10机械设计作业_齿轮传动答案

1、齿轮传动1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面与开式齿轮传动的设计 准则。【答】齿轮传动常见的失效形式有以下儿种 轮齿折断;齿面点蚀;齿面磨损;(4)齿面胶合;(5)塑性变形。闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主;闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲 劳强度为主;开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。2、简要分析说明齿轮轮齿修缘与做成鼓形齿的目的。【答】齿轮轮齿修缘就是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。做成鼓形就是为了 改善载荷沿接触线分布不均的程度。3、软齿面齿轮传动设计时,为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大3050

2、HBS?【答】金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中,小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多, 当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大 齿轮的接触疲劳强度。所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大3050HBS。4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大510 nmi?【答】将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽510mm,以防止大小齿轮因装配误差产生轴 向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。5、试分析图示斜齿圆柱齿轮所受的力(用受力图表示出各力的作用位置与方向)。【解】题5图6、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的己知条件如图所示，问：1

3、)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反;2)低速级螺旋角0应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。【解】(1)由于中间轴上两齿轮分别为主 动与从动轮，且旋转方向相同，因此为使 轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方 向与齿轮2的相同。齿轮2为左旋，故齿 轮3必须左旋，齿轮4右旋。(2)使中间轴上轮2与轮3的轴向力 互相完全抵消，需要满足化2=巧3。FQ2=耳202，巧3=尸/3询】03因齿轮2与齿轮3传递的转矩相同d2=乙2叫2 / COS 02，=乙303 /COS03整理后可得tan 03_ 耳2 _ 3tnn3 COS 0?tail 02耳3 d2S

4、 叫2 COS 03因此sin03 sill0? = I? sm 15 = 0.1438S 叫23x5103 =8.27 =81621I沁节XX丿1- -7-HI-1=17_t-.JT冬且7、如图所示的齿轮传动，齿轮A、B与C的材料都就是中碳钢调质,其硬度:齿轮4为240 HBS,齿轮B为260 HBS,齿轮C为220 HBS,试确定齿轮B的许用接触应力b” 与许用弯曲应力o 。 假定:1） 齿轮B为悄轮（中间轮），齿轮4为主动轮，齿轮C为从动轮，设 J = 5 =1 ；2） 齿轮3为主动，齿轮A与齿轮C均为从动，设 g =KHN= lo【解】1）齿轮A为主动轮时，齿轮B为惰轮。当齿轮B与主动

5、轮A啮合时，工作 齿面就是一侧，当与从动轮C啮合时， 工作齿面就是另一侧。对于一个轮齿 來讲，工作时双齿面受载，故弯曲应力 就是对称循环，而接触应力则仍然就是 脉动循环。取SF=1.5,SH=1查教材图10-21（d）得接触疲劳强度极限应力为aHhin=6lOMPa查教材图10-20（c）得aFE=450MPQ则弯曲疲劳极限应力0血=0.7比=0.7x450 = 315MR/接触疲劳强度许用应力为% = KHWHI=竺巴=610MR/SH1弯曲疲劳强度许用应力为“ =KFN：FE= 竿 =210 MPa2）齿轮B为主动轮时,A与C同为从动轮，齿轮B推动齿轮A与C的工作齿面为同一侧齿面, 故弯曲

6、应力与接触应力均为脉动循环。仍取5尸=1.5,SH=1接触疲劳强度极限aH=610MPa;弯曲疲劳极限应力o-FUm=（rFE=450MPa则许用应力分别为：8、对于做双向传动的齿轮來说，它的齿面接触应力与齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在做强 度计算时应怎样考虑？% =1x610= 6lOMPa1x450=300MPa【答】齿面接触应力就是脉动循环，齿根弯曲应力就是对称循环。在作弯曲强度计算时应将图中查出的极限应力值乘以0、7。9、设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动。己知 片=130 kW,% =11640=23,z2=73，寿命厶=100 h,小齿轮作悬臂布置，使用系数心=1.25

7、。【解】1）选择齿轮的材料与精度等级根据教材表10-1选大小齿轮材料均为20CrMnTi渗碳淬火。小齿轮齿面硬度取62HRC,大齿 轮齿面硬度取走8HRC,芯部达300HBSo选精度等级为6级。2）按齿根弯曲疲劳强度设计1小齿轮传递的转矩T,= 9.55 xl06- = 9.55 x 106x - = 106658 N.nmi1/?1116402初选载荷系数=1.63确定齿宽系数:小齿轮作悬臂布置，据教材表10-7选取如=0.55计算斜齿轮的当量齿数:6确定齿形系数与应力集中系数:查教材表10 5得Y刖=2.62, =1.59.YFa2=2.22,YSa2=lJ77确定斜齿轮端面重合度：8确定

8、弯曲强度许用应力：循环次数N、=60/?!= 60 x 11640 x 1 x 100 = 7.0 x 107N2= 60/72jLh=60 x11640 x 23/73 x lx 100 = 2.2x 107y . = 252cos314COS3P73cos314= 19.9查教材图10-26得讥0.7& Sa2 0.8&a 61 +心= 78 + 0.88 = 1.66由教材图10-18查得KFNl= KFN2=1取安全系数SF=1.5由教材图10-20(d)得aFN= aFN2= 930 MPa按对称循环变应力确定许用弯曲应力为crF1 = o2 = 0.7x KFNFN

9、=0 7X= 434 MPa9由弯曲强度计算齿轮的模数：因丫刖：2乙2厶“2，%1 = %2,将齿轮1的参数代入设计公式中得2x 1.6x 106658 x 0.89x003-14-2.6V0.5 X 232X 1.66434由教材表10-4查得K砂=1 15,由教材图10-13查得KFp=lA2弯曲强度载荷系数K = KAKvKFaKF/3= l.25xl.6x1.1x1.12 = 1.79修正模数：mn= mnt冷KI Kt= 1.84 x寻1.79/1.6 = 1.91/m?因此取标准值mn=2 mm合适。确定螺旋角1.84m/77验算载荷系数：小齿轮的分度圆直径齿轮的圆周速度_ zmn

10、_ 23x2 cos0cos 14= 47.4nunTiddlyv=-60 x10003.141x47.4x11647060 x1000=2 & 9 ni/s由教材图10-8查得:K=l 16假设K/bn 100 N/mim由教材图10-3查得齿宽b = 0/d = 0.5 x47 4 = 23.7 nun齿宽与齿高比b/h =2.25mn23.72.25x2mnt取标准值S =1mm0中心距ci= 1 + ：2- =23+ 73x = 9&94 nun2 cosp2 cos 14“圆整中心距a= 99 imi后,螺旋角0 =arccoa12M= arccos+73)x2= 1

11、4o8.28尸2a2x99斜齿轮的相关参数込=23x2=47.437COS0 cos 14&28”d严込=73x2“0.562讪 COS0 COS14828”b= %d = 0.5x47.437 = 23.7加 ?对齿宽圆整:E =24mm, b= 23mm3)齿面接触强度校核1确定接触强度载荷系数K = KAKvKF(lKFp=1.25x1.16x1.1x1.15 = 1.832确定接触强度许用应力：查教材图10-21(e)得旳血=%血2 = 1500MHz取安全系数SH=1.0tj=HNHIU.I=1 0X1500= 1500MPaHSH1.0【舁=KTz=1 08x1500=1620 MPaHS