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课程名：机械设计基础（第十四章）题型问答、分析题考核点：轴的基本理论知识1.为什么转轴常设计成阶梯形结构？（5分）参考答案：为了使轴上零件定位准确、固定可靠和装拆方便，一般转轴设计成中间大，两头小的阶梯形轴。
2.轴的结构设计主要应考虑哪些因素？参考答案：在进行轴的结构设计时，应使轴上零件定位准确、固定可靠;轴应具有良好的工艺性，应使轴受力合理，尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度和刚度，并有利于节约材料和减轻重量。
3.提高轴的疲劳强度的措施有哪些？参考答案：提高轴疲劳强度的措施有。
改善零件的结构，降低轴上的应力集中影响，选用疲劳强度高的材料和提高材料疲劳强度的热处理方法和强化工艺;提高轴的表面质量。
4.轴头与轴颈的直径为什么通常要圆整为标准值？参考答案：与滚动轴承相配合的轴颈直径和与联轴器等标准件相配合的轴头直径，必须取相应的标准直径，才能安装与配合。
各轴段尽量取标准直径，以利于采用标准刃具和量具，便于加工和测量。
5.设计时如何选择轴的材料？参考答案：轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性等方面要求，符合经济、合理、适用的原则，具体选择时还要考虑工作条件(如载荷，速度)、工艺性和可靠性等要求。
轴的常用材料是碳钢和合金钢，最常用的是45钢。
受力较小或不重要的轴可用Q235等，对于受力较大并要求限制轴的尺寸和重量。
或需要提高轴颈的耐磨性以及处于高温或低温、腐蚀等条件下工作的轴，可采用合金钢。
为了提高轴的强度和耐磨性，可对轴进行各种热处理或化学处理，以及表面强化处理等。
外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，常采用高强度铸铁或球墨铸铁。
＊6图示为起重机卷筒的两种传动方案，试分析各方案中卷筒轴Ⅱ的受力情况，并比较两种方案的优劣。
（8分）解：左图中，卷筒轴为转轴，即受弯矩，又受转矩T，右图中的方案为心轴，仅受弯矩，不受转矩。
因此右图中的方案优于左图中的方案＊7试从改善受力的角度比较图示两种传动方案的优劣。
（8分）解：由图可知，在输入相同转矩的情况下，左图中的轴比右图中的轴所受转矩小。
《机械设计基础》教材答案第1章机械概述一、判断题1.√2.×二、选择题1．C三、填空题1．它们是各种实物的组合体；各实物之间具有确定的相对运动2. 机器；机构四、简答题1. 它们是各种实物的组合体；各实物之间具有确定的相对运动；能代替或减轻人类的劳动，能利用机械能做功或进行能量转换。
2. 机构的自由度数大于0，且等于原动件个数；第2章常用机械工程材料一、判断题1.×2.×3.×4.×二、填空题1．钢；纯铁；铸铁；2. 结构钢；优质钢；碳素钢3．工具钢；高级优质钢；碳素钢4．调质5. 锌6．黄铜；青铜；白铜7．轴瓦；内衬8．塑料；橡胶；陶瓷；复合材料9．热塑性；热固性三、简答题1.铸铁的强度、塑性、韧性等力学性能不如钢材，但它具有良好的铸造性能、切削加工性能、减振性、耐磨性，而且价格低廉。
因此，铸铁被广泛应用于工业中，用来制造一些力学性能要求不高、形状复杂、锻造困难的零件。
2.退火、正火、淬火、回火、调质、时效；表面热处理分为：表面淬火和化学热处理。
表面淬火又分为火焰淬火和感应淬火；化学热处理又分为渗碳、渗氮和碳氮共渗。
第3章静力学基础知识一、判断题1.×2.×3.×4.×5.×1．D 2．B ． 3．C ． 4．D三、填空题1．刚体2. 大小；方向；作用点3. 柔性约束；光滑面约束；铰链约束；固定端约束4. 转动；05. 大小；转向；作用面6. 静止；匀速直线7. 各分力在x 轴上投影的代数和等于零；各分力在y 轴上投影的代数和等于零8. 力偶系中各分力偶矩的代数和等于零9. 力系的主矢和对任意一点的主矩都等于零四、简答题1. 不计自重，只受两个力而处于平衡状态的构件称为二力构件，简称二力杆。
二力杆的受力特点是：两个力沿着两个作用点的连线，且大小相等，方向相反。
2. 不对。
若两分力大小相等，方向相反，在一条直线上，则合力为0，此时分力大于合力。
滚动轴承基本知识一、滚动轴承的主要功能：在保证轴承有足够寿命条件下，用以支承旋转（或摆动）零件，传递负荷，减少运动副之间的摩擦，使之旋转（或摆动）灵活。
二、对轴承的基本要求：能够满足工作条件所要求的负荷、转速、工作精度、动态性能（噪声、振动）、环境温度和使用寿命。
三、滚动轴承的基本结构：由内圈、外圈、滚动体和保持架（俗称四大件）组成。
内圈与轴、外圈与轴承座孔装配在一起。
当内圈或外圈为旋转套圈时采用的是紧配合，不是旋转套圈时采用的是过渡配合。
滚动体（钢球、滚子或滚针）是滚动轴承的核心零件，当内外圈相对转动时，滚动体在内外圈的滚道之间滚动。
滚动体的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能。
保持架能够使滚动体均匀分布、引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能。
四、滚动轴承的材料套圈和滚动体材料必须具有的特性：接触疲劳强度高；硬度高；纯洁度高；耐磨性好；组织稳定性好；机械加工性能好。
常用的轴承材料（套圈和滚动体）：高碳鉻轴承钢：GCr15 、GCr15SiMn 等含鉻合金钢，热处理硬度一般为60 ～65HRC 。
是目前使用最广泛的轴承材料。
渗碳轴承钢：20CrMo 、20CrNiMo 等，渗碳热处理后表面硬度一般为59 ～64HRC ，心部硬度一般为30 ～45HRC 。
韧性好，能够承受较大冲击负荷。
保持架根据要求可以采用08 # 或10 # 钢板冲压保持架、HPb59-1 黄铜实体保持架、GRPA66 工程塑料保持架等。
五、滚动轴承的基本类型六、轴承的游隙滚动轴承的径向游隙系指一个套圈固定不动，而另一个套圈在垂直于轴承轴线方向，由一个极端位置移动到另一个极端位置的移动量。
轴承游隙的选择正确与否，对机械运转精度、轴承寿命、摩擦阻力、温升、振动与噪声等都有很大的影响。
如对向心轴承游隙的选择过小时，则会使承受负荷的滚动体个数增多，接触应力减小，运转较平稳，但是，摩擦阻力会增大，温升也会提高。
反之，则接触应力增大，振动大，而摩擦阻力减小，温升低。
