山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》项目九任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目九：连接 任务三：花键连接 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 花键连接具有的特点不包括（ ） A. 键齿数多 B. 承载能力强 C. 加工简单 D. 对中性要求高 【答案】C 【解析】花键键齿数多、承载强、对中性好，但加工需专用设备，难度较大，这是其与其他键连接的重要区别。 2. 花键的齿廓不包括（ ） A. 阿基米德曲线齿廓 B. 矩形齿廓 C. 渐开线齿廓 D. 三角形齿廓 【答案】A 【解析】常见花键按齿廓可分为矩形齿廓、渐开线齿廓和三角形齿廓等。阿基米德曲线通常用于描述蜗杆等零件的螺旋线，不属于常见花键齿廓。因此选A。 3. 花键连接的优点不包括（ ） A. 轴的强度削弱小 B. 承载能力强 C. 加工工艺简单 D. 对中性好 【答案】C 【解析】花键连接虽性能优良，但加工需专用设备，工艺复杂，成本高，这是其明显缺点，而轴强度削弱小、承载能力强、对中性好是其优势。 4. 花键的齿廓为渐开线时，其特点不包括（ ） A. 承载能力强 B. 加工精度要求高 C. 对中性差 D. 常用于高精度传动 【答案】C 【解析】渐开线花键承载强、加工精度高、对中性好，常用于高精度传动，C选项错误。 5. 花键连接中，轴上加工出的键齿称为（ ） A. 内花键 B. 外花键 C. 中花键 D. 侧花键 【答案】B 【解析】在花键连接里，轴上的键齿是外花键，孔壁上的是内花键，内外花键配合实现连接，传递运动和转矩。 6. 对花键的描述错误的是（ ） A. 定心精度高 B. 导向性差 C. 承载能力强 D. 能传递较大的转矩 【答案】B 【解析】花键的特点是定心精度高、承载能力强、能传递较大的转矩、导向性好。花键联接具有良好的导向性，这对于需要精确对中的动态联接至关重要。 7. 观察图中花键结构，花键连接相比普通平键连接，显著优势是（ ） A. 对轴的强度削弱大 B. 传递扭矩小 C. 定心精度高 D. 制造工艺简单 【答案】C 【解析】花键多齿参与工作，定心精度高，能传递大扭矩；但齿槽浅，对轴削弱小，但制造工艺较复杂。 8. 最常用的花键连接是（ ） A. 矩形齿花键 B. 渐开线齿花键 C. 三角形齿花键 D. 以上均正确 【答案】A 【解析】矩形齿花键制造工艺相对简单，定心精度高，承载能力强，在机械领域应用最为普遍；渐开线齿花键虽也有应用但相对较少；三角形齿花键应用场景更窄，所以答案是A。 9. 某精密传动机构选用渐开线花键连接，其主要原因是（ ） A. 齿侧配合可保证定心精度 B. 齿顶配合可保证定心精度 C. 大径配合可保证定心精度 D. 小径配合可保证定心精度 【答案】A 【解析】渐开线花键通常采用齿侧定心，齿侧配合能够保证较高的定心精度和传动稳定性。 10. 矩形花键的定心方式通常是（ ） A. 大径定心 B. 小径定心 C. 键侧定心 D. 齿形定心 【答案】B 【解析】矩形花键通常采用小径定心。小径表面易于磨削，能够获得较高的定心精度。 11. 某传动装置需使齿轮毂能沿轴向移动，同时在移动过程中持续传递转矩，宜采用（ ） A. 普通平键连接 B. 半圆键连接 C. 楔键连接 D. 花键连接 【答案】D 【解析】花键连接的内、外花键齿可相对轴向滑动，并能由多个键齿共同传递转矩，适用于需要轴向移动的传动部件。 12. 下列键联接中，承载能力最高的是（ ） A. 花键联接 B. 平键联接 C. 半圆键联接 D. 楔键联接 【答案】A 【解析】花键联接在轴和毂孔周向上设置多个齿，参与传力的工作面较多，受力较均匀，能够传递较大的转矩。平键、半圆键和楔键通常依靠单个键传递转矩，承载面积较小。因此，在所列键联接中，花键联接的承载能力最高，选A。 13. 花键连接的主要优点是（ ） A. 对中性好 B. 成本低 C. 装拆方便 D. 适用于轻载 【答案】A 【解析】花键连接由多个齿同时传递载荷，具有对中性好、承载能力强等优点。 14. 下列有关轴及轴上零件的表述，错误的是（ ） A. 图（a）所示自行车，中轴为转轴，前轴和后轴均为心轴 B. 图（b）为花键连接，对中性、导向性好，但制造困难，常与过盈配合联合使用，以承受大的交变载荷和冲击载荷 C. 图（c）中“1”处设有倒角，可便于导向及避免擦伤零件配合表面 D. 图（c）中“2”处尺寸要小于齿轮轮毂上配合尺寸及轴肩高度，可避免装配时和齿轮轮毂发生干涉以及轴向定位可靠 【答案】B 15. 花键的齿数越多，其（ ） A. 承载能力越弱 B. 对中性越差 C. 承载能力越强，对中性越好 D. 安装越困难 【答案】C 【解析】花键齿数增多时，参与传递载荷的齿数增加，承载能力越强；同时定心作用增强，对中性越好。 16. 在载荷大，定心精度要求高的场合，宜选用（ ） A. 平键联接 B. 半圆键联接 C. 销联接 D. 花键联接 【答案】D 【解析】在载荷大，定心精度要求高的场合，宜选用花键联接。 花键联接具有定心精度高、导向性好、承载能力强、能传递较大的转矩及联接可靠等优点. 17. 渐开线花键通常采用______定心。（ ） A. 大径 B. 小径 C. 外径 D. 齿侧 【答案】D 【解析】渐开线花键通常采用齿侧定心，利用渐开线齿侧进行定心，可保证较好的对中性和传动平稳性。 18. 传递载荷大，定心精度要求较高的场合使用（ ） A. 普通平键联接 B. 半圆键联接 C. 花键联接 D. 半圆键 【答案】C 【解析】花键联接由多个齿共同传递转矩，受力齿数多，承载能力较强；同时可通过齿侧或直径定心，定心精度和导向性较好。因此，在传递载荷大、定心精度要求较高的场合，应选用花键联接，故选C。 19. 以下哪种键连接形式可传递较大的转矩且对中性较好？ A. 平键 B. 半圆键 C. 楔键 D. 花键 【答案】D 【解析】花键连接由多个齿同时传递转矩，承载能力较强；并可通过齿侧或直径进行定心，对中性和导向性较好。因此，能够传递较大转矩且对中性较好的键连接形式为花键连接，故选D。花键连接本身不承担轴上零件的双向轴向固定，实际应用中应另设轴肩、挡圈等轴向定位结构。 20. 下列键连接中，对中性最好的是（ ）。 A. 平键 B. 半圆键 C. 楔键 D. 花键 【答案】D 【解析】花键连接通过多个齿的齿侧或直径进行定心，对中性较好；平键、半圆键和楔键的对中性均不如花键。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一台数控铣床进给箱采用矩形花键连接传递转矩。已知传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。考虑载荷分布不均，按75%的齿参与承载计算。（1）计算花键连接承受的圆周力。（2）计算有效承载齿数和有效接触面积。（3）计算齿侧平均压强，并判断是否满足许用压强 的要求。 【答案】（1）。（2）有效承载齿数 ；有效接触面积 。（3），小于许用压强，满足要求。 【解析】（1）圆周力由传递转矩和花键平均直径计算。（2）有效面积应按实际参与承载的齿数计算。（3）齿侧平均压强为5.56 MPa，未超过许用值。 22. 一台汽车变速器输出轴采用渐开线花键与传动法兰连接。已知传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。按三分之二的齿参与承载计算，许用压强为 。（1）计算花键连接传递的圆周力。（2）计算花键齿侧的有效接触面积。（3）计算齿侧平均压强，并判断该连接是否满足强度要求。 【答案】（1）。（2）有效承载齿数 ；。（3），小于许用压强，满足强度要求。 【解析】（1）将转矩换算为 N·mm 后计算圆周力。（2）渐开线花键按有效承载齿数求接触面积。（3）平均压强低于6 MPa，连接可满足传递要求。 23. 一台卧式加工中心的主轴传动机构采用渐开线花键连接，工作中需要频繁滑移换挡。已知传递转矩 ，平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，现有有效接触长度 。按70%的齿参与承载计算，许用压强为 。（1）计算现有花键连接的齿侧平均压强。（2）判断现有接触长度是否满足要求。（3）若其余参数不变，计算满足许用压强要求的最小有效接触长度。 【答案】（1）；；；。（2）齿侧平均压强大于许用压强，现有接触长度不满足要求。（3），最小有效接触长度应取 。 【解析】（1）先求圆周力和有效承载面积，再计算齿侧压强。（2）8.57 MPa超过许用值，花键齿侧可能加速磨损。（3）增大有效接触长度可增大承载面积并降低压强。 24. 一台农业机械动力输出轴采用矩形花键与万向节叉连接。额定传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。按60%的齿参与承载计算。设备启动时的过载系数为1.25，许用压强为 。（1）计算额定工况下的齿侧平均压强。（2）计算启动过载工况下的齿侧平均压强。（3）若需要满足启动过载工况，计算花键最小有效接触长度。 【答案】（1）；；；。（2）过载圆周力 ；。（3），最小有效接触长度应取 。 【解析】取T=900000 N·mm，Ft=2T/d=22500 N；有效齿数ze=6，面积A=ze bl=2700 mm2。额定p=8.33 MPa；启动时Ft=28125 N，p=10.42 MPa。按[p]=10 MPa，lmin=28125/(6×10×10)=46.88 mm，取47 mm。 25. 某高速传动装置需在两种花键方案中进行选择，工作转矩为 ，过载系数为1.20，花键平均直径均为 ，有效接触长度均为 。方案一为矩形花键，齿数 ，单齿工作宽度 ，按65%的齿参与承载，许用压强为 。方案二为渐开线花键，齿数 ，单齿工作宽度 ，按75%的齿参与承载，许用压强为 。（1）计算过载工况下两种方案承受的圆周力。（2）分别计算两种方案的有效接触面积和齿侧平均压强。（3）根据计算结果选择合适方案，并说明渐开线花键适用于高速传动装置的主要原因。 【答案】（1）；。（2）方案一：；；。方案二：；；。（3）应选择方案二。方案二压强低于许用压强，渐开线花键定心性能较好、承载齿数较多，适合高速和较大转矩传动。 【解析】过载转矩Tmax=720000 N·mm，两方案圆周力Ft=2Tmax/d=20571.43 N。方案一ze=7.8，A1=1911 mm2，p1=10.76 MPa>9 MPa；方案二ze=12，A2=2310 mm2，p2=8.91 MPa<10 MPa。故选方案二，其定心好、承载较均匀，适合高速传动。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某设备维修技师检修一台送料机构，发现传动轴与联轴器采用矩形花键连接。已知花键平均直径为 40 mm，传递转矩为 600 N·m，正常啮合承载的花键齿数为 8 个。（1）计算花键连接承受的圆周力及每个承载齿的平均圆周力。（2）若该花键单个齿允许承受的圆周力为 4000 N，判断该花键连接能否满足使用要求。（3）说明矩形花键连接适用于该送料机构的两个主要原因。 【答案】（1）圆周力为 。代入 N·mm， mm，得 N。每个承载齿的平均圆周力为 N。（2）能满足使用要求。每个承载齿实际承受 3750 N，小于允许圆周力 4000 N。（3）矩形花键齿侧为平面，制造和检修较方便。多个齿同时传力，承载能力较强，适合送料机构传递较大转矩。 【解析】T=600000 N·mm，圆周力Ft=2T/dm=30000 N；8个齿承载时，单齿平均圆周力F1=30000/8=3750 N。因3750 N小于单齿允许值4000 N，连接满足要求。矩形花键制造、检修方便，且多齿同时传力，适合送料机构传递较大转矩。 27.（5分）某数控机床进给箱的传动轴需通过花键与可轴向移动的齿轮连接。已知电动机传递功率为1.5 kW，花键轴转速为960 r/min，花键平均直径为30 mm，齿数为6，工作长度为24 mm，有效齿高为2 mm。按平均压强 校核，许用平均压强为18 MPa。（1）计算该花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断该花键连接的承载能力是否满足要求。（3）结合齿轮需要轴向移动的工况，说明宜选用何种花键，并提出一项使用维护措施。 【答案】（1）传递转矩为 N·m。圆周力为 N。平均压强为 MPa。（2）平均压强3.45 MPa小于许用平均压强18 MPa，承载能力满足要求。（3）宜选用渐开线花键。应定期清洁并润滑花键齿面，防止齿面磨损和轴向移动卡滞。 【解析】T=9550P/n=14.92 N·m，Ft=2×14920/30=994.67 N；p=Ft/(zLh)=994.67/(6×24×2)=3.45 MPa。实际压强小于许用值18 MPa，承载满足要求。齿轮需轴向移动，宜用定心性好的渐开线花键，并定期清洁、润滑齿面，防止磨损和卡滞。 28.（5分）某数控机床主轴箱的变速齿轮需沿花键轴轴向移动，实现不同传动比的切换。设计人员拟采用渐开线花键，已知花键分度圆直径为 50 mm，齿数为 20，传递转矩为 720 N·m，工作时有 12 个齿共同承载。（1）计算该花键的分度圆周长、齿距和每个承载齿的平均圆周力。（2）与矩形花键相比，判断该场合采用渐开线花键是否更合适，并说明理由。（3）为保证齿轮能够可靠轴向滑动，装配与维护时应采取哪些措施。 【答案】（1）分度圆周长为 mm。齿距为 mm。圆周力为 N。每个承载齿的平均圆周力为 N。（2）更合适。渐开线花键定心精度较高，齿根强度较好，适用于需频繁轴向滑动且传递转矩较大的变速机构。（3）应清除齿面毛刺和污物，检查齿侧配合间隙，并在齿面涂覆规定润滑剂，防止卡滞和异常磨损。 【解析】分度圆周长L=πd=157.08 mm，齿距p=L/z=7.85 mm。Ft=2×720000/50=28800 N，12齿承载时单齿力F1=2400 N。渐开线花键定心精度高、齿根强度较好，适合大转矩和频繁轴向滑动。装配时清除毛刺污物、检查配合间隙，并按规定润滑。 29.（5分）某减速器输出轴与联轴器毂采用固定式花键连接，设备长期低速、连续传递动力，运行中不需要轴向移动。已知传递功率为7.5 kW，轴转速为375 r/min，花键平均直径为48 mm，齿数为8，工作长度为36 mm，有效齿高为2.5 mm，许用平均压强为16 MPa。按平均压强 进行校核。（1）计算花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断该花键的齿侧承载能力是否满足要求。（3）根据该连接固定传递较大转矩的特点，说明适宜采用的花键类型，并分析装配时应重点检查的两项内容。 【答案】（1）传递转矩为 N·m。圆周力为 N。平均压强为 MPa。（2）平均压强11.05 MPa小于许用平均压强16 MPa，齿侧承载能力满足要求。（3）宜采用矩形花键。应检查花键齿侧配合是否均匀，并检查联轴器毂与轴的轴向定位是否可靠。 【解析】T=9550P/n=191 N·m，Ft=2×191000/48=7958.33 N；p=Ft/(zLh)=7958.33/(8×36×2.5)=11.05 MPa。实际压强小于许用值16 MPa，齿侧承载满足要求。该固定低速连接宜采用制造方便的矩形花键，装配时检查齿侧接触均匀性及联轴器毂轴向定位。 30.（10分）某包装设备的调节手轮与薄壁套筒采用三角形花键连接。设备改造后，套筒平均直径为 30 mm，需传递转矩 180 N·m，设计时按 18 个齿共同承载计算。经查，该三角形花键单个齿允许承受的圆周力为 550 N。（1）计算花键连接的总圆周力和单个承载齿的平均圆周力。（2）判断原三角形花键能否满足改造后的传动要求。（3）若不能满足要求，说明一种合理的改进方案及其依据。 【答案】（1）总圆周力为 。代入 N·mm， mm，得 N。单个承载齿的平均圆周力为 N。（2）不能满足要求。单个承载齿实际承受的圆周力约为 666.67 N，大于允许值 550 N。（3）可改用尺寸较大的渐开线花键或矩形花键，并适当增大平均直径和有效承载齿数。三角形花键主要用于薄壁零件和轻载连接，不适合改造后的较大转矩工况。 【解析】T=180000 N·mm，Ft=2T/dm=12000 N；18齿共同承载时，单齿平均圆周力F1=12000/18=666.67 N。该值大于允许值550 N，原三角形花键不能满足要求。可改用较大尺寸的渐开线或矩形花键，并增大平均直径、有效承载齿数以降低单齿载荷。 31.（10分）某车辆传动系统改造时，传动轴需与滑动套连接。该连接既要传递动力，又要保证滑动套能够反复轴向移动。已知传递功率为30 kW，轴转速为1500 r/min，花键平均直径为40 mm，齿数为10，工作长度为30 mm，有效齿高为2.4 mm，许用平均压强为20 MPa。按平均压强 校核。（1）计算该花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断现有花键尺寸能否满足承载要求，并说明判断依据。（3）比较矩形花键与渐开线花键的适用特点，确定本连接宜采用的类型，并提出提高使用寿命的措施。 【答案】（1）传递转矩为 N·m。圆周力为 N。平均压强为 MPa。（2）平均压强13.26 MPa小于许用平均压强20 MPa，现有花键尺寸满足承载要求。（3）矩形花键制造较方便，但定心精度和承载均匀性相对较低；渐开线花键定心性好、承载能力较强，适合反复滑动连接。本连接宜采用渐开线花键，并保持齿面润滑、避免偏载和冲击换挡。 【解析】T=9550P/n=191 N·m，Ft=2×191000/40=9550 N；p=Ft/(zLh)=9550/(10×30×2.4)=13.26 MPa。实际压强小于许用值20 MPa，现有尺寸满足承载要求。连接需反复轴向滑动，宜选定心好、承载均匀的渐开线花键；应保持润滑清洁，避免偏载和冲击换挡。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目九：连接 任务三：花键连接 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 花键连接具有的特点不包括（ ） A. 键齿数多 B. 承载能力强 C. 加工简单 D. 对中性要求高 2. 花键的齿廓不包括（ ） A. 阿基米德曲线齿廓 B. 矩形齿廓 C. 渐开线齿廓 D. 三角形齿廓 3. 花键连接的优点不包括（ ） A. 轴的强度削弱小 B. 承载能力强 C. 加工工艺简单 D. 对中性好 4. 花键的齿廓为渐开线时，其特点不包括（ ） A. 承载能力强 B. 加工精度要求高 C. 对中性差 D. 常用于高精度传动 5. 花键连接中，轴上加工出的键齿称为（ ） A. 内花键 B. 外花键 C. 中花键 D. 侧花键 6. 对花键的描述错误的是（ ） A. 定心精度高 B. 导向性差 C. 承载能力强 D. 能传递较大的转矩 7. 观察图中花键结构，花键连接相比普通平键连接，显著优势是（ ） A. 对轴的强度削弱大 B. 传递扭矩小 C. 定心精度高 D. 制造工艺简单 8. 最常用的花键连接是（ ） A. 矩形齿花键 B. 渐开线齿花键 C. 三角形齿花键 D. 以上均正确 9. 某精密传动机构选用渐开线花键连接，其主要原因是（ ） A. 齿侧配合可保证定心精度 B. 齿顶配合可保证定心精度 C. 大径配合可保证定心精度 D. 小径配合可保证定心精度 10. 矩形花键的定心方式通常是（ ） A. 大径定心 B. 小径定心 C. 键侧定心 D. 齿形定心 11. 某传动装置需使齿轮毂能沿轴向移动，同时在移动过程中持续传递转矩，宜采用（ ） A. 普通平键连接 B. 半圆键连接 C. 楔键连接 D. 花键连接 12. 下列键联接中，承载能力最高的是（ ） A. 花键联接 B. 平键联接 C. 半圆键联接 D. 楔键联接 13. 花键连接的主要优点是（ ） A. 对中性好 B. 成本低 C. 装拆方便 D. 适用于轻载 14. 下列有关轴及轴上零件的表述，错误的是（ ） A. 图（a）所示自行车，中轴为转轴，前轴和后轴均为心轴 B. 图（b）为花键连接，对中性、导向性好，但制造困难，常与过盈配合联合使用，以承受大的交变载荷和冲击载荷 C. 图（c）中“1”处设有倒角，可便于导向及避免擦伤零件配合表面 D. 图（c）中“2”处尺寸要小于齿轮轮毂上配合尺寸及轴肩高度，可避免装配时和齿轮轮毂发生干涉以及轴向定位可靠 15. 花键的齿数越多，其（ ） A. 承载能力越弱 B. 对中性越差 C. 承载能力越强，对中性越好 D. 安装越困难 16. 在载荷大，定心精度要求高的场合，宜选用（ ） A. 平键联接 B. 半圆键联接 C. 销联接 D. 花键联接 17. 渐开线花键通常采用______定心。（ ） A. 大径 B. 小径 C. 外径 D. 齿侧 18. 传递载荷大，定心精度要求较高的场合使用（ ） A. 普通平键联接 B. 半圆键联接 C. 花键联接 D. 半圆键 19. 以下哪种键连接形式可传递较大的转矩且对中性较好？ A. 平键 B. 半圆键 C. 楔键 D. 花键 20. 下列键连接中，对中性最好的是（ ）。 A. 平键 B. 半圆键 C. 楔键 D. 花键 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 一台数控铣床进给箱采用矩形花键连接传递转矩。已知传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。考虑载荷分布不均，按75%的齿参与承载计算。（1）计算花键连接承受的圆周力。（2）计算有效承载齿数和有效接触面积。（3）计算齿侧平均压强，并判断是否满足许用压强 的要求。 22. 一台汽车变速器输出轴采用渐开线花键与传动法兰连接。已知传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。按三分之二的齿参与承载计算，许用压强为 。（1）计算花键连接传递的圆周力。（2）计算花键齿侧的有效接触面积。（3）计算齿侧平均压强，并判断该连接是否满足强度要求。 23. 一台卧式加工中心的主轴传动机构采用渐开线花键连接，工作中需要频繁滑移换挡。已知传递转矩 ，平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，现有有效接触长度 。按70%的齿参与承载计算，许用压强为 。（1）计算现有花键连接的齿侧平均压强。（2）判断现有接触长度是否满足要求。（3）若其余参数不变，计算满足许用压强要求的最小有效接触长度。 24. 一台农业机械动力输出轴采用矩形花键与万向节叉连接。额定传递转矩 ，花键平均直径 ，齿数 ，单齿工作宽度 ，有效接触长度 。按60%的齿参与承载计算。设备启动时的过载系数为1.25，许用压强为 。（1）计算额定工况下的齿侧平均压强。（2）计算启动过载工况下的齿侧平均压强。（3）若需要满足启动过载工况，计算花键最小有效接触长度。 25. 某高速传动装置需在两种花键方案中进行选择，工作转矩为 ，过载系数为1.20，花键平均直径均为 ，有效接触长度均为 。方案一为矩形花键，齿数 ，单齿工作宽度 ，按65%的齿参与承载，许用压强为 。方案二为渐开线花键，齿数 ，单齿工作宽度 ，按75%的齿参与承载，许用压强为 。（1）计算过载工况下两种方案承受的圆周力。（2）分别计算两种方案的有效接触面积和齿侧平均压强。（3）根据计算结果选择合适方案，并说明渐开线花键适用于高速传动装置的主要原因。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某设备维修技师检修一台送料机构，发现传动轴与联轴器采用矩形花键连接。已知花键平均直径为 40 mm，传递转矩为 600 N·m，正常啮合承载的花键齿数为 8 个。（1）计算花键连接承受的圆周力及每个承载齿的平均圆周力。（2）若该花键单个齿允许承受的圆周力为 4000 N，判断该花键连接能否满足使用要求。（3）说明矩形花键连接适用于该送料机构的两个主要原因。 27.（5分）某数控机床进给箱的传动轴需通过花键与可轴向移动的齿轮连接。已知电动机传递功率为1.5 kW，花键轴转速为960 r/min，花键平均直径为30 mm，齿数为6，工作长度为24 mm，有效齿高为2 mm。按平均压强 校核，许用平均压强为18 MPa。（1）计算该花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断该花键连接的承载能力是否满足要求。（3）结合齿轮需要轴向移动的工况，说明宜选用何种花键，并提出一项使用维护措施。 28.（5分）某数控机床主轴箱的变速齿轮需沿花键轴轴向移动，实现不同传动比的切换。设计人员拟采用渐开线花键，已知花键分度圆直径为 50 mm，齿数为 20，传递转矩为 720 N·m，工作时有 12 个齿共同承载。（1）计算该花键的分度圆周长、齿距和每个承载齿的平均圆周力。（2）与矩形花键相比，判断该场合采用渐开线花键是否更合适，并说明理由。（3）为保证齿轮能够可靠轴向滑动，装配与维护时应采取哪些措施。 29.（5分）某减速器输出轴与联轴器毂采用固定式花键连接，设备长期低速、连续传递动力，运行中不需要轴向移动。已知传递功率为7.5 kW，轴转速为375 r/min，花键平均直径为48 mm，齿数为8，工作长度为36 mm，有效齿高为2.5 mm，许用平均压强为16 MPa。按平均压强 进行校核。（1）计算花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断该花键的齿侧承载能力是否满足要求。（3）根据该连接固定传递较大转矩的特点，说明适宜采用的花键类型，并分析装配时应重点检查的两项内容。 30.（10分）某包装设备的调节手轮与薄壁套筒采用三角形花键连接。设备改造后，套筒平均直径为 30 mm，需传递转矩 180 N·m，设计时按 18 个齿共同承载计算。经查，该三角形花键单个齿允许承受的圆周力为 550 N。（1）计算花键连接的总圆周力和单个承载齿的平均圆周力。（2）判断原三角形花键能否满足改造后的传动要求。（3）若不能满足要求，说明一种合理的改进方案及其依据。 31.（10分）某车辆传动系统改造时，传动轴需与滑动套连接。该连接既要传递动力，又要保证滑动套能够反复轴向移动。已知传递功率为30 kW，轴转速为1500 r/min，花键平均直径为40 mm，齿数为10，工作长度为30 mm，有效齿高为2.4 mm，许用平均压强为20 MPa。按平均压强 校核。（1）计算该花键连接传递的转矩、圆周力和平均压强。（2）判断现有花键尺寸能否满足承载要求，并说明判断依据。（3）比较矩形花键与渐开线花键的适用特点，确定本连接宜采用的类型，并提出提高使用寿命的措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $