机械专业常见笔试题

问答题 1 问 常见的齿轮传动失效有哪些形式 答 齿轮的常见失效为 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变 形等 2 2 问 在不改变材料和尺寸的情况下 如何提高轮齿的抗折断能力 答 可采取如下措施 1 减小齿根应力集中 2 增大轴及支承刚度 3 采用适当 的热处理方法提高齿芯的韧性 4 对齿根表层进行强化处理 3 3 问 为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上 答 当轮齿在靠近节线处啮合时 由于相对滑动速度低形成油膜的条件差 润 滑不良 摩擦力较大 特别是直齿轮传动 通常这时只有一对齿啮合 轮齿受力也 最大 因此 点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上 4 4 问 在开式齿轮传动中 为什么一般不出现点蚀破坏 答 开式齿轮传动 由于齿面磨损较快 很少出现点蚀 5 5 问 如何提高齿面抗点蚀的能力 答 可采取如下措施 1 提高齿面硬度和降低表面粗糙度 2 在许用范围内采用 大的变位系数和 以增大综合曲率半径 3 采用粘度高的润滑油 4 减小动载荷 6 6 问 什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏 如何提高齿面抗胶合能力 答 高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效 措施为 1 采用角度变 位以降低啮合开始和终了时的滑动系数 2 减小模数和齿高以降低滑动速度 3 采用 极压润滑油 4 采用抗校核性能好的齿轮副材料 5 使大小齿轮保持硬度差 6 提高齿 面硬度降低表面粗糙度 7 7 问 闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同 答 闭式齿轮传动 主要失效形式为齿面点蚀 轮齿折断和胶合 目前一般只 进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算 开式齿轮传动 主要失效形式为轮齿折断 和齿面磨损 磨损尚无完善的计算方法 故目前只进行弯曲疲劳强度计算 用适当 增大模数的办法考虑磨损的影响 8 问 硬齿面与软齿面如何划分 其热处理方式 有何不同 答 软齿面 HB 350 硬齿面 HB 350 软齿面热处理一般为调质或正火 而 硬齿面则是正火或调质后切齿 再经表面硬化处理 8 9 问 在进行齿轮强度计算时 为什么要引入载荷系数 K 答 在实际传动中 由于原动机及工作机性能的影响 以及齿轮的制造误差 特别是基节误差和齿形误差的影响 会使法向载荷增大 此外在同时啮合的齿对间 载荷的分配并不是均匀的 即使在一对齿上 载荷也不可能沿接触线均匀分布 因 此实际载荷比名义载荷大 用载荷系数 K 计入其影响 9 10 问 齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的 为什么选择节点作为齿 面接触应力的计算点 答 齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的 因齿面接 触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分 所以应控制节点处接触应力 10 11 问 一对圆柱齿轮传动 大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等 如大 小齿轮的材料及热处理情况相同 则其许用接触 答 一对齿轮传动 其大小齿轮的接触应力一定相等 两齿轮材料和热处理相 同时 其许用应力不一定相等 因为许用应力还与寿命系数有关 大小齿轮的应力 循环齿数不等 故许用应力不一定相等 11 12 问 配对齿轮的齿面有较大的硬度差时 对较软齿面会产生什么影响 答 当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差 且速度又较高时 较硬的齿面对较软 的齿面会起较显著的冷作硬化效应 从而提高其疲劳极限 12 13 问 在直齿轮和斜齿轮传动中 为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一 些 答 其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增 大轮齿的工作载荷 13 14 问 齿轮传动的常用润滑方式有哪些 润滑方式的选择主要取决于什么 因素 答 齿轮的常用润滑方式有 人工定期加油 浸油润滑和喷油润滑 润滑方式 的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小 14 15 问 齿形系数与模数有关吗 有哪些因素影响齿形系数的大小 答 齿形系数与模数无关 齿形系数的大小取决于齿数 15 16 问 为什么设计齿轮时 齿宽系数既不能太大 又不能太小 答 齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严重 相反若齿宽系数 过小 轮齿承载能力减小 将使分度圆直径增大 16 17 问 选择齿轮传动第 公差组精度等级时 除了考虑传动用途和工作条 件以外 主要依据是什么 答 圆周速度 17 18 问 选择齿轮毛坯的成型方法时 铸造 锻造 轧制圆钢等 除了考 虑材料等因素外 主要依据是什么 答 齿轮的几何尺寸和批量大小 18 19 问 斜齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数 Z 考虑了重合度对单 位齿宽载荷的影响 它与哪些因素有关 答 它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关 19 20 问 有一标准直齿圆柱齿轮传动 齿轮 1 和齿轮 2 的齿数分别为 Z1 和 Z2 且 Z1 F2 B F1 F2 C F1 F2 D F1 F2 9 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时 它们的 B 必须相等 A 直径 B 模数 C 齿宽 D 齿数 10 在设计闭式硬齿面传动中 当直径一定时 应取较少的齿数 使模数 增大以 B A 提高齿面接触强度 B 提高轮齿的抗弯曲疲劳强度 C 减少加工切削量 提高生产率 D 提高抗塑性变形能力 11 在直齿圆柱齿轮设计中 若中心距保持不变 而把模数增大 则可以 B A 提高齿面接触强度 B 提高轮齿的弯曲强度 C 弯曲与接触强度均可提高 D 弯曲与接触强度均不变 12 轮齿的弯曲强度 当 D 则齿根弯曲强度增大 A 模数不变 增多齿数 B 模数不变 增大中心距 C 模数不变 增大直径 D 齿数不变 增大模数 13 轮齿弯曲强度计算中齿形系数与 C 无关 A 齿数 B 变位系数 C 模数 D 斜齿轮的螺旋角 14 齿轮传动在以下几种工况中 C 的齿宽系数可取大些 A 悬臂布置 B 不对称布置 C 对称布置 D 同轴式减速器布置 15 直齿锥齿轮强度计算时 是以 C 为计算依据的 A 大端当量直齿锥齿轮 B 齿宽中点处的直齿圆柱齿轮 C 齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 D 小端当量直齿锥齿轮 答案 C A B C D A D A B B B D C C C 填空题填空题 1 齿轮传动时 如大小齿轮的材料不同 则 H1 H2 H1 H2 F1 F2 F1 F2 2 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点 处的接触应力为计算依据 其载荷由一 对轮齿承担 3 在圆柱齿轮传动中 齿轮分度圆直径 d1 不变而减小模数 m 对轮齿的弯曲强 度 接触强度及传动平稳性的影响分别为弯曲强度降低 接触强度不变 传动平稳性提高 4 在圆柱齿轮传动设计中 在中心距 a 及其他条件不变时 增大模数 m 其齿 面接触应力 不变 齿根弯曲应力减小 重合度减小 5 在闭式齿轮传动中 当齿轮的齿面硬度 HBS350 时 则易出现齿根弯曲折 断 破坏 应首先按齿根弯曲强度设计强度进行设计 6 齿轮的齿形系数 YF 的大小与齿轮参数中的模数 无关 主要取决于齿数 7 斜齿圆柱齿轮的齿形系数 YF 按当量齿数选取 8 设计一对圆柱齿轮时 通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些 其主要原 因是以防齿轮轴向错位时 导致啮合齿宽减小 9 一对闭式直齿圆柱齿轮 m 3mm z1 2l z2 63 20 小齿轮用 40Cr 钢 表面淬火 HRC 55 H1 1200N mm 大齿轮用 45 钢调质 HBS 220 240 H2 600N mm 若齿轮传动工作时 齿面接触应力为 H 500N mm 则小齿 轮的接触强度安全系数为大齿轮的 2 倍 10 两对标准直齿圆柱齿轮传动 已知模数 齿数 齿宽分别为 A 对 m 4mm z1 18 z2 41 B1 58mm B 对 m 2mm Z1 36 z2 82 B2 50mm 其余条件相同 若按无限寿命考虑 这两对齿轮传动按接触强度所能传递的转 矩比值 TA TB 1 11 在齿轮传动中 若一对齿轮采用软齿面 则小齿轮的材料硬度应比大齿轮 的材料硬度 高 30 50HBS 12 在圆锥一圆柱两级齿轮传动中 如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动 另一 级用直齿圆锥齿轮传动 则应将圆锥齿轮放在高速级 13 对于闭式软齿面齿轮传动 主要按齿面接触 强度进行设计 这时影响齿轮强度的主要几何参数是 d1 14 对于开式齿轮传动 虽然主要失效形式是磨损 但目前仅以齿根弯曲疲劳 强度 作为设计准则 这时影响齿轮强度的主要参数是模数 15 一对齿轮啮合时 其大 小齿轮的接触应力是相等的 而其许用接触应力是不相等的 小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的 16 设计闭式硬齿面齿轮传动时 当分度圆直径 d1 一定时 应选取较