齿轮强度计算与校核考核试卷

齿轮强度计算与校核考核试卷考生姓名：答题日期：得分：判卷人：

本次考核旨在检验学生对齿轮强度计算与校核相关理论和实际应用的掌握程度，包括齿轮的几何设计、强度计算、校核方法以及相关设计规范的运用。通过本试卷，评估学生解决实际工程问题的能力。

一、单项选择题（本题共30小题，每小题0.5分，共15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）

1.齿轮的模数m的单位是：（）

A.mmB.mC.cmD.in

2.齿轮的齿数z与模数m的关系是：（）

A.z=m*mB.z=m/πC.z=π*mD.z=π*m^2

3.齿轮的齿形系数yF与齿数z的关系是：（）

A.yF随z增加而增加B.yF随z增加而减少C.yF与z无关D.yF随z先增后减

4.齿轮的当量齿数Ze的计算公式是：（）

A.Ze=z*mB.Ze=z*m*yFC.Ze=z/mD.Ze=π*z

5.齿轮的齿宽b与模数m的关系是：（）

A.b=m*zB.b=m/zC.b=π*mD.b=π*m^2

6.齿轮的齿顶高ha与模数m的关系是：（）

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

7.齿轮的齿根高hr与模数m的关系是：（）

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

8.齿轮的齿顶圆直径da与模数m的关系是：（）

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

9.齿轮的齿根圆直径df与模数m的关系是：（）

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

10.齿轮的齿厚s与模数m的关系是：（）

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

11.齿轮的齿槽宽e与模数m的关系是：（）

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

12.齿轮的齿面硬度通常在：（）

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

13.齿轮的齿面粗糙度Ra通常在：（）

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

14.齿轮的齿面接触强度σHc与模数m的关系是：（）

A.σHc与m无关B.σHc随m增加而增加C.σHc随m增加而减少D.σHc先增后减

15.齿轮的齿面弯曲强度σFs与模数m的关系是：（）

A.σFs与m无关B.σFs随m增加而增加C.σFs随m增加而减少D.σFs先增后减

16.齿轮的齿面接触疲劳寿命N与模数m的关系是：（）

A.N与m无关B.N随m增加而增加C.N随m增加而减少D.N先增后减

17.齿轮的齿面弯曲疲劳寿命N与模数m的关系是：（）

A.N与m无关B.N随m增加而增加C.N随m增加而减少D.N先增后减

18.齿轮的齿面接触应力集中系数Kc与模数m的关系是：（）

A.Kc与m无关B.Kc随m增加而增加C.Kc随m增加而减少D.Kc先增后减

19.齿轮的齿面弯曲应力集中系数Kf与模数m的关系是：（）

A.Kf与m无关B.Kf随m增加而增加C.Kf随m增加而减少D.Kf先增后减

20.齿轮的齿面接触疲劳强度条件是：（）

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

21.齿轮的齿面弯曲疲劳强度条件是：（）

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

22.齿轮的齿面硬度检验方法中，常用的无损检测方法是：（）

A.金相检验B.渗透检验C.磁粉检验D.超声波检测

23.齿轮的齿面粗糙度检验方法中，常用的方法之一是：（）

A.磨损法B.折射法C.滑动法D.光学法

24.齿轮的齿面接触强度校核公式是：（）

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

25.齿轮的齿面弯曲强度校核公式是：（）

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

26.齿轮的齿面接触疲劳寿命计算公式是：（）

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

27.齿轮的齿面弯曲疲劳寿命计算公式是：（）

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

28.齿轮的齿面接触应力集中系数Kc的取值范围是：（）

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

29.齿轮的齿面弯曲应力集中系数Kf的取值范围是：（）

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

30.齿轮设计时，为了保证足够的强度，应使：（）

A.齿面接触强度σHc≥[σHc]B.齿面弯曲强度σFs≥[σFs]C.齿面接触疲劳寿命N≥[N]D.齿面弯曲疲劳寿命N≥[N]

二、多选题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.齿轮的失效形式包括：（）

A.接触疲劳B.弯曲疲劳C.断裂D.磨损

2.齿轮的强度计算包括：（）

A.接触强度计算B.弯曲强度计算C.断裂强度计算D.刚度计算

3.齿轮的几何设计参数包括：（）

A.模数B.齿数C.齿宽D.齿高

4.齿轮的材料选择应考虑的因素包括：（）

A.强度B.硬度C.耐磨性D.耐腐蚀性

5.齿轮的齿面硬度检验方法包括：（）

A.金相检验B.渗透检验C.磁粉检验D.超声波检测

6.齿轮的齿面粗糙度检验方法包括：（）

A.磨损法B.折射法C.滑动法D.光学法

7.齿轮的强度校核条件包括：（）

A.接触强度校核B.弯曲强度校核C.断裂强度校核D.刚度校核

8.齿轮的接触疲劳寿命计算公式中的系数K包括：（）

A.系数K1B.系数K2C.系数K3D.系数K4

9.齿轮的弯曲疲劳寿命计算公式中的系数K包括：（）

A.系数K1B.系数K2C.系数K3D.系数K4

10.齿轮的接触应力集中系数Kc的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

11.齿轮的弯曲应力集中系数Kf的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

12.齿轮的齿面接触强度σHc的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

13.齿轮的齿面弯曲强度σFs的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

14.齿轮的齿面接触疲劳寿命N的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

15.齿轮的齿面弯曲疲劳寿命N的影响因素包括：（）

A.齿数B.齿形C.齿宽D.齿高

16.齿轮设计时应考虑的载荷因素包括：（）

A.循环载荷B.静载荷C.冲击载荷D.短时载荷

17.齿轮设计时应考虑的环境因素包括：（）

A.温度B.湿度C.腐蚀D.磁场

18.齿轮的润滑方式包括：（）

A.液体润滑B.固体润滑C.气体润滑D.润滑脂润滑

19.齿轮的安装方式包括：（）

A.螺栓连接B.热装C.冷装D.压装

20.齿轮的维护保养包括：（）

A.定期检查B.清洁保养C.润滑维护D.更换磨损件

三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）

1.齿轮的模数m是齿轮几何尺寸的基本参数，单位为______。

2.齿轮的齿数z是指齿轮上齿的总数。

3.齿轮的齿形系数yF是反映齿轮齿形对齿面载荷分布影响的系数。

4.齿轮的当量齿数Ze是用于计算齿轮强度的等效齿数。

5.齿轮的齿宽b是指齿轮的齿顶圆直径与齿根圆直径之差。

6.齿轮的齿顶高ha是指齿轮齿顶圆到齿顶线的距离。

7.齿轮的齿根高hr是指齿轮齿根圆到齿根线的距离。

8.齿轮的齿顶圆直径da是指齿轮齿顶圆的直径。

9.齿轮的齿根圆直径df是指齿轮齿根圆的直径。

10.齿轮的齿厚s是指齿轮相邻两齿之间的距离。

11.齿轮的齿槽宽e是指齿轮相邻两齿之间的间隙。

12.齿轮的齿面硬度是齿轮材料抵抗表面硬化的能力。

13.齿轮的齿面粗糙度是齿轮表面不平整度的度量。

14.齿轮的齿面接触强度σHc是指齿轮在齿面接触时所能承受的最大应力。

15.齿轮的齿面弯曲强度σFs是指齿轮在齿面弯曲时所能承受的最大应力。

16.齿轮的齿面接触疲劳寿命N是指齿轮在规定条件下能承受的循环载荷次数。

17.齿轮的齿面弯曲疲劳寿命N是指齿轮在规定条件下能承受的弯曲载荷次数。

18.齿轮的齿面接触应力集中系数Kc是指齿轮齿根处应力集中的系数。

19.齿轮的齿面弯曲应力集中系数Kf是指齿轮齿根处应力集中的系数。

20.齿轮的接触强度校核公式为：σHc=F/(b*H)。

21.齿轮的弯曲强度校核公式为：σFs=F/(b*T)。

22.齿轮的接触疲劳寿命计算公式为：N=K*(σHc/[σHc])^n。

23.齿轮的弯曲疲劳寿命计算公式为：N=K*(σFs/[σFs])^n。

24.齿轮的强度设计应满足：σHc≤[σHc]和σFs≤[σFs]。

25.齿轮的设计过程应包括：方案设计、结构设计、强度校核、优化设计等步骤。

四、判断题（本题共20小题，每题0.5分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.齿轮的模数m越大，其尺寸也越大。（）

2.齿轮的齿数z增加，其齿形系数yF也会增加。（）

3.齿轮的齿宽b与其模数m成正比。（）

4.齿轮的齿顶高ha通常大于齿根高hr。（）

5.齿轮的齿面硬度越高，其耐磨性越好。（）

6.齿轮的齿面粗糙度越小，其使用寿命越长。（）

7.齿轮的接触强度σHc与齿数z无关。（）

8.齿轮的弯曲强度σFs与齿数z成反比。（）

9.齿轮的接触疲劳寿命N与齿数z成正比。（）

10.齿轮的弯曲疲劳寿命N与齿数z成反比。（）

11.齿轮的接触应力集中系数Kc随着齿数z的增加而增加。（）

12.齿轮的弯曲应力集中系数Kf随着齿宽b的增加而增加。（）

13.齿轮的接触强度校核公式中，H是齿轮的齿高。（）

14.齿轮的弯曲强度校核公式中，T是齿轮的齿厚。（）

15.齿轮的接触疲劳寿命计算公式中，K是载荷系数。（）

16.齿轮的弯曲疲劳寿命计算公式中，n是应力循环次数。（）

17.齿轮设计时，应优先考虑提高接触强度。（）

18.齿轮设计时，应优先考虑提高弯曲强度。（）

19.齿轮的润滑方式对强度校核有直接影响。（）

20.齿轮的维护保养对使用寿命有重要影响。（）

五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）

1.请简述齿轮强度计算的基本步骤，并说明每个步骤的作用。

2.论述齿轮接触疲劳和弯曲疲劳失效的机理，并解释如何通过设计来减轻这些失效形式。

3.设计一个齿轮传动系统，包括齿轮的几何参数、材料选择、润滑方式和安装方式。并说明设计选择的理由。

4.分析齿轮设计中的校核条件，讨论如何根据实际情况选择合适的校核方法，并举例说明。

六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）

1.案例题：某齿轮减速器用于工业生产线，输入转速为1500r/min，输入扭矩为300N·m，工作环境温度为-20℃至+50℃，要求该齿轮减速器的使用寿命至少为10年。请根据这些条件，计算所需齿轮的模数m、齿数z和材料硬度。

2.案例题：一个用于自动化设备的齿轮，其工作转速为3000r/min，传递的扭矩为80N·m，工作温度为常温。已知齿轮的材料为45钢，调质处理后的硬度为HRC35-40。请根据这些条件，进行齿轮的接触强度校核和弯曲强度校核，并计算其疲劳寿命。

标准答案

一、单项选择题

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、多选题

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、填空题

1.mm

2.齿的总数

3.反映齿轮齿形对齿面载荷分布影响的系数

4.用于计算齿轮强度的等效齿数

5.齿顶圆直径与齿根圆直径之差

6.齿顶圆到齿顶线的距离

7.齿根圆到齿根线的距离

8.齿顶圆的直径

9.齿根圆的直径

10.相邻两齿之间的距离

11.相邻两齿之间的间隙

12.齿轮材料抵抗表面硬化的能力

13.齿轮表面不平整度的度量

14.齿轮在齿面接触时所能承受的最大应力

15.齿轮在齿面弯曲时所能承受的最大应力

16.齿轮在规定条件下能承受的循环载荷次数

17.齿轮在规定条件下能承受的弯曲载荷次数

18.齿轮齿根处应力集中的系数

19.齿轮齿根处应力集中的系数

20.F/(b*H)

21.F/(b*T)

22.N=K*(σHc/[σHc])^n

23.N=K*(σF