齒輪強度計算與校核考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗學生對齒輪強度計算與校核相關理論和實際應用的掌握程度，包括齒輪的幾何設計、強度計算、校核方法以及相關設計規范的運用。通過本試卷，評估學生解決實際工程問題的能力。

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

1.齒輪的模數m的單位是：（）

A.mmB.mC.cmD.in

2.齒輪的齒數z與模數m的關系是：（）

A.z=m*mB.z=m/πC.z=π*mD.z=π*m^2

3.齒輪的齒形系數yF與齒數z的關系是：（）

A.yF隨z增加而增加B.yF隨z增加而減少C.yF與z無關D.yF隨z先增后減

4.齒輪的當量齒數Ze的計算公式是：（）

A.Ze=z*mB.Ze=z*m*yFC.Ze=z/mD.Ze=π*z

5.齒輪的齒寬b與模數m的關系是：（）

A.b=m*zB.b=m/zC.b=π*mD.b=π*m^2

6.齒輪的齒頂高ha與模數m的關系是：（）

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

7.齒輪的齒根高hr與模數m的關系是：（）

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m的關系是：（）

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m的關系是：（）

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m的關系是：（）

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

11.齒輪的齒槽寬e與模數m的關系是：（）

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.齒輪的齒面接觸強度σHc與模數m的關系是：（）

A.σHc與m無關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.齒輪的齒面彎曲強度σFs與模數m的關系是：（）

A.σFs與m無關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m的關系是：（）

A.N與m無關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m的關系是：（）

A.N與m無關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.齒輪的齒面接觸應力集中系數Kc與模數m的關系是：（）

A.Kc與m無關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.齒輪的齒面彎曲應力集中系數Kf與模數m的關系是：（）

A.Kf與m無關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方法中，常用的無損檢測方法是：（）

A.金相檢驗B.滲透檢驗C.磁粉檢驗D.超聲波檢測

23.齒輪的齒面粗糙度檢驗方法中，常用的方法之一是：（）

A.磨損法B.折射法C.滑動法D.光學法

24.齒輪的齒面接觸強度校核公式是：（）

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.齒輪的齒面接觸應力集中系數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.齒輪的齒面彎曲應力集中系數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.齒輪設計時，為了保證足夠的強度，應使：（）

A.齒面接觸強度σHc≥[σHc]B.齒面彎曲強度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中，至少有一項是符合題目要求的）

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.齒輪的強度計算包括：（）

A.接觸強度計算B.彎曲強度計算C.斷裂強度計算D.剛度計算

3.齒輪的幾何設計參數包括：（）

A.模數B.齒數C.齒寬D.齒高

4.齒輪的材料選擇應考慮的因素包括：（）

A.強度B.硬度C.耐磨性D.耐腐蝕性

5.齒輪的齒面硬度檢驗方法包括：（）

A.金相檢驗B.滲透檢驗C.磁粉檢驗D.超聲波檢測

6.齒輪的齒面粗糙度檢驗方法包括：（）

A.磨損法B.折射法C.滑動法D.光學法

7.齒輪的強度校核條件包括：（）

A.接觸強度校核B.彎曲強度校核C.斷裂強度校核D.剛度校核

8.齒輪的接觸疲勞壽命計算公式中的系數K包括：（）

A.系數K1B.系數K2C.系數K3D.系數K4

9.齒輪的彎曲疲勞壽命計算公式中的系數K包括：（）

A.系數K1B.系數K2C.系數K3D.系數K4

10.齒輪的接觸應力集中系數Kc的影響因素包括：（）

A.齒數B.齒形C.齒寬D.齒高

11.齒輪的彎曲應力集中系數Kf的影響因素包括：（）

A.齒數B.齒形C.齒寬D.齒高

12.齒輪的齒面接觸強度σHc的影響因素包括：（）

A.齒數B.齒形C.齒寬D.齒高

13.齒輪的齒面彎曲強度σFs的影響因素包括：（）

A.齒數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B.齒形C.齒寬D.齒高

16.齒輪設計時應考慮的載荷因素包括：（）

A.循環載荷B.靜載荷C.沖擊載荷D.短時載荷

17.齒輪設計時應考慮的環境因素包括：（）

A.溫度B.濕度C.腐蝕D.磁場

18.齒輪的潤滑方式包括：（）

A.液體潤滑B.固體潤滑C.氣體潤滑D.潤滑脂潤滑

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.齒輪的維護保養包括：（）

A.定期檢查B.清潔保養C.潤滑維護D.更換磨損件

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

1.齒輪的模數m是齒輪幾何尺寸的基本參數，單位為______。

2.齒輪的齒數z是指齒輪上齒的總數。

3.齒輪的齒形系數yF是反映齒輪齒形對齒面載荷分布影響的系數。

4.齒輪的當量齒數Ze是用于計算齒輪強度的等效齒數。

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ha是指齒輪齒頂圓到齒頂線的距離。

7.齒輪的齒根高hr是指齒輪齒根圓到齒根線的距離。

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.齒輪的齒面接觸強度σHc是指齒輪在齒面接觸時所能承受的最大應力。

15.齒輪的齒面彎曲強度σFs是指齒輪在齒面彎曲時所能承受的最大應力。

16.齒輪的齒面接觸疲勞壽命N是指齒輪在規定條件下能承受的循環載荷次數。

17.齒輪的齒面彎曲疲勞壽命N是指齒輪在規定條件下能承受的彎曲載荷次數。

18.齒輪的齒面接觸應力集中系數Kc是指齒輪齒根處應力集中的系數。

19.齒輪的齒面彎曲應力集中系數Kf是指齒輪齒根處應力集中的系數。

20.齒輪的接觸強度校核公式為：σHc=F/(b*H)。

21.齒輪的彎曲強度校核公式為：σFs=F/(b*T)。

22.齒輪的接觸疲勞壽命計算公式為：N=K*(σHc/[σHc])^n。

23.齒輪的彎曲疲勞壽命計算公式為：N=K*(σFs/[σFs])^n。

24.齒輪的強度設計應滿足：σHc≤[σHc]和σFs≤[σFs]。

25.齒輪的設計過程應包括：方案設計、結構設計、強度校核、優化設計等步驟。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.齒輪的模數m越大，其尺寸也越大。（）

2.齒輪的齒數z增加，其齒形系數yF也會增加。（）

3.齒輪的齒寬b與其模數m成正比。（）

4.齒輪的齒頂高ha通常大于齒根高hr。（）

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。（）

7.齒輪的接觸強度σHc與齒數z無關。（）

8.齒輪的彎曲強度σFs與齒數z成反比。（）

9.齒輪的接觸疲勞壽命N與齒數z成正比。（）

10.齒輪的彎曲疲勞壽命N與齒數z成反比。（）

11.齒輪的接觸應力集中系數Kc隨著齒數z的增加而增加。（）

12.齒輪的彎曲應力集中系數Kf隨著齒寬b的增加而增加。（）

13.齒輪的接觸強度校核公式中，H是齒輪的齒高。（）

14.齒輪的彎曲強度校核公式中，T是齒輪的齒厚。（）

15.齒輪的接觸疲勞壽命計算公式中，K是載荷系數。（）

16.齒輪的彎曲疲勞壽命計算公式中，n是應力循環次數。（）

17.齒輪設計時，應優先考慮提高接觸強度。（）

18.齒輪設計時，應優先考慮提高彎曲強度。（）

19.齒輪的潤滑方式對強度校核有直接影響。（）

20.齒輪的維護保養對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.請簡述齒輪強度計算的基本步驟，并說明每個步驟的作用。

2.論述齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞失效的機理，并解釋如何通過設計來減輕這些失效形式。

3.設計一個齒輪傳動系統，包括齒輪的幾何參數、材料選擇、潤滑方式和安裝方式。并說明設計選擇的理由。

4.分析齒輪設計中的校核條件，討論如何根據實際情況選擇合適的校核方法，并舉例說明。

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生產線，輸入轉速為1500r/min，輸入扭矩為300N·m，工作環境溫度為-20℃至+50℃，要求該齒輪減速器的使用壽命至少為10年。請根據這些條件，計算所需齒輪的模數m、齒數z和材料硬度。

2.案例題：一個用于自動化設備的齒輪，其工作轉速為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，調質處理后的硬度為HRC35-40。請根據這些條件，進行齒輪的接觸強度校核和彎曲強度校核，并計算其疲勞壽命。

標準答案

一、單項選擇題

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

3.反映齒輪齒形對齒面載荷分布影響的系數

4.用于計算齒輪強度的等效齒數

5.齒頂圓直徑與齒根圓直徑之差

6.齒頂圓到齒頂線的距離

7.齒根圓到齒根線的距離

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.齒輪在齒面接觸時所能承受的最大應力

15.齒輪在齒面彎曲時所能承受的最大應力

16.齒輪在規定條件下能承受的循環載荷次數

17.齒輪在規定條件下能承受的彎曲載荷次數

18.齒輪齒根處應力集中的系數

19.齒輪齒根處應力集中的系數

20.F/(b*H)

21.F/(b*T)

22.N=K*(σHc/[σHc])^n

23.N=K*(σF