北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七

1、模块七一、填空1、 一般开式齿轮传动得主要失效形式就是 齿面磨损 与轮齿折断;闭式齿轮传动得主要 失效形式就是齿面点蚀与轮齿折断;闭式软齿面齿轮传动得主要失效形式就是齿面点蚀；闭式硬齿面齿轮传动得主要失效形式就是轮齿折断。2、对于闭式软齿面齿轮传动,按弯曲疲劳强度进行校核,这时影响齿轮强度得最主要几 何参数就是 直径（或中心距）。3、对于开式齿轮传动，通常只按 弯曲疲劳 强度计算这时影响齿轮强度得主要几何参数 就是模数。4、 一对减速齿轮传动，若保持两轮分度圆得直径不变，减少齿数并增大模数，其齿面接触 应力将不变.5、 一对齿轮传动，若两轮得材料、热处理方式及许用应力均相同，只就是齿数不同，则

2、齿数多得齿轮弯曲强度 高；两齿轮得接触疲劳强度相等。6、在材料、热处理及几何参数均相同得直齿圆柱、斜齿圆柱与直齿圆锥三种齿轮传动中，承载能力最高得就是 斜齿圆柱齿轮 传动，承载能力最低得就是直齿圆锥齿轮 传动7、 齿轮传动得润滑方式主要根据齿轮得圆周速度选择闭式齿轮传动采用油浴润滑时得 油量根据传递功率确定。二、选择1、 对于软齿面得闭式齿轮传动，其主要失效形式为（C）.A.轮齿疲劳折断;B .齿面磨损；C.齿面疲劳点蚀；D。齿面胶合。2、 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现得失效形式为（D）.A。轮齿疲劳折断；B.齿面磨损；C。齿面疲劳点蚀；D.齿面胶合.3、 齿轮得齿面疲劳点蚀经常

3、发生在（D）.A。靠近齿顶处；B.靠近齿根处；C.节线附近得齿顶一侧；D 节线附近得齿根一侧4、 设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使（B ）。A.大、小齿轮得硬度相等；B.小齿轮硬度高于大齿轮硬度；5、一对标准直齿圆柱齿轮，z i=2 1 , Z2 = 63，则这对齿轮得弯曲应力 （C）。A、> ; B> ； C、=;D、 W .6、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（D）。A.先按接触强度设计，再校核弯曲强度；B。只需按接触强度设计；C。先按弯曲强度设计，再校核接触强度；D.只需按弯曲强度设计。7、 设计硬齿面齿轮传动，当直径一定，常取较少得齿数，较大

4、得模数以（A ）。A.提高轮齿得弯曲疲劳强度;B .提高齿面得接触疲劳强度；C.减少加工切削量，提高生产率；D.提高轮齿抗塑性变形能力8、 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径di不变，而减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将 （C） 。A。增大；B。减小；C.保持不变；D.略有减小.9、在下面得各种方法中，（A）不能提高齿轮传动得齿面接触疲劳强度。A。直径d不变而增大模数;B。改善材料；G增大齿宽b ; D。增大齿数以增大 d.10、在下面得各种方法中，（B）不能增加齿轮轮齿得弯曲疲劳强度。A.直径不变增大模数 ；B。齿轮负变位；C。由调质改为淬火；D。适当增加齿宽11、 为提高齿轮传动得接触

5、疲劳强度，可采取得方法就是：（B）。A。采用闭式传动；B 增大传动得中心距；C.模数不变，减少齿数；D。中心距不变，增大模数。12、 圆柱齿轮传动得中心距不变，减小模数、增加齿数，可以（C）A.提高齿轮得弯曲强度；B.提高齿面得接触强度；C.改善齿轮传动得平稳性；D.减少齿轮得塑性变形.1 3、在以下几种工况中，（A）齿轮传动得齿宽系数“d可以取大些。A. 对称布置； B 。不对称布置； C. 悬臂布置 ； D . 同轴式减速器布置1 4、对于齿面硬度< 3 5 0 HBS得齿轮传动，若大、小齿轮均采用45钢，一般采取得热处理方式为 （ C） .1 5、一对圆柱齿轮，常把小齿轮得宽度做得

6、比大齿轮宽些，就是为了（ C）。A.使传动平稳 ；B。提高传动效率；C .提高小轮得接触强度与弯曲强度；D.便于安装，保证接触线长。16、锥齿轮得接触疲劳强度按当量圆柱齿轮得公式计算，当量齿轮得齿数、模数就是锥齿轮得（B）。A。实际齿数，大端模数;B .当量齿数，平均模数；C.当量齿数，大端模数；D。实际齿数，平均模数。17、选择齿轮得精度等级时主要依据（ D）。A.传动功率；B.载荷性质；C.使用寿命；D。圆周速度.三、简答（参考答案从略）1、 开式与闭式齿轮传动得失效形式有什么不同？设计准则各就是什么？其设计准则针对 得失效形式各就是什么？答：闭式传动得主要失效形式为齿面点蚀与轮齿得弯曲疲

7、劳折断。当采用软齿面（齿面硬度W 35 0 HB S）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。因此设计时首先按齿面接触疲劳强度条件计算，并确定齿轮主要参数与尺寸，然后再按轮齿得抗弯曲疲劳强度进行校核当采用硬齿面（齿面硬度3 5 0H BS时，一般首先按齿轮得抗弯曲疲劳强度条件进行设计，确定齿轮 得模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度。 开式传动得主要失效形式为齿面磨粒磨损。通常按照抗弯曲疲劳强度计算，确定齿轮得模数及其她参数，但考虑磨粒磨损得影响再将模数增大10% 20%，无须校核接触强度。2、 齿轮得齿根弯曲疲劳裂纹发生在危险截面轮齿得那一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断得能力，可

8、采取哪些措施？答:疲劳裂纹首先发生在危险截面受拉一侧。因为交变得齿根弯曲应力超过材料得弯曲疲劳极限应力。措施：首先应对轮齿进行抗弯疲劳强度计算，使齿轮必须具有足够得模数；其次采用增大齿根过渡圆半径、降低表面粗糙度、进行齿面强化处理（如喷丸）、减轻加工过程中得损伤等工艺措施，提高轮齿抗疲劳折断得能力；再次应尽可能消除载荷分布不均匀得现象， 有效避免轮齿得局部折断。答：一般首先出现在靠近节线处得齿根表面上。因为轮齿进入啮合时，轮齿齿面上会产生很大得接触应力。对于轮齿表面上得某一局部来说，它受到得就是交变得接触应力。如果接触应力超过了轮齿得许用接触应力，在载荷得多次反复作用下，齿面表层就会出现不规则

9、得细 微得疲劳裂纹。措施：可采用提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、使用黏度较高得润滑油等措施4、一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易出现疲劳点蚀？哪个轮齿不易出 现弯曲疲劳折断？理由如何 ？答:一对齿轮传动，一般都就是小齿轮容易出现齿面疲劳点蚀，小齿轮容易出现弯曲疲劳折|断；大齿轮不容易出现齿面疲劳点蚀，大齿轮不容易出现弯曲疲劳折断 因为，大齿轮分度圆直径大（基圆直径大）渐开线齿廓曲率小、齿廓较为平直，接触强度比小齿 轮高。大齿轮在工作时，相同时间，比小齿轮循环次数少、应变次数少，不易发生轮齿疲劳折 断5、 齿轮传动设计过程中，在确定小齿轮得齿数zi与模数m时，要考虑哪些因素 ？答：齿数

10、Z :为避免根切，标准直齿圆柱齿轮最小齿数Zmin=17，斜齿圆柱齿轮Zmin=1 7Cos 3大齿轮齿数为小齿轮齿数得整数倍，跑合性能好而对于重要得传动或重载、高速传动，大小齿轮得齿数互为质数，这样轮齿磨损均匀，有利于提高寿命在满足弯曲强度得前提下，适当减小模数，增大齿数。高速齿轮或对噪声有严格要求得齿轮传动建议取z 1仝25。模数m齿轮模数必须取标准值。为方便加工测量，一个传动系统中，齿轮模数得种类应尽量少.传递动力得齿轮，其模数不宜小于1>5m m过小则加工检验不便。四、分析与计算1、试设计两级减速器中得低速级直齿轮传动。已知：用电动机驱动，载荷有中等冲击，齿轮相对于支承位置不对称

11、，单向运转，传递功率P = 10 kW,低速级主动轮转速 m = 4 0 Or/ mi n，传动比 i = 3、5。解（1）选择材料，确定许用应力由表7 1 ,小轮选用45钢，调质，硬度为 22 0 HBS,大轮选用45钢，正火，硬度为190HBS由图7 10c与图7 -1 2 c分别查得:(T hi imi=555 MPad Hiim 2=530 MP ad Fiimi = 1 90 MPa(T Flim 2 =180 MP a由表7-8查得S=1、1,S=1、4，故因硬度小于35 0 H BS,属软齿面，按接触强度设计，再校核弯曲强度。（2）按接触强度设计计算中心距: 取（TH=厅 h2=

12、4 81 MPa 小轮转矩 取齿宽系数0 a=0、4, i = u=3、5由于原动机为电动机，中等冲击，支承不对称布置，故选8级精度 .由表75选K =1、5。 将以上数据代入 , 得初算中心距 ac=223、 7mm（3）确定基本参数,计算主要尺寸 选择齿数取乙=20 ,则 z 2= u, z 1= 3、5 X 20=7 0 确定模数由公式 a = m（ z 1+ z 2） / 2 可得：m= 4、9 8查标准模数，取 m = 5 确定中心距a = m （z计Z2） / 2 = 5 X（ 20+70） /2= 2 2 5 m m 计算齿宽b=0aa=0、 4X22 5=90 m m 计算齿轮

13、几何尺寸（此处从略）4）校核弯曲强度按 zi=20 ,Z2=70 由表 7-9 查得 Yfs 1=4、3 4、Yfs2 =3、9,代入上式得：CT F1= 6 8、8MPX CT f 1，安全d F2=61、8MPa< T f2,安全（5） 设计齿轮结构，绘制齿轮工作图 . （略）2 、设计一对闭式斜齿圆柱齿轮传动。已知 : 用单缸内燃机驱动 , 载荷平稳 , 双向传动 , 齿轮 相对于支承位置对称，要求结构紧凑。传递功率P =12 kW低速级主动轮转速 ni = 35 0 r/min, 传动比i = 3。解 : （ 1 ）选择材料，确定许用应力由表7- 1 ,两轮均选用20CrMn T

14、i，渗碳淬火，小轮硬度为59 HRC大轮56 HRC由图7- 1 0d与图7-12d分别查得：ct hi im1 = 1 4 4 0 M P act Hii m2= 1 360 MPat fi i m= 3 70 MPa t fi im 2 = 3 60 MPa由表 7-8 查得 Sh=1、3, Sf=1、6,故因硬度大于3 50HBS，属硬齿面，按弯曲强度设计，再校核接触强度。（2）按弯曲强度设计计算法向模数：1 ）由于原动机为单缸内燃机，载荷平稳，支承对称布置，故选8级精度。由表7 5选K =1 、 6.2）小轮转矩3 ）取齿宽系数叶=0、44）初选螺旋角卩=15°5）取 zi

15、=20, i =u =3 , Z2=uzi = 3X 20=60。当量齿数:z v i=22、1 9Zv2=66、5 7由表 7 9 查得 Yfsi =4、3、Yfs 2=4,比较 Yfs / :(T fYfsi/ (TF： 1=4、3/162=0、0265Yfs/ :北2=4/158=0、02 5 3Yfs1/ Tf： i得数值大，将该值与上述各值代入式中，得:mn3.2KT1Yfs cos22a U 1 Z1f3.2 1.6 3.27 1054.3 cos2153 2202 1624 mm0.43 1查标准模数，取 m=4 mm（3 ）确定基本参数，计算主要尺寸1）试算中心距，由表 13- 3中公式a = m （Z1 + Z2） / 2 cos卩得:a