机械传动工程师职称考试试题及答案

机械传动工程师职称考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填入括号内）1.在机械传动中，下列哪一项不属于摩擦传动的特点？（A）A.可以实现任意中心距的传动B.传动效率较高C.过载时具有自锁性D.对环境要求较高，易磨损2.对于开式齿轮传动，其主要失效形式通常是？（C）A.疲劳点蚀和塑性变形B.胶合和磨损C.磨损和断齿D.蠕变和点蚀3.在齿轮传动中，要提高承载能力和接触强度，通常采取的措施是？（B）A.增大模数mB.增大齿数z和减小模数mC.提高齿面硬度D.减小齿宽b4.下列哪种齿轮传动可以实现空间交错轴之间的传动？（B）A.外啮合直齿圆柱齿轮传动B.蜗轮蜗杆传动C.圆锥齿轮传动D.交叉链传动5.带传动中，产生弹性滑动的主要原因是？（A）A.带与带轮接触面间存在相对滑动B.带的疲劳破坏C.带的磨损D.带轮的制造误差6.与链传动相比，带传动的主要优点是？（C）A.传动效率高B.瞬时速度均匀C.结构简单，成本较低D.可实现无级变速7.轴按其受载情况不同，可以分为心轴、转轴和传动轴，其中主要承受扭矩的轴是？（D）A.心轴B.转轴（主要承受弯矩）C.传动轴（主要承受扭矩）D.以上都是8.滚动轴承的基本额定寿命是指？（B）A.一半的滚动体出现疲劳点蚀时的总转数B.90%的滚动体出现疲劳点蚀时的总转数C.滚动轴承达到完全失效时的总转数D.滚动轴承的预期使用年限9.选择联轴器时，需要考虑的主要因素不包括？（C）A.传递扭矩的大小B.轴的转速C.轴的直径变化量D.对中精度要求10.在进行轴的强度计算时，通常需要校核截面上的哪些应力？（A）A.弯曲应力和扭转应力B.压应力和剪切应力C.局部应力和整体应力D.疲劳应力和接触应力二、填空题（请将正确答案填入横线上）1.齿轮传动的motionratioisdeterminedbytheratioofthenumberofteethofthedrivingwheeltothenumberofteethofthedrivenwheel.2.Thestandardmodule(m)in齿轮传动isrelatedtothepitchcirclediameter(d)andthenumberofteeth(z)bytheformulad=m*z.3.Belt传动oftenusessliptorealizesmoothstartandoverloadprotection.4.Whenselectingmaterialsforshafts,thestrength,stiffness,andmanufacturingcostneedtobeconsidered.5.ThebasicformulaforcalculatingthetorquetransmittedbyahelicalgearisT=K*Ft*d/2,whereKistheloadfactor,Ftisthetangentialforce,anddisthepitchcirclediameter.6.Inthecalculationofrollingbearinglife,theloadfactorconsiderstheinfluenceoffactorssuchasoperatingconditionsandinstallationaccuracy.7.Aclutchisadevicethatcanconnectordisconnectthetransmissionofpowerbetweentwoshafts.8.Theefficiencyofamulti-stagegeartrainistheproductoftheefficienciesofeachstage.9.Thefatiguestrengthofmaterialsdecreaseswithincreasingstressconcentration.10.Thecenterdistanceofastandardhelicalgearpairisdeterminedbytheaveragemodulusandthesumofthenumberofteethofthetwowheels.三、简答题（请简要回答下列问题）1.简述齿轮磨损的主要原因及其对传动性能的影响。2.与齿轮传动相比，带传动和链传动各有哪些主要优缺点？3.简述影响轴强度的主要因素。4.在选择滚动轴承类型时，通常需要考虑哪些主要因素？5.什么是传动系统的效率？提高传动系统效率的一般措施有哪些？四、计算题（请根据题目要求进行计算，并写出必要的公式和计算过程）1.一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，传递功率P=10kW，转速n1=1450r/min，传动比i=3.5，齿轮材料为45钢，齿数z1=20，模数m=4mm，齿宽b=80mm。试计算该对齿轮所受的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa（假设为斜齿轮，螺旋角β=15°）。2.一根钢制心轴，直径d=50mm，长度L=300mm，受集中载荷F=8kN，作用在距离左端支承点a=100mm处。试求心轴在支承点A和B处的最大弯曲应力，并判断是否满足强度要求（材料的许用弯曲应力[σ]=160MPa）。3.某传动系统采用V带传动，中心距a=1600mm，主动轮直径d1=200mm，从动轮直径d2=800mm，带速v=6m/s，传递功率P=22kW。已知V带的许用有效拉力[Fe]=1000N，效率η=0.95。试计算该传动系统所需V带的初拉力F0（不计离心力和预紧力变化的影响）。4.一对标准角接触球轴承30210，额定动载荷Cr=735kN，额定寿命L10h=5000h。若实际工作载荷Fr=1.2Cr，工作转速n=1500r/min，试计算该轴承的实际寿命Lh（以小时为单位）和基本额定寿命L10h（比较计算结果，说明原因）。试卷答案一、选择题1.A解析：摩擦传动不能实现任意中心距传动，且效率相对较低，易磨损。2.C解析：开式齿轮传动润滑条件差，磨损严重，通常先发生磨损，最终导致断齿。3.B解析：提高接触强度主要依靠提高齿面接触应力，根据接触强度公式H=σ_H^2/Z_H，增大齿数z会降低σ_H，减小模数m也会降低σ_H，但增大z对降低σ_H的效果更显著，同时模数小使得齿厚增加，也利于强度。4.B解析：蜗轮蜗杆传动用于传递交错轴（通常90度）之间的运动。5.A解析：弹性滑动是由于带绕过主动轮时，紧边和松边拉力差导致带与轮面发生相对滑动。6.C解析：带传动结构简单，初投资低，维护方便，成本较低。7.D解析：心轴主要承受弯矩，转轴承受弯矩和扭矩，传动轴主要承受扭矩。8.B解析：滚动轴承的基本额定寿命是指90%的滚动体出现疲劳点蚀时的总转数，通常用L10h（小时）或L10N（转数）表示。9.C解析：选择联轴器主要考虑扭矩、转速、对中精度、工作条件等，轴的直径变化量通常是配合设计考虑的因素，而非联轴器选型的直接依据。10.A解析：轴在扭转和弯曲联合作用下工作，需要进行弯扭合成应力校核。二、填空题1.传动比2.d=m*z3.滑动4.强度、刚度、耐磨性、工艺性、经济性5.T=K*Ft*d/26.工作条件、安装精度、轴的变形等7.离合器8.η=η1*η2*...*ηn9.应力集中10.m_avg*(z1+z2)/2三、简答题1.答：齿轮磨损的主要原因是齿面间的相对滑动，导致磨粒磨损或粘着磨损。磨损会使齿廓变形，齿厚减薄，齿距增大，导致传动间隙增大、传动精度下降、噪音和振动增加，严重时会导致传动失效。2.答：带传动优点：结构简单，成本低，维护方便，能缓冲吸振，适用于中心距较大的场合，可实现无级变速。缺点：传动效率较低，有弹性滑动，不能保证精确传动比，对轴有较大作用力，工作速度有一定限制。链传动优点：传动效率较高（高于带传动），瞬时速度均匀，能承受较大载荷，适用于中心距较大和恶劣工况。缺点：存在冲击和噪音，不能保持精确传动比，制造和安装要求较高。3.答：影响轴强度的主要因素：轴的截面尺寸和形状（决定抗弯和抗扭截面模量），轴上载荷的大小、类型和分布（弯矩、扭矩、剪力），应力集中程度（孔、键槽、过渡圆角等），轴的材料及其强度指标（许用应力），轴的支承方式和工作条件（温度、腐蚀等）。4.答：选择滚动轴承类型时，通常需要考虑：载荷大小和方向（径向、轴向），转速高低，安装空间限制，调心要求，精度等级，经济性，工作温度，润滑和维护条件，以及特殊要求（如自锁、耐腐蚀等）。5.答：传动系统的效率是指输出功率P_out与输入功率P_in的比值，通常用η表示，η=P_out/P_in。提高传动系统效率的一般措施：选择效率高的传动机构（如齿轮传动效率高于链传动），减少传动级数，保证良好的润滑，提高制造和装配精度，减少摩擦损失，采用合适的材料组合等。四、计算题1.解：*主动轮转速n1=1450r/min*传动比i=3.5，则从动轮转速n2=n1/i=1450/3.5=414.3r/min*主动轮角速度ω1=2πn1/60=2π*1450/60≈151.8rad/s*螺旋角β=15°*功率P=10kW=10000W*转矩T1=9550*P/n1=9550*10/1450≈65.9N·m*圆周力Ft1=T1/(d1/2*cosβ)=65.9*2/(200/2*cos15°)≈65.9*2/(100*0.9659)≈1.37kN*径向力Fr1=Ft1*tanβ=1.37*10^3*tan15°≈1.37*10^3*0.2679≈367N*轴向力Fa1=Ft1*tanβ=1.37*10^3*tan15°≈367N（方向取决于螺旋角方向）*对于从动轮：*圆周力Ft2=Ft1/i=1.37kN/3.5≈0.39kN*径向力Fr2=Fr1/i=367N/3.5≈105N*轴向力Fa2=Fa1/i=367N/3.5≈105N（方向与Fa1相反）*答：主动轮所受圆周力Ft≈1.37kN，径向力Fr≈367N，轴向力Fa≈367N。从动轮所受圆周力Ft≈0.39kN，径向力Fr≈105N，轴向力Fa≈105N。2.解：*集中力F=8kN=8000N*距离a=100mm=0.1m*轴直径d=50mm=0.05m*轴长L=300mm=0.3m*支承点B到载荷作用点距离b=L-a=0.3-0.1=0.2m*支点A处支反力R_A=F*b/L=8000*0.2/0.3≈5333.33N*支点B处支反力R_B=F*a/L=8000*0.1/0.3≈2666.67N*最大弯矩M_max发生在载荷作用点（支点A和支点B之间）：M_max=R_A*a=5333.33*0.1=533.33N·m*截面惯性矩I_z=π*d^4/64=π*(0.05)^4/64≈3.067*10^-7m^4*最大弯曲应力σ_max=M_max*c/I_z=M_max*(d/2)/I_z=533.33*(0.05/2)/3.067*10^-7*σ_max≈533.33*0.025/3.067*10^-7≈4.36*10^7Pa=43.6MPa*比较：σ_max(43.6MPa)<[σ](160MPa)*答：心轴在支承点A和B之间的最大弯曲应力为43.6MPa，小于许用弯曲应力160MPa，满足强度要求。3.解：*已知d1=200mm,d2=800mm,a=1600mm,P=22kW=22*10^3W,v=6m/s,η=0.95*中心距a=(d1+d2)/2+Δa，其中Δa为中心距许用偏差，通常取小值，假设Δa=0，则d1+d2=2a=3200mm*传动比i=d2/d1=800/200=4*从动轮转速n2=v/(π*d2/60)=6*60/(π*800)≈1.42r/min*主动轮转速n1=n2*i=1.42*4≈5.68r/min（此处计算出的转速极低，可能题目数据不合理，但按给定数据计算）*有效功率P_eff=P/η=22*10^3/0.95≈23.16*10^3W*有效转矩T2=9550*P_eff/n2=9550*23.16/1.42≈1.58*10^6N·mm*主动轮转矩T1=T2/i=1.58*10^6/4=3.95*10^5N·mm*主动轮圆周力Ft1=2*T1/d1=2*3.95*10^5/200≈3950N*V带有效拉力F1=T1/(r1*cosα)≈T1/(d1