2018年中北大学机电工程学院802机械设计考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 哪些表面处理方法可以提高轴的抗疲劳强度？（举出四种）
【答案】渗碳、氰化、表面高频淬火等各种热处理以及滚压加工及喷丸等表面强化处理，对提高轴的抗疲劳强度均有显著效果。
2． 试述一对直齿圆柱齿轮，一对斜齿圆柱齿轮，一对直齿锥齿轮传动的标准参数及正确啮合条件。
【答案】（1）直齿圆柱齿轮的标准参数有对于正常齿制对于短齿制
我国规定的标准为
一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是两个齿轮的模数和压力角分别相等，并等于标准值，
即
（2）斜齿圆柱齿轮的标准参数有等
法面压力角相等
（3
）直齿锥齿轮传动的标准参数有
正确啮合条件为两个斜齿轮的法面模数相
螺旋角大小相等、方向相反
正确啮合条件为两个齿轮大
端的模数必须相等，压力角也必须相等，即
3． 什么叫标准齿轮？什么叫变位齿轮？参数相同的标准齿轮与变位齿轮有什么关系？
【答案】如果一个齿轮的即
均为标准值，并且分度圆上的齿厚s 与齿槽宽e 相等，
则该齿轮称为标准齿轮。
改变刀具与齿坯的径向相对位置加工出来的非标准齿轮称为变位齿轮。
参数相同的标准齿轮与变位齿轮在齿形方面存在着关系，两者的齿廓曲线是由相同基圆展成的渐开线，只是各自截取了不同的部位而已。
4． 齿轮传动设计中，齿数和模数选择的基本原则是什么？为什么？
【答案】在齿轮传动设计中，当中心距一定时，齿数增加可以增加重合度，使传动平稳；同时，还可以减小模数，降低齿高，从而减小切削加工量，节约材料，降低成本。但是，根据齿根弯曲疲劳强度的校核公式可知，模数减小，齿根弯曲应力增大，降低轮齿的弯曲强度。因此，齿数和模数选择的基本原则是：
在保证齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数宜多取，模数宜少取。但是为了避免轮齿过小导致齿面磨损失效，齿数也不宜取过多。
5． 写出线性疲劳损伤积累理论的数学表达式（Miner 方程），并解释式中各符号的含义、方程的意义和应用场合。
【答案】（1）Miner 方程：
式中各符号的含义：零件承受规律性非稳定变应力时
，表示与各应力相对应的材料发生疲劳破坏时的极限
表示与当量应力相对应的应力循环次数，应力循环次数。
（2）方程的意义：当大于劳破坏，Miner
方程表示了这种极限情况。
的各级应力对材料的寿命损伤率之和等于1时，材料即发生疲
（3）应用场合：非稳定变应力疲劳强度的计算。
二、分析计算题
6． 某二级斜齿圆柱齿轮减速器，电机驱动，单向运行，载荷平稳，试设计低速级齿轮传动。已知：低速级传递功率年。
【答案】（1）选择齿轮材料确定许用接触应力 ①选材料 小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮
③确定有关系数：
a.
由《机械设计》教材查接触强度计算的寿命系数定点蚀）；
b. 取接触强度计算的最小安全系数c. 取工作硬化系数d. 取润滑油膜影响系数④计算许用接触应力按齿面硬度
得
计算大、小齿轮的许用接触应力
小齿轮转速传动比每天工作1班，预期寿命10
钢，调质处理，齿面硬度
正火处理，齿面硬度
②计算大、小齿轮接触应力循环次数N （每年按300个工作日）：
图，得（允许有一
由所选材料及热处理方式查齿面接触疲劳极限应力
图，
（2）按齿面接触强度确定中心距 ①确定小齿轮转矩
②初取有关系数 初定螺旋角初取
计算
③按齿面接触强度初步计算中心距
a 端面压力角基圆螺旋角
可计算螺旋角系数由弹性系数
表查得
减速传动
可
取中心距
④确定模数和齿数 估算模数小轮齿数实际传动比传动比误差修正螺旋角
与初选
相近，故
可不修正。
圆周速度
（3）验算齿面接触疲劳强度 ①确定载荷系数K
按电机驱动，载荷平稳，由减速齿轮装置的使用系数由斜齿轮动载系数线图，按8级精度和齿宽
取标准模数
在允许范围内。
齿轮分度圆直径
由此查表可取齿轮精度为8级。
表，可取