齿轮传动习题(20141009)

1、习题： 齿轮传动齿轮传动一、选择题1、在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是 。（1）带传动；（2）链传动；（3）齿轮传动；（4）摩擦轮传动；2、在机械传动中，传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是 。（1）带传动；（2）摩擦轮传动；（3）链传动；（4）齿轮传动；3、成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是 。（1）带传动；（2）链传动；（3）齿轮传动；4、能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的传动是 。（1）带传动；（2）链传动；（3）齿轮传动；34315、一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。（1）齿面点蚀；（2）轮齿折断；（3）齿面磨粒磨损；（4）齿面胶合；

2、6、一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 。（1）齿面点蚀；（2）轮齿折断；（3）齿面塑性变形；（4）齿面胶合；7、高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是 。（1）轮齿折断；（2）齿面磨粒磨损；（3）齿面塑性变形；（4）齿面胶合；8、一般参数的开式齿轮传动，其主要失效形式是 。（1）齿面点蚀；（2）齿面磨粒磨损；（3）齿面胶合；（4）齿面塑性变形；12429、设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免 失效。（1）齿面胶合；（2）齿面磨粒磨损；（3）齿面点蚀；（4）轮齿折断；10、设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度计算主要针对的失效形式是 。（1）

3、齿面塑性变形；（2）轮齿疲劳折断；（3）齿面点蚀；（4）磨损；11、设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1和大齿轮HBS2的关系为 。（1）HBS1HBS2；32313、在闭式减速软齿面圆柱齿轮传动中，载荷平稳，按 作为计算齿轮工作能力准则是最可能的。（1）齿根弯曲疲劳强度；（2）齿根弯曲静强度；（3）齿面接触疲劳强度；（4）齿面接触静强度；14、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的复合齿形系数只决定于 。（1）模数m；（2）齿数Z；（3）齿宽系数d；（4）齿轮精度等级；32软齿面闭式齿轮传动：软齿面闭式齿轮传动：按按( ) 进行设计，按进行设计，按( ) 校核

4、：校核：硬齿面闭式齿轮传动：硬齿面闭式齿轮传动：按按( )进行设计，按进行设计，按( )校核校核:开式齿轮传动：按开式齿轮传动：按( )设计。设计。MPazbmYKTFFF2121) 1(335213HHubaKTumm)z(uYKTmFF21114mmuKTuaaH312335) 1(mm)z(uYKTmFF21114接触强度接触强度弯曲强度弯曲强度弯曲强度弯曲强度接触强度接触强度弯曲强度弯曲强度直齿圆柱齿轮设计的步骤直齿圆柱齿轮设计的步骤 选择齿轮的材料和热处理选择齿轮的材料和热处理选择齿数，选齿宽系数选择齿数，选齿宽系数 d初选载荷系数初选载荷系数(如如Kt=1.2)按接触强度确定直径按

5、接触强度确定直径d1计算得计算得mH=d1/z z1 1按弯曲强度确定模数按弯曲强度确定模数mF确定模数确定模数mt=maxmH ,mF计算确定载荷系数计算确定载荷系数K= KAKvKK修正计算模数修正计算模数3/ttKKmm m模数标准化模数标准化计算主要尺寸：计算主要尺寸：d1=mz z1 d2=mz z2 计计 算算 齿齿 宽：宽： b= d d1确定齿宽：确定齿宽：B2=int(b) B1= B2+(35)mm开开 始始(1)(2)(3)(4)(5)(1) C(2) A(3) C齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式失效失效形式形式失效失效原因原因发生发生部位部位解决解决方案方案HH齿根

6、折断齿根折断齿面点蚀齿面点蚀齿面磨损齿面磨损齿面塑性变形齿面塑性变形齿根部齿根部增大齿根增大齿根圆角半径或圆角半径或降低表面粗降低表面粗糙度糙度按弯曲强按弯曲强度和静强度度和静强度计算计算选用适当选用适当材料、热处材料、热处理方法等理方法等裂纹扩展导裂纹扩展导致材料脱落致材料脱落形成凹坑形成凹坑节线附近齿节线附近齿根表面根表面按接触疲按接触疲劳强度进行劳强度进行计算计算提高齿面提高齿面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度选用粘度选用粘度较高的润滑较高的润滑油油齿面被灰尘、齿面被灰尘、砂粒、金属砂粒、金属等磨损等磨损齿面齿面提高齿面提高齿面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度采用闭式采用

7、闭式传动，良好传动，良好润滑，定期润滑，定期除杂除杂低速重载条件，材低速重载条件，材料硬度过低导致表料硬度过低导致表面材料沿摩擦力方面材料沿摩擦力方向发生移动向发生移动节线附近节线附近提高齿面硬度提高齿面硬度选用粘度较高选用粘度较高的润滑油的润滑油齿面胶合齿面胶合重载条件下齿重载条件下齿轮表面金属直轮表面金属直接接触并粘着接接触并粘着齿面，与滑齿面，与滑动方向一致动方向一致合理选配材合理选配材料；料；提高齿面硬提高齿面硬度，降低表面度，降低表面粗糙度；粗糙度；选用适合的选用适合的润滑油润滑油齿轮材料齿轮材料锻钢：硬齿面、软齿面锻钢：硬齿面、软齿面铸钢铸钢铸铁铸铁有色金属和非金属材料有色金属和非

8、金属材料区别区别软齿软齿面面硬齿硬齿面面齿面硬度齿面硬度不同不同获取方法不同获取方法不同工艺过程不同工艺过程不同失效形失效形式不同式不同设计准则不同设计准则不同350HBS350HBS350HBS350HBS中碳钢调质或正火中碳钢调质或正火中碳钢（合金钢）中碳钢（合金钢）表面淬火；低碳表面淬火；低碳钢（合金钢）渗钢（合金钢）渗碳淬火碳淬火毛坯毛坯热处热处理理切齿切齿毛坯毛坯切齿切齿热处理热处理磨齿磨齿点蚀点蚀齿根折断齿根折断按接触强度按接触强度设计、按弯设计、按弯曲强度校核曲强度校核按弯曲强度按弯曲强度设计、按校设计、按校核接触强度核接触强度齿轮的设计齿轮的设计 某单级斜齿圆柱齿轮减速器，已知

9、：某单级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：P=15kWP=15kW，输入轴转速，输入轴转速n n1 1=1450r/min=1450r/min输出轴转输出轴转速速n n2 2=350r/min=350r/min，单项运转，两班制，使用，单项运转，两班制，使用寿命寿命8 8年（每年年（每年250250工作日）。试设计该齿工作日）。试设计该齿轮传动（按软齿面设计）轮传动（按软齿面设计）。设计项目设计项目 计算公式或说明计算公式或说明 主要结果主要结果 1 1、选择齿、选择齿轮材料轮材料一般用途减速器，无特殊要一般用途减速器，无特殊要求；热处理方法及硬度选取求；热处理方法及硬度选取参考参考表表小齿轮用小齿轮

10、用4545钢钢大齿轮用大齿轮用4545钢钢2 2、选择热、选择热处理方法及处理方法及齿面硬度齿面硬度减速器单件生产，为便于加工，减速器单件生产，为便于加工，采用软齿面；采用软齿面；小齿轮调质小齿轮调质 HBS229HBS229286(240286(240）；大齿轮正）；大齿轮正火火 HBS169HBS169217(200217(200）3 3、确定许、确定许用弯曲应力用弯曲应力弯曲疲劳极限应力弯曲疲劳极限应力FlimFlim 200HBS200HBS大齿轮大齿轮MPa2002limF240HBS240HBS小齿轮小齿轮MPa2301limFMPa2301limFMPa2002limF寿命系数寿

11、命系数Y YN N应力循环次数应力循环次数ntjNntjNHHFF6060911911078. 21078. 28225081450160FHFNNN822821072. 61072. 6822508350160FHFNNN86. 01NY9 . 02NY9 . 02NY86. 01NY3 3、确、确定许用定许用弯曲应弯曲应力力试验齿轮的应力修正系数试验齿轮的应力修正系数Y YSTST由标准规定由标准规定2STY2STY最小安全系数最小安全系数S SFminFmin一般可靠度、失效概率低于一般可靠度、失效概率低于1/1001/100时时25. 1minFS25. 1minFS3 3、 确确定许

12、用定许用弯曲应弯曲应力力MPa5 .31625. 1286. 0230min11lim1FSTNFFSYYMPa28825. 129 . 0200min21lim2FSTNFFSYYMPa5 .3161FMPa2882FMPa5801limHMPa5402limHMPa540MPa580Hlim21limH许用弯曲应力许用弯曲应力: :由式由式4 4、确定、确定许用接许用接触应力触应力接触疲劳极限应力接触疲劳极限应力HlimHlim 由图由图911079. 2HN821072. 6HN94. 09 . 021NNHZZN，9 . 01NZ94. 02NZ11 . 10 . 1minHminHS

13、S1minHS应力循环次数应力循环次数91H1H1079. 260tnjN891H2H2H1072. 6143. 41079. 2N60itnjN4 4、确、确定许用定许用接触应接触应力力寿命系数寿命系数Z ZN N由图（调质钢）由图（调质钢）最小安全系数最小安全系数S SHminHmin由表（按一般可靠度）由表（按一般可靠度） 许用接触应力（按最小的来设计）：许用接触应力（按最小的来设计）：由式由式MPaHmin1NHlin1H152219 . 05801SZH1HminNHlin2H2MPa508194. 05402SZMPa522H1MPa508H214 . 18 . 0dd取5 5、按

14、齿、按齿面接触面接触强度确强度确定中心定中心距距 载荷系数载荷系数K K由表由表 ，按电机驱动，按，按电机驱动，按8 8级精度制造，级精度制造，载荷平稳，载荷平稳，K K=1=11.21.2K=1.2K=1.2齿宽系数齿宽系数a a由表按对称布置，软齿面由表按对称布置，软齿面143. 4350145021120nniu4.039.01143.4121u2adau0=i12=4.1434 . 0a 弹性系数弹性系数Z ZE E由表由表Pa8 .189EMZ 节点区域系数节点区域系数Z ZH H由图（标准齿轮变位系数由图（标准齿轮变位系数x=0 x=0）46. 212208HZ选Pa8 .189E

15、MZ 46. 2HZ5 5、按、按齿面接齿面接触强度触强度确定中确定中心距心距 1341Z时11Z时cos112 . 388. 121zz 重合度系数重合度系数Z Z 由式由式轴向重合度轴向重合度为求端面重合度为求端面重合度a a，用近似式，用近似式21zz、为此应先定齿数为此应先定齿数初取初取839 .8220143. 4,20121izzz15. 4208312zzu832021zzu=i=4.155 5、按、按齿面接齿面接触强度触强度确定中确定中心距心距 %5%17. 0143. 4143. 415. 400uuu误差误差nn1dn1dcossinsinsinmmzmdpbn645. 1

16、12cos8312012 . 388. 1135. 112tan201tan1dz重合度系数由式重合度系数由式780. 0645. 111Z螺旋角系数螺旋角系数由式由式989. 012coscosZ135. 1645. 1780. 0Z989. 0Z5 5、按、按齿面齿面接触接触强度强度确定确定中心中心距距HHEaZZZZuKTua135001mm94.134508989. 078. 046. 28 .18915. 44 . 08 .982 . 1500115. 423mm56. 2832012cos1352cos221nZZammm3nmmm95.15712cos2)8320(3cos2Z2

17、1nZma 设计中心距设计中心距mm3nmm mn n取标准值取标准值重求中心距重求中心距同时圆整表，则需调整同时圆整表，则需调整mm160a066.151602)8320(3cos2cos121n1aZZm066.156 6、确、确定齿定齿轮参轮参数与数与尺寸尺寸 z1=20， z2=83 ，mn=3mm， i=4.15 =15.066mm136.62066.15cos203cos1n1zmdmm136.621d确定分度圆直径确定分度圆直径mm441.240066.15cos833cos2n2zmdmm441.2402d确定齿宽确定齿宽齿宽系数齿宽系数d d= =0.80.81.4 1.4

18、取取d d=1=1388. 0115. 41212uda63mmmm14.62388. 0160a2abbmm68563521bbmm632bmm681b7 7、验、验算轮齿算轮齿弯曲强弯曲强度度 79. 1 ,78. 118. 2 ,20. 2100,90922SaFavYYZZ2221.22066.15cos20cos3311zzv9218.92066.15cos83cos3322zzv221vz922vz57. 172. 222111SaFavYYZ 当量齿数当量齿数齿形系数（表齿形系数（表13-313-3）线性插值线性插值782. 19010078. 179. 1909278. 119

19、6. 29010020. 218. 2909220. 22222121211SaSaFaFaYYYYxxyyxxyy72. 21SaY57. 12SaY 7 7、验、验算轮齿算轮齿弯曲强弯曲强度度 重合度系数重合度系数Y Y (式式13-4)706. 0645. 175. 025. 075. 025. 0Y706. 0Y88. 0Y88. 0Y1 由由=15=15及及 查取查取 螺旋角系数螺旋角系数Y Y（图（图13-1813-18） 校核弯曲强度校核弯曲强度YYYYmbdKTSaFanF11111200088. 0706. 057. 172. 23136.62638 .982 . 12000

20、MPa5 .316MPa570.531FYYYYmbdKTSaFanF22112200088. 0706. 0782. 1196. 23136.62638 .982 . 12000MPa288MPa09.492F齿轮弯齿轮弯曲疲劳曲疲劳强度满强度满足足8、设计设计结果结果 齿轮参数及几何尺寸齿轮参数及几何尺寸模数模数 mn=3mm齿数齿数Z1=20， Z2=83 ，=15.066分度圆直径分度圆直径 中心距中心距 a=160mm齿宽齿宽 齿轮精度齿轮精度 8级级 。齿轮材料齿轮材料小齿轮小齿轮 45钢，调质，钢，调质，HBS230250（240）；）；大齿轮大齿轮 45钢，正火，钢，正火，HB

21、S190210（200）。）。 mm136.621dmm441.2402dmm632bbmm681b齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式失效失效形式形式失效失效原因原因发生发生部位部位解决解决方案方案HH齿根折断齿根折断齿面点蚀齿面点蚀齿面磨损齿面磨损齿面塑性变形齿面塑性变形齿根部齿根部增大齿根增大齿根圆角半径或圆角半径或降低表面粗降低表面粗糙度糙度按弯曲强按弯曲强度和静强度度和静强度计算计算选用适当选用适当材料、热处材料、热处理方法等理方法等裂纹扩展导裂纹扩展导致材料脱落致材料脱落形成凹坑形成凹坑节线附近齿节线附近齿根表面根表面按接触疲按接触疲劳强度进行劳强度进行计算计算提高齿面提高齿面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度选用粘度选用粘