2025年锥齿轮的测试试题及答案

2025年锥齿轮的测试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列锥齿轮类型中，重合度最高且传动平稳性最好的是（）。A.直齿锥齿轮B.斜齿锥齿轮C.弧齿锥齿轮D.摆线齿锥齿轮2.标准直齿锥齿轮的模数通常以（）为基准定义。A.小端模数B.大端模数C.平均模数D.齿宽中点模数3.锥齿轮副接触区调整时，若接触区偏向小端，应（）。A.将小轮向大端移动B.将大轮向小端移动C.将小轮向小端移动D.增大齿侧间隙4.用于高速重载工况的锥齿轮，优先选用的材料是（）。A.45钢正火B.20CrMnTi渗碳淬火C.HT250灰铸铁D.ZCuSn10Pb1锡青铜5.锥齿轮齿面经渗碳淬火后，通常需要进行（）处理以消除内应力。A.回火B.正火C.退火D.时效6.采用振动加速度传感器检测锥齿轮故障时，敏感频段通常为（）。A.0-10HzB.10-100HzC.100-1000HzD.1000-10000Hz7.精密锥齿轮齿面粗糙度Ra值一般要求不大于（）。A.3.2μmB.1.6μmC.0.8μmD.0.4μm8.锥齿轮副配对安装时，两齿轮的（）必须重合。A.分度圆锥顶点B.齿顶圆锥顶点C.齿根圆锥顶点D.节圆锥顶点9.锥齿轮齿面出现沿齿长方向的划痕，最可能的失效形式是（）。A.齿面胶合B.齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.轮齿折断10.计算锥齿轮弯曲疲劳强度时，需考虑的载荷系数不包括（）。A.使用系数K_AB.动载系数K_vC.齿间载荷分配系数K_HαD.齿向载荷分布系数K_Fβ11.国际标准ISO10300中，锥齿轮接触强度计算的基准点是（）。A.齿宽中点B.大端齿顶C.小端齿根D.节线中点12.弧齿锥齿轮铣齿加工时，刀盘半径与齿轮（）直接相关。A.模数B.齿数C.螺旋角D.齿宽13.锥齿轮副齿侧间隙的主要作用是（）。A.补偿热膨胀B.提高接触刚度C.增加重合度D.降低齿面摩擦14.检测锥齿轮齿距累积误差时，常用的仪器是（）。A.齿厚卡尺B.万能测齿仪C.三坐标测量机D.表面粗糙度仪15.某锥齿轮传动比i=3，小轮齿数z1=20，则大轮齿数z2=（）。A.60B.55C.50D.45二、填空题（每空1分，共30分）1.锥齿轮的节锥角δ与齿数z和传动比i的关系为tanδ1=______，tanδ2=______（δ1为小轮节锥角，δ2为大轮节锥角）。2.标准直齿锥齿轮的齿顶高系数h_a=______，顶隙系数c=______。3.锥齿轮接触斑点的理想位置应为齿长方向偏向______，齿高方向偏向______。4.齿侧间隙的测量方法主要有______法、______法和______法。5.常用锥齿轮材料中，40Cr经调质处理后的硬度为______HBS，20Cr2Ni4A渗碳淬火后的硬度为______HRC。6.锥齿轮振动信号分析中，啮合频率f_m的计算公式为f_m=______（n为转速，r/min；z为齿数）。7.弧齿锥齿轮的螺旋角通常定义为______处的螺旋角，常用范围为______度。8.锥齿轮齿面精加工方法包括______、______和______。9.安装锥齿轮副时，轴向位移量的调整精度一般要求控制在______mm以内，接触斑点面积应不小于______%。10.锥齿轮弯曲疲劳强度计算中，齿形系数Y_F的取值与______和______相关。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.锥齿轮的分度圆锥与节圆锥在标准安装时重合。（）2.斜齿锥齿轮的螺旋角越大，传动平稳性越好，但轴向力越小。（）3.锥齿轮接触区调整时，移动大轮会同时影响接触区位置和齿侧间隙。（）4.铸铁锥齿轮适用于低速、轻载且无冲击的工况。（）5.渗碳淬火工艺仅适用于低碳钢或低碳合金钢。（）6.振动速度有效值主要反映齿轮的低频振动，适用于早期故障检测。（）7.齿侧间隙过小会导致润滑不良，甚至发生胶合失效。（）8.锥齿轮副更换时，可单独更换其中一个齿轮而不影响传动性能。（）9.齿面胶合通常发生在高速重载或润滑不良的工况下。（）10.弧齿锥齿轮必须采用专用机床（如格里森机床）加工，普通铣床无法加工。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述直齿锥齿轮与弧齿锥齿轮的主要特点及应用场景差异。2.说明锥齿轮齿面接触区的检测方法及调整原则。3.分析齿侧间隙对锥齿轮传动的影响，并简述其确定方法。4.列举锥齿轮材料选择的主要依据，并说明常用材料的热处理工艺。5.简述锥齿轮振动检测的主要参数及判定标准。五、计算题（共30分）1.已知一对标准直齿锥齿轮传动，小轮齿数z1=20，大轮齿数z2=60，模数m=5mm，齿宽b=40mm，压力角α=20°。试计算：（1）小轮和大轮的节锥角δ1、δ2；（2）小轮的齿顶高h_a1、齿根高h_f1；（3）小轮的齿顶圆直径d_a1（10分）。2.某弧齿锥齿轮副传递的转矩T1=1500N·m，小轮齿数z1=25，大轮齿数z2=75，模数m=6mm，齿宽中点分度圆直径d_m1=120mm，齿面接触疲劳强度极限σ_Hlim=1200MPa，接触强度安全系数S_H=1.2。试按接触强度校核该齿轮副是否满足要求（接触应力计算公式：σ_H=Z_E√(F_t/(bd_m1u))，其中Z_E=189.8√(MPa)，u=z2/z1，F_t=2T1/d_m1）（10分）。3.某锥齿轮转速n=1500r/min，齿数z=30，振动加速度有效值为15m/s²。试计算其啮合频率f_m，并判断是否超过ISO10816标准中振动烈度等级（注：ISO10816规定，齿轮箱振动烈度≤4.5m/s²为良好，≤7.1m/s²为允许，＞7.1m/s²为不合格）（10分）。六、综合分析题（共20分）某矿山机械中的锥齿轮传动系统，运行3个月后出现小轮齿面严重磨损（磨损量超过0.3mm），大轮齿面基本正常。已知该系统工作条件为：低速（n1=120r/min）、重载（转矩T1=5000N·m）、粉尘环境、采用钙基润滑脂润滑。试分析可能的失效原因，并提出改进措施。--答案一、单项选择题1.C2.B3.A4.B5.A6.D7.C8.D9.B10.C11.A12.C13.A14.B15.A二、填空题1.z1/z2；1/i（或z2/z1）2.1；0.23.大端；齿顶4.压铅；塞尺；百分表5.220-280；58-626.n·z/607.齿宽中点；25-458.磨齿；研齿；剃齿9.0.05；6010.齿数；变位系数三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题1.直齿锥齿轮：齿线为直线，制造简单，成本低；但重合度小，传动平稳性差，适用于低速（v≤5m/s）、轻载或冲击较小的场合。弧齿锥齿轮：齿线为圆弧，重合度大，传动平稳，承载能力高；但需要专用机床加工，成本高，适用于高速（v＞5m/s）、重载或对平稳性要求高的场合。2.检测方法：在齿面上涂红丹粉，空载啮合转动后观察接触痕迹。调整原则：接触区偏向小端时，将小轮向大端移动；偏向大端时，将小轮向小端移动；偏向齿顶时，减小齿顶间隙（或调整齿高方向位置）；偏向齿根时，增大齿顶间隙。3.影响：齿侧间隙过小会导致润滑不良、热膨胀卡滞；过大则会引起冲击和噪声。确定方法：根据模数、齿宽、工作温度、润滑方式等，按标准（如GB/T11365）选取，一般取0.15-0.3m（m为模数），高速重载时适当增大。4.材料选择依据：载荷大小、转速、工作环境、加工工艺。常用材料：中碳钢（45钢）调质，用于低速轻载；低碳合金钢（20CrMnTi）渗碳淬火，用于高速重载；铸铁（HT250）用于低速无冲击；不锈钢（1Cr18Ni9Ti）用于腐蚀环境。热处理工艺：调质（改善综合性能）、渗碳淬火（提高表面硬度和耐磨性）、表面淬火（局部强化）。5.主要参数：振动加速度（高频，反映冲击）、振动速度（中频，反映疲劳）、振动位移（低频，反映变形）。判定标准：ISO10816规定，齿轮箱振动烈度（速度有效值）≤4.5m/s²为良好，≤7.1m/s²为允许，＞7.1m/s²为不合格；加速度有效值超过10m/s²时需警惕早期故障。五、计算题1.（1）δ1=arctan(z1/z2)=arctan(20/60)=18.43°；δ2=90°-18.43°=71.57°（2）h_a1=h_am=1×5=5mm；h_f1=(h_a+c)m=(1+0.2)×5=6mm（3）d_a1=d1+2h_a1cosδ1；d1=mz1=5×20=100mm；d_a1=100+2×5×cos18.43°≈100+9.49=109.49mm2.u=z2/z1=3；F_t=2T1/d_m1=2×1500/0.12=25000N；σ_H=189.8×√(25000/(40×120×3))=189.8×√(25000/14400)=189.8×1.31≈248.6MPa；许用接触应力[σ_H]=σ_Hlim/S_H=1200/1.2=1000MPa；σ_H＜[σ_H]，满足要求。3.啮合频率f_m=n·z/60=1500×30/60=750Hz；振动加速度有效值15m/s²＞7.1m/s²，不合格。六、综合分析题可能原因：（1）润滑不良：钙基润滑脂耐高温性差，低速重载下难以形成有效油膜；（2）粉尘侵入：环境粉尘进入啮合区，导致磨粒磨损；（3）齿面硬度不足