机械传动系统设计评估试题及真题

机械传动系统设计评估试题及真题考试时长：120分钟满分：100分考核对象：机械工程及相关专业学生、行业从业者题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.齿轮传动系统中的接触应力与齿面硬度成正比。2.带传动适用于高速、大功率场合，但传动效率低于齿轮传动。3.蜗杆传动具有自锁性，因此常用于需要反向自锁的场合。4.轴承的寿命与其载荷大小成反比，载荷越大寿命越短。5.液力变矩器属于无级变速传动装置。6.链传动的瞬时速度是周期性变化的，因此会产生冲击振动。7.轴的刚度越大，其承载能力越强。8.闭式齿轮传动需要定期润滑，而开式齿轮传动不需要。9.螺旋传动常用于精密定位机构，其传动效率较高。10.减速器通常采用蜗杆传动以实现大传动比，但传动效率较低。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种传动方式最适合远距离传递动力？A.链传动B.带传动C.齿轮传动D.蜗杆传动2.齿轮齿面接触强度计算中，接触应力与齿面曲率半径的关系是？A.成正比B.成反比C.无关D.平方关系3.轴承的预紧主要是为了？A.提高承载能力B.减少摩擦C.增加寿命D.提高转速4.带传动中的弹性滑动现象会导致？A.传动比恒定B.传动比增大C.传动比减小D.传动失效5.蜗杆传动的传动比计算公式为？A.i=z₂/z₁B.i=z₁z₂C.i=z₂/z₁mD.i=z₁/z₂6.轴的强度计算中，危险截面通常是？A.直径最大的截面B.直径最小的截面C.轴承座处D.键槽处7.液力变矩器的主要优点是？A.传动效率高B.结构简单C.可实现无级变速D.成本低8.链传动中的链轮齿数不宜过少的原因是？A.提高传动平稳性B.减少磨损C.避免动载荷过大D.降低成本9.螺旋传动中，单头螺纹的导程角较大时，传动效率？A.较高B.较低C.不变D.无法确定10.减速器中采用斜齿轮传动的主要目的是？A.提高承载能力B.减少噪音C.增大传动比D.提高转速三、多选题（每题2分，共20分）1.影响齿轮接触强度的因素包括？A.齿面硬度B.齿数C.载荷大小D.润滑条件2.轴承预紧的目的是？A.提高刚度B.减少轴向窜动C.增加寿命D.提高转速3.带传动失效的主要形式有？A.弹性滑动B.打滑C.疲劳破坏D.胶合4.蜗杆传动中，提高传动效率的方法包括？A.增加头数B.减小导程角C.提高齿面硬度D.采用青铜材料5.轴的强度计算中，需要考虑的因素有？A.弯曲应力B.剪切应力C.扭矩D.温度影响6.液力变矩器的组成部分包括？A.泵轮B.涡轮C.导轮D.齿轮7.链传动中，影响传动平稳性的因素有？A.链轮齿数B.链节距C.中心距D.速度8.螺旋传动中，双头螺纹比单头螺纹的优势是？A.导程角大B.传动效率高C.传动速度快D.结构复杂9.减速器中，斜齿轮传动的优点有？A.承载能力强B.传动平稳C.噪音低D.结构紧凑10.影响轴承寿命的因素包括？A.载荷大小B.润滑条件C.工作温度D.材料性能四、案例分析（每题6分，共18分）案例1：某机械加工厂需要设计一套传动系统，将电动机（功率P=5kW，转速n=1500r/min）的输出动力传递至工作台。要求工作台转速n₂=300r/min，传动比误差≤5%。已知条件：-电动机输出轴直径d₁=40mm，材料为45钢，调质处理。-工作台负载为恒定扭矩T₂=50N·m。-传动方式可选：齿轮传动、带传动、链传动。问题：1.请选择合适的传动方式，并说明理由。2.若选择齿轮传动，请计算齿轮的模数m和齿数z₁、z₂（假设材料为20CrMnTi，渗碳淬火）。3.简述所选传动方式的主要设计注意事项。案例2：某汽车变速箱需要设计一套减速器，输入转速n₁=2000r/min，输出转速n₂=500r/min，传递功率P=100kW。已知条件：-变速箱壳体材料为HT250，工作温度≤80℃。-需要考虑轴承的预紧和润滑。问题：1.请选择合适的减速器类型，并说明理由。2.若采用斜齿轮传动，请计算齿轮的螺旋角β（假设材料为40Cr，调质处理）。3.简述减速器的主要设计要点。案例3：某起重设备需要设计一套传动系统，将电动机的动力传递至卷筒。要求卷筒转速n₂=10r/min，最大起重量Q=20kN。已知条件：-电动机功率P=15kW，转速n₁=1450r/min。-传动方式可选：蜗杆传动、链传动。问题：1.请选择合适的传动方式，并说明理由。2.若选择蜗杆传动，请计算蜗杆的头数z₁和蜗轮齿数z₂（假设材料为40Cr，蜗轮为青铜）。3.简述所选传动方式的主要设计注意事项。五、论述题（每题11分，共22分）论述题1：论述齿轮传动系统设计中，如何平衡传动比、承载能力和传动效率之间的关系。请结合实际工程案例说明。论述题2：论述机械传动系统设计中，润滑和冷却的重要性。请分别说明不同传动方式（齿轮、带、链、蜗杆）的润滑方式和常见问题。---标准答案及解析一、判断题1.√2.√3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.√解析：5.液力变矩器属于有级变速装置，无法实现无级变速。9.螺旋传动中，导程角较大时，传动效率较低。二、单选题1.B2.B3.A4.C5.C6.A7.C8.A9.B10.A解析：1.带传动适用于远距离传递动力，链传动和齿轮传动适用于短距离。6.轴的强度计算中，危险截面通常是直径最小的截面，因为应力集中。三、多选题1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABC6.ABC7.ABCD8.ABC9.ABCD10.ABCD解析：4.蜗杆传动中，提高传动效率的方法包括增加头数、减小导程角、提高齿面硬度。四、案例分析案例1：1.选择齿轮传动。理由：齿轮传动效率高、传动比准确、承载能力强，适合精密机械加工设备。2.计算齿轮参数：-传动比i=n₁/n₂=1500/300=5-齿数z₁=20（取整数），z₂=i×z₁=5×20=100-模数m=T₂/(z₂×0.5×π×σ_b)≈2mm（假设弯曲应力σ_b=200MPa）3.设计注意事项：-齿面硬度应足够高，避免磨损。-齿轮材料应选择高强度钢，并进行热处理。-注意润滑和散热，避免过热。案例2：1.选择斜齿轮减速器。理由：斜齿轮传动平稳、承载能力强，适合汽车变速箱。2.计算螺旋角β：-传动比i=n₁/n₂=2000/500=4-螺旋角β≈14°（取常用值，保证平稳性）3.设计要点：-轴承预紧应合理，避免轴向窜动。-润滑应充分，避免胶合。-壳体材料应选择高强度铸铁，避免变形。案例3：1.选择蜗杆传动。理由：蜗杆传动可实现大传动比，且自锁性好，适合起重设备。2.计算蜗杆参数：-传动比i=n₁/n₂=1450/10=145-蜗杆头数z₁=1（单头，保证自锁性），z₂=i×z₁=145×1=1453.设计注意事项：-蜗轮材料应选择青铜，提高耐磨性。-注意润滑，避免磨损和胶合。-蜗杆应进行热处理，提高强度。五、论述题论述题1：齿轮传动系统设计中，传动比、承载能力和传动效率之间需要平衡。-传动比：大传动比可以提高减速效果，但会降低传动效率，且增加轴向力。实际设计中，应根据需求选择合适的传动比，避免过大的传动比导致效率过低。-承载能力：齿轮材料应选择高强度钢，并进行热处理，以提高承载能力。但承载能力过高会导致设计成本增加，且可能产生过大的应力集中。-传动效率：齿轮传动效率通常在95%以上，但斜齿轮和蜗杆传动效率较低。实际设计中，应根据需求选择合适的传动方式，平衡效率与成本。案例：汽车变速箱采用斜齿轮传动，既保证了承载能力，又提高了传动平稳性，但效率略低于直齿轮传动。论述题2：