考研机械设计13.docx

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考研机械设计13

考研机械设计-13

（总分：

100.01，做题时间：

90分钟）

一、填空题（总题数：

34，分数：

50.00）

1.斜齿圆柱齿轮的动载荷系数Kv和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是1的。

（分数：

1.00）

解析：

较小

2.斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数mn不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d1。

（分数：

1.00）

解析：

增大

3.对于齿面硬度≤350HBW的齿轮传动，当两齿轮均采用45钢，一般应采取的热处理方式为1。

（分数：

1.50）解析：

小齿轮调质，大齿轮正火

4.一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增大为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增大为原应力的1倍。

（分数：

1.50）

解析：

2

5.直齿锥齿轮强度计算时，应以1为计算的依据。

（分数：

1.50）

解析：

齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮

6.设计齿轮传动时，若保持传动比i与齿数和z∑=z1+z2不变，而增大模数m，则齿轮的弯曲强度1，接触强度2。

（分数：

1.50）

解析：

提高；提高

7.钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过1加工，否则不能保证齿轮精度。

（分数：

1.50）

解析：

磨齿

8.对于高速齿轮或齿面经硬化处理的齿轮，进行齿顶修缘，可以1。

（分数：

1.50）

解析：

减小啮入与啮出冲击，降低动载荷

9.对直齿锥齿轮进行接触强度计算时，可近似地按1处的当量直齿圆柱齿轮来进行计算，而其当量齿数为zv=2。

（分数：

1.50）

解析：

锥齿轮齿宽中点；z/cosδ

10.减小齿轮动载荷的主要措施有：

①1；②2。

（分数：

1.50）解析：

①提高齿轮制造精度，以减少齿轮的基节误差与齿形误差；②进行齿廓与齿向修形

11.斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa与齿轮参数：

1、2、3有关，而与4无关。

（分数：

1.50）

解析：

齿数z、变位系数χ、螺旋角β；模数m

12.在齿轮传动设计中，影响齿面接触应力的主要几何参数是1和2；而影响极限接触应力σHlim的主要

因素是3和4。

（分数：

1.50）

解析：

分度圆直径d1、齿宽b；齿轮材料的种类、热处理方式

13.当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数ψd一定时，由齿轮强度所决定的承载能力，仅与齿

轮的1或与——有关。

（分数：

1.50）

解析：

分度圆直径d1；中心距a

14.齿轮传动中接触强度计算的基本假定是1。

（分数：

1.50）解析：

一对渐开线齿轮在节点啮合的情况，可近似认为以ρ1、ρ2为半径的两圆柱体接触

15.在齿轮传动的弯曲强度计算中的基本假定是将轮齿视为1。

（分数：

1.50）

解析：

悬臂梁

16.对大批量生产、尺寸较大（D>50mm）、形状复杂的齿轮，设计时应选择1毛坯。

（分数：

1.50）

解析：

铸造

17.一对减速齿轮传动，若保持两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1。

（分数：

1.50）解析：

保持不变

18.在齿轮传动时，大、小齿轮所受的接触应力是1的，而弯曲应力是2的。

（分数：

1.50）解析：

相等；不相等

19.圆柱齿轮设计时，齿宽系数ψd=b/d1，b愈宽，承载能力也愈1，但使2现象严重。

选择ψd的原则是：

两齿轮均为硬齿面时，ψd值取偏3值；精度高时，ψd取偏4值；对称布置比悬臂布置取偏5值。

（分数：

1.50）解析：

大；载荷分布不均匀；小；大；大

20.一对齿轮传动，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1；

两齿轮的接触应力2。

（分数：

1.50）解析：

高；相等

21.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1倍；接触应力增加2倍。

（分数：

1.50）

22.正角度变位对一个齿轮接触强度的影响是使接触应力1，接触强度2；对该齿轮弯曲强度的影响是轮齿

变厚，使弯曲应力3，弯曲强度4。

（分数：

1.50）解析：

下降、提高；下降、提高

23.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：

①1；②2；③3来提高弯曲强度。

（分数：

1.50）解析：

①中心距不变，增大模数，减小齿数；②增大压力角；③采用正变位

24.两对直齿圆柱齿轮，当材料、热处理完全相同，工作条件也相同（N>N0，其中N为应力循环次数；N0

为应力循环基数）。

在下述两方案中：

①z1=20，z2=40，m=6m，ma=180mm，b=60mm，α=20°；②z1=40，z2=80，m=3mm，a=180mm，b=60mm，α=20°。

方案1的轮齿弯曲疲劳强度大；方案①与②的接触疲劳强度2。

（分数：

1.50）解析：

①；相等

25.直齿锥齿轮的当量齿数zv=1；标准模数和压力角按2端选取；受力分析和强度计算以3直径为准。

（分数：

1.50）

解析：

z/cosδ；大；平均

26.已知直齿锥齿轮主动小齿轮所受各分力分别为：

Ft1=1628N，Fa1=246N，Fr1=539N，若忽略摩擦力，则Ft21，Fa22，Fr2=3。

（分数：

1.50）

解析：

1628N；539N；246N

27.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1些；对开式齿轮传动，一般z1选得2些。

（分数：

1.50）解析：

多；少

28.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YFa时，标准直齿圆柱齿轮按1查取；标准斜齿圆柱齿轮按2查取；直齿锥齿轮按3查取（写出具体符号或表达式）。

（分数：

1.50）

解析：

z；zv=z/cos3β；zv=z/cosδ

29.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1传动；承载能力最低的是2传动。

（分数：

1.50）解析：

斜齿圆柱齿轮；直齿锥齿轮

30.在闭式软齿面齿轮传动中，通常首先发生1破坏，故应按2强度进行设计。

但当齿面硬度>350HBW时，则易出现3破坏，应按4强度进行设计。

（分数：

1.50）解析：

齿面疲劳点蚀；接触疲劳；轮齿弯曲疲劳折断；弯曲疲劳

31.在斜齿圆柱齿轮设计中，应取1模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取2模数为标准值。

分数：

1.50）

解析：

法面；大端

32.设计圆柱齿轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度1=HBW1；应取小齿轮的齿宽b1=2。

（分数：

1.50）

解析：

HBW2+（30～50）HBW；b2+（5～10）mm

33.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1的；许用弯曲应力σFP1与

σFP2是2的。

其原因是：

3。

（分数：

1.50）解析：

不相等；不相等；大小齿轮的材料及热处理不同及工作循环次数不同

34.对齿轮材料的基本要求是：

齿面1；齿芯2，以抵抗各种齿面失效和齿根折断。

（分数：

1.50）解析：

较硬；较韧

二、分析计算题（总题数：

10，分数：

50.00）

35.有两对材料、热处理方法、加工精度等级和齿宽均对应相等的直齿圆柱齿轮，已知：

第一对齿轮m=4mm，

z1=20，z2=40；第二对齿轮m"=3mm，z"1=40，z"2=80。

若不考虑重合度的影响，试计算其相同条件下工作时，此两对齿轮接触应力的比值σH/σ"H和弯曲应力的比值σF/σ"F。

并已查得YFa1=2.81，YSa1=1.55，YFa2=2.44，FSa2=1.67；

分数：

5.00）正确答案：

（）

解析：

解题要点：

（1）从题中给出的数据，可知d1=mz1=4×20mm=80mmd1=m"z"1=3×40mm=120mm

按参考公式，除分度圆直径d不同外，其他参数均相同，则有

式中：

σFlim为试验齿轮的弯曲疲劳极限；SFmin为最小安全系数；YST为试验齿轮的应力修正系数；YN为寿命系数；YX为尺寸系数。

分数：

5.00）正确答案：

（）解析：

解题要点：

（1）一对相啮合齿轮，因一般z1≠z根弯曲应力σF1≠σF2；

，虽然题中给出σFlim1=σFlim2，YST1=YST2=2，但YX1=YX2=1，YN1≠YN2

F2

（2）由提示给出公式所以[σ]F1≠[σ]如下图所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：

电动机功率P=3kW，转速n=970r/min；高速级：

mn1=2mm，z1=25，z2=53，β1=12°50"19"；低速级：

mn2=3mm，z3=22，z4=50；a2=110mm。

试求（计算时不考虑摩擦损失）：

（分数：

5.01）

（1）.为使轴Ⅱ上的轴承所承受的轴向力较小，确定齿轮3、4的螺旋线方向（绘于图上）；（分数：

1.67）

正确答案：

（）

解析：

解题要点：

齿轮3、4的螺旋线的方向如下图解所示；

（2）.绘出齿轮3、4在啮合点处所受各力的方向；（分数：

1.67）正确答案：

（）

解析：

齿轮3、4在啮合点所受各分力Ft3Ft4Fr3Fr4Fa3Fa4的方向如上图解所示；

（3）.β2取多大值，才能使轴Ⅱ上所受轴向力相互抵消?

（分数：

1.67）

（分数：

5.00）

（1）.轴Ⅱ、Ⅲ的转向（标于图上）；（分数：

1.25）正确答案：

（）

解析：

解题要点：

轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于上图解中；

（标于图上）；（分数：

1.25）

（2）.为使轴Ⅱ的轴承所受的轴向力最小，确定各齿轮的螺旋线方向

正确答案：

（）

解析：

齿轮2、3所受各力Fr2Ft2Fa2及Fr3Ft3Fa3已示于上图解中；

（4）.计算齿轮4所受各分力的大小。

（分数：

1.25）正确答案：

（）解析：

轮4所受各力的大小

①传递转矩T1、T3：

N=1810N

Fr3=Ft3tanαn/cosβ"=4865×tan20°/cos12

Fa3=Ft3tanβ"=4865×tan12°N=1034N

③轮4与轮3上所受的为作用力与反作用力，故

m=2mm，

Ft4=Ft3=4865N，Fr4=Fr3=1810N，Fa4=Fa3=1034N如下图所示为直齿锥齿轮一斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图所示。

锥齿轮的参数为：

z1=20，z2=40，ψR=0.3；斜齿圆柱齿轮的参数为：

mn=3mm，z3=20，z4=60。

试求：

（分数：

5.00）

（1）.画出各轴的转向；（分数：

1.25）

正确答案：

（）解析：

解题要点

轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于上图解中；

（2）.为使轴Ⅱ所受轴向力最小，画出齿轮3、4的螺旋线方向；（分数：

1.25）正确答案：

（）

解析：

齿轮3、4的螺旋线方向已示于上图解中，即z3为右螺旋，z4为左螺旋；

（3）.画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向：

（分数：

1.25）正确答案：

（）

解析：

齿轮2、3所受各力Ft2Fr2Fa2及Ft3、Fr3Fa3已示于图中；

（4）.若要求使轴Ⅱ上的轴承几乎不承受轴向力，则齿轮3的螺旋角应取多大（忽略摩擦损失）?

（分数：

1.25）正确答案：

（）

解析：

欲使轴Ⅱ上的轴承不承受轴向力，则要求|Fa2|=|Fa3|。

按题设忽略摩擦损失，有tanδ1=1/u=z1/z2=20/40=0.5

所以δ=26°33"54"

设轴Ⅰ输入转矩为T1，dm1=（1-0.5ψR）d1=（1-0.5×0.3）mz1=0.85×2×20mm=34m，m有

故当β=16°41"35"时，轴Ⅱ上的轴承可近似不受轴向力

设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数m=5mm，大、小齿轮的参数分别为z2=60，z1=25；从线图

查得齿形系数YFa2=2.32，YFa1=2.72；应力修正系数YSa2=1.76，YSa1=1.58；许用弯曲应力σFP2=300MPa，

（1）.哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高?

（分数：

2.50）

正确答案：

（）解析：

解题要点

由因0.01343<0.01361，故小齿轮的弯曲疲劳强度高。

（2）.两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够?

（分数：

2.50）

正确答案：

（）

σF2=280MPa<σFP2=300MPa，故大齿轮的弯曲疲劳强度足够

故小齿轮的弯曲疲劳强度足够

结论：

两齿轮的弯曲疲劳强度均足够

精度、齿面粗糙度均相同，工况也一样，按无限寿命计算并忽略YFaYSa的乘积及重合度的影响。

试求：

分数：

5.00）

（1）.按接触疲劳强度求该两对齿轮传递的转矩的比值正确答案：

（）

解析：

解题要点：

根据题意知，强度计算公式中ZH、ZE、Zε及YFa、YSa、Yε两对齿轮均对应相等，可略去不计。

于是有：

求接触强度时的T1/T"1

正确答案：

（）

解析：

求弯曲强度时的T1/T"

即第一对齿轮传递的转矩为第二对齿轮的2.143倍。

如下图所示，某齿轮变速箱中有两对直齿圆柱齿轮传动，双联主动齿轮1、3分别可与从动齿轮2、4相啮

合，齿数如图所示，各齿轮的材料、热处理硬度、模数m均相同，主动轮输入转矩T1不变。

试问：

（分数：

5.00）

（1）.当两对齿轮接触齿宽相同时，哪一对齿轮的接触应力和弯曲应力大?

为什么?

（分数：

2.50）

正确答案：

（）解析：

解题要点第一种解法：

得σH1=2σH2，即第一对齿轮的接触应力大。

及题中给出条件，略去YFaYSaYε的影响，有

得σH1=2σH2，即第一对齿轮的接触应力大。

（b）由提示公式及题中给出条件，略去YFaYSaYε的影响，K相同，得以下公式（将相同系数用符号A代

替）：

又因为σFP1=σFP2，若要求两齿轮弯曲强度相等，则

F1=σ

F2，即

，故得b34=15mm。

σF1=120MPa，已知小齿轮z1=20，齿

37.一对开式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮齿根上产生的弯曲应力数比u=5，α=20°。

试问：

σF2=?

提示：

已查得YFa1=2.80，YFa2=2.18；YSa1=1.55，YSa2=1.79

分数：

5.00）正确答案：

（）

解析：

解题要点：

计算大齿轮齿根危险剖面上的弯曲应力：

38.一单级圆柱齿轮减速器由电动机驱动，电动机输入功率

1=20，z2=50；减速器的效率η=0.95。

试求：

减速器输出轴的功率Pe和转矩T2。

分数：

5.00）正确答案：

（）

解析：

解题要点：

（1）输出轴功率Pe：

Pe=Pη=7.5×0.95kW=7.125kW

（2）输出轴转矩T2：

i=z2/z1=50/20=2.5

T2=T1iη=49397×2.5×0.95N·mm=117317·Nmm