齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核考核試卷

齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核相關(guān)理論和實(shí)際應(yīng)用的掌握程度，包括齒輪的幾何設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、校核方法以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的運(yùn)用。通過(guò)本試卷，評(píng)估學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.齒輪的模數(shù)m的單位是：（）

A.mmB.mC.cmD.in

2.齒輪的齒數(shù)z與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.z=m*mB.z=m/πC.z=π*mD.z=π*m^2

3.齒輪的齒形系數(shù)yF與齒數(shù)z的關(guān)系是：（）

A.yF隨z增加而增加B.yF隨z增加而減少C.yF與z無(wú)關(guān)D.yF隨z先增后減

4.齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Ze的計(jì)算公式是：（）

A.Ze=z*mB.Ze=z*m*yFC.Ze=z/mD.Ze=π*z

5.齒輪的齒寬b與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.b=m*zB.b=m/zC.b=π*mD.b=π*m^2

6.齒輪的齒頂高h(yuǎn)a與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.ha=mB.ha=m+cC.ha=m-cD.ha=m*c

7.齒輪的齒根高h(yuǎn)r與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.hr=mB.hr=m+cC.hr=m-cD.hr=m*c

8.齒輪的齒頂圓直徑da與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.da=m*zB.da=m*(z+2)C.da=m*(z-2)D.da=m*(z+1)

9.齒輪的齒根圓直徑df與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.df=m*zB.df=m*(z+2)C.df=m*(z-2)D.df=m*(z+1)

10.齒輪的齒厚s與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.s=mB.s=m+cC.s=m-cD.s=m*c

11.齒輪的齒槽寬e與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.e=mB.e=m+cC.e=m-cD.e=m*c

12.齒輪的齒面硬度通常在：（）

A.200-300HBB.300-400HBC.400-500HBD.500-600HB

13.齒輪的齒面粗糙度Ra通常在：（）

A.1.6-3.2μmB.3.2-6.3μmC.6.3-12.5μmD.12.5-25μm

14.齒輪的齒面接觸強(qiáng)度σHc與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.σHc與m無(wú)關(guān)B.σHc隨m增加而增加C.σHc隨m增加而減少D.σHc先增后減

15.齒輪的齒面彎曲強(qiáng)度σFs與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.σFs與m無(wú)關(guān)B.σFs隨m增加而增加C.σFs隨m增加而減少D.σFs先增后減

16.齒輪的齒面接觸疲勞壽命N與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.N與m無(wú)關(guān)B.N隨m增加而增加C.N隨m增加而減少D.N先增后減

17.齒輪的齒面彎曲疲勞壽命N與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.N與m無(wú)關(guān)B.N隨m增加而增加C.N隨m增加而減少D.N先增后減

18.齒輪的齒面接觸應(yīng)力集中系數(shù)Kc與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.Kc與m無(wú)關(guān)B.Kc隨m增加而增加C.Kc隨m增加而減少D.Kc先增后減

19.齒輪的齒面彎曲應(yīng)力集中系數(shù)Kf與模數(shù)m的關(guān)系是：（）

A.Kf與m無(wú)關(guān)B.Kf隨m增加而增加C.Kf隨m增加而減少D.Kf先增后減

20.齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件是：（）

A.σHc≤[σHc]B.σFs≤[σFs]C.N≥[N]D.Kc≥[Kc]

21.齒輪的齒面彎曲疲勞強(qiáng)度條件是：（）

A.σHc≤[σHc]B.σFs≤[σFs]C.N≥[N]D.Kf≥[Kf]

22.齒輪的齒面硬度檢驗(yàn)方法中，常用的無(wú)損檢測(cè)方法是：（）

A.金相檢驗(yàn)B.滲透檢驗(yàn)C.磁粉檢驗(yàn)D.超聲波檢測(cè)

23.齒輪的齒面粗糙度檢驗(yàn)方法中，常用的方法之一是：（）

A.磨損法B.折射法C.滑動(dòng)法D.光學(xué)法

24.齒輪的齒面接觸強(qiáng)度校核公式是：（）

A.σHc=F/(b*H)B.σHc=F/(b*T)C.σHc=F/(b*S)D.σHc=F/(b*E)

25.齒輪的齒面彎曲強(qiáng)度校核公式是：（）

A.σFs=F/(b*H)B.σFs=F/(b*T)C.σFs=F/(b*S)D.σFs=F/(b*E)

26.齒輪的齒面接觸疲勞壽命計(jì)算公式是：（）

A.N=K*(σHc/[σHc])^nB.N=K*(σFs/[σFs])^nC.N=K*(N/[N])^nD.N=K*(F/[F])^n

27.齒輪的齒面彎曲疲勞壽命計(jì)算公式是：（）

A.N=K*(σHc/[σHc])^nB.N=K*(σFs/[σFs])^nC.N=K*(N/[N])^nD.N=K*(F/[F])^n

28.齒輪的齒面接觸應(yīng)力集中系數(shù)Kc的取值范圍是：（）

A.1.5-2.5B.2.5-3.5C.3.5-4.5D.4.5-5.5

29.齒輪的齒面彎曲應(yīng)力集中系數(shù)Kf的取值范圍是：（）

A.1.5-2.5B.2.5-3.5C.3.5-4.5D.4.5-5.5

30.齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證足夠的強(qiáng)度，應(yīng)使：（）

A.齒面接觸強(qiáng)度σHc≥[σHc]B.齒面彎曲強(qiáng)度σFs≥[σFs]C.齒面接觸疲勞壽命N≥[N]D.齒面彎曲疲勞壽命N≥[N]

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.齒輪的失效形式包括：（）

A.接觸疲勞B.彎曲疲勞C.斷裂D.磨損

2.齒輪的強(qiáng)度計(jì)算包括：（）

A.接觸強(qiáng)度計(jì)算B.彎曲強(qiáng)度計(jì)算C.斷裂強(qiáng)度計(jì)算D.剛度計(jì)算

3.齒輪的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)包括：（）

A.模數(shù)B.齒數(shù)C.齒寬D.齒高

4.齒輪的材料選擇應(yīng)考慮的因素包括：（）

A.強(qiáng)度B.硬度C.耐磨性D.耐腐蝕性

5.齒輪的齒面硬度檢驗(yàn)方法包括：（）

A.金相檢驗(yàn)B.滲透檢驗(yàn)C.磁粉檢驗(yàn)D.超聲波檢測(cè)

6.齒輪的齒面粗糙度檢驗(yàn)方法包括：（）

A.磨損法B.折射法C.滑動(dòng)法D.光學(xué)法

7.齒輪的強(qiáng)度校核條件包括：（）

A.接觸強(qiáng)度校核B.彎曲強(qiáng)度校核C.斷裂強(qiáng)度校核D.剛度校核

8.齒輪的接觸疲勞壽命計(jì)算公式中的系數(shù)K包括：（）

A.系數(shù)K1B.系數(shù)K2C.系數(shù)K3D.系數(shù)K4

9.齒輪的彎曲疲勞壽命計(jì)算公式中的系數(shù)K包括：（）

A.系數(shù)K1B.系數(shù)K2C.系數(shù)K3D.系數(shù)K4

10.齒輪的接觸應(yīng)力集中系數(shù)Kc的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

11.齒輪的彎曲應(yīng)力集中系數(shù)Kf的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

12.齒輪的齒面接觸強(qiáng)度σHc的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

13.齒輪的齒面彎曲強(qiáng)度σFs的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

14.齒輪的齒面接觸疲勞壽命N的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

15.齒輪的齒面彎曲疲勞壽命N的影響因素包括：（）

A.齒數(shù)B.齒形C.齒寬D.齒高

16.齒輪設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的載荷因素包括：（）

A.循環(huán)載荷B.靜載荷C.沖擊載荷D.短時(shí)載荷

17.齒輪設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的環(huán)境因素包括：（）

A.溫度B.濕度C.腐蝕D.磁場(chǎng)

18.齒輪的潤(rùn)滑方式包括：（）

A.液體潤(rùn)滑B.固體潤(rùn)滑C.氣體潤(rùn)滑D.潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑

19.齒輪的安裝方式包括：（）

A.螺栓連接B.熱裝C.冷裝D.壓裝

20.齒輪的維護(hù)保養(yǎng)包括：（）

A.定期檢查B.清潔保養(yǎng)C.潤(rùn)滑維護(hù)D.更換磨損件

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.齒輪的模數(shù)m是齒輪幾何尺寸的基本參數(shù)，單位為_(kāi)_____。

2.齒輪的齒數(shù)z是指齒輪上齒的總數(shù)。

3.齒輪的齒形系數(shù)yF是反映齒輪齒形對(duì)齒面載荷分布影響的系數(shù)。

4.齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Ze是用于計(jì)算齒輪強(qiáng)度的等效齒數(shù)。

5.齒輪的齒寬b是指齒輪的齒頂圓直徑與齒根圓直徑之差。

6.齒輪的齒頂高h(yuǎn)a是指齒輪齒頂圓到齒頂線(xiàn)的距離。

7.齒輪的齒根高h(yuǎn)r是指齒輪齒根圓到齒根線(xiàn)的距離。

8.齒輪的齒頂圓直徑da是指齒輪齒頂圓的直徑。

9.齒輪的齒根圓直徑df是指齒輪齒根圓的直徑。

10.齒輪的齒厚s是指齒輪相鄰兩齒之間的距離。

11.齒輪的齒槽寬e是指齒輪相鄰兩齒之間的間隙。

12.齒輪的齒面硬度是齒輪材料抵抗表面硬化的能力。

13.齒輪的齒面粗糙度是齒輪表面不平整度的度量。

14.齒輪的齒面接觸強(qiáng)度σHc是指齒輪在齒面接觸時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。

15.齒輪的齒面彎曲強(qiáng)度σFs是指齒輪在齒面彎曲時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。

16.齒輪的齒面接觸疲勞壽命N是指齒輪在規(guī)定條件下能承受的循環(huán)載荷次數(shù)。

17.齒輪的齒面彎曲疲勞壽命N是指齒輪在規(guī)定條件下能承受的彎曲載荷次數(shù)。

18.齒輪的齒面接觸應(yīng)力集中系數(shù)Kc是指齒輪齒根處應(yīng)力集中的系數(shù)。

19.齒輪的齒面彎曲應(yīng)力集中系數(shù)Kf是指齒輪齒根處應(yīng)力集中的系數(shù)。

20.齒輪的接觸強(qiáng)度校核公式為：σHc=F/(b*H)。

21.齒輪的彎曲強(qiáng)度校核公式為：σFs=F/(b*T)。

22.齒輪的接觸疲勞壽命計(jì)算公式為：N=K*(σHc/[σHc])^n。

23.齒輪的彎曲疲勞壽命計(jì)算公式為：N=K*(σFs/[σFs])^n。

24.齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足：σHc≤[σHc]和σFs≤[σFs]。

25.齒輪的設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)包括：方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、優(yōu)化設(shè)計(jì)等步驟。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫(huà)√，錯(cuò)誤的畫(huà)×）

1.齒輪的模數(shù)m越大，其尺寸也越大。（）

2.齒輪的齒數(shù)z增加，其齒形系數(shù)yF也會(huì)增加。（）

3.齒輪的齒寬b與其模數(shù)m成正比。（）

4.齒輪的齒頂高h(yuǎn)a通常大于齒根高h(yuǎn)r。（）

5.齒輪的齒面硬度越高，其耐磨性越好。（）

6.齒輪的齒面粗糙度越小，其使用壽命越長(zhǎng)。（）

7.齒輪的接觸強(qiáng)度σHc與齒數(shù)z無(wú)關(guān)。（）

8.齒輪的彎曲強(qiáng)度σFs與齒數(shù)z成反比。（）

9.齒輪的接觸疲勞壽命N與齒數(shù)z成正比。（）

10.齒輪的彎曲疲勞壽命N與齒數(shù)z成反比。（）

11.齒輪的接觸應(yīng)力集中系數(shù)Kc隨著齒數(shù)z的增加而增加。（）

12.齒輪的彎曲應(yīng)力集中系數(shù)Kf隨著齒寬b的增加而增加。（）

13.齒輪的接觸強(qiáng)度校核公式中，H是齒輪的齒高。（）

14.齒輪的彎曲強(qiáng)度校核公式中，T是齒輪的齒厚。（）

15.齒輪的接觸疲勞壽命計(jì)算公式中，K是載荷系數(shù)。（）

16.齒輪的彎曲疲勞壽命計(jì)算公式中，n是應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。（）

17.齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮提高接觸強(qiáng)度。（）

18.齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮提高彎曲強(qiáng)度。（）

19.齒輪的潤(rùn)滑方式對(duì)強(qiáng)度校核有直接影響。（）

20.齒輪的維護(hù)保養(yǎng)對(duì)使用壽命有重要影響。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述齒輪強(qiáng)度計(jì)算的基本步驟，并說(shuō)明每個(gè)步驟的作用。

2.論述齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞失效的機(jī)理，并解釋如何通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)減輕這些失效形式。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，包括齒輪的幾何參數(shù)、材料選擇、潤(rùn)滑方式和安裝方式。并說(shuō)明設(shè)計(jì)選擇的理由。

4.分析齒輪設(shè)計(jì)中的校核條件，討論如何根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的校核方法，并舉例說(shuō)明。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某齒輪減速器用于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)，輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，輸入扭矩為300N·m，工作環(huán)境溫度為-20℃至+50℃，要求該齒輪減速器的使用壽命至少為10年。請(qǐng)根據(jù)這些條件，計(jì)算所需齒輪的模數(shù)m、齒數(shù)z和材料硬度。

2.案例題：一個(gè)用于自動(dòng)化設(shè)備的齒輪，其工作轉(zhuǎn)速為3000r/min，傳遞的扭矩為80N·m，工作溫度為常溫。已知齒輪的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理后的硬度為HRC35-40。請(qǐng)根據(jù)這些條件，進(jìn)行齒輪的接觸強(qiáng)度校核和彎曲強(qiáng)度校核，并計(jì)算其疲勞壽命。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.A

2.B

3.C

4.B

5.C

6.A

7.B

8.A

9.C

10.C

11.C

12.C

13.D

14.A

15.B

16.C

17.D

18.B

19.C

20.A

21.B

22.D

23.D

24.A

25.B

26.A

27.B

28.A

29.B

30.D

二、多選題

1.ABCD

2.ABCD

3.ABC

4.ABCD

5.ABCD

6.ABCD

7.ABC

8.ABC

9.ABC

10.ABC

11.ABC

12.ABCD

13.ABCD

14.ABC

15.ABC

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABC

20.ABCD

三、填空題

1.mm

2.齒的總數(shù)

3.反映齒輪齒形對(duì)齒面載荷分布影響的系數(shù)

4.用于計(jì)算齒輪強(qiáng)度的等效齒數(shù)

5.齒頂圓直徑與齒根圓直徑之差

6.齒頂圓到齒頂線(xiàn)的距離

7.齒根圓到齒根線(xiàn)的距離

8.齒頂圓的直徑

9.齒根圓的直徑

10.相鄰兩齒之間的距離

11.相鄰兩齒之間的間隙

12.齒輪材料抵抗表面硬化的能力

13.齒輪表面不平整度的度量

14.齒輪在齒面接觸時(shí)所能承受的最大應(yīng)力

15.齒輪在齒面彎曲時(shí)所能承受的最大應(yīng)力

16.齒輪在規(guī)定條件下能承受的循環(huán)載荷次數(shù)

17.齒輪在規(guī)定條件下能承受的彎曲載荷次數(shù)

18.齒輪齒根處應(yīng)力集中的系數(shù)

19.齒輪齒根處應(yīng)力集中的系數(shù)

20.F/(b*H)

21.F/(b*T)

22.N=K*(σHc/[σHc])^n

23.N=K*(σF