齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析考核試卷

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

本次考核旨在檢驗考生對齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析的掌握程度，包括理論知識和計算能力，以及分析解決實際問題的能力。

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.齒輪傳動系統(tǒng)中，用于減小速度和增加扭矩的齒輪對稱為（）。

A.同步齒輪對

B.減速齒輪對

C.增速齒輪對

D.等速齒輪對

2.齒輪的齒面硬度一般應(yīng)高于（）。

A.450HB

B.550HB

C.650HB

D.750HB

3.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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，為了減少沖擊和振動，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.齒輪傳動系統(tǒng)中的振動主要來源于（）。

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.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_s0yi620}$

7.齒輪的彎曲強(qiáng)度計算公式中，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.$\sigma=\frac{F\cdotm}{B\cdotH_ggikesa}$

8.齒輪傳動系統(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.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪剛度對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

10.齒輪傳動系統(tǒng)中的軸承剛度對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

11.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪間隙對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

12.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪偏心對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

13.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪彈性變形對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

14.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪疲勞損傷對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

15.齒輪傳動系統(tǒng)中的齒輪潤滑對系統(tǒng)的動態(tài)特性有（）影響。

A.正面

B.負(fù)面

C.無影響

D.不確定

16.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，常用的動力學(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.時間響應(yīng)函數(shù)

D.以上都是

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

A.拉普拉斯變換

B.傅里葉變換

C.離散變換

D.以上都是

19.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，常用的時域分析方法包括（）。

A.反復(fù)卷積

B.線性卷積

C.線性微分

D.以上都是

21.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，常用的參數(shù)識別方法包括（）。

A.狀態(tài)空間識別

B.頻率響應(yīng)函數(shù)識別

C.模態(tài)分析識別

D.以上都是

24.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，常用的實驗方法包括（）。

A.測量振動

B.測量噪聲

C.測量溫度

D.以上都是

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

A.模態(tài)分析

B.響應(yīng)譜分析

C.時間歷程分析

D.以上都是

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

A.振動分析

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中，至少有一項是符合題目要求的）

1.齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析中，以下哪些因素會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性？（）

A.齒輪幾何參數(shù)

B.軸承類型

C.齒面硬度

D.潤滑條件

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

A.頻率響應(yīng)

B.時間響應(yīng)

C.振動分析

D.噪聲分析

3.齒輪傳動系統(tǒng)動力學(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.動態(tài)響應(yīng)分析

5.齒輪傳動系統(tǒng)動力學(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，以下哪些因素會影響系統(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.齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析中，以下哪些方法可以用于系統(tǒng)的參數(shù)識別？（）

A.狀態(tài)空間識別

B.頻率響應(yīng)函數(shù)識別

C.模態(tài)分析識別

D.信號處理方法

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

A.齒輪間隙

B.軸承阻尼

C.潤滑條件

D.齒面粗糙度

9.齒輪傳動系統(tǒng)動力學(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，以下哪些因素會影響系統(tǒng)的振動幅值？（）

A.齒輪制造誤差

B.軸承磨損

C.齒面磨損

D.潤滑油溫度

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

A.齒輪間隙

B.軸承噪聲

C.潤滑油溫度

D.齒面粗糙度

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

A.齒輪制造精度

B.軸承摩擦

C.潤滑條件

D.齒面硬度

13.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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.振動分析

B.噪聲分析

C.熱分析

D.信號處理方法

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

A.齒輪材料

B.齒面硬度

C.軸承類型

D.潤滑條件

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

A.齒輪制造精度

B.軸承類型

C.潤滑條件

D.系統(tǒng)設(shè)計

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

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒面硬度

D.潤滑條件

17.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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？（）

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

A.齒輪剛度

B.軸承剛度

C.齒輪間隙

D.潤滑條件

19.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，以下哪些因素會影響系統(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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，以下哪些因素會影響系統(tǒng)的集成度？（）

A.齒輪傳動比

B.軸承類型

C.潤滑系統(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，請將正確答案填到題目空白處）

1.齒輪傳動系統(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的計算公式為：______。

7.齒輪的齒根彎曲應(yīng)力σ_f的計算公式為：______。

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

9.齒輪傳動系統(tǒng)的固有頻率f_0的單位是______。

10.齒輪傳動系統(tǒng)的阻尼比ζ的取值范圍一般為______。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

25.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

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

4.齒輪傳動系統(tǒng)的固有頻率與其齒輪的模數(shù)成正比。（）

5.齒輪傳動系統(tǒng)的阻尼比越大，其振動越小。（）

6.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析中，時間響應(yīng)函數(shù)可以用來描述系統(tǒng)在任意時刻的響應(yīng)。（）

7.齒輪傳動系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)可以用來分析系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(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)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)工具。（）

10.拉普拉斯變換可以將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號。（）

11.傅里葉變換可以將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，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.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，線性化模型適用于所有情況。（）

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

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

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

19.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，故障診斷可以通過振動分析來實現(xiàn)。（）

20.齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析中，優(yōu)化設(shè)計可以減小系統(tǒng)的振動和噪聲。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析的基本原理和主要步驟。

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

3.分析齒輪傳動系統(tǒng)中，齒輪間隙對系統(tǒng)動態(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)的動態(tài)性能。

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

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)輸出軸振動較大，經(jīng)檢測振動頻率約為200Hz。請根據(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，型號為6206-2RS。

要求：

（1）分析可能引起振動的因素。

（2）提出改善減速器動態(tài)性能的措施。

2.案例題：

某齒輪傳動裝置在運(yùn)行一段時間后，發(fā)現(xiàn)齒輪嚙合處產(chǎn)生異常響聲，并伴有振動。經(jīng)檢查，齒輪的齒面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。請根據(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）齒輪傳動裝置的輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，齒輪的齒面潤滑條件良好。

（3）齒輪傳動裝置的軸承為圓柱滾子軸承，型號為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，并改善齒輪傳動裝置的動態(tài)性能。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項選擇題

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