齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析考核試卷

齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)考生對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的掌握程度，包括理論知識(shí)和計(jì)算能力，以及分析解決實(shí)際問題的能力。

一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，用于減小速度和增加扭矩的齒輪對(duì)稱為（）。

A.同步齒輪對(duì)

B.減速齒輪對(duì)

C.增速齒輪對(duì)

D.等速齒輪對(duì)

2.齒輪的齒面硬度一般應(yīng)高于（）。

A.450HB

B.550HB

C.650HB

D.750HB

3.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可以通過（）來描述。

A.齒輪模數(shù)

B.齒數(shù)

C.齒面硬度

D.齒輪轉(zhuǎn)速

4.齒輪嚙合時(shí)，為了減少?zèng)_擊和振動(dòng)，通常采用（）。

A.等速嚙合

B.不等速嚙合

C.預(yù)加載嚙合

D.自由嚙合

5.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)主要來源于（）。

A.齒輪制造誤差

B.軸承摩擦

C.齒面磨損

D.以上都是

6.齒輪的疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式中，齒面接觸應(yīng)力為（）。

A.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_{a}}$

B.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_}$

C.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_{c}}$

D.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_9jdfjnp}$

7.齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式中，齒根應(yīng)力為（）。

A.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_{a}}$

B.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_}$

C.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_{c}}$

D.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_vjtxj7x}$

8.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速為（）。

A.軸的固有頻率

B.齒輪的固有頻率

C.齒輪與軸承系統(tǒng)的固有頻率

D.以上都是

9.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪剛度對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

10.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的軸承剛度對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

11.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪間隙對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

12.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪偏心對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

13.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪彈性變形對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

14.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪疲勞損傷對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

15.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪潤(rùn)滑對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

16.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的動(dòng)力學(xué)方程為（）。

A.歐拉方程

B.拉格朗日方程

C.牛頓第二定律

D.以上都是

17.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的傳遞函數(shù)為（）。

A.狀態(tài)空間表示

B.頻率響應(yīng)函數(shù)

C.時(shí)間響應(yīng)函數(shù)

D.以上都是

18.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的時(shí)域分析方法是（）。

A.拉普拉斯變換

B.傅里葉變換

C.離散變換

D.以上都是

19.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的頻域分析方法是（）。

A.拉普拉斯變換

B.傅里葉變換

C.離散變換

D.以上都是

20.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的時(shí)域分析方法包括（）。

A.反復(fù)卷積

B.線性卷積

C.線性微分

D.以上都是

21.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的頻域分析方法包括（）。

A.快速傅里葉變換

B.線性卷積

C.線性微分

D.以上都是

22.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的模態(tài)分析方法包括（）。

A.頻率響應(yīng)函數(shù)

B.模態(tài)矩陣

C.模態(tài)位移

D.以上都是

23.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的參數(shù)識(shí)別方法包括（）。

A.狀態(tài)空間識(shí)別

B.頻率響應(yīng)函數(shù)識(shí)別

C.模態(tài)分析識(shí)別

D.以上都是

24.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的建模方法包括（）。

A.離散化模型

B.線性化模型

C.非線性模型

D.以上都是

25.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的仿真方法包括（）。

A.離散化仿真

B.線性化仿真

C.非線性仿真

D.以上都是

26.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的實(shí)驗(yàn)方法包括（）。

A.測(cè)量振動(dòng)

B.測(cè)量噪聲

C.測(cè)量溫度

D.以上都是

27.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的優(yōu)化方法包括（）。

A.梯度下降法

B.牛頓法

C.拉格朗日乘數(shù)法

D.以上都是

28.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的穩(wěn)定性分析方法包括（）。

A.李雅普諾夫穩(wěn)定性理論

B.穩(wěn)態(tài)分析方法

C.穩(wěn)定性邊界分析

D.以上都是

29.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析方法包括（）。

A.模態(tài)分析

B.響應(yīng)譜分析

C.時(shí)間歷程分析

D.以上都是

30.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，常用的故障診斷方法包括（）。

A.振動(dòng)分析

B.噪聲分析

C.熱分析

D.以上都是

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(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性？（）

A.齒輪幾何參數(shù)

B.軸承類型

C.齒面硬度

D.潤(rùn)滑條件

2.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析包括哪些內(nèi)容？（）

A.頻率響應(yīng)

B.時(shí)間響應(yīng)

C.振動(dòng)分析

D.噪聲分析

3.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的建模？（）

A.離散化模型

B.線性化模型

C.非線性模型

D.混合模型

4.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要包括哪些內(nèi)容？（）

A.穩(wěn)定性邊界

B.李雅普諾夫指數(shù)

C.穩(wěn)態(tài)分析

D.動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析

5.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些因素可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生共振？（）

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒輪間隙

D.齒面粗糙度

6.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的固有頻率？（）

A.齒輪模數(shù)

B.齒數(shù)

C.軸承類型

D.齒面硬度

7.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別？（）

A.狀態(tài)空間識(shí)別

B.頻率響應(yīng)函數(shù)識(shí)別

C.模態(tài)分析識(shí)別

D.信號(hào)處理方法

8.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的阻尼比？（）

A.齒輪間隙

B.軸承阻尼

C.潤(rùn)滑條件

D.齒面粗糙度

9.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的仿真？（）

A.離散化仿真

B.線性化仿真

C.非線性仿真

D.混合仿真

10.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的振動(dòng)幅值？（）

A.齒輪制造誤差

B.軸承磨損

C.齒面磨損

D.潤(rùn)滑油溫度

11.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的噪聲水平？（）

A.齒輪間隙

B.軸承噪聲

C.潤(rùn)滑油溫度

D.齒面粗糙度

12.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的效率？（）

A.齒輪制造精度

B.軸承摩擦

C.潤(rùn)滑條件

D.齒面硬度

13.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的故障診斷？（）

A.振動(dòng)分析

B.噪聲分析

C.熱分析

D.信號(hào)處理方法

14.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的壽命？（）

A.齒輪材料

B.齒面硬度

C.軸承類型

D.潤(rùn)滑條件

15.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性？（）

A.齒輪制造精度

B.軸承類型

C.潤(rùn)滑條件

D.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

16.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的安全性？（）

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒面硬度

D.潤(rùn)滑條件

17.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)？（）

A.梯度下降法

B.牛頓法

C.拉格朗日乘數(shù)法

D.仿真優(yōu)化

18.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度？（）

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒輪間隙

D.潤(rùn)滑條件

19.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的控制性能？（）

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒輪間隙

D.控制算法

20.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的集成度？（）

A.齒輪傳動(dòng)比

B.軸承類型

C.潤(rùn)滑系統(tǒng)

D.控制系統(tǒng)

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

1.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，模數(shù)m是指______。

2.齒輪的齒數(shù)z與模數(shù)m的關(guān)系為：______。

3.齒輪的齒頂高系數(shù)ha^*的取值范圍一般為______。

4.齒輪的齒根高系數(shù)hr^*的取值范圍一般為______。

5.齒輪的齒寬b與模數(shù)m的關(guān)系為：______。

6.齒輪的齒面接觸應(yīng)力σ_h的計(jì)算公式為：______。

7.齒輪的齒根彎曲應(yīng)力σ_f的計(jì)算公式為：______。

8.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速n_c的計(jì)算公式為：______。

9.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f_0的單位是______。

10.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比ζ的取值范圍一般為______。

11.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析中，頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)的實(shí)部表示______。

12.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析中，頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)的虛部表示______。

13.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析中，時(shí)間響應(yīng)函數(shù)h(t)的初始條件為______。

14.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，模態(tài)分析中的模態(tài)質(zhì)量m_φ的單位是______。

15.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，模態(tài)分析中的模態(tài)剛度k_φ的單位是______。

16.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，模態(tài)分析中的模態(tài)阻尼c_φ的單位是______。

17.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，模態(tài)分析中的模態(tài)頻率f_φ的單位是______。

18.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，傳遞函數(shù)G(s)的單位是______。

19.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，拉普拉斯變換L{f(t)}的單位是______。

20.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，傅里葉變換F{f(t)}的單位是______。

21.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，狀態(tài)空間表示中，狀態(tài)變量x的單位是______。

22.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，狀態(tài)空間表示中，控制變量u的單位是______。

23.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，狀態(tài)空間表示中，輸出變量y的單位是______。

24.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，狀態(tài)空間表示中，矩陣A的單位是______。

25.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，狀態(tài)空間表示中，矩陣B的單位是______。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪的齒數(shù)越多，其模數(shù)越大。（）

2.齒輪的齒面硬度越高，其磨損速度越快。（）

3.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速越高，其穩(wěn)定性越好。（）

4.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率與其齒輪的模數(shù)成正比。（）

5.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比越大，其振動(dòng)越小。（）

6.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析中，時(shí)間響應(yīng)函數(shù)可以用來描述系統(tǒng)在任意時(shí)刻的響應(yīng)。（）

7.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)可以用來分析系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)。（）

8.模態(tài)分析中的模態(tài)質(zhì)量表示系統(tǒng)在某一模態(tài)下的質(zhì)量分布。（）

9.傳遞函數(shù)G(s)是描述線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)工具。（）

10.拉普拉斯變換可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。（）

11.傅里葉變換可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，并且保持相位不變。（）

12.狀態(tài)空間表示中的矩陣A描述了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。（）

13.狀態(tài)空間表示中的矩陣B描述了系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系。（）

14.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過李雅普諾夫指數(shù)來判斷。（）

15.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，線性化模型適用于所有情況。（）

16.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，非線性模型比線性模型更精確。（）

17.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，離散化模型可以用于仿真分析。（）

18.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，仿真優(yōu)化可以提高系統(tǒng)性能。（）

19.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，故障診斷可以通過振動(dòng)分析來實(shí)現(xiàn)。（）

20.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析中，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以減小系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的基本原理和主要步驟。

2.闡述齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析中，如何考慮齒輪的彈性變形對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。

3.分析齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪間隙對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，并說明如何通過調(diào)整齒輪間隙來改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

4.結(jié)合實(shí)際工程案例，說明如何運(yùn)用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的方法來解決實(shí)際工程問題。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：

某齒輪減速器在工作過程中，發(fā)現(xiàn)輸出軸振動(dòng)較大，經(jīng)檢測(cè)振動(dòng)頻率約為200Hz。請(qǐng)根據(jù)以下信息進(jìn)行分析：

（1）減速器的輸入轉(zhuǎn)速為960r/min，齒輪的模數(shù)為5mm，齒數(shù)為40。

（2）減速器的齒輪材料為20CrMnTi，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB280-300。

（3）減速器的軸承為深溝球軸承，型號(hào)為6206-2RS。

要求：

（1）分析可能引起振動(dòng)的因素。

（2）提出改善減速器動(dòng)態(tài)性能的措施。

2.案例題：

某齒輪傳動(dòng)裝置在運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)齒輪嚙合處產(chǎn)生異常響聲，并伴有振動(dòng)。經(jīng)檢查，齒輪的齒面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。請(qǐng)根據(jù)以下信息進(jìn)行分析：

（1）齒輪的模數(shù)為6mm，齒數(shù)為24，材料為20CrMnTi，表面硬度為HRC58-62。

（2）齒輪傳動(dòng)裝置的輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，齒輪的齒面潤(rùn)滑條件良好。

（3）齒輪傳動(dòng)裝置的軸承為圓柱滾子軸承，型號(hào)為NUP214。

要求：

（1）分析齒輪點(diǎn)蝕產(chǎn)生的原因。

（2）提出防止齒輪點(diǎn)蝕的措施，并改善齒輪傳動(dòng)裝置的動(dòng)態(tài)性能。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.B

2.A

3.B

4.C

5.D

6.B

7.A

8.C

9.Hz

10.0.01-0.1

11.模態(tài)剛度

12.模態(tài)阻尼

13.初始狀態(tài)

14.kg

15.N/m

16.Ns/m

17.Hz

18.1/s

19.1/s

20.1/s

21.kg/s^2

22.N

23.N

24.1/s^2

25.1/s

二、多選題

1.ABD

2.ABCD

3.ABCD

4.ABCD

5.ABD

6.ABC

7.ABCD

8.ABCD

9.ABCD

10.ABCD

11.ABCD

12.ABC

13.ABCD

14.ABC

15.ABCD

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABCD

20.ABCD

三、填空題

1.齒距

2.z=m

3.0.2-0.4

4.0.25-0.35

5.b=m*z

6.σ_h=$\frac{F\cdotm}{B\cdotH_{a}}$

7.σ_f=$\frac{F\cdotm}{B\cdotH_}$

8.n_c=$\frac{60\cdotz}{\pi