2025年齿轮传动测试题民及答案

2025年齿轮传动测试题民及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某闭式齿轮传动中，小齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火，大齿轮采用40Cr表面淬火，其失效形式最可能首先出现的是（）。A.小齿轮齿面胶合B.大齿轮齿面磨损C.小齿轮齿根弯曲疲劳折断D.大齿轮齿面接触疲劳点蚀2.标准直齿圆柱齿轮传动中，若中心距不变，增大模数m并减少齿数z（保持mz乘积不变），则（）。A.齿面接触疲劳强度降低B.齿根弯曲疲劳强度提高C.重合度显著增加D.传动平稳性提高3.斜齿圆柱齿轮传动中，端面模数mt与法面模数mn的关系为（）。A.mt=mn/cosβB.mn=mt/cosβC.mt=mn·cosβD.mn=mt·cosβ4.直齿锥齿轮传动中，当量齿数zv的计算公式为（）。A.zv=z/cosδB.zv=z/cos³δC.zv=z·cosδD.zv=z·cos³δ5.蜗杆传动中，若蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=60，模数m=5mm，蜗杆分度圆直径d1=50mm，则传动比i和蜗杆导程角γ分别为（）。A.i=30，γ≈11.31°B.i=20，γ≈11.31°C.i=30，γ≈22.62°D.i=20，γ≈22.62°6.齿轮传动中，动载荷系数Kv主要考虑（）的影响。A.齿面粗糙度B.齿轮制造误差和运转速度C.齿向载荷分布不均D.多对齿啮合时的载荷分配7.软齿面（硬度≤350HBS）齿轮传动的设计准则通常是（）。A.先按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度B.先按弯曲疲劳强度设计，再校核接触疲劳强度C.仅校核接触疲劳强度D.仅校核弯曲疲劳强度8.下列齿轮材料中，适合制造高速、重载且要求耐冲击齿轮的是（）。A.45钢（调质）B.ZG310-570（铸钢）C.20CrMnTi（渗碳淬火）D.HT250（灰铸铁）9.齿轮传动中，齿顶高ha的计算公式为（）（ha为齿顶高系数，m为模数）。A.ha=ha·mB.ha=(ha+c)·mC.ha=ha·m·cosβD.ha=ha·m·cosδ10.为减少齿轮传动的齿向载荷分布不均，可采取的措施是（）。A.增大模数B.提高齿面硬度C.减小齿宽D.采用鼓形齿或修形齿二、填空题（每空1分，共20分）1.齿轮传动的主要失效形式包括齿面接触疲劳点蚀、齿根弯曲疲劳折断、________、________和塑性变形。2.标准直齿圆柱齿轮的基本参数有齿数z、模数m、压力角α、________和________。3.斜齿圆柱齿轮的分度圆螺旋角β越大，传动平稳性越________，但轴向力越________。4.直齿锥齿轮的齿廓曲面是________的一部分，其强度计算通常转化为________齿轮的强度计算。5.蜗杆传动的效率主要由啮合效率决定，啮合效率η1≈tanγ/tan(γ+ρv)，其中γ为________，ρv为________。6.齿轮接触疲劳强度计算的赫兹公式基于________假设，其接触应力与________的平方根成正比。7.齿轮弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YF反映了________对弯曲应力的影响，应力修正系数YS反映了________对弯曲应力的影响。8.闭式齿轮传动的润滑方式主要取决于________，当齿轮圆周速度v≤12m/s时，常用________润滑；v>12m/s时，常用喷油润滑。9.齿轮材料的选择应综合考虑________、________和经济性，硬齿面齿轮通常需进行淬火或渗碳淬火处理。10.齿轮传动的重合度εα表示________，εα越大，传动越________。三、简答题（每题6分，共30分）1.比较直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮的优缺点。2.简述齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的设计准则及主要影响参数。3.软齿面齿轮与硬齿面齿轮的热处理方法有何不同？设计时分别应优先考虑哪种强度？4.蜗杆传动与圆柱齿轮传动相比，效率较低的主要原因是什么？可通过哪些措施提高蜗杆传动效率？5.齿轮传动中，胶合与点蚀的失效机理有何区别？分别可采取哪些预防措施？四、计算题（共30分）1.（10分）某闭式直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮（主动轮）参数：z1=20，m=4mm，b1=80mm，转速n1=1450r/min，传递功率P=15kW；大齿轮参数：z2=60，b2=75mm，材料均为40Cr（表面淬火，硬度50-55HRC），许用接触应力[σH1]=1200MPa，[σH2]=1100MPa，许用弯曲应力[σF1]=320MPa，[σF2]=280MPa。载荷系数K=1.6，弹性系数ZE=189.8MPa^0.5，接触疲劳强度计算中的节点区域系数ZH=2.5，弯曲疲劳强度计算中齿形系数YF1=2.8，YF2=2.2，应力修正系数YS1=1.55，YS2=1.73。试校核该传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。2.（10分）设计一对斜齿圆柱齿轮传动，已知中心距a=200mm，法面模数mn=4mm，小齿轮齿数z1=23，大齿轮齿数z2=67，螺旋角β=12°（cos12°≈0.9781）。试计算：（1）分度圆直径d1、d2；（2）齿顶圆直径da1、da2（齿顶高系数ha=1）；（3）实际中心距与设计中心距的差值（若有误差需说明调整方法）。3.（10分）某直齿锥齿轮传动，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=60，模数m=5mm，齿宽b=50mm，小齿轮转速n1=960r/min，传递功率P=10kW，材料为20CrMnTi（渗碳淬火，硬度58-62HRC），许用弯曲应力[σF]=350MPa。载荷系数K=1.8，齿形系数（当量齿轮）YF=2.6，应力修正系数YS=1.5，锥距R=√[(d1/2)^2+(d2/2)^2]，齿宽系数ψR=b/R≤0.3。试校核其弯曲疲劳强度（提示：锥齿轮弯曲应力公式σF=2KTP/(bm2z1√(1-0.5ψR))·YF·YS）。五、综合分析题（共20分）某带式输送机的齿轮箱采用一对软齿面直齿圆柱齿轮传动，运行半年后发现大齿轮齿面出现明显点蚀，小齿轮齿根出现微小裂纹。经检测，齿轮材料为45钢（调质，硬度220-250HBS），制造精度为8级，润滑采用L-CKC150中负荷工业齿轮油，安装时中心距误差为+0.15mm（设计中心距为200mm）。试分析：（1）大齿轮齿面点蚀的主要原因；（2）小齿轮齿根裂纹的可能原因；（3）提出改进措施（至少3条）。答案一、单项选择题1.C2.B3.A4.B5.A6.B7.A8.C9.A10.D二、填空题1.齿面胶合；齿面磨损2.齿顶高系数ha；顶隙系数c3.好（或高）；大4.球面渐开线；当量直齿圆柱5.蜗杆导程角；当量摩擦角6.线接触弹性变形；载荷7.齿形几何形状；齿根过渡曲线处的应力集中和齿面摩擦力8.齿轮的圆周速度；浸油9.载荷性质；工作条件10.同时参与啮合的轮齿对数的平均值；平稳三、简答题1.直齿圆柱齿轮优点：制造简单、轴向力小；缺点：传动平稳性差，冲击噪声大，适用于低速重载。斜齿圆柱齿轮优点：齿面接触线为斜线，重合度大，传动平稳，承载能力高；缺点：存在轴向力，需配置推力轴承，制造稍复杂，适用于高速或精密传动。2.接触疲劳强度设计准则：σH≤[σH]，主要影响参数为中心距（或分度圆直径）、齿数、载荷、材料弹性模量和接触区域系数。弯曲疲劳强度设计准则：σF≤[σF]，主要影响参数为模数、齿数、齿形系数、应力修正系数和载荷。3.软齿面齿轮热处理方法：调质或正火，硬度≤350HBS；硬齿面齿轮：表面淬火、渗碳淬火或氮化，硬度>350HBS。软齿面设计优先按接触疲劳强度设计（因接触强度较低），硬齿面优先按弯曲疲劳强度设计（因弯曲强度较低）。4.蜗杆传动效率低的主要原因：啮合面间相对滑动速度大，摩擦损失大（尤其是齿面间的滑动摩擦）。提高效率的措施：增大蜗杆导程角（采用多头蜗杆）、降低齿面粗糙度、选用减摩材料（如青铜蜗轮）、改善润滑（使用高粘度或含极压添加剂的润滑油）。5.胶合是齿面在高温高压下发生粘着并撕脱的现象（热胶合或冷胶合），多发生在高速重载或润滑不良时；点蚀是齿面接触应力循环作用下表层材料疲劳剥落的现象，多发生在闭式软齿面传动。预防胶合：提高齿面硬度、降低表面粗糙度、采用抗胶合润滑油（如极压油）、限制油温；预防点蚀：提高接触疲劳强度（增大分度圆直径、提高材料硬度）、降低接触应力、改善润滑（增大油膜厚度）。四、计算题1.接触疲劳强度校核：转矩T1=9550×10^3×P/n1=9550×15/1450≈98.97N·m=98970N·mm分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm，d2=4×60=240mm接触应力σH=ZHZE√(2KT1(u+1)/(bd1^2u))，其中u=z2/z1=3代入数据：σH=2.5×189.8×√(2×1.6×98970×(3+1)/(75×80^2×3))≈2.5×189.8×√(1263616/1440000)≈2.5×189.8×0.935≈443MPa因σH=443MPa≤[σH2]=1100MPa，接触强度满足。弯曲疲劳强度校核：σF1=2KTP/(bm2z1)·YF1·YS1=2×1.6×98970/(4×20×80)×2.8×1.55≈(316704/6400)×4.34≈49.48×4.34≈214.7MPa≤[σF1]=320MPaσF2=σF1×(YF2·YS2)/(YF1·YS1)=214.7×(2.2×1.73)/(2.8×1.55)≈214.7×(3.806/4.34)≈214.7×0.877≈188.3MPa≤[σF2]=280MPa，弯曲强度满足。2.（1）分度圆直径：d1=mnz1/cosβ=4×23/0.9781≈93.04mm；d2=4×67/0.9781≈273.96mm（2）齿顶圆直径：da1=d1+2hamn=93.04+2×1×4=101.04mm；da2=273.96+2×4=281.96mm（3）实际中心距a’=(d1+d2)/2=(93.04+273.96)/2=183.5mm，与设计中心距200mm的差值为-16.5mm（误差过大），需调整螺旋角β（增大β使cosβ减小，d1、d2增大）或修改法面模数mn。3.锥距R=√[(d1/2)^2+(d2/2)^2]=√[(5×20/2)^2+(5×60/2)^2]=√[(50)^2+(150)^2]=√25000≈158.11mm齿宽系数ψR=b/R=50/158.11≈0.316>0.3（不满足要求，需限制ψR≤0.3，实际取b=0.3×158.11≈47.43mm，取b=47mm）转矩T1=9550×10^3×10/960≈99479N·mm弯曲应力σF=2KTP/(bm2z1√(1-0.5ψR))·YF·YS=2×1.8×99479/(47×5^2×20×√(1-0.5×0.3))×2.6×1.5≈(358124.4/(47×500×√0.85))×3.9≈(358124.4/(23500×0.92195))×3.9≈(358124.4/21666)×3.9≈16.53×3.9≈64.47MPa≤[σF]=350MPa，强度满足。五、综合分析题（1）大齿轮点蚀原因：软齿面齿轮接触疲劳强度较低；安装中心距偏大导致实际接触应力增大（中心距误差使齿侧间隙增大，载荷集中