项选择题1、工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
A．心轴B．转轴C．传动轴D．曲轴2、采用的措施不能有效地改善轴的刚度。
A．改用高强度合金钢B．改变轴的直径C．改变轴的支承位置D．改变轴的结构3、根据轴的承载情况，的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩B．只承受弯矩不承受转矩C．不承受弯矩只承受转矩D．承受较大轴向载荷4、自行车前轴是。
A、固定心轴B、转动心轴C、转轴D、传动轴5、在机床设备中，最常用的轴是。
A、传动轴B、转轴C、曲轴6、车床的主轴是。
A、传动轴B、心轴C、转轴7、传动齿轮轴是轴A、传动轴B、转轴C、曲轴8、具有固定可靠、装拆方便等特点，常用于轴上零件距离较大处及轴端零件的轴向固定是（）。
A、圆螺母B、圆锥面C、轴肩与轴环9、在轴上支承传动零件的部分称为（）。
A、轴颈B、轴头C、轴身10、具有结构简单、定位可靠、能承受较大的轴向力等特点，广泛应用于各种轴上零件的轴向固定是（）。
A、紧定螺钉B、轴肩与轴环C、紧定螺钉与挡圈11、常用于轴上零件间距离较小的场合，但当轴的转速要求很高时，不宜采用的轴向固定是（）。
A、轴肩与轴环B、轴端挡板C、套筒12、接触面积大、承载能力强、对中性和导向性都好的周向固定是（）。
A、紧定螺钉B、花键连接C、平键连接13、加工容易、装拆方便，应用最广泛的周向固定是（）。
A、平键连接B、过盈配合C、花键连接14、同时具有周向和轴向固定作用，但不宜用于重载和经常拆装场合的固定方法是（）。
A、过盈配合B、花键连接C、销钉连接15、对轴上零件其周向固定的是（）。
A、轴肩与轴环B、平键连接C、套筒和圆螺母16、为了便于加工，在车削螺纹的轴段上应有（），在需要磨削的轴段上应留出（）。
A、砂轮越程槽B、键槽C、螺纹退刀槽17、轴上零件最常用的轴向固定方法是（）。
A、套筒B、轴肩与轴环C、平键连接18、轴的端面倒角一般为（）。
A、40°B、50°C、45°19、在阶梯轴中部装有一个齿轮，工作中承受较大的双向轴向力，对该齿轮应当采用（）方法进行轴向固定。
机械设计轴的练习题
轴考试练习题一、单项选择题1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 。
A ．心轴B ．转轴C ．传动轴D ．曲轴2 采用 的措施不能有效地改善轴的刚度。
A ．改用高强度合金钢B ．改变轴的直径C ．改变轴的支承位置D ．改变轴的结构3 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑 。
A ．轴上键槽削弱轴的强度B ．合成正应力与切应力时的折算系数C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数D ．正应力与切应力方向不同4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 。
A ．脉动循环B ．对称循环C ．静应力D ．非对称循环5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）()22T M M ca α+=，α应取 。
A．α≈0.3 B．α≈0.6 C．α≈1 D．α≈1.36 根据轴的承载情况，的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩B．只承受弯矩不承受转矩C．不承受弯矩只承受转矩D．承受较大轴向载荷二、填空题7 自行车的中轴是轴，而前轮轴是轴。
8 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径轴上零件的圆角半径或倒角C。
9 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对的敏感性。
10 传动轴所受的载荷是。
11 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按处理。
三、问答题12 轴受载荷的情况可分哪三类?试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴?13 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效?为什么?14 轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法?各有何特点?各应用于什么场合?15 轴的计算当量弯矩公式()22T M M ca α+=中，应力校正系数а的含义是什么?如何取值?16 影响轴的疲劳强度的因素有哪些?在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪些措施使其满足强度要求?四、分析计算题17 试分析题17图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判定各轴的类型。
轴习题
某机械传动轴，输入轮MB=3kN·m ，输出两轮MA=1.8kN·m 、Mc=1.2kN·m ，求出截面1-1、2-2的扭矩，并画扭矩图。
取截面2-2右侧为研究对象，可得解:解：（2）作扭矩图传动轴B 点处的截面上，扭矩发生突变， 突变量等于该截面上外力偶矩的数值。
如图所示为传动系统主轴，已知轴转速n=300rpm ，主动轮A 输入的功率 PA ＝40kW ，从动轮B 、C 、D 输出的功率分别为PB=16kW ，PC=PD ＝12kW ，求出各截面的扭矩，并绘扭矩图。
解:（1）计算外力偶矩（2）画扭矩图实心轴与空心轴通过牙嵌式离合器联接传递转矩，已知轴的转速n=120r/min ，传递的功率P=10kW ，材料的许用切应力[τ]=40MPa ，空心轴内径为d1，外径为Dl 。
空心轴内外径之比α＝d1/D1=0.6，试设计实心轴的直径d 和空心轴的外径D1。
（2得：空心轴直径 022=+-C M T 022=++-B A M M T 或，()()m KN KN M M KN M T B A C ⋅=---=--=--=-=-2.10.38.12.122()()mKN KN M M KN M T B A C ⋅=---=--=--=-=-2.10.38.12.1)1(22解：m N n P M A A ⋅=⨯==3.12733004095509550mN n P M B B ⋅=⨯==3.5093001695509550m N M M D C ⋅=⨯==0.382300169550m N M T B ⋅-=-=3.5091m N M M T A B ⋅=+-=+-=7643.12733.5092m N M T D ⋅==3823mmT d 3.46402.0108.795][2.0333=⨯⨯==τmm T D 5.484012.0108.795][12.0343341=⨯-⨯=-=）（）（ατα解:（1）计算外力偶矩及扭矩如例6-2题，若轴的直径d=50mm ，轴材料的剪切模量G ＝80GPa ，许用切应力[τ]=40MPa ，单位长度的许用扭转角[θ]＝1.50／m ，试校核轴的强度和刚度。
轴习题
• 16.1.10 材料为钢质的传动轴，轴上分置四 材料为钢质的传动轴， 个带轮（如图），主动轮C上输入功率 ），主动轮 个带轮（如图），主动轮 上输入功率 PC=65KW，三个从动轮 、B、D其输出功 ，三个从动轮A、 、 其输出功 率分别为PA=15KW、PB=20KW、 率分别为 、 、 PD=30KW，当轴 ，当轴n=470r/min时， 时 • 受扭矩最大。 受扭矩最大。 • a）A－B极 b）B－C极 c）C－D极 ） － 极 ） － 极 ） － 极 • 16.1.11 空心轴与同尺寸的实心轴相比较， 空心轴与同尺寸的实心轴相比较， 其抗扭强度 ，而其重量 。 • a）降低 ） • b）增强 ） • c）不变 ）
• 16.2.9为了尽可能减少轴上的应力集中，以 为了尽可能减少轴上的应力集中， 为了尽可能减少轴上的应力集中 提高疲劳强度，要求① 提高疲劳强度，要求① ， ② ③ ， 。 ④ • 。 • 16.2.10 轴按扭矩初步估计，其公式 轴按扭矩初步估计， 实质上是有弯矩的， 为 ，实质上是有弯矩的，可见 这是常用的一种近似方法作强度计算， 这是常用的一种近似方法作强度计算，即 • 它一般应于① 它一般应于① ， ② ，③ ， ④ 。
轴
• 16.1.1 自行车轮的轴是 。 • a）心轴 b）转轴 ） ） c）传动轴 ） • 16.1.2 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴） 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴） 是 。 • a）心轴 b）转轴 ） ） c）传动轴 ） • 16.1.3 后轮驱动的汽车，其前轮的轴是 后轮驱动的汽车， 。 • a）心轴 b）转轴 ） ） c）传动轴 ） • 16.1.4 某45钢轴的刚度，可采取 钢轴的刚度， 措施 钢轴的刚度 来提高其刚度。 来提高其刚度。 • a）用40Cr钢代替 b）淬火 ） 钢代替 ） c）增大轴的尺寸 ） • d）改进轴的结构以减轻应力集中 ）
机械设计第八章 轴 课后习题答案
第八章 轴及轴毂联接8-1 答：Ⅰ轴为传动轴，Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴为转轴，Ⅴ轴为心轴。
8-2 答：见表8-2。
8-3 答： 由左到右：1）键槽位置错误，2）动静件之间应有间隙，3）轴承盖处应设密封装置，4）应有调整垫片，5）轴承内圈定位过高，6）与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度，7）轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴，8）轴承内圈无定位。
改进后输出轴的结构如题8-3解图：题8-3解图8-4 解：1．作计算简图并求轴的支反力（图b ）水平面的支反力垂直面的支反力2．计算弯矩并作弯矩图（图c ）水平面弯矩图M H =R AH ×178=2124×178N·mm =378N·m垂直面弯矩图M V1=R A V ×178=－190×178N·mm=－33800N·mmM V2=R BV ×72=2910×72N·mm=210000N·mm合成弯矩图（图d ） 3．计算转矩并作转矩图(图e)T =F t d/2=7375×400/2=1475000N·mm计算截面C 的当量弯矩mmN 963133mm N )1475000(0.6380000)(22221d1⋅=⋅⨯+=+=T αM M N 901N 250272720/2004217125072/2r a AV=⨯-⨯=⋅-⋅=F d F R mmN 380000mm N 37800033800222H 2v11⋅=⋅+=+=M M M mm N 320004mm N 378000210000222H 2v22⋅=⋅+=+=M M M N 1242N 25027375725072t AH =⨯=⨯=F R N 5251N 2501783757250178t BH =⨯=⨯=F R N 2910N 2501782720/20042171250178/2r a BV =⨯+⨯=⋅+⋅=F d F RM d2=M 2=432000N·mm按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的材料为45钢，调质处理，由表8-2查得[σ－1]=60MPa 。
轴的习题
轴补充习题一、 选择与填空题1．轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在轴上 。
（1）轮毂中间部位 （2）沿轮毂两端部位 （3）距离轮毂端部为1/3轮毂长度处2．在进行轴的疲劳强度计算时，若同一截面上有几个应力集中源，则应力集中系数应取为 。
（1）各应力集中系数 （2）其中较大值 （3）平均值 （4）其中较小值3．按当量弯矩计算轴的强度时，公式22) T (α+=M M ca 中，系数α是考虑 。
（1）材料抗弯与抗扭的性能不同 （2）弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同 （3）强度理论的要求4．对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 。
（1）静强度 （2）刚度 （3）疲劳强度 （4）耐冲击性能二、分析与思考1．何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴和后轴及脚踏板轴分别是什么轴？2．试说明下面几种轴材料的使用场合，Q235-A ，45，1Cr18Ni9Ti ，QT600-2，40CrNi 。
3．为什么一般不能用合金钢碳钢来提高轴的刚度？4． 图示为起重机卷筒的四种结构方案，试比较：(1) 哪个方案的卷筒轴是心轴？哪个是转轴？(2) 从轴的受载分析，哪个方案的轴较粗？哪个方案的轴较细？(3) 从制造工艺看，哪个方案较好？a) b) c) d)（4）对于转轴在设计时应如何初步估算它的最小轴径？结构设计完后应按什么强度对它进行校核？三、 设计计算题1．已知一传动轴的材料为40Cr 调质，传递功率kW P 12=，转速min /r n 80=。
试：（1）按扭转刚度计算轴的直径；（2）按扭转强度计算轴的直径（设轴的允许转角[]m /.50≤φ）。
2．直径mm d 75=的实心轴与外径mm d 850=的空心轴的扭转强度相等，设两轴的材料相同，试求该空心轴的内径1d 和减轻重量的百分率。
四、结构改错题教科书15-4。
机械设计练习题及参考答案
机械设计练习题及参考答案一、填空题（共20分,每小题2分）1, 轻载，转速高并要求旋转精度高的支承可采用（球）轴承。
当轴的跨度大，刚度低时可采用（调心）轴承。
2，在平键联接中，键的（侧）面是工作面，剖面尺寸b×h是根据（轴径）按标准选取。
3，齿轮传动的失效形式是（点蚀），（折断），（磨损），（胶合）。
4，轴的结构设计中，实现轴上零件轴向定位的方法有（轴肩），（套筒）。
5，皮带传动中，松边应布置在（上），链传动中松边应布置在（下）。
6，滑动轴承的常用材料中，（轴承合金）不能单独制作轴瓦，只能贴附在轴瓦上作（轴承衬）。
7，齿轮的失效形式中，点蚀是由（接触）应力引起的，折断是由（弯曲）应力引起的。
8，角接触球轴承在使用中应（成对使用），（反向安装）。
9，一对相互啮合传动的齿轮，其齿面接触应力σH1和σH2的大小关系是（相等），而齿根弯曲应力σF1 和σF1的大小关系是（不等）。
10，皮带传动不能保正精确传动比是因为皮带的（弹性滑动），而链传动的瞬时传动比变化则是由于链条的（多边形效应）。
二、选择题（共15分,每小题1.5分）1，带传动的主动轮圆周速度V1，从动轮圆周速度V2，带速度V，则___。
（B）A，V1=V=V2 B，V1>V>V2 C，V1<V<V2 D，V1<V=V22，以打滑和疲劳断裂为主要失效形式的传动为___。
（ B）A, 齿轮 B, 皮带 C, 蜗杆 D，链3，闭式软齿面齿轮的设计准则是___。
（ C）A,按弯曲疲劳强度设计B,按弯曲疲劳强度设计，按接触疲劳强度校核C,按接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核D，按弯曲疲劳强度校核4，带传动的紧边拉力F1，松边拉力F2，初拉力F0。
则有效圆周为__ _ 。
（D ）A,F2+F0 B,F1 +F0 C, F1+F2 D,F1-F25，齿轮弯曲强度不足时会导致___。
（ B）A,齿面磨损 B, 轮齿折断 C, 齿面胶合 D, 齿面点蚀6，蜗杆传动用于传递___之间的运动和动力。
3-1轴 习题
习题19-1 自行车的前轴、中轴、后轴各是心轴还是转轴？19-2 如图所示为起重机绞车从动齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。
图a）为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴两端支架在机座轴承中；图b）为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴两端用键与机座联接；图c）为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴两端支架在机座轴承中。
以上三种形式中的轴分别是心轴、转轴还是传动轴？1—从动齿轮2—卷筒3—轴题19-2图19-3如图所示为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A输入，齿轮1输出转矩T1，齿轮2输出转矩T2，且T1>T2。
试比较两种布置方案中各段轴所受转矩的大小。
题19-3图题19-4图19-4 已知图中轴系传递的功率P=2.2kW，转速n=95r/min，标准直齿圆柱齿轮的齿数z=79，模数m=2mm。
试设计轴的结构并进行强度校核。
（电动机驱动，载荷平稳）19-5 已知一转轴在直径d=55 mm处，受不变的转矩T=1540 N·m和弯矩M=710 N·m作用，轴材料为45钢，经调质处理。
问该轴能否满足强度要求？19-6 计算图示二级斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴Ⅱ。
已知中间轴Ⅱ输入功率P=40kW，转速n2=200r/min；齿轮2的分度圆直径d2=688 mm，螺旋角β2=12°51′；齿轮3的分度圆直径d3=170 mm，螺旋角β3=10°29ˊ。
19-7 指出图中轴的结构有哪些不合理的地方？并画出改正后的轴结构图。
19-8 为了改进轴的结构，减少应力集中，提高轴的疲劳强度，在下列情况下应采取什么结构措施？并绘图说明。
设计轴肩时，如与轴相配的零件必须采用很小的圆角半径，可采用哪些结构形式。
如轴上有直角凹槽、键槽、花键等，可采用哪些结构形式。
如轴与轴上零件为过盈配合时，可采用哪些结构形式。
题19-6图题19-7图19-9应满足的基本要求。
指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。
王黎钦《机械设计》第5版课后习题(轴)【圣才出品】
王黎钦《机械设计》第5版课后习题第10章轴10.1心轴、传动轴和转轴是如何分类的？试各举一实例。
答：根据轴的承载情况不同可分为转轴、心轴和传动轴三类。
（1）转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴；（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴；（3）心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车厢的轴、自行车的前轴。
10.2一般情况下，轴的设计为什么分三步进行？每一步解决什么问题？轴的设计特点是什么？答：转轴在工作中既受弯矩又受转矩，心轴和传动轴可看作转轴的特例。
如果知道了转轴所受的转矩和弯矩就可算出轴的各段尺寸。
但一般在开始计算时并不知道轴的形状和尺寸，无法确定轴的跨距和力的作用点，也就无法求出弯矩。
为了解决这个问题，轴的设计分三步进行：（1）初定轴径；（2）结构设计，画草图，确定轴的尺寸，得到轴的跨距和力的作用点；（3）计算弯矩，进行校核计算。
如不满足要求，则应修改轴径，重复第二、三步，直到满足设计要求。
转轴的设计特点就是在设计过程中，结构设计和设计计算交叉进行。
10.3在轴的设计中为什么要初算轴径？有哪些方法？答：（1）初算轴径是轴设计的第一步，也是轴结构设计的依据。
（2）初算轴径的方法有：类比法、经验公式法和按扭转强度计算法。
10.4观察多级齿轮减速器，低速轴的直径比高速轴的直径大，为什么？答：因为低速轴的扭矩比高速轴的扭矩大，故低速轴的直径比高速轴的直径大。
10.5轴的结构设计应考虑哪几方面问题？答：（1）应考虑制造安装的要求，轴应便于加工，轴上零件应便于装配与拆卸；（2）应考虑定位固定的要求，轴承和轴上零件应用正确而可靠的工作位置；（3）轴的受力应合理，尽量减小应力集中。
10.6轴上零件的轴向固定的常用方法有哪些？试以草图表示，并说明适用场合。
答：轴上零件轴向固定常用方法有：轴肩固定、套筒固定、圆螺母固定、轴端挡圈固定、弹簧挡圈固定和紧定螺钉固定等。
弹性挡圈和紧定螺钉适合于轴向力很小时，轴端挡圈适合于轴端，套筒不适合于长轴段，而圆螺母可以。
第十五章轴的设计计算习题解答-图文
第十五章轴的设计计算习题解答-图文轴的设计是机械设计中的一项重要内容。
轴的设计计算涉及到轴的强度、刚度、轴承和若干其他方面的计算。
下面是第十五章轴的设计计算的图文解答，包括轴的强度计算、轴承计算和轴的挠度计算。
1.轴的强度计算轴的强度计算是根据轴所承受的载荷和工作条件来确定轴的尺寸和材料。
通常，轴的强度计算包括以下几个方面的考虑：(1)轴的安全系数的选择：根据轴所承受的载荷和工作条件，选择适当的安全系数。
(2)轴的材料的选择：根据轴的工作条件、载荷和强度要求，选择适当的轴材料。
(3)承载轴承和轴上零件的计算：根据轴所承受的径向和轴向力，计算轴上轴承和其他零件的载荷。
(4)轴的直径计算：根据轴上的载荷和材料的强度，计算轴的直径。
(5)轴的最小直径和变径段计算：根据轴的工作条件和强度要求，计算轴的最小直径和变径段。
2.轴承计算轴承是用于支撑和定位轴的重要零件，轴承的计算包括承载能力、刚度和寿命等方面的计算。
(1)轴承的基本参数计算：根据轴的直径和受力情况，计算轴承的基本参数，包括径向和轴向载荷、轴向刚度和径向刚度等。
(2)轴承的承载能力计算：根据轴承的基本参数和工作条件，计算轴承的承载能力，以确保轴承不会过载。
(3)轴承的刚度计算：根据轴承的基本参数和工作条件，计算轴承的刚度，以确保轴承的位置精度和轴的运动特性。
(4)轴承的寿命计算：根据轴承的负载和工作条件，计算轴承的寿命，以选择适当的轴承。
3.轴的挠度计算轴的挠度计算是为了确认轴的刚度和挠度，在轴的设计中扮演重要角色。
(1)轴的应变能计算：根据轴的材料和载荷情况，计算轴的应变能，用于评估轴材料的选择。
(2)轴的最大挠度计算：根据轴的几何尺寸、材料和载荷情况，计算轴的最大挠度，以确定轴的刚度。
(3)轴的自然频率计算：根据轴的几何尺寸、材料和载荷情况，计算轴的自然频率，以确定轴的挠度和动态特性。
综上所述，轴的设计计算涉及到轴的强度、轴承和挠度等方面的计算。
轴习题
一、填空题(17小题)[1]一个阶梯轴由___________，______________及轴身三部分组成。
[2]对于一般的______________，可使用弯扭合成的方法进行强度计算。
[3]按承载情况的不同, 直轴可分为______________、_______________、和_________________三种。
[4]在轴上切制螺纹的末尾处必须有螺纹加工的______________。
[5]轴上零件的轴向固定的常用方法有________________、________________、_______________等。
[6]轴上零件的周向固定的常用方法有____________，_____________，____________等。
[7]轴上安装零件有确定的位置，所以要对轴上的零件进行___________固定和__________固定。
[8]轴上的齿轮主要靠___________进行周向定位和固定，而常用_____________________进行轴向定位和固定。
[9]为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度_____________，为便于加工，同一个轴上的键槽应_____________________________________。
[10]工作时既承受弯矩又传递转矩的轴叫___________轴。
[11]在需要磨削加工的轴径上，应留有使砂轮能越过工作面的______________。
[12]在轴的结构设计中，增大轴的过渡圆角半径，是为了_________________________。
[13]在轴的结构设计中，为了减小应力集中，应尽可能_______________阶梯的变化次数和变化幅度，且在阶梯过渡处，应采用尽可能大的_______________________。
[14]在轴的按弯扭合成强度计算公式中，α值的意义是______________________________________。
轴结构改错例题
轴的结构设计
轴结构设计的主要任务：根据轴上零件的安装、定位和 固定以及制造工艺等因素。合理确定轴的结构形状和尺寸。 轴结构设计的主要要求
① 制造安装要求：轴应便于加工，轴上零件要易于装拆 ② 定位要求：轴和轴上零件要有准确的工作位置 ③ 固定要求：各零件要牢固而可靠地相对固定 ④ 改善受力状况:合理布置轴上零件，减小应力集中
例4：指出下图中的结构错误，并简单说明错误原因。
答：此题中的错误主要有： ①装轴承段不需用螺母定位； ②轴肩过高，轴承无法拆卸； ③齿轮轴向不能定位； ④齿轮无法装配； ⑤精加工轴过长，轴承不好装拆； ⑥轴承端盖和轴之间应留有间隙； ⑦联轴器无法轴向定位； ⑧键槽应开在同一母线上； ⑨齿轮周向无定位； ⑩轴承和轴颈之间属于过盈配合， 不需键联接。
（缺键）
③——联轴器右端无轴向固
定
④——套筒过高
⑤——轴头长度等于轮毂宽
④ ⑤
⑧度 ⑥——齿轮无周向固定（缺
⑦
键）
⑦——定位轴肩过高
⑥
⑧——缺调整垫片
齿轮
齿轮
⑥
③
⑤
①
②
④
①——轴承端盖与轴之间应留有间隙 ②——左端轴承内圈和套筒装不上 ③——与齿轮轮毂相配的轴头长度应小于轮毂长度
④——齿轮没有周向固定 ⑤——定位轴肩过高 ⑥——左端轴承应的窄边应与右端轴承的窄边相对安装
⑤
⑤
①
②④
③
⑦ ⑥
⑧
①——该处轴端应短于皮带轮左端面 ②——皮带轮右端未轴向定位 ③——皮带轮没有周向定位 ④——端盖轴孔处未密封
⑦ ⑥
⑤——接合面没有密封圈和调整垫片 ⑥——轴承内圈没有定位 ⑦——齿轮左右端面没有轴向定位 ⑧——齿轮没有周向定位
机械设计轴复习题.docx
第15章轴复习题一、选择题9-1.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.铁路机车的轮轴D,滑轮轴9-2.对于既承受转矩又承受弯矩作用的直轴，一般称为 _______ 。
A.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-3.对于只承受转矩作用的直轴，一般称为—________________ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-4.按照轴的分类方法，自行车的中轴属于—_____________________ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-5, 一般二级齿轮减速器的中间轴是_________ _ OA.传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴9-6.减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到_ ______ 的限制。
A.短期过载下的静强度B.疲劳强度C.脆性破坏D.刚度9-7在下述材料中，不宜用于制造轴的是 _____ ________ OA. 45 钢B. 40CrC. QT500D. ZcuSnlO-19-8.轴环的用途是__________ 。
A.作为加工时的轴向定位B.使轴上零件获得轴向定位C.提高轴的强度D,提高轴的刚度9-9.当采用轴肩定位轴上零件时，零件轴孔的倒角应 __________ 轴肩的过渡圆角半径。
A.大于B.小于C.大于或等于D.小于或等于9-10,定位滚动轴承的轴肩高度应_________ 滚动轴承内圈厚度，以便于拆卸轴承。
A.大于B.小于C.大于或等于D.等于9-11.为了保证轴上零件的定位可靠，应使其轮毂长度安装轮毂的轴头长度。
A.大于B.小于C.等于D.大于或等于9-12.轴所受的载荷类型与载荷所产生的应力类型__________ oA. 一定相同B.-定不相同C.可能相同也可能不同9-13.在进行轴的强度计算时，对单向转动的转轴，一般将弯曲应力考虑为对称循环变应力, 将扭剪应力考虑为=A.静应力B.对称循环变应力C.脉动循环变应力D,非对称循环变应力9-14.用安全系数法精确校核轴的疲劳强度时，其危险剖面的位置取决于。
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第六章轴的设计
一、单项选择题
1.工作时承受弯矩并传递扭距的轴，称为______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
2. 工作时只受弯矩，不传递扭距的轴，称为______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
3.工作时以传递扭距为主，不承受弯距或弯距很小的轴，称为______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
4.自行车轮的轴是______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
5.自行车当中链轮的轴是______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
6.汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴，是______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
7.后轮驱动的汽车，支持后轮的轴是______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
8.后轮驱动的汽车，其前轮的轴是______。
A、心轴
B、转轴
C、传动轴
9. 最常用来制造轴的材料是______。
A、20号钢
B、45号钢
C、40Cr钢
D、38CrMoAlA钢
10. 减速器轴上的各零件中，____的右端是用轴肩来进行轴向定位的。
A、齿轮
B、左轴承
C、右轴承
D、半联轴器
11. 轴环的用途是____。
A、作为轴加工时的定位面
B、提高轴的强度
C、提高轴的刚度
D、使轴上零件获得轴向固定
12. 当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向定位时，所能承受的轴向力较大。
A、圆螺母
B、紧钉螺母
C、弹性挡圈
13. 若套装在轴上的零件，它的轴向位置需要任意调节，常用的周向固定方法是____。
A、键联接
B、销钉联接
C、紧定螺栓联接
D、紧配合联接
14. 增大轴在剖面过度处的圆角半径，其优点是____。
A、使零件的轴向定位比较可靠
B、降低应力集中，提高轴的疲劳强度
C、使轴的加工方便
15. 在轴的初步计算中，轴的直径是按____来初步确定的。
A、弯曲强度
B、扭转强度
C、轴段的长度
D、轴段上零件的孔径
16. 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据____来进行计算或校核。
A、弯曲强度
B、弯曲刚度
C、扭转强度
D、扭转刚度（5）复合强度
二、简答题及分析计算题
1.何谓应力？何谓许用应力？应力与许用应力有什么关系？
2.直径相同，材料不同的两实心轴，它们的惯性矩是否相同？
3.直径相同，长度相同，材料不同的两轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大切应力与扭转角是否相同？
4.如图所示传动轴，如何改变外力偶作用位置以提高轴的承载能力？
题3图
5.带式输送机的减速器中，高速轴的直径大还是低速轴的直径大？为什么？
6.试求如图所示各轴段指定截面1-1、2-2和3-3上的扭矩。
题6图
7.如图所示齿轮减速器，已知电动机的转速min /1470r n =，传递的功率5.6kW ，材料的许用应力[]MPa 40=τ。
试设计减速器输入轴的最小直径。
题7图
8.如图所示，传动轴转速min /300r n =，主动轮B 输入功率为kW P B 10=,从动轮
A 、C 、D 分别输入功率为kW P A 5=、kW P C 3=、kW P D 2=,绘制扭矩图，并指出max T 的值。
题8图
9.如图所示，实心轴和空芯轴通过牙嵌式离合器联接，已知轴的转速n=120r/min ，传递的功率P=9.8kW ，材料的许用应力[τ]=40MPa ，确定实心轴直径D 1及空心轴内外直径比值为0.5时的空心轴的外径D 2。
题9图
10.如图所示梁的受力情况，列Q F 、M 方程，绘制Q F 、M 图，求QMAX F 和MAX M 。
题10图
11.一圆轴载荷情况如图所示，圆轴材料的许用应力[]MPa 120=σ，试校核其强度。
题11图
12.工程中常见的交变应力有哪几种？它的循环特征各是什么？
13.计算转轴疲劳强度时，为什么要在计算公式中的扭矩前乘以系数？
14.指出图中轴的结构不合理的地方，并画改正后的轴结构图。
题14图
15.图示为一级直齿圆柱齿轮减速器。
已知输入功率kW P 15=，转速为min /1440r n =，齿数201=z ，772=z ，模数mm m 4=，主动轮与轴一体制造，采用45钢正火，安装齿轮处的轴头直径mm d 60=，开有键槽，跨距mm L 180=，齿轮双向转动，要求（1）估算主动轴的最小直径；（2）验算从动轴强度。
例16.1 图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带动带传动的简图。
已知电动机功率为30KW,转速
n=970r/min,减速器效率为0.92，传动比i=4,单向传动，从动齿轮分度圆直径d 2=410mm,轮毂长度
105mm,采用深沟球轴承。
试设计从动齿轮轴的结构和尺寸。
单级齿轮减速器简图解：（1）求输出轴的转速与输出功率。
n
2=n
1
/i=970/4=242.5r/min
P
2=0.92*P
1
=0.92*30=27.6KW
（2）选择轴的材料和热处理方法。
轴采用45钢正火处理。
查表σ
b =600MP
a。
（3）估算轴的最小直径
(
4)轴的结构设计及绘制结构草图
(5)按弯、扭组合作用验算轴的强度)键槽设计及其公差
(6
(7)确定轴的各处倒角、圆角，公差
(8)绘制轴的工作图。