机械设计考题及参考答案.doc

2010-2011学年第一学期 《机械设计》单元测验三
一、选择题（每小题1分，共38分）
1、机床和汽车变速箱中的齿轮传动精度等级是（　 B　）。
Ａ、6　　　Ｂ、7　　　Ｃ、8 D、9
2、软齿面的闭式齿轮传动常发生（　A ）失效。
Ａ、齿面疲劳点蚀　　Ｂ、齿面磨损　　Ｃ、齿面胶合　　D 齿面塑性变形
3、中等载荷、低速、开式传动齿轮，一般易发生（　 B　）失效形式。
Ａ、齿面疲劳点蚀　　Ｂ、齿面磨损　　Ｃ、齿面胶合　　D 齿面塑性变形
4、载重汽车变速箱中传动小齿轮，可承受较大冲击载荷，且尺寸受到限制，宜选用（ A ）材料？
A、20CrMnTi B、45 C、HT200 D 、HT400
5、一对圆柱齿轮传动，当两齿轮的材料与热处理方法选定，传动比不变，在主要提高齿面接触疲劳强度，不降低齿根弯曲疲劳强度的条件下，如何调整齿轮参数？（ B ）
A、增大模数 B、增大两轮齿数 C、增大齿数并减小模数 D、 以上答案不正确
6、齿轮传动中减小动载荷的措施是（ 　C 　）。
A、增大齿轮直径　　B、增大圆周速度　　C、提高制造精度　D、以上三项都不是
7、当齿轮的齿根圆直径与轴径接近时，应采用（　　C　　）。
A、盘式齿轮　　B、辐板式齿轮　　C、齿轮轴　　　D、以上三种中的任意一种
8、齿轮传动中润滑的作用是（　 D　）。
A、减少摩擦　　B、减少磨损　　C、帮助散热和防止腐蚀　　D、以上三项都有
9、开式齿轮传动的润滑采用（　 A　　）。
A、人工定期加润滑脂润滑　　B、喷油润滑　　C、浸油润滑　　D、喷水润滑
10、当圆周速度大于12m/s时，应采用（　 A　　）。
A、喷油润滑　　B、喷水润滑　　C、加润滑脂润滑　　D、浸油润滑
11、齿轮传动中系数与（　 B　）有关。
A、齿的大小　B、轮齿的齿廓形状　C、模数的大小　　D、齿和齿廓形状
12、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为（ D ）。
A 轮齿疲劳折断 B 齿面磨损 C 齿面疲劳点蚀 D 齿面胶合
13、齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在（ D ）。
A 靠近齿顶处 B 靠近齿根处 C 节线附近的齿顶一侧 D 节线附近的齿根一侧
14、一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用（ C ）的齿轮代替。
A 40Cr调质 B 适当增大模数m C 45钢齿面高频淬火 D 铸钢ZG310-570
15、设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使（ B ）。
A 大、小齿轮的硬度相等 B 小齿轮硬度高于大齿轮硬度
C 大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D 小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面
16、一对齿轮传动，小轮材为40Cr；大轮材料为45钢，则它们的接触应力（ A ）。
A = B ＜ C ＞ D ≤
17、一对标准直齿圆柱齿轮，zl = 21，z2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力（ C ）。
A ＞ B ＜ C = D ≤
18、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（ D ）。
A 先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B 只需按接触强度设计
C 先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D 只需按弯曲强度设计。
19、设计硬齿面齿轮传动，当直径一定，常取较少的齿数，较大的模数以（ A ）。
A 提高轮齿的弯曲疲劳强度 B 提高齿面的接触疲劳强度
C 减少加工切削量，提高生产率 D 提高轮齿抗塑性变形能力
20、一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将（ C ）。
A 增大 B 减小 C 保持不变 D 略有减小
21、设计齿轮传动时，若保持传动比i和齿数和不变，而增大模数m，则齿轮的（ A ）。
A 弯曲强度提高，接触强度提高 B 弯曲强度不变，接触强度提高
C 弯曲强度与接触强度均不变 D 弯曲强度提高，接触强度不变
22、在下面的各种方法中，（ A ）不能提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度。
A 直径d不变而增大模数 B 改善材料 C 增大齿宽b D 增大齿数以增大d
23、在下面的各种方法中，（ B ）不能增加齿轮轮齿的弯曲疲劳强度。
A 直径不变增大模数 B 齿轮负变位 C 由调质改为淬火 D 适当增加齿宽
24、圆柱齿轮传动的中心距不变，减小模数、增加齿数，可以（ C ）。
A 提高齿轮的弯曲强度 B 提高齿面的接触强度
C 改善齿轮传动的平稳性 D 减少齿轮的塑性变形
25、现有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1：m1=3 mm、z1 =25，齿轮2：m2 = 4 mm、z2=48，则它们的齿形系数（ A ）。
A YFa1 ＞ YFa2 B YFa1 ＜ YFa2 C YFa1 = YFa2 D YFa1 ≤ YFa2
26、设计一对闭式软齿面齿轮传动。在中心距a和传动比i不变的条件下，提高齿面接触疲劳强度最有效的方法是（ B ）。
A 增大模数，相应减少齿数 B 提高主、从动轮的齿面硬度
C 提高加工精度 D 增大齿根圆角半径
27、一对齿轮传动的接触强度已够，而弯曲强度不足，首先应考虑的改进措施是（ B ）。
A 增大中心距 B 使中心距不变，增大模数 C 使中心距不变，增加齿数 D 模数不变，增加齿数
28、齿轮设计时，当随着选择齿数的增多而使直径增大时，若其他条件相同，则齿轮的弯曲承载能力（ D ）。
A 线性地减小。 B 线性地增加 C 不成线性，但有所减小 D 不成线性，但有所增加
29、计算一对直齿圆柱齿轮的弯曲疲劳强度时，若齿形系数、应力修正系数和许用应力均不相同，则应以（ C ）为计算依据。
A 较小者 B 较大者 C 较小者 C 较大者
30、在以下几种工况中，（ A ） 齿轮传动的齿宽系数φd可以取大些。
A 对称布置 B 不对称布置 C 悬臂布置 D 同轴式减速器布置
31、在下列措施中，（ B ）可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数。
A 降低齿面粗糙度 B 提高轴系刚度 C 增加齿轮宽度 D 增大端面重合度
32、对于齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，若大、小齿轮均采用45钢，一般采取的热处理方式为（ C ）。
A 小齿轮淬火，大齿轮调质 B 小齿轮淬火，大齿轮正火
C 小齿轮调质，大齿轮正火 D 小齿轮正火，大齿轮调质
33、一对圆柱齿轮，常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽些，是为了（ C ）。
A 使传动平稳 B 提高传动效率
C 提高小轮的接触强度和弯曲强度 D 便于安装，保证接触线长
34、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为（ C ）。
A 齿坯加工一淬火一磨齿一滚齿 B 齿坯加工一淬火一滚齿一磨齿
C 齿坯加工一滚齿一渗碳淬火一磨齿 D 齿坯加工一滚齿一磨齿一淬火
35、锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式计算，当量齿轮的齿数、模数是锥齿轮的（ B ）。
A 实际齿数，大端模数 B 当量齿数，平均模数
C 当量齿数，大端模数 D 实际齿数，平均模数
36、选择齿轮的精度等级时主要依据（ D ）。
A 传动功率 B 载荷性质 C 使用寿命 D 圆周速度
37、齿轮抗弯曲计算中的齿形系数反映了（ A ）对轮齿抗弯强度的影响。
A 轮齿的形状 B 轮齿的大小 C 齿面硬度 D 齿面粗糙度
38、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（ D ）。
A 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B 只需按接触强度设计
C 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 D 只需按弯曲强度设计
二、判断题（每题1分 共16分）
1、圆柱齿轮精度等级，主要根据其承受载荷的大小确定。（ A ）
2、直齿圆柱齿轮传动时，轮齿间同时有法向力、圆周力和径向力作用。（　B　）
3、开式齿轮传动的主要失效形式是疲劳点蚀。（　 B　）
4、将开式齿轮传动改为闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损的最有效的办法。（ A ）。
5、在润滑良好的闭式齿轮传动中，最常见的齿面的失效形式为齿面点蚀。（ A ）。
6、在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，故多数情况下的失效形式为齿面点蚀。（ B ）。
7、如果齿轮的材料为锻钢，应将其毛坯件经过常化（正火）或调质处理后再加工。（ A ）。
8、合金钢主要用于制作低速、轻载并所受冲击载荷较小情况下工作的齿轮。（ B ）。
9、使用系数是考虑齿轮啮合时内部因素引起的附加载荷影响的系数。（ B ）。
10、动载系数是考虑齿轮啮合时内部因素引起的附加载荷影响的系数。（ B ）。
11、动载系数是考虑齿轮啮合时内部因素引起的附加载荷影响的系数。（ A ）。
12、可以通过增大轴、轴承及支座的刚度，对称地配置轴承等措施来改善载荷沿齿轮轮齿接触线分布不均的程度。（ A ）。
13、齿轮在承受载荷时，齿根所受的弯矩最大，因此，齿根处的弯曲疲劳强度最弱。（ A ）。
14、齿轮轮齿的宽度越大，承载能力就越大，齿面上载荷分布就越均匀。（ B ）。
15、对于闭式齿轮传动，当齿轮的圆周速度时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。（ A ）。
16、对于闭式齿轮传动，当齿轮的圆周速度时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。（ B ）。
三、分析回答题（第1题 4分 第2题 6分 共10分）
1、齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀可采取哪些措施？
答：齿面点蚀首先发生在节线附近齿根一侧。因为轮齿节点处啮合时，相对滑动速度方向改变，不易形成油膜，润滑效果不好。而且轮齿在节线附近啮合时，一般为单齿对啮合，齿面接触应力大。
防止点蚀的措施有：提高齿面硬度；增大中心距或齿轮直径；改直齿轮为斜齿轮；采用角度变位齿轮传动；降低表面粗糙度；提高润滑油的粘度等。
2、齿轮传动的主要失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？
答：轮齿的主要失效形式有五种：轮齿折断、疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形，轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式。若设计正确、润滑条件良好，软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是疲劳点蚀。硬齿面闭式齿轮传动是弯曲疲劳折断。开式齿轮传动是磨损。
四、分析计算题（第1题 10分 第2题 15分 共25分）
1、一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：z1＝20，z2＝40，小轮材料为40Cr，大轮材料为45钢，齿形系数YFa1=2.8，YFa2=2.4，应力修正系数YSa1=1.55，YSa2=1.67，许用应力，，，。问：1）哪个齿轮的接触强度弱？2）哪个齿轮的弯曲强度弱？为什么？
解：（1）接触强度
相互啮合的一对齿轮，其接触应力相等，即
由题意可知，，
因此，大齿轮的接触强度弱。
（2）弯曲强度
相互啮合的一对齿轮，其弯曲强度的大小主要取决于的比值。

可见
因此，大齿轮的弯曲强度弱。
2、一个单级直齿圆柱齿轮减速器中，已知齿数z1＝20，z2＝60，模数m=2.5mm，齿宽系数fd=1.2，小轮转速n1=960r/min，若主、从动轮的许用接触应力分别为，，载荷系数K＝1.6，节点区域系数ZH＝2.5，弹性系数，重合度系数Ze＝0.9，试按接触疲劳强度，求该传动所能传递的功率。
注：参考公式
解：（1）计算转矩
根据提供的齿面接触疲劳强度计算公式

可得到
由于 ， 可知
因此，许用接触应力应取从动轮的值，即。
并且
所以有
（2）计算功率
该传动所能传递的功率为
5