（4）计算表明某钢制调质处理的轴刚度不够。
建议：
1）增加轴的径向尺寸；2）用合金钢代替碳钢；3）
采用淬火处理；4）加大支承间的距离。
所列举的措施中有D能达到提高轴的刚度的目的。
A.四种B.三种C.两种D.一种
（5）为提高轴的疲劳强度，应优先采用C的方法。
A.选择好的材料B.增大直径C.减小应力集中
（6）当轴上零件要求承受轴向力时，采用A来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A.圆螺母B.紧定螺钉C.弹性挡圈
（7）工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为A。
A.心轴B.转轴C.传动轴D.曲轴
（8）采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的
C。
A.静强度B.刚度C.疲劳强度D.耐冲击性能
（9）已知轴的受载简图如图15-1所示,则其弯矩图应是C
『—吋即—
A^fTrrTrT?
^
图15-1图15-2
（11）
一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：
①强度校核②轴系结构设计③初估轴径dmin④受
力分析并确定危险剖面⑤刚度计算。
正确的设计程序是C。
A.①②③④⑤B.⑤④③②①
C.③②④①⑤D.③④①⑤②
（12）用当量弯矩法计算轴的强度时，公式Mca=2•〉T2中系数〉是考虑D。
A.计算公式不准确B.材料抗弯与抗扭的性能不同
C.载荷计算不精确D.转矩和弯矩的循环性质不同
（13）已知轴的受载如图15-3所示，则其弯矩图应是A。
图15-3
（14）轴的常用材料主要是C。
A.铸铁B.球墨铸铁C.碳钢D.合金钢
（15）对轴进行表面强化处理，可以提高轴的A。
A.疲劳强度B.静强度C.刚度D.耐冲击性能
（16）在进行轴的疲劳强度计算时，对于一般单向转动的转轴其弯曲应力应按B考虑。
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
（17）在轴的设计中，采用轴环是C。
A.作为轴加工时的定位面B.为了提高轴的刚度
C.使轴上零件获得轴向定位D.为了提高轴的强度
（18）转轴的强度计算方法有三种，其中C为精确计算。
A.按转矩计算B.按当量弯矩计算C.安全系数计算
（19）增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是D。
A.使零件的轴向定位比较可靠B.使轴的加工方便
D.降低应力集中，提高轴的疲劳强度
C.使零件的轴向固定比较可靠
频繁启动，则计算
，可以提高轴的
（20）按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数:
这是考虑C
A.轴上有键槽削弱轴的强度而引入的系数
B.按第三理论合成正应力与切应力时的折合系数
C.正应力与切应力的循环特性不同的系数
（21）已知某轴上的最大弯矩为200Nm，转矩为150Nm，该轴为单向运转
弯矩（当量弯矩）Mca，约为B_Nm。
A.350B.219C.250D.205
（22）为了提高轴的强度，在以下措施中，A是不合理的。
A.钢轴改为铸铁轴B.碳钢改为合金钢
C.轴表面硬化（渗碳）D.加大过渡圆角半径
（23）为了提高轴的刚度，在以下措施中，B是无效的。
A.加大阶梯轴各部分直径B.碳钢改为合金钢
C.改变轴承之间的距离D.改变轴上零件位置
（24）为了改变轴的自振频率，在下列措施中宜采用D。
A.整体淬火B.改变碳钢轴为合金钢轴
C.加大阶梯轴过渡圆角D.加大轴直径
（25）轴所受的载荷类型与载荷所产生的应力类型，C。
A.相同B.不相同C.可能相同也可能不同
（26）在下述材料中不宜用作制造轴的材料的是B。
A.45钢B.HT150C.40Cr
（27）当轴系不受轴向力作用，该轴系相对机架C轴向定位。
A.无需B.只需一端C.两端均需
（28）同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢
A而不能提高轴的B
B.刚度
A.强度
（29）轴系结构中定位套筒与轴的配合，应选A
A.紧一些B.松一些
（30）可拆连接有A，D
A.键连接B.铆接
（31）在做轴的疲劳强度校核计算时
按A考虑。
A.脉动循环变应力
C.非对循环变应力
（32）在轴的初步计算中，轴的直径是按
A.弯曲强度
C.轴段的长度
C.焊接D.过盈配合连接
，对于一般转轴，轴的弯曲应按D考虑，而扭转剪应力通常
B.静应力
D.对称循环变应力
B进行初步确定的。
B.扭转强度
D.轴段上零件的孔径
（33）设计减速器中的轴，其一般设计步骤为D。
A.先进行结构设计，再作转矩、弯曲应力和安全系数校核
B.按弯曲应力初估轴径，再进行结构设计，最后校核转矩和安全系数
C.根据安全系数定出轴颈和长度，再校核转矩和弯曲应力
D.按转矩初估轴颈，再进行结构设计，最后校核弯曲应力和安全系数
（34）
下列密圭寸形式中，D属于接触式密圭寸。
（35）对于油沟密封，轴和轴承盖通孔之间的间隙B。
A.应较大，以补偿轴的偏心量，半径间隙一般取1~3mm
B.应较小，半径间隙一般取0.1~0.3mm
C.由制造条件决定
D.应较大，以防止压力液体通过间隙时产生过大的能量损失
（36）迷宫式密封有径向和轴向两种方式，但通常采用径向式迷宫密封是因为A。
A.在轴向式密圭寸结构中，由于温度的变化，有可能使旋转密圭寸件与固定密圭寸件相接触
B.径向式密封的结构简单
C.轴向式密封的制造成本高
D.径向式密封的效果好
二填空题
（1）如将轴类零件按受力方式分类，可将受弯矩而不受转矩作用的轴称为心轴,受
转矩而不受弯矩作用的轴称为传动轴,受弯矩和转矩作用的轴称为转轴。
（2）一般单向回转的转轴，考虑启动、停车及载荷不平衡的影响，其扭转切应力的性质按脉动循
环处理.
（3）轴上零件的轴向定位和固定，常用的方法有轴肩或轴环,套筒,圆螺母和轴端挡圈。
（4）一般的轴都需有足够的强度，合理的结构形式和尺寸和良好的工艺性能，这就是轴
设计的要求。
（5）轴上零件的周向固定常用的方法有键，紧定螺钉，销和过盈配合。
（6）轴的直径由40mm加大至45mm（为原来的1.13倍），如果其他条件不变，轴的扭转角减少到原来的1.134倍，当轴的直径由40mm减少至35mm（为原来的0.87倍）时，轴的扭转角增加到原来的0.874倍。
（7）受弯矩作用的轴，力作用于轴的中点，当其跨度减少到原来跨度的1/2时，如果其他条件不变，
其挠度为原来挠度的1/8。
（8）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应力集中的敏感性。
PT9550000—
（9）按许用扭转剪应力进行强度计算，其强度条件式为t=T<1t1
Wt0.2d
（10）一般的轴都需具有足够的强度，合理的结构形式和尺寸以及良好的工艺性能，这就是
轴设计的基本要求。
（11）根据承载情况分析，自行车的前轮轴是心轴;中轴是转轴,而后轮轴是心轴。
（12）按轴线形状，轴可分为直轴、曲轴和钢丝软轴。
（13）按许用弯曲应力计算的强度条件为-ca=皿二』_卜-」1。
WW
（14）轴按当量弯矩进行强度计算时，公式Mca二•••M2•:
・T2中〉为考虑弯曲应力和扭剪应力的
循环特性不同而引入的应力较正系数；对于大小、方向均不变的稳定转矩，可取〉=0.3;
转矩脉动变化时可取:
-=0.6;对于对称循环变化的转矩，取：
•=1。
（15）一般单向回转的转轴，考虑启动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按脉动循
环处理。
（16）轴上需车制螺纹的轴段应设螺纹退刀槽,需要磨削的轴段应设砂轮越程槽。
（17）为了便于安装轴上零件，轴端及各个轴段的端部应有倒角。
（18）当轴上的键槽多于一个时，应使各键槽位于同一直线上；与滚动轴承相配的轴颈直径应符
合滚动轴承内孔直径标准。
（19）用弹性挡圈或紧定螺钉作轴向固定时，只能承受较小的轴向力。
（20）按所受载荷的性质分类，车床的主轴是转轴，自行车的前轴是固定心轴，连接汽车
变速箱与后桥以传递动力的轴是传动轴。
（21）轴按受载荷的性质不同，分为转轴、心轴、传动轴。
（22）提高轴的疲劳强度的措施有合理布置轴上传动零件的位置、合理设计轴上零件的结构、
减小应力集中、提高轴的表面质量。
（23）轴受到交变应力的作用，其循环特征为：
对称循环时r=-1，脉动循环时r=0_，静应力时
r=+1。
（24）轴上零件的轴向固定的常用方法有:
（a）轴肩、轴环（b）套筒；（c）端盖；d）_挡
圈。
（25）计算弯矩Mca=（M2•C・T）2）1/2中系数〉随扭矩T变化的性质而定。
当扭转切应力为静应
力时.0.30。
当其为脉动循环变应力时，「-0.59;当扭转切应力为对称循环变应力时,
:
-二1.00。
（26）轴的结构常设计为阶梯形，主要是为了定位与安装轴上零件。
（27）
如图15-4所示两轮轴的结构方案，当它们材质、直径、起重Q、跨距都相同的情况下，轴的最大弯矩是a=b，二max是ab，强度最高的是a.b，最大挠度ymax是_ab。
图15-4
（28）如图15-5所示起重机卷筒的
（a）、（b）、（c）、（d）四种万案，试分析比较
①⑻方案是心轴，（c）方案为转轴；②从轴的应力看，⑻方案受应力较小
（d）方案受应力较大；③从制造装配工艺来看，⑻方案较好；④（a）方案安装维护最方
便。
图15-5
（29）如图15-6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输出扭矩Ti，齿轮2输出
扭矩T2，并且TiT2，试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同。
不同
（a）（b）
图15-6
（30）一根光轴跨距不变，其他条件不变，仅将轴径由d增至2d，则轴的强度为原来强度的_2!
倍，
轴的刚度为原来刚度的24倍。
喷丸等强化处理。
（32）工作转速超过一阶临界转速的轴称为挠性轴。
（33）毡圈密圭寸和密圭寸圈密圭寸均属于接触式密圭寸。
（34）动密圭寸可分为接触式密圭寸和非接触式密圭寸两大类。
（35）接触式密封是利用密封件的弹性变形力使密封件与接合表面紧密接触来达到密封效果的。
（36）常用的非接触式密封有油沟、挡油盘、甩油盘以及迷宫式密封等几种。
（37）迷宫式密封的主要优点是无磨损，且适用于速度较高的场合。
三是非题
（1）轴的强度计算中，安全系数校核就是疲劳强度校核，即计入应力集中、表面状态和尺寸影响以后
的精确校核。
（T）
（2）轴的结构设计中，一般应尽量避免轴截面形状的突然变化。
宜采用较大的过渡圆角，也可以改用
内圆角、凹切圆角。
（T）
（3）实际的轴多做成阶梯形，这主要是为了减轻轴的重量，降低制造费用。
（F）
（4）承受弯矩的转轴容易发生疲劳断裂，是由于其最大弯曲应力超过材料的强度极限。
（F）
（5）按扭转强度条件计算轴的受扭段的最小直径时，没有考虑弯矩的影响。
（F）
（6）中碳钢制造的轴改用合金钢制造，无助于提高轴的刚度。
（T）
（7）合金钢的力学性能比碳素钢高，故轴常用合金钢制造。
（F）
（8）发生共振时轴的转速称为轴的临界转速，它是轴系结构本身所固有的，因此应使轴的工作转速避
开其临界转速。
（T）
（9）固定不转动的心轴其所受的应力不一定是静应力。
（T）
（10）转动的心轴其所受的应力类型不一定是对称循环应力。
（T）
（11）为提高轴的刚度，一般采用的措施是用合金钢代替碳钢。
（F）
（12）毡圈密封装置的毡圈及轴承盖上的装毡圈槽都是矩形截面，目的是为了得到较好的密封效果。
（F）
（13）唇形密封圈装置采用两个油封相背放置，主要起到既可防漏油又可防外界灰尘进人的双重目
的。
（T）
四简答题
（1）自行车的前轴、中轴和后轴各属于哪类轴巧青说明理由。
答：
由于自行车的前轴和后轴需要克服轮对轴产生的滚动摩擦力矩很小，所受的转矩可以忽略，而
弯矩是主要的载荷，所以应该是心轴。
前轴为不转动的心轴，而后轴为转动的心轴。
而自行车的中轴一方面需要克服车轮对地的摩擦力，从而驱动车轮转动，因此受转矩作用；同时，中轴还受有链轮对轴的
作用力和踏脚力以及由此引起的弯矩，因此中轴应该是转轴。
（2）为何大多数轴呈阶梯形？
答：
主要是为了便于零件在轴上的装拆和固定，同时也有利于节省材料、减轻重量、便于加工。
（3）零件在轴上进行周向固定时，可采用哪些方法？
答：
可采用键连接、花键连接、销连接和过盈连接等方法。
（4）零件在轴上进行轴向固定时，可采用哪些方法？
答：
可采用轴肩、轴环、套筒、锁紧挡圈、弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母、锥形轴端等方法。
（5）当量弯矩计算公式Mca二M:
T2中〉的含义是什么？
答：
〉为考虑弯曲应力和扭剪应力的循环特性不同而引人的应力校正系数。
（6）设计轴肩高度h和轴的圆角半径r时，应注意什么问题？
答：
为使轴上零件与轴肩端面靠紧，应保证轴的圆角半径r、轴肩高度h与零件毂孔倒角高度C或
圆角半径R之间满足如下关系：
r:
:
C-h,r:
:
:
Rh。
（7）轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，对轴的正常工作有什么影响？
举例说明
之。
答：
轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，将影响轴上零件的正常工作。
如安装齿
轮的轴的弯曲变形，会使齿轮啮合发生偏载，滚动轴承支承的轴的弯曲变形，会使轴承的内外环相互倾
斜，当超过允许值时，将使轴承寿命显著降低。
扭转变形过大，将影响机器的精度及旋转零件上载荷的
分布均匀性，对轴的振动也有一定影响
（8）齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多？
答：
低速轴传递的转矩T大。
（9）如图15-7为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A输入，齿轮1输出扭矩「，齿轮2输出扭
矩T2，且T!
>T2，试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同
图15-7
答图1
（10）图15-8为起重机卷筒轴的四种结构方案，试比较:
1）哪个方案的卷筒轴是心轴？
哪个是转轴？
2）从轴的应力分析，哪个方案轴较重？
哪个方案轴较轻？
3）从制造工艺看，哪个方案较好？
4）从安装维护方便看，哪个方案较好？
答：
1）（a）、（b）、（c）是心轴,（d）是转轴；2）（b）、（d）较重，（a）、（c）较轻；3）（c）较好；4）（b）、（d）万
便。
（11）图15-9的带式运输机有两种传动方案，若工作情况相同，传递功率一样，试比较：
1）按方案（a）设计的单级减速器，如果改用方案（b），减速器的哪根轴的强度要重新核验？
为什么？
2）两方案中，电动机轴受力是否相同？
（方案（a）普通V带传动传动比i带=方案（b）开式齿轮传动传动
比i开。
）
图15-9
答：
1）方案（b）中一级大齿轮所在的轴2）若不计摩擦，应为相同。
（12）在同样受载情况下，为什么轴上有键槽或有紧配合零件的阶梯轴，其最大直径要比等径光轴直
径大？
答：
应力集中和表面质量，以及安装、定位的要求。
（13）轴的强度计算公式Mca=Jm2+&Tf中，a的含意是什么？
其大小如何确定？
答：
：
•是根据扭矩性质而定的折算系数：
对于不变的转矩，竺0.3
当转矩脉动时，竺0.6
■-.1b
当频繁正、反转时，兰1
若转矩的变化规律不清楚，可按脉动处理
（14）图15-10为某传动系统的两种布置方案，若传递功率和各传动件的参数及尺寸完全相同，减速
器主动轴受力大小或方向有何不同？
按强度计算两轴的直径是否相同
图15-10
答：
图15-10（a）减速器主动轴上受力均为一个方向；图15-10（b）减速器主动轴上受力方向相反。
按强度计算，图15-10（a）直径大。
（15）齿轮轴为40钢，用一对6207轴承支承，如图15-11所示，已知装齿轮处轴的直径为d,此处的挠度和扭角为y、问：
以下各措施是否均能减小挠度和扭角，从提高轴系刚度角度看，哪个方案
效果显著？
1）轴的直径增大到2d。
2）将轴各部分长度L1、L2、L3各减少50%。
3）轴的材料改为40Cr钢。
图15-11
答：
1）挠度减小1/16,扭转角「减小1/16;
2）挠度减小1/8,扭转角'减小1/2
3）无改变。
方案1）效果显著。
（16）试分析在同样工作条件下，轴承采用向心推力球轴承，轴承正装与反装对轴系刚度的影响。
1）如图15-12（a）所示，载荷作用在支点跨距以外，为了提高轴系刚度，轴承应该正装还是反装？
2）如图15-12（b）所示，载荷作用在支点跨距以内，要提高轴系刚度，轴承应该正装还是反装？
3）
图15-12
失效形式是工作面的磨损。
b和h按轴径d查取。
L按标准查取，但比轮毂长度略短。
（18）圆头、方头及单圆头普通平键各有何优缺点？
分别用在什么场合？
轴上的键槽是怎样加工的？
答：
圆头和半圆头普通平键在槽中固定良好，但轴槽端部的应力集中较大。
半圆头适合于轴端。
圆
头和半圆头普通平键轴上的键槽是用指状铳刀加工。
方头普通平键轴槽端部应力较小，但要用螺钉把键
固定在键槽中。
其轴槽是用盘形铳刀加工的。
（19）如图15-13所示，为何采用两个平键时，一般设置在同一轴段上相隔180的位置，采用两个楔
键时相隔120左右，采用两个半圆键时，则常设置在轴的同一母线上？
图15-13
答：
上述布置是从尽量减小对轴的强度的削弱考虑的，同时又考虑了各类键的特点
五计算题
作用于轴的力
轴上所受的弯矩为M=F总80=925080Nmm
已知45钢，」-60MPa,W=0.1d3,所以
（2）某铁路货车，一节车厢及其货物总重W=480kN,车厢由四根轴八个车轮支承，作用于每根轴
上的力如图15-15所示，该力钢轨中心线约210mm。
考虑偏载等因素，计算轴强度时，应将载荷乘以载
8
画出弯矩图，则M=—210，即卩二b一-】
8W
解得
d—140.62mm
（3）已知一传动轴，传递功率为37kW，轴的转速n=960r/min，若轴上许用扭应力「T〔不能超过
40MPa，传动轴的直径应为多少？
要求：
1）按实心轴计算。
2）按空心轴计算，内外径之比取0.8、0.6、0.4三种方案。
3）比较各方案轴质量之比（取实心轴质量为1）。
6P
9.55106
-I!
t1
3T
Wt0.2d3
所以
9.55106P
9.5510637
960=35.83
2）5S善一4
637
9.5510——
d_396°=42.722
丫0.2汉40（1-0.84）
-=0.8时，设取长度为L,相对密度，实心轴35.83^：
L=1
从质量上来看，从轻到重的顺序为，内径比0.8、0.6、0.4,实心轴。
0.240
考虑轴上有一键槽，直径加大5%,d=18.37mm,取20mm。
已知轴传递的扭矩
⑸图15-16减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别有键连接
T=1000Nm,齿轮材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200,工作时，有轻微冲击，连接处轴及轮毂尺
图15-17
图15-16
解：
齿轮处选用A型普通平键。
查表取bh=2514，L取80mm。
联轴器处：
bh=2012，L取125mm。
2T
齿轮处：
二p［；「p］，查表［匚p］=110MPa,即
kid
-［二p］，即齿轮处键的强度足够。
联轴器处：
查表［匚p］=55MPa，即；「p打匚卩］,即联轴器处满足键的强度要求
（6）图15-17为在直径d=80mm的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d，工作时有轻
微冲击。
试确定平键连接尺寸，并计算其传递的最大扭矩。
解：
查表bh=2214，L=1.5d=120。
设齿轮材料为锻钢，则
［二p］=260MPa
4T
I=L-b=110-22=88二p=——-［二p］
dlh
dhl8^1^88
所以T<一［匚p］二厂260二6406.4Nmm
4p4"03
Tmax=6406.4Nmm
⑺图15-18为圆锥式摩擦离合器，已知传递功率P=2.2kW，承受冲击载荷，转速
n=300r/min,离合器材料为铸钢，轴径d=50mm,右半离合器的轮毂长L=70mm。
试选择右半
离合器的键连接类型及尺寸，并作强度校核。
图15-18
解：
由d=50mm，查得键的bh=1610，轮毂长7040=110mm，L取100mm。
T“551063p®510633。
0=1855398.4Nmm
查表[二p]=75MPa，二p：
：
：
[；「p],故不满足要求。
六结构设计与轴系结构综合题
（1）指出下列图15-19中各轴系结构设计的错误
（b）
图15-19
接，与轮毂配合段轴头长度应小于轮毂的宽度。
答图2b中联轴器应为通孔，与轴头之间应有键联接；轴应有台阶靠住联轴器端面，使联轴器轴向定
位。
（a）（b）
答图2
（2）试指出图15-20所示圆柱齿轮轴系中的结构错误
并画出正确的结构图
（齿轮油润滑，轴承脂润
滑）。
图15-20
答：
见答图3
答图3
）。
试改正图中不合理或
⑶图15-21所示为小锥齿轮轴系部件结构图（小锥齿轮与轴一体，为齿轮轴
错误的结构，并简述原因。
图15-21
答：
见答图4
答图4
1右轴承内圈右端面是固定面，可用圆螺母加止动垫片，螺纹外径略小于轴承内径
2轴上所加螺纹段右边一段轴段穿过透盖，该段轴径应小于螺纹内径；
3透盖与轴之间应有间隙，且应有密封毡圈；
4两轴承内圈之间
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