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机械设计齿轮习题与参考答案

习题与参考答案

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是。

A. 齿面胶合

B. 齿面疲劳点蚀

C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断

D. 轮齿塑性变形

2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是。

A. 齿面胶合

B. 齿面疲劳点蚀

C. 齿面磨损

D. 轮齿疲劳折断

3 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为。

A. 45～50 HRC

B. 220～270 HBS

C. 160～180 HBS

D. 320～350 HBS

4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为。

A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿

B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿

C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿

D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火

5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是。

A. 45钢

B. ZG340-640

C. 20Cr

D. 20CrMnTi

6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。

A. 跑合阶段

B. 稳定性磨损阶段

C. 剧烈磨损阶段

D. 齿面磨料磨损阶段

7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。

A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度

B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度

C. 只需按接触强度设计

D. 只需按弯曲强度设计

8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。

A. σF1＞σF2

B. σF1＜σF2

C. σF1=σF2

D. σF1≤σF2

9 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。

A. 轮齿疲劳折断

B. 齿面磨损

C. 齿面疲劳点蚀

D. 齿面胶合

10 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。

A. σH1＞σH2

B. σH1＜σH2

C. σH1=σH2

D. σH1≤σH2

11 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。

A. 先按接触强度计算

B. 先按弯曲强度计算

C. 先按磨损条件计算

D. 先按胶合条件计算

12 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使。

A. 两者硬度相等

B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度

C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度

D. 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面

13 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。

A. 直径d

B. 模数m

C. 齿宽b

D. 齿数z

14 某齿轮箱中一对45钢调质齿轮，经常发生齿面点蚀，修配更换时可用代替。

A. 40Cr调质

B. 适当增大模数m

C. 仍可用45钢，改为齿面高频淬火

D. 改用铸钢ZG310-570

15 设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择齿数Z1，的原则是。

A. Z l越多越好

B. Z l越少越好

C. Z1≥17，不产生根切即可

D. 在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提下，齿数选多些有利

16 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，直径一定时应取较少的齿数，使模数增大以。

A. 提高齿面接触强度

B. 提高轮齿的抗弯曲疲劳强度

C. 减少加工切削量，提高生产率

D. 提高抗塑性变形能力

17 在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数时，则可以。

A. 提高齿面的接触强度

B. 提高轮齿的弯曲强度

C. 弯曲与接触强度均可提高

D. 弯曲与接触强度均不变

18 轮齿的弯曲强度，当，则齿根弯曲强度增大。

A. 模数不变，增多齿数时

B. 模数不变，增大中心距时

C. 模数不变，增大直径时

D. 齿数不变，增大模数时

19 为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的方法。

A. 采用闭式传动

B. 增大传动中心距

C. 减少齿数

D. 增大模数

20 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小齿轮的模数、增加齿轮的齿数，则可以。

A. 提高齿轮的弯曲强度

B. 提高齿面的接触强度

C. 改善齿轮传动的平稳性

D. 减少齿轮的塑性变形

21 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数Y Fa与无关。

A. 齿数z1

B. 变位系数x

C. 模数m

D. 斜齿轮的螺旋角β

22 标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数Y Fa只取决于。

A. 模数m

B. 齿数Z

C. 分度圆直径d

D. 齿宽系数d

23 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。

A. 使传动平稳

B. 提高传动效率

C. 提高齿面接触强度

D. 便于安装，保证接触线长度

24 一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm、齿宽b1=55mm，大齿轮分度圆直径

ψ。

d2=90mm、齿宽b2=50mm，则齿宽系数

A. 1.1

B. 5/9

C. 1

D. 1.3

ψ可取大些。

25 齿轮传动在以下几种工况中的齿宽系数

A. 悬臂布置

B. 不对称布置

C. 对称布置

D. 同轴式减速器布置

26 设计一传递动力的闭式软齿面钢制齿轮，精度为7级。如欲在中心距a和传动比i

不变的条件下，提高齿面接触强度的最有效的方法是。

A. 增大模数（相应地减少齿数）

B. 提高主、从动轮的齿面硬度

C. 提高加工精度

D. 增大齿根圆角半径

27 今有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm、Z1=25，齿轮2的m2=3mm、Z2=40，此时它们的齿形系数。

A. Y Fa1＜Y Fa2

B. Y Fa1＞Y Fa2

C. Y Fa1=Y Fa2

D. Y Fa1≤Y Fa2

28 斜齿圆柱齿轮的动载荷系数K和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。

A. 相等

B. 较小

C. 较大

D. 可能大、也可能小

29 下列的措施，可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数Kβ。

A. 降低齿面粗糙度

B. 提高轴系刚度

C. 增加齿轮宽度

D. 增大端面重合度

30 齿轮设计中，对齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，选取大、小齿轮的齿面硬度时，应使。

A. HBS1=HBS2

B. HBS1≤HBS2

C. HBS1＞HBS2

D. HBS1=HBS2+（30～50）

31 斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数m n不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d1。

A. 增大

B. 减小

C. 不变

D. 不一定增大或减小

32 对于齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，当大、小齿轮均采用45钢，一般采取的热处理方式为。

A. 小齿轮淬火，大齿轮调质

B. 小齿轮淬火，大齿轮正火

C. 小齿轮调质，大齿轮正火

D. 小齿轮正火，大齿轮调质

33 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在。

A. 靠近齿顶处

B. 靠近齿根处

C. 靠近节线的齿顶部分

D. 靠近节线的齿根部分

34 一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增为原载荷的4倍，其齿面接触应力。

A. 不变

B. 增为原应力的2倍

C. 增为原应力的4倍

D. 增为原应力的16倍

35 两个齿轮的材料的热处理方式、齿宽、齿数均相同，但模数不同，m 1=2mm ，m 2=4mm ，它们的弯曲承载能力为。

A. 相同

B. m 2的齿轮比m 1的齿轮大

C. 与模数无关

D. m 1的齿轮比m 2的齿轮大 36 以下的做法不能提高齿轮传动的齿面接触承载能力。

A. d 不变而增大模数

B. 改善材料

C. 增大齿宽

D. 增大齿数以增大d

37 齿轮设计时，当因齿数选择过多而使直径增大时，若其他条件相同，则它的弯曲承载能力。

A. 成线性地增加

B. 不成线性但有所增加

C. 成线性地减小

D. 不成线性但有所减小 38 直齿锥齿轮强度计算时，是以为计算依据的。

A. 大端当量直齿锥齿轮

B. 齿宽中点处的直齿圆柱齿轮

C. 齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮

D. 小端当量直齿锥齿轮

39 今有四个标准直齿圆柱齿轮，已知齿数z 1=20、z 2=40、z 3=60、z 4=80，模数m 1=4mm 、m 2=3mm 、m 3=2mm 、m 4=2mm ，则齿形系数最大的为。

A. Y Fa1

B. Y Fa2

C. Y Fa3

D. Y Fa4

40 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d 1不变，而减少齿数和增大模数，其齿面接触应力将。

A. 增大

B. 减小

C. 保持不变

D. 略有减小 41 一对直齿锥齿轮两齿轮的齿宽为b 1、b 2，设计时应取。

A. b 1＞b 2

B. b 1=b 2

C. b 1＜b 2

D. b 1=b 2+（30～50）mm 42 设计齿轮传动时，若保持传动比i 和齿数和21z z z +=∑不变，而增大模数m ，则齿轮的。

A. 弯曲强度提高，接触强度提高

B. 弯曲强度不变，接触强度提高

C. 弯曲强度与接触强度均不变

D. 弯曲强度提高，接触强度不变

二、填空题

43 一般开式齿轮传动中的主要失效形式是和。 44 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是和。 45 开式齿轮的设计准则是。

46 对于闭式软齿面齿轮传动，主要按强度进行设计，而按强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是。

47 对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是，但目前尚无成熟可靠的计算方法，故按强度计算。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。

48 闭式软齿面（硬度≤350 HBS ）齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在，其原因是该处：；；。

49 高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是。

50 在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于的反复作用引起的，点蚀通常首先出现在。

51 一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是；而其许用接触应力是的；小齿轮的弯曲应力与大齿轮的弯曲应力一般也是。

52 斜齿圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K 中包含的K A 是系数，它与有关；K v 是系数，它与有关；K β是系数，它与有关。

53 闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。

54 在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力F t1与其回转方向，而从动轮所受的圆周力F t2与其回转方向。

55 在闭式软齿面的齿轮传动中，通常首先出现破坏，故应按强度设计；但当齿面硬度＞350HBS 时，则易出现破坏，故应按强度进行设计。

56 一对标准直齿圆柱齿轮，若z 1=18，z 2=72，则这对齿轮的弯曲应力σ

σF2。

57 一对45钢制直齿圆柱齿轮传动，已知z 1=20、硬度为220～250HBS 1，z 2=60、硬度为190～220HBS 2，则这对齿轮的接触应力，许用接触应力；弯曲应力，许用弯曲应力；齿形系数。

58 设计闭式硬齿面齿轮传动时，当直径d 1一定时，应取的齿数z 1，使增大，以提高轮齿的弯曲强度。

59 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径d 1一定时，应选取较少的齿数，使模数m 增大以强度。

60 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径d 1一定时，若减小齿轮模数与增大齿轮齿数，则可以。

61 在轮齿弯曲强度计算中的齿形系数Y Fa 与无关。

62 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。 63 一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d 1=50 mm 、齿宽b 1=55 mm ，大齿轮分度圆直径d 2=90mm 、齿宽b 2=50mm ，则齿宽系数d ψ= 。

64 圆柱齿轮传动中，当轮齿为布置时，其齿宽系数d ψ可以选得大一些。

65 今有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m 1=5 mm ，z 1=25；齿轮2的模数m 2=3mm ，z 2=40。此时它们的齿形系数Y Fa1 Y Fra 。

66 斜齿圆柱齿轮的动载荷系数K v 和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。 67 斜齿圆柱齿轮的齿数z 与模数m 不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d 。 68 对于齿面硬度≤350HBS 的齿轮传动，当两齿轮均采用45钢时，一般应采取的热处理方式为。

69 一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增为原应力的倍。

70 直齿锥齿轮强度计算时，应以为计算的依据。

71 设计齿轮传动时，若保持传动比i 与齿数和21z z z +=∑不变，而增大模数m ，则齿轮的弯

曲强度，接触强度。

72 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过加工，否则不能保证齿轮精度。

73 对于高速齿轮或齿面经硬化处理的齿轮，进行齿顶修形，可以。

74 对直齿锥齿轮进行接触强度计算时，可近似地按处的当量直齿圆柱齿轮来进行计算，而其当量齿数z v = 。

75 减小齿轮动载荷的主要措施有：① ，② 。

76 斜齿圆柱齿轮的齿形系数Y Fa 与齿轮参数：、、有关；而与无关。

77 在齿轮传动设计中，影响齿面接触应力的主要几何参数是和；而影响极限接触应力σ

Hlim 的主要因素是

和。

78 当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数d ψ一定时，由齿轮强度所决定的承载能力，仅与齿轮的或有关。

79 齿轮传动中接触强度计算的基本假定是。

80 在齿轮传动的弯曲强度计算中，基本假定是将轮齿视为。

81 对大批量生产、尺寸较大（D ＞50 mm ）、形状复杂的齿轮，设计时应选择毛坯。 82 一对减速齿轮传动，若保持两齿轮分度圆的直径不变，而减少齿数和增大模数时，其齿面接触应力将。

83 在齿轮传动时，大、小齿轮所受的接触应力是的，而弯曲应力是的。 84 圆柱齿轮设计时，齿宽系数d ψ=b/d 1，b 愈宽，承载能力也愈，但使现象

严重。选择d ψ的原则是：两齿轮均为硬齿面时，值取偏值；精度高时，

d ψ取偏值；对称布置与悬臂布置取偏值。

85 一对齿轮传动，若两齿轮材料、热处理及许用应力均相同，而齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度；两齿轮的接触应力。

86 当其他条件不变，作用于齿轮上的载荷增加1倍时，其弯曲应力增加倍；接触应力增加倍。

87 正角度变位对一个齿轮接触强度的影响是使接触应力，接触强度；对该齿轮弯曲强度的影响是轮齿变厚，使弯曲应力，弯曲强度。

88 在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用下列措施：① ，② ，③ 来提高弯曲强度。

89 两对直齿圆柱齿轮，材料、热处理完全相同，工作条件也相同（N ＞N 0，其中N 为应力循环次数；N 0为应力循环基数）。有下述两方案：①z 1=20，z 2=40，m=6mm ，a=180mm ，b=60mm ，

α=20°；②z 1=40，z 2=80，m=3mm ，a=180mm ，b=60mm ，α=20°。方案的轮齿弯曲疲

劳强度大；方案①与②的接触疲劳强度；方案的毛坯重。

90 直齿锥齿轮的当量齿数z v = ；标准模数和压力角按端选取；受力分析和强度计算以直径为准。

91 已知直齿锥齿轮主动小齿轮所受各分力分别为F t1=1 628N 、F a1=246 N 、F r1=539N ，若忽略摩擦力，则F t2= ，F a2= ，F r2= 。

92 齿轮设计中，在选择齿轮的齿数z时，对闭式软齿面齿轮传动，一般z1选得些；对开式齿轮传动，一般z1选得些。

93 设齿轮的齿数为z，螺旋角为β，分度圆锥角为δ，在选取齿形系数Y Fa时，标准直齿圆柱齿轮按查取；标准斜齿圆柱齿轮按查取；直齿锥齿轮按查取（写出具体符号或表达式）。

94 一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：①；②；③。

95 材料、热处理及几何参数均相同的三种齿轮（即直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮）传动中，承载能力最高的是传动；承载能力最低的是。

96 在闭式软齿面齿轮传动中，通常首先发生破坏，故应按强度进行设计。但当齿面硬度＞350HBS时，则易出现破坏，应按强度进行设计。

97 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取模数为标准值。

98 设计圆柱齿轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度HBS1= ；应取小齿轮的齿宽b1= 。

99 在一般情况下，齿轮强度计算中，大、小齿轮的弯曲应力σF1与σF2是的；许用弯曲应力σFP1与σFP2是的。其原因是。

100 对齿轮材料的基本要求是：齿面，齿芯，以抵抗各种齿面失效和齿根折断。

三、问答题

101 齿轮传动的主要失效形式有哪些？开式、闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则通常是按哪些失效形式制订的。

102 齿根弯曲疲劳裂纹首先发生在危险截面的哪一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力，可采取哪些措施？

103 齿轮为什么会产生齿面点蚀与剥落？点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀有哪些措施？

104 齿轮在什么情况下发生胶合？采取哪些措施可以提高齿面抗胶合能力？

105 为什么开式齿轮齿面严重磨损，而一般不会出现齿面点蚀？对开式齿轮传动，如何减轻齿面磨损？

106 为什么一对软齿面齿轮的材料与热处理硬度不应完全相同？这时大、小齿轮的硬度差值多少才合适？硬齿面是否也要求硬度差？

107 齿轮材料的选用原则是什么？常用材料和热处理方法有哪些？

108 进行齿轮承载能力计算时，为什么不直接用名义工作载荷，而要用计算载荷？

109 载荷系数K由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？

110 齿轮设计中，为何引入动载系数K v？试述减小动载荷的方法。

111 影响齿轮啮合时载荷分布不均匀的因素有哪些？采取什么措施可使载荷分布均匀？

112 简述直齿圆柱齿轮传动中，轮齿产生疲劳折断的部位、成因及发展过程，并绘出简图表示。设计时采取哪些措施可以防止轮齿过早发生疲劳折断？

113 直齿圆柱齿轮进行弯曲疲劳强度计算时，其危险截面是如何确定的？

114 齿形系数Y Fa 与模数有关吗？有哪些因素影响Y Fa 的大小？ 115 试述齿宽系数d ψ的定义。选择d ψ时应考虑哪些因素？

116 试说明齿形系数Y Fa 的物理意义。如果两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，试问齿形系数Y Fa 是否有变化？

117 一对钢制标准直齿圆柱齿轮，z 1=19，z 2=88。试问哪个齿轮所受的接触应力大？哪个齿轮所受的弯曲应力大？

118 一对钢制（45钢调质，硬度为280 HBS ）标准齿轮和一对铸铁齿轮（HT300，硬度为230HBS ），两对齿轮的尺寸、参数及传递载荷相同。试问哪对齿轮所受的接触应力大？哪对齿轮的接触疲劳强度高？为什么？

119 为什么设计齿轮时所选齿宽系数d ψ既不能太大，又不能太小？

120 一对标准直齿圆柱齿轮，分度圆压力角为α，模数为m ，齿数为z 1、z 2（z 1＜z 2＝。另有一对标准斜齿圆柱齿轮，法向压力角为αn ，模数为m n ，齿数为z 3、z 4（z 3＜z 4）。且α=αn ,m=m n ，z 1=z 3，z 2=z 4。在其他条件相同的情况下，试证明斜齿轮比直齿轮的抗疲劳点蚀能力强。

121 在某设备中有一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知z 1=26，i 12=5，m=3mm ，α=20°。在技术改造中，为了改善其传动的平稳性，要求在不降低强度、不改变中心距和传动比的条件下，将直齿轮改为斜齿轮。若希望分度圆螺旋角在β≤25°之内，试确定z 1、z 2、m n 。及β。

122 在设计闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动时，若σHP

与d ψ不变，主要应增大齿轮的什么

几何参数，才能提高齿轮的接触强度？并简述其理由。

123 一对渐开线圆柱直齿轮，若中心距、传动比和其他条件不变，仅改变齿轮的齿数，试问对接触强度和弯曲强度各有何影响？

124 一对齿轮传动，如何判断其大、小齿轮中哪个齿面不易出现疲劳点蚀？哪个轮齿不易出现弯曲疲劳折断？理由如何？

125 试说明齿轮传动中，基节误差引起内部附加动载荷的机理。如何减少内部附加动载荷？ 126 一对圆柱齿轮的实际齿宽为什么做成不相等？哪个齿轮的齿宽大？在强度计算公式中的齿宽b 应以哪个齿轮的齿宽代人？为什么？锥齿轮的齿宽是否也是这样？

127 在选择齿轮传动比时，为什么锥齿轮的传动比常比圆柱齿轮选得小些？为什么斜齿圆柱齿轮的传动比又可比直齿圆柱齿轮选得大些？

128 什么叫齿廓修形，正确的齿廓修形对载荷系数中哪个系数有较明显的影响？ 129 一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮抗弯曲疲劳强度相等的条件是什么？ 130 一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮抗接触疲劳强度相等的条件是什么？

131 有两对齿轮，模数m 及中心距a 不同，其余参数都相同。试问它们的接触疲劳强度是否相同？如果模数不同，而对应的节圆直径相同，又将怎样？

132 一对齿轮传动中，大、小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，它们的许用接触应力是否相等？如许用接触应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？

133 在二级圆柱齿轮传动中，如其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，另一级为直齿锥齿轮传动。试问斜齿轮传动应布置在高速级还是低速级？为什么？

134 在圆柱-锥齿轮减速器中，一般应将锥齿轮布置在高速级还是低速级？为什么？

135 要设计一个由直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮组成的多级传动，它们之间的顺序应如何安排才合理？为什么？

136 为什么在传动的轮齿之间要保持一定的侧隙？侧隙选得过大或过小时，对齿轮传动有何影响？

137 在什么情况下要将齿轮与轴做成一体？为什么往往齿轮与轴分开制造？

138 要求设计传动比i=3的标准直齿圆柱齿轮，选择齿数z l=12，z2=36，行不行？为什么？

139 现设计出一标准直齿圆柱齿轮（正常齿），其参数为m=3.8mm，z1=12， =23°。试问：（1）是否合理，为什么？

（2）若不合理，请提出改正意见。

140 设计一对闭式齿轮传动，先按接触强度进行设计，校核时发现弯曲疲劳强度不够，请至少提出两条改进意见，并简述其理由。

141 在齿轮设计中，选择齿数时应考虑哪些因素？

142 为什么锥齿轮的轴向力F a的方向恒指向该轮的大端？

143在闭式软齿面圆柱齿轮传动中，在保证弯曲强度的前提下，齿数z1选多些有利，试简述其理由。

例解

1、为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？

解题要点：

（1）齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。

（2）齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。

（3）在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。

2、有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现硬度为200~240HBS的齿轮工作表面上出现小的凹坑。试问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3）应采取什么措施？

解题要点：

（1）已开始产生齿面疲劳点蚀，但因“出现小的凹坑”，故属于早期点蚀。

（2）若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。

（3）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中，均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。

3、一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个轮齿

不易产生弯曲疲劳折断？并简述其理由。

解题要点：

（1）大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等，通常21HP HP σσ>，而21H H σσ=，故小齿轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。（2）比较大、小齿轮的

Sa Fa FP Y Y σ与

Sa Fa FP Y Y σ，若

Sa Fa FP Y Y σ<

Sa Fa FP Y Y σ，则表明小齿的弯

曲疲劳强底低于大齿轮，易产生弯曲疲劳折断；反之亦然。

4、图为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问：（1）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？

（2）低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ轴上轴向力相互抵？解题要点：

（1）轴Ⅱ上小齿轮为左旋；Ⅲ轴上大齿轮为左旋。

（2）若要求Ⅱ轴上轮1、2的轴向力能互相抵消，则必须满足下式： F a1=F a2

即 12

22211t a n t a n ,t a n t a n

ββββt t t t F F F F == 由中间轴的力矩平衡，得

22211

F d F t t = 则 11

1211212t a n c o s /513cos /175tan tan tan ββββββ??===d d F F t t 得

1438.015sin 51

317

5sin 2=???=

β 则 2161827.82'''?=?=β

5、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。试求各对齿轮

传动轴向力的大小？

解题要点：

（1）因两对齿轮传递的P 1和n 1相等，故主动轴上的转矩也应相等，即

=???=?=mm N n P T )200/131055.9(/1055.96

1161620750 mm N ?

（2）计算β=9°的齿轮传动的轴向力：

)/(cos 6207502/21111z m d T F n t β??==

=[2×620 750×cos9°/（4×6）]=5 109 N F a1=F t1tan β=5 109×tan 9° N=809N=F a2 （3）计算β=18°的齿轮传动的轴向力：

495060

418cos 6207502cos 2211111=??

??===

'z m T d T F n t β N 2111599

18tan 4920tan a t a F N F F '==??='='β

6、两级圆柱齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于调整级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于调整级还是低速级？为什么？

解题要点：

（1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮传动工作平衡，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小齿轮的转矩是低速纸小齿轮转矩的1/i （i 是高速级的传动比），其轴向力小。

（2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当传递功率一定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距R 和模数m 大时，则加工困难，或者加工成本大为提高。

7、某传动装置采用一对闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮，齿轮参数z 1=20，z 2=54，m=4mm 。加工时误将箱体孔距镗大为mm a 150='。齿轮尚末加工，应采取可种方法进行补救？新方案的齿轮强度能满足要求吗？

解题要点：

标准直齿圆柱齿轮的中心距为

1482/)5020(42/)(21=+?=+=z z m a mm ，故可补救。

（1）将齿轮改为斜齿轮，使中心距等于

150)cos 2/()5420(4)cos 2/()(21=+?=+='ββz z m a mm

9867.0150/148/cos =='=a a β

10229367.9'''?=?=β

通过调整β角，中心距达到150mm ，用斜齿代替直齿，新方案不仅强度有所提高，而且传动性能也有所改善。

（2）或者采用正确度变位齿轮()021>+x x ，同样可使,,d d a a >'>'而仍用直齿轮，

选用合适的变位系数x 1与x 2值，同样可达到150='a mm 。此时，H

σ'减少，接触疲劳强度可提高。

8、在闭式软齿面圆柱齿轮设计中，为什么在满足弯曲强度条件下，z 1尽可能选多一些有利？试简述其理由。

解题要点：参见教材中有关齿数z 的选择。

一对标准直齿圆柱齿轮传动，当传动比i =2时，试问：（1）哪一个齿轮所受的弯曲应力大？为什么？

（2）若大、小齿轮的材料、热处理硬度均相同，小齿轮的应力循环次数

06110N N <=，则它们的许用弯曲应力是否相等？为什么？

解题要点：

（1）因一般2211sa Fa sa Fa Y Y Y Y >，故21F F σσ>，即小齿轮的齿根弯曲应力大。（2）两齿轮硬度相同，即试验齿轮的弯曲疲劳极限2lim 1lim F F σσ>。但由于工作循环次数N 1>N 2及齿轮的寿命系数Y N1。

9、试求一对啮合的大、小齿轮对于弯曲疲劳强度为等强度的条件式，并求大、小齿轮弯曲应力间的关系式。

提示：弯曲疲劳强度计算公式为

11111

12FP Sa Fa n

F Y Y Y Y m bd DT σσβε≤=

①

22211

22FP Sa Fa n

F Y Y Y Y m bd DT σσβε≤=

②

解题要点：

（1）解提示①、②两式中后的两项，即得其大、小齿轮弯曲疲劳等强度条件式：

Sa Fa FP Sa Fa FP Y Y Y Y σσ=

利用上式可判断一对齿轮中哪个齿轮的强度较弱，若

Sa Fa FP Sa Fa FP Y Y Y Y σσ<

，则表明小

齿轮的弯曲强度低于大齿轮，应按小齿轮进行弯曲强度设计或校核。

（2）解提示①、②两式中前面的两项，又可获得大、小齿轮弯曲应力间的关系式：

Sa Fa F Sa Fa F Y Y Y Y σσ=

利用上式，在已知一个齿轮的应力后，可方便地求得另一齿轮的应力。

10、设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数m =5mm ，小、大齿轮的参数分别为：应力修正系数Y Sa1=1.56, Y Sa2=1.76；齿形系数Y Fa1=2.8, Y Fa2=2.28；许用应力，

=1FP σ314MPa ，=1FP σ314MPa 。已算得小齿轮的齿根弯曲应力=1F σ306MPa 。

试问：

（1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度较大？（2）两齿轮的弯曲疲劳强度是否均满足要求？解题要点：（1）由

886.7156

.18.2314

=?=

Sa Fa FP Y Y σ

272.7176

.128.2286

=?=

Sa Fa FP Y Y σ

且因71.886>71.272，故小齿轮的弯曲疲劳强度大。

（2）已知：1F σ=306MPa<1FP σ=314MPa ，故小齿轮的弯曲疲劳强度满足要求。而

MPa MPa Y Y Y Y FP Sa Fa Sa Fa F F 2861.28156

.128.276

.128.2306221221

2=<=???==σσσ

结论：两齿轮的弯曲强度均满足要求。

11、一对按接触疲劳强度设计的软齿面钢制圆柱齿轮，经弯曲强度校核计算，发现其σF 比σ

FP 小很多，试问设计是否合理？为什么？在材料、热处理硬度不变的条件下，

可采取什么措施以提高其传动性能？

解题要点：

（1）因闭式软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀，其设计准则为H σ≤

HP σ，必须首先满足接触强度的要求，因此此设计是合理的。

（2）若材料、热处理硬度不变，在满足弯曲强度条件（H σ≤HP σ）下，可选用较多齿数。①z ↑，则重合度a ε↑,使传动平稳，可降低齿轮的振动与噪声；②a ε↑，则重合度系数εZ ↓而使H σ↓，可提高齿轮的接触强度；③z ↓，则m ↓，可减轻齿轮的重量，并减少金属的切削量，以节省工时和费用。

12、今有两对标准直齿圆柱齿轮，其材料、热处理方法、精度等级和齿宽均对应相等，并按无限寿命考虑，已知齿轮的模数和齿数分别为：第一对m =4mm ，z 1=20，z 2=40；第二对80,40,

221

='='='z z mm m 。

若不考虑重合度不同产生的影响，试求在同样工况下工作时，这两公款齿轮应力的比值H

H σσ'/和F F σσ'/。提示：直齿圆柱齿轮的弯曲疲劳校核式为

FP Sa Fa F Y Y Y m

bd KT σσε≤=

2 z=20时，Y Fa =2.8, Y Sa =1.56 z=40时，Y Fa =2.42, Y Sa =1.67 z=80时，Y Fa =2.22, Y Sa =1.77

解题要点：

（1）接触疲劳强度。由题设条件已知 d 1=mz 1=4×20=80 mm

mm z m d 8020411

=?=''='

两对齿轮11d d '=，其他条件均未变，则接触疲劳强度亦不变，即1/='H

H σσ。（2）弯曲疲劳强度。根据弯曲疲劳强度计算式

11111

12FP Sa Fa F Y Y Y m

bd KT σσε≤=

（1） 11111

12FP Sa Fa

Y Y Y m

d b KT σσε'≤'''''=' （2）再由题设条件及计算已知11d d '=，21εεY Y ≈，两对齿轮的应力比为

5404.067

.142.22456.18.2111111=???='''?='Sa Fa Sa Fa F F Y Y m m Y Y σσ 5143.077

.122.22467.142.2112222=???='''?='Sa Fa Sa Fa F F Y Y m m Y Y σσ 即第二对齿轮比第一对齿轮的弯曲应力大。因它们的许用弯曲应力相同，则其弯曲疲劳强度低。

13. 一对渐开线标准斜齿圆柱齿轮，法向压力角为a n ，模数为m ，齿数为z 1、z 2

（z 1

z z z z '='=。在其他条件相同的情况下，试证明斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮的抗疲劳点蚀能力强。

提示：

HP E H H u

bd u KT Z Z Z Z σσβ

ε≤+=211)

1(2

解题要点：

（1）由题，m=m n , 221,

z z z z '='=，并设d 1与2

1d 分别为直齿轮与斜齿轮的分度圆直径，有

cos ,12111z m d mz d n '=

因cos β<1，故1

1d d '>，即斜齿轮的抗点蚀能力强。（2）斜齿轮比直齿轮多一个螺旋角系数Z β，而Z β=1cos <β，即斜齿轮的H σ↓

（3）因斜齿轮的综合曲率半径∑

'ρ大于直齿轮的综合曲率半径∑ρ，即∑'ρ>∑ρ，使节点曲率系数H H

Z Z <'，而使斜齿轮的H σ↓。（4）因斜齿轮的重合度r ε大于直齿轮，故斜齿轮的重合度系数εεZ Z <'，而使斜齿轮的H σ↓。

综合上述四点可知，斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮的抗疲劳点蚀能力强。

14. 一对齿轮传动，若按无限寿命设计，如何判断其大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易出现齿根弯曲疲劳折断？理由如何？

解题要点：

（1）许用接触应力1HP σ、2HP σ与齿轮的材料、热处理及齿面工作循环次数有关，一般HBS 1= HBS 2+（30~50）HBS ，即试验齿轮的接触疲劳极限2lim 1lim H H σσ>，故

1HP σ>2HP σ。况且1H σ=2H σ，而按无限寿命设计时，寿命系数Z N =1，故小齿轮不易出现齿面点蚀。

（2）比较两齿轮的1

1FP Fa Fa Y Y σ与

2FP Fa Fa Y Y σ，比值小的齿轮其弯曲疲劳强度大，不易出

现齿根弯曲疲劳折断。

15. 一对闭式直齿圆柱齿轮，已知：;1;3;60,2021====d mm m z z ψ 小齿轮转速n 1=950r /min 。主、从动齿轮的1HP σ=700MPa ，2HP σ=650MPa ；载荷系数K=1.6；节点区域系数Z H =2.5；弹性系数MPa Z E 9.189=；重合度系数9.0=εZ 。试按接触疲劳强度，求该齿轮传动所能传递的功率。

提示：接触强度校核公式为

HP E H H u

bd u KT Z Z Z Z σσβ

ε≤?+=2

11)

1(2 解题要点：

（1）上述提示式中

u =z 2/z 1=60/20=3

mm mz d 6020311=?== mm d b d 60

6011=?==ψ

因为大齿轮的许用应力较低，应接大齿轮计算，故

)1(2212

+????

? ??=u K u bd Z

Z Z T E H HP ε

σ mm N ?+?????

???

????=)13(6.12360609.08.1895.265022

=117.3×103 mm N ?

（2）该齿轮所能传递的功率为

kW n T P 67.1110

55.9950103.1171055.96

3611=???=?=

16. 一对渐开线圆柱齿轮，若中心距a 、传动比i 和其他条件不变，仅改变齿轮的齿数z ，试问对接触疲劳强度和弯曲疲劳强度各有何影响？

解题要点：

（1）z ↑，则Y Fa Y Sa ↓，而使F σ↓，即抗弯曲疲劳强度高。

（2）在保证弯曲强度的前提下，z ↑，则a ε↓，从而使H σ↓，接触疲劳强度提高。

17. 一开式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮齿根上产生的弯曲应力1F σ=120MPa 。已知小齿轮齿数z 1=20，齿数比u =5，啮合角a =20°。试问在大齿轮的齿根危险剖面上将产生多大的弯曲应力？

提示：已查得Y Fa1=2.80; Y Fa2=2.18; Y Sa1=1.55; Y Sa2=1.79。

解题要点：

按大小齿轮弯曲应力间的关系式，则大齿轮齿根危险剖面上的弯曲应力为

MPa Y Y Y Y Sa Fa Sa Fa F F 9

.10755

.180.279

.118.212011221

2=???==σσ

18. 有一对直齿圆柱齿轮传动，传递功率P 1=22kW ，小齿轮材料为40Cr 钢（调质），

1HP σ=500MPa ；大齿轮材料为45钢（正火），2HP σ=420MPa 。如果通过热处理方法将材

料的力学性能分别提高到1HP

σ'=600MPa ，2HP σ'=600MPa 。试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，它的计算转矩（KT 1）能提高百分之几？

提示：接触强度校核公式为

HP E H H u

bd u KT Z Z Z σσε

≤?+=211)

1(2

解题要点：

（1）将提示公式转换成

)1(2212

1+????

? ??=u u db Z

Z Z KT E H HP

σ （2）KT 1为该齿轮的计算转矩，在工作条件及其他设计参数不变的情况下，从式中可以看出，该传动的KT 1仅与许用接触应力FP σ有关。

04.2420

600222211=='='HP HP KT T K σσ 结论：计算转矩可以提高104%。

19. 分析直齿锥齿轮传动中大锥齿轮受力，已知图a 中，z 1=28, z 2=48, m=4mm; b=30mm, ΨR =0.3, a =20°, n =960r/min, P=3kW 。试在图上标出三个分力的方向并计算其大小（忽略摩擦力的影响）。

提示：2

11,cos ,sin tan ,cos tan u

u F F F F t a t r +=

?=?=δδαδα

解题要点：

（1）三分力方向如图b 所示。

（2）求出齿轮主要尺寸及所传递的转矩T 1；

mm mm mz d mm mm mz d 1924841122842211=?===?==

4151308638

.0)

7143.1(17143.11cos 7143.128

29844960

31055.91055.912

121661'

''?==+=

===

?=?=?=δδu

u z z u mm

N n P T

5038.0415130sin sin 1='''?=δ

（3）求F t2、F r2、F a2的大小：

F F F N F F F N d T F F t a a t r a R t t 115

5038.0364.0627cos tan 197863.0364.0627cos tan 627

112

)3.05.01(29844

2)5.01(2111211121112=??====??====??-?=-=

=δαδαψ

20. 图a 所示为一对标准斜齿圆柱齿轮–蜗杆组成的二级传动，小齿轮为主动轮。已知： ①蜗轮的节圆直径d 4，螺旋角β，端面压力角a ； ②蜗轮传递的转矩T 4 （N ·mm ）。

试求：

（1）蜗杆、齿轮1、2的螺旋线方向以及轴Ⅰ、Ⅱ的旋转方向（用箭头在图中标出）。（2）F t3、F r3、F a3及F t4、F r4、F a4的方向已标于图b中。

21. 图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，齿轮2的参数m n=3mm，z2=57，β 2 =14°；齿轮3的参数m n=5mm，z3=21。试求：

（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；

（2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向；

（3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？

提示：轴Ⅱ用深沟球轴承。

解题要点：

（1）根据轴Ⅲ转向n

，可在图解a上标出nⅡ和nⅢ的转向。而齿轮2应为左旋，

Ⅲ

已标于图解b上。

齿轮基础题库和答案

习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D 中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45 钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 B 。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC 的合金钢齿轮的加工工艺过程为 C 。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 D 。 A. 45 钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 A 。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 D 。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计 8一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力 A 。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 9 对于齿面硬度≤350HBS 的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合 10 一减速齿轮传动，小齿轮1 选用45 钢调质；大齿轮选用45 钢正火，它们的齿面接触应力 C 。 A. σH1＞σH2 B. σH1＜σH2 C. σH1=σH2 D. σH1≤σH2 11 对于硬度≤350HBS 的闭式齿轮传动，设计时一般 A 。 A. 先按接触强度计算 B. 先按弯曲强度计算 1

机械设计基础题库及答案(徐刚涛全)

《机械设计基础》习题与答案目录第1章绪论第2章平面机构的结构分析第3章平面连杆机构第4章凸轮机构第5章间歇运动机构第6章螺纹联接和螺旋传动第7章带传动第8章链传动第9章齿轮传动第10章蜗杆传动第11章齿轮系第12章轴与轮毂连接第13章轴承第14章联轴器、离合器和制动器第15章回转体的平衡和机器的调速

第1章绪论思考题 1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。 2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？ 3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。答：1、机器：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； ③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动；实例：汽车、机床。机构：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动；实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。机械是机器和机构的总称。机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功； 2、同上。 3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦 4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。第2章平面机构的结构分析一、填空题 1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。 2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。 3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。 4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度 3. 3 4．虚约束二、综合题 1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。若有复合铰链、局部自由度、虚约束请明确指出。

机械设计试题库及答案

1、循环特性r=－1的变应力是 A 应力。 A．对称循环变B、脉动循环变C．非对称循环变D．静 6、一斜齿圆柱齿轮传动，已知法向模数Mn＝4mm，齿数Z1=20，螺旋角β＝14032’2”，齿宽b1＝80，b2＝75mm，则该传动的齿宽系数φd等于—D—。 A．0.852 B．O.88 C．0.8 D．0.907 4、在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是B。 A. 6208 B. N208 C. 30208 D. 51208 10、斜齿圆柱齿轮的法面模数m n与端面模数m t的关系式，应该是C。 A. m n=m t sinβ B. m n=m t/cosβ C. m n=m t cosβ D. m n=m t cosα 11、齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在D。 A. 齿顶部分 B. 靠近节线的齿顶部分 C. 齿根部分 D. 靠近节线的齿根部分 18、斜齿圆柱齿轮传动，螺旋角取得越大，则传动的平稳性____②______。 ①越低②越高③没有影响 2、蜗杆传动除了作强度计算外，还须作热平衡计算，其根本目的在于防止胶合。 4、在设计V带传动时，V带的型号是根据小带轮转速n1和计算功率Pc选取的。 3、受中等冲击载荷、支承刚度较差、速度较高的两轴之间宜选用（ A ）。 A．弹性柱销联轴器 B．凸缘联轴器 C. 十字滑块联轴器 D．万向联轴器 15、非液体摩擦滑动轴承正常工作时，其工作面的摩擦状态是（ C ）。 A、完全液体摩擦状态 B、干摩擦状态 C、边界摩擦或混合摩擦状态 D、不确定 1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（无限寿命区）区；当N＜N0时，为（有限寿命区）区。 2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（弹性变形）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（小）。 3．润滑油的（油）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（粘度）越大，则其内摩擦阻力就越大。 6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（相对滑动速度）很大，因此导致传动的（效率）较低、温升较高。

机械设计基础考试题库及答案汇总

一、名词解释 1.机械： 2.机器： 3.机构： 4.构件： 5.零件： 6.标准件： 7.自由构件的自由度数： 8.约束： 9.运动副： 10.低副： 11.高副： 23.机构具有确定运动的条件： 24.死点位置： 25.急回性质： 26.间歇运动机构： 27.节点： 28.节圆： 29.分度圆： 30.正确啮合条件： 31.连续传动的条件： 32.根切现象： 33.变位齿轮： 34.蜗杆传动的主平面： 35.轮系： 36.定轴轮系： 37.周转轮系： 38.螺纹公称直径：螺纹大径。39.心轴： 40.传动轴： 41.转轴：二、填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 17. 渐开线的形状取决于（基）圆。 18. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 19. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 20. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、（塑性变形）和（轮齿折断）。 21. 一对斜齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）、（α 1 = α2）与（β1=-β2）。 22. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 23. 通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称为（中间平面）。 24. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 25. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直径代号，08：内径为Φ40）。 26. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 27. 列举出两种固定式刚性联轴器（套筒联轴器）、（凸缘联轴器）。 28. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 29. 普通三角螺纹的牙形角为（60）度。 30. 常用联接螺纹的旋向为（右）旋。 31. 普通螺栓的公称直径为螺纹（大）径。 32. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角）形螺纹自锁性最好。 33. 减速器常用在（原动机）与（工作机）之间，以降低传速或增大转距。 34. 两级圆柱齿轮减速器有（展开式）、（同轴式）与（分流式）三种配置齿轮的形式。 35. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 36. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 37. 轮系可分为（平面轮系）与（空间轮系）两类。 38. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）与（双摇杆机构）三种。 39. 凸轮机构按凸轮的形状可分为（盘形凸轮）、（圆柱凸轮）与（移动凸轮）三种。 40. 凸轮机构按从动件的形式可分为（尖顶）、（滚子）与（平底）三种。 41. 变位齿轮有（正变位）与（负变位）两种；变位传动有（等移距变位）与（不等移距变位）两种。 42. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副）。 43. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 44. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹）两类。 45. 轮系可分为（定轴轮系）与（周转轮系）两类。 46. 常用步进运动机构有（主动连续、从动步进）与（主动步进、从动连续）两种。 47. 构件是机械的（运动）单元；零件是机械的（制造）单元。 48. V 带的结构形式有（单楔带）与（多楔带）两种。三、判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 12. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 13. 减速传动的传动比i ＜1。× 14. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。× 15. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。× 16. 带传动一般用于传动的高速级。× 17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 18. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 19. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 20. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 21. 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 √ 22. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 23. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 24. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 25. 挤压就是压缩。 × 26. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 27. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 28. 低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。√ 29. 代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。×

10机械设计习题以及答案

一、填空题（每题2分，共20分） 1.零件的计算载荷与名义载荷的关系是 2.计算螺栓抗拉强度时用 3.受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生 4.常用的无键联接形式有 5.销联接主要用于 6.链传动中合理的链条长为 7.链传动的链节距为P，链轮齿数为Z，则链轮分度圆半径为 8.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是 9.蜗杆传动的主要失效形式是 10.非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑的指标有二、简答题（共30分） 1.试给出以下有关变应力的定义表达式并予以说明：（1）平均应力σm （2）应力幅σa （3）循环特性r（5分） 2.机械摩擦副中有几种摩擦状态？试绘示意图说明。（5分）

3.简述带传动中的弹性滑动现象，并说明该现象是如何影响传动的？（5分） 4.直轴分哪几种？各承受什么载荷？试各举一例说明。（5分） 5.选用轴瓦材料时为什么要验算P，Pv和v值是否满足要求？（4分） 6.简述滚动轴承额定动载荷与当量动载荷的含义，要求写出当量动载荷计算公式并予以说明。（6分）三、设计计算题（每题10分，共50分） 1.一薄板用两个M10普通螺栓联接在厚机架上，尺寸如图示。已知薄板上受力P=600N，板间摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓许用应力[σ]=108MPa，螺栓螺纹小径d1=8.376mm，试

校核螺栓联接是否安全可靠。 1）给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。 2）图示为蜗杆、齿轮传动装置，已知主动斜齿轮的转向n1和蜗杆5的旋向如图示。今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力相抵消，试确定： 3）斜齿轮1、2轮齿的旋向； 4）蜗轮6的转向及其旋向； 5）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。 2.分析图示结构，指出位置处结构为什么是错的？

机械原理答案第十一章齿轮系及其设计

第十一章齿轮系及其设计题11-1如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均已知，试求传动比i 15，并指出当提升重物时手柄的转向（在图中用箭头标出）。解：此轮系为空间定轴轮系 78 .57718115205240305043215 43215=??????= =' ''z z z z z z z z i 题11-2如图所示为一滚齿机工作台传动机构，工作台与涡轮5固联。若已知z 1=z 1′=15，z 2=35，z 4′=1（右旋），z 5=40，滚刀z 6=1（左旋），z 7=28。今要切制一个齿数z 5′=64的齿轮，应如何选配挂轮组的齿数z 2′、z 3和z 4。解：由范成原理，滚刀6与轮坯5’的角速度比应为646 55656===' ''z z i ωω 转向如图。这一角速度比由滚齿机工作台的传动系统来保证。 5624 2442175421155011528403515'' ''''=?=?????==i z z z z z z z z z z z z i 转向如图可求得 25 3252=z z 至于Z 3为惰轮，其齿数可根据中心距A 24的需要确定。

2 3 4 5 6 7 1′ 4′5′ 1 题11-2 题11-3 如图所示为一千分表的示意图。己知各轮齿数如图，模数mm m 11.0=（为非标准模数）。若要测量杆1每移动mm 001.0时，指针尖端刚好移动一个刻度()mm s 5.1=。问指针的长度?=R （图中齿轮5和游丝的作用是使各工作齿轮始终保持单侧接触，以消除齿轮间隙对测量精度的影响）解：()4332-'-组成定轴轮系 100 1160120121632431224=??===''z z z z i ?? 24100??=∴ 再由轮2与测量杆组成齿轮与齿条传动知测杆1每移动mm 001.0时，齿轮2的转角为： 42221027.611 .029001 .022-?=??=== m Z h r h ? 此时要求指针刚好移动一刻度()mm s 5.1=，由4?R s =可得指针的长度为 mm s s R 241027.61005 .11004 24 =??== = -?? 题11-4 如图所示为绕线机的计数器。图中1为单头蜗杆，其一端装手把，另一端装被绕制线圈。2、3为两个窄蜗轮， z 2=99，z 3=100。在计数器中有两个刻度盘，在固定刻度盘的一周上有100个刻度，在与蜗轮2固联

(完整版)齿轮传动习题含答案

齿轮传动一、选择题 7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A ．靠近齿顶处 B ．靠近齿根处 C ．节线附近的齿顶一侧 D ．节线附近的齿根一侧 7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A ．40Cr 调质 B ．适当增大模数m C ．45钢齿面高频淬火 D ．铸钢ZG310-570 7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A ．大、小齿轮的硬度相等 B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7-7．一对齿轮传动，小轮材为40Cr ；大轮材料为45钢，则它们的接触应力________。 A ．1H σ=2H σ B. 1H σ＜2H σ C ．1H σ＞2H σ D ．1H σ≤2H σ 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力________。 A ．不变 B ．增为原应力的2倍 C ．增为原应力的4倍 D ．增为原应力的16倍 7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力________。 A. 1F σ＞2F σ B. 1F σ＜2F σ C. 1F σ =2F σ D. 1F σ≤2F σ 7-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般________。 A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B ．只需按接触强度设计 C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D ．只需按弯曲强度设计。 7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z 1的原则是________。

机械设计试题及答案

《机械设计》课程试题（一）一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。1．一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【 B 】A．轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C．齿面胶合 D. 齿面塑性变形 2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于【 C 】A．包角α太小 B. 初拉力F0太小 C．紧边与松边拉力不等 D. 传动过载 3．下列四种型号的滚动轴承，只能承受径向载荷的是【 B 】A．6208 B. N208 C. 3208 D. 5208 4．下列四种螺纹，自锁性能最好的是【 D】A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹 C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹 5．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为【 C】A．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1 C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 6．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指【 D 】A．弹簧外径与簧丝直径之比值 B．弹簧内径与簧丝直径之比值 C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D．弹簧中径与簧丝直径之比值 7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【B 】A．90° B. 120°°° 8．V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【D 】A．V带离开大带轮处 B. V带绕上大带轮处 C． V带离开小带轮处 D. V带绕上小带轮处 9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【D 】A．拉力 B.扭矩 C．压力 D.拉力和扭矩 10．滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后【D 】A．制造困难 B.要使用较长的销轴 C．不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1．轴如按受载性质区分，主要受弯矩的轴为心轴，主要受转矩的轴为传动轴。2．代号62203的滚动轴承，为深沟球轴承轴承，其内径为 17 mm。3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大于大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b应取大齿轮齿宽b2。 4．普通平键联接的工作面是键的两侧面；楔键联接的工作面是键的上下面。5．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。 6．不随时间变化的应力称为静应力，随时间变化的应力称为变应力，具有周期性的变应力称为循环变应力。 7．按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。

华东理工大学_机械原理_第7章齿轮_习题与答案(全)

习题 7-9 在图示的渐开线齿阔中，基圆半径100b r mm =，试求出： 1）当135mm k r =时，渐开线的展角k θ，渐开线压力角k α和渐开线在K 点的曲率半径k ρ。 2）当020k θ=，025和0 30时，渐开线的压力角k α和向径k r 。解：1) /cos k b k r r α= 100cos 0.741135 b k k r r α= == 42.2o k α= tan 0.17022k k k θαα=-= sin 90.68k k k r mm ρα== 2) 当20o k θ=时，51.15o k α=，/cos 159.42k b k r r mm α== 当25o k θ=时，'545o k α=，/cos 170.47k b k r r mm α== 当30o k θ=时，'5628o k α=，/cos 181.02k b k r r mm α== 7-10今测得一渐开线直齿标准齿轮齿顶圆直径110mm a d =，齿根圆直径87.5mm f d =，齿数20z =，试确定该齿轮的模数m ，齿顶高系数*a h 和径向间隙系数* c 。解：* (2)a a d m z h =+

**(22)f a d m z h c =-- f a d d d << d mz = 5m mm ∴= 代入求解，得： *1a h =，*0.25c = 7-11已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数120z =，241z =，模数2mm m =， *1a h =，*0.25c =，020α=，求： 1）当该对齿轮为标准齿轮时，试计算齿轮的分度圆直径1d 、2d ，基圆直径1b d 、2b d ，齿顶圆直径1a d 、2a d ，齿根圆直径1f d 、2f d ，分度圆上齿距p 、齿厚s 和齿槽宽e 。 2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距，求齿轮1的齿顶压力角1a α，齿顶处齿廓的曲率半径1a ρ。解：1) 1140d mz mm ==，2282d mz mm == 11cos 37.59b d mz mm α==，22cos 77.05b d mz mm α== *11(2)44a a d m z h mm =+=，* 22(2)86a a d m z h mm =+= **11(22)35f a d m z h c mm =--=，** 22(22)77f a d m z h c mm =--= 6.28p m mm π==，0.5 3.14S m mm π==，0.5 3.14e p mm == 2）1 11 arccos 31.3o b a a d d α== 111.43a mm ρ== 7-12 渐开线标准齿轮的基圆和齿根圆重合时的齿数为多少（考虑正常齿和短齿两种情况）？齿数为多少时基圆大于齿根圆？解：cos b d mz α=，** (22)f a d m z h c =-- 若为正常齿，则*1a h =，* 0.25c =

机械设计基础试题库及答案详解DOC

《机械设计基础》试题库一、填空题（机械原理部分） 1．牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的机构。 2．机构具有确定运动的条件是数目与数目相等。 3．平面四杆机构的压力角愈，传力性能愈好。 4．平面四杆机构的传动角愈，传力性能愈好。 5．有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是机构、机构。6．在平面四杆机构中，用系数表示急回运动的特性。 7．摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于度，最小传动角等于度。 8．在摆动导杆机构中，若导杆最大摆角φ= 30°，则其行程速比系数K的值为。9．四杆机构是否存在止点，取决于是否与共线。 10．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。 11．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。 12．平面连杆机构急回特性系数Ｋ____１时，机构有急回特性。 13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有____个止点位置。 14．凸轮机构主要由、、和三个基本构件组成。 15．盘形凸轮的基圆，是指以凸轮的轮廓的值为半径所作的圆。 16 .在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。 17．据凸轮的形状，凸轮可分为凸轮、凸轮和移动凸轮。 18．凸轮机构的压力角是指的运动方向和方向之间所夹的锐角。 19．在实际设计和制造中，一对渐开线外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等、相等、且相反。 20．在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、。 21．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是。 22．在标准齿轮的分度圆上，与数值相等。 23．斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度，因而承载能力。 24．.渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角越，圆上的压力角为零。25．单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是圆的切线。 26．渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、、、系数和顶隙系数。27．我国规定齿轮标准压力角为度；模数的单位是。 28．齿轮切削加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属法，用滚刀加工齿形的方法属法。 29．渐开线齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为圆。 30．在普通铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据选取。 31．渐开线齿轮的特性称为中心距可分性。 32．齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须。 33．用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工出来的齿轮是齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为齿轮。 34．规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮____ 面上的参数为标准值。 35．直齿圆锥齿轮的标准模数规定在____端的圆上。 36．对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于圆上的角。 37．在课本上所介绍的间歇运动机构中，其中两种机构的名称是：机构、机构。 38．外槽轮机构由、和机架组成，其中拨盘作转动。（机械零件部分）

机械设计试题库及答案

机械设计试题库及答案 29001单级齿轮减速器由电动机直接驱动，减速器输入功率P ＝7.5kW ，电动机转速n=1450r/min,齿轮齿数z 1＝20，z 2＝50，减速器效率＝0.9。试求减速器输出轴的功率和转矩。 P P 出入所以，P 出75 09675...kW T P n 出出出 95510 95510 675 145025 111105 5 5 .....N mm 29002带式输送机的传动简图如下图所示，已知输送带输出功率为 2.51kW ，现有Y100L 2-4型电动机一台，电动机额定功率P ed =3kW ，满载转速n m =1420r/min ，试问此电动机能否使用。各效率如下：联轴器＝0.99，齿轮＝0.97，轴承＝0.99。验算此电动机能否使用总联齿轴承 2 232 2 3 0990970990895. . . . P 输入＝P 输出/ 总＝2.51/0.895=2.805kW P ed (=3kW)>P 输入（=2.805kW ）此电动机能用。 29003带式输送机的传动简图如下图所示，已知输送带的工作拉力F ＝ 2300N(F 中已考虑输送带与卷筒、卷筒轴承的摩擦损耗的影响），输送带的速度 v=1.1m/s ，卷筒直径D ＝400mm ，齿轮的齿数为z 1＝17，z 2＝102，z 3＝24，z 4＝109，试求传动装置的输出功率、总效率、总传动比和输入功率。各效率如下：联轴器 =0.99、齿轮＝0.97、轴承＝0.99。

1）输出功率：P Fv 1000 2300111000 253..kW 2）总效率：总联齿轴承 2232 2 3 0990970990895. . . . 3）总传动比：i i i z z z z 总＝123421 43 10217 10924 2725 = .4）输入功率P P 输入输出总 253 08952827.. .kW 29004一蜗杆减速器，蜗杆轴功率P 工 100kW ，传动总效率 08.，三班制工作，如工业用电为每度0.12元，试计算五年（每年按260天计算）中用于功率损耗的费用。功率损耗P P 1 1 10810020()(.)工 kW 五年中损耗能量526024 20 624000kW h 损耗费用62410 012748804 ..元五年中用于功率损耗的费用为 74880元。 29005下图为一卷扬机传动系统简图，已知：被提升的重物W ＝5000N ，卷筒直径D ＝300mm ，卷筒转速n G =25r/min ，电动机转速n E ＝720r/min ，试求： 1）重物W 的上升速度v ；2）卷筒的转矩T ； 3）匀速提升重物时卷筒的功率P ； 4）电动机所需功率P E （传动总效率＝0.886）； 5）减速器总传动比i 总。

(答案)机械设计基础试题库

《机械设计基础》课程试题库一、填空题 1.在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。 2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证αmax≤ [ α ]条件下，选择尽可能小的基圆半径。 3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是不等的。 4.在设计 V 带传动时， V 带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。 5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。 6.滚动轴承主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。 7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 1、 2、4，蜗杆头数越少，自锁性越好。 8.普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠接合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力 ___作用，可能的失效形式为断裂。 9.平键联接中，两侧面是工作面，楔形键联接中，上下面是工作面。 10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核。 11.蜗杆传动发热计算的目的是防止温升过高而产生齿面胶合失效。 12.带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心拉应力。最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。 13.链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。 14.轴上的键槽通常采用铣削加工方法获得。 15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是前者在运动中不能分离，后者可以随时分离。 16.验算非液体摩擦滑动轴承的pv 值是为了防止轴承过热而发生胶合；验算轴承速度v 是为了防止轴承加速磨损或产生巨大热量。普通三角形螺纹的牙型角为___60__度。17.紧螺栓联接按拉伸强度计算时，考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用，应将拉抻载荷增大至 ___1.3____ 倍。 18.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度 C1 远远小于被联接件的刚度 C2，则不论工作载荷 F 是否变化，螺栓中的总拉力F2接近 ___预紧力 _____。 19.带传动中，带的弹性滑动是带传动的 _____固有 ______特性，是_不可 ______避免的。 20.带传动的最大有效圆周力随着初拉力、包角、摩擦系数的增大而增大。 21.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____减小_____，接触强度 ______不变 _________。 22. 齿轮传动(大、小齿轮分度圆直径分别为d2、d1 ) 传动比表达式为 __i= d2/ d1____。蜗杆传动（蜗杆分度圆直径d1，蜗杆分度圆柱导程角，蜗轮分度圆直径 d2）传动比表达式为 _______d2/ d1tg___________。

机械设计考试试题及答案

考试科目：机械设计考试时间： 120 分钟试卷总分 100 分 1、齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论？分别针对哪些失效？若齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是什么？（6 分）齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算，齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校核齿根的弯曲疲劳强度。 2、连接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？（ 8 分）因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防

松。

3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（ 6 分）联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。 4、链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距？（ 6 分）小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。线上本大题共 12 小题，总计 24分） 1、当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用 B。 A．螺栓联接B．双头螺柱联接C．螺钉联接 2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行A 。 A. 疲劳寿命计算 B. 静强度计算 C. 极限转速验算 3、阿基米德蜗杆的 A 参数为标准值。 A. 轴面 B. 端面 C. 法面在每题若干个选项中选出正确的选项填在横

齿轮系及其设计

第11章齿轮系及其设计 I.填空题 1 平面定轴轮系传动比的大小等于；从动轮的回转方向可用方法来确定。 2 所谓定轴轮系是指______，而周转轮系是指_______ 3 在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为_____；兼有自转和公转的齿轮称为_____；而这种齿轮的动轴线所在的构件称为_____。 II.判断题 1 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（） 2 周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（） 3 行星轮系中若系杆为原动件可驱动中心轮，则反之不论什么情况，以中心轮为原动件时也一定可驱动系杆。（） III.选择题 1 下面给出图示轮系的三个传动比计算式，为正确的。（A ） H H H i ωωωω--=2112 （B ）H H H i ωωωω--=3113 (C )H H H i ωωωω--=32 23 IV.计算题 1 在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n 11440= r /min ,转动方向如图示，其余各轮齿数为：z 240?=，z 220'=，z 330=，z 318'=，z 454?=，试：（1）说明轮系属于何种类型；（2）计算齿轮4的转速n 4；（3）在图中标出齿轮4的转动方向。

2 在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，又知齿数z 130=，z 468?=。试问：（1）z 2? ?=，z 3=? （2）该轮系属于何种轮系？ V.问答题 1 在图示轮系中，根据齿轮1的转动方向，在图上标出蜗轮4的转动方向。 VI.计算题 1 在图示的轮系中，已知各轮齿数为z z z z z 1235620=====，已知齿轮1、4、5、7为

机械设计齿轮习题与参考答案

习题及参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是C。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是A。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为B。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为C。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是D。 A. 45钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在A。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般D。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计 8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力A。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σ≤σF2 F1 9 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为

机械设计习题卡05答案

第五章一、选择与填空题 1． 1 _2_ 3__ 2．_ 3 _1___ 1 _ 3 说明：自锁：ψ?≤。两者数值越接近，自锁性能越差；数值相差越大，自锁性能越好。螺纹传动效率：)(/?ψψη+=tg tg 。ψ增大，η增大；?增大，η减小。牙型角α与当量摩擦系数f ?间的关系是：cos(/2)f f ?α=。当α增大，f ?增大， ?增大。 3．__2__。 4．_ 90_％ _螺纹根部_ 5．_3_ 6． 4 7. C 8. B 9. A 10. A 11. B 12. A 二、分析与思考题 1．[见P60页表5-1。联接螺纹要求自锁性较好，强度高；传动螺纹要求传动效率高。] 2．[螺纹联接在冲击、振动或变载作用下，或当温度变化较大时，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失，或由于螺纹联接件和被联接件的材料发生蠕变和应力松驰等，会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，导致联接松动，甚至松开。防松例子见P68表5-3] 3．[P70。普通螺栓联接：对受拉螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，因而其设计准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；对于受剪螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断，其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。铰制孔用螺栓用抗剪切来承受外载荷，螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压；在联接接合面处，螺栓杆则受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件来计算。] 4．紧螺栓靠预紧力产生的摩擦力来抵抗横向载荷，在抵抗横向载荷过程中，外载荷可能发生变化，但预紧力不会发生变化，因此螺栓上的应力为静应力。[P85降低螺栓疲劳强度的应力幅。非对称循环变应力] 5．[P83。根据螺母的性能等级不应低于与之相配螺栓的性能等级这一要求，螺母可选用9级。小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100(/100B σ)，小数点后的数字代表材料的屈服极限（S σ或0.2σ）与抗拉强度极限（B σ）之比值的10倍（10/S B σσ）。] 6．[P84。不控制预紧力的普通螺栓联接，其安全系数大小与螺栓直径有关，其安全系数S 随螺纹直径增大而减小，因为尺寸小的螺栓在拧紧时容易产生过载，故采用加大安全系数的方法来弥补可能产生的过载。] 7．[P85-86。紧螺栓所受工作拉力在0～F 间变化，则螺栓所受总拉力将在02F F 之间变动。在保持预紧力0F 不变的情况下，减小螺栓刚度b C 或增大被联接件刚度m C 都可以减小总拉力2F 的变动范围，从而提高了螺栓联接的疲劳强度。但在此种情况下引起残余预紧力1F 减小，从而降低了联接的紧密性。] 8．[P86。为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采用腰状杆螺栓和空心螺栓。为了增大被联接件的刚度，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。对于需要保持紧密性的联接，从增大被联接件的刚度来看，可以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好。] 9．[P86。实验证明，约有1/3的载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此，采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。为了改善螺纹牙上的载荷分布，常采用悬置螺母，减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面或采用钢丝螺套。] 10．[伸出一只手，竖起大拇指，另外四指握拳，指尖指向旋转的方向，而拇指要指向螺旋的前进方向。如果与伸出的左手可以相符，称为左旋，与右手相符则称为右旋。另一个方法是，在旋转体生长或运动的一端，从垂直轴向看，顺时针旋转的为左旋；反之，逆时针旋转的为右旋。砂轮主轴螺纹的旋向：紧固砂轮或砂轮卡盘的砂轮主轴端部螺纹的旋向必须与砂轮工作时旋转方向相反[这样可以保证在螺母在旋转的过程中所产生的轴向力是将螺母旋紧]。砂轮机轴

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