机械设计作业集10答案新版

1、 机械设计作业集第十章 齿轮传动一、选择题101 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有_A、G_；应圆整的有D、E_；没有标准化也不应圆整的有B、C、F、H、I、J。A斜齿轮的法面模数mn B斜齿轮的端面模数mt C直齿轮中心距aD斜齿轮中心距a E齿宽B F齿厚s G分度圆压力角H螺旋角 I锥距R J齿顶圆直径da102 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是_B_。A整体淬火 B渗碳淬火 C调质 D表面淬火103 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_A_为宜。A滚齿、表面淬火、磨齿 B滚齿、磨齿、表面淬火 C表面淬

2、火、滚齿、磨齿 D滚齿、调质、磨齿104为了提高齿轮传动的齿面接触强度应_B_。A分度圆直径不变增大模数 B增大分度圆直径C分度圆直径不变增加齿数 D减小齿宽105为了提高齿轮齿根弯曲强度应_A_。A 增大模数 B增大分度圆直径 C增加齿数 D 减小齿宽106一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的弯曲应力_A_。A sF1>sF2 B sF1<sF2 C sF1=sF2107一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质，大齿轮2选用45钢正火，它们的齿面接触应力_C_。A sH1>sH2 B sH1<sH2 C sH1=sH2108 一

3、对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的应力关系属于下列第 C 种。A sH1sH2， sF1sF2， sH1sH2，sF1sF2B sH1sH2，sF1sF2，sH1sH2， sF1sF2C sH1sH2，sF1sF2， sH1sH2， sF1sF2D sH1sH2， sF1sF2，sH1sH2， sF1sF2（sH、sF、sH、sF分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力）109一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同且寿命系数KN1=KN2，则两轮的弯曲强度为_A_。A大齿轮较高 B小齿轮较高 C

4、相同1010一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力sH1= sH2，则两轮的接触强度_C_。A大齿轮较高 B小齿轮较高 C相同1011有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1模数m1=5mm，z1=25；齿轮2模数m2=3mm，z2=25，它们的齿形系数_ C_。AYFa1>YFa2 B YFa1<YFa2 C YFa1=YFa21012有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm，齿数zl=30；齿轮2的模数m2=3mm，齿数z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积YFa1YSa1_A_YFa2YSa2。A大于 B等于 C小于 D不一定大于、等于或小于1013圆

5、柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽b1略大于大齿轮齿宽b2，其目的是_C_。A 提高小齿轮齿面接触强度 B提高小齿轮齿根弯曲强度 C补偿安装误差，以保证全齿宽接触 D 减少小齿轮载荷分布不均1014对于重要的齿轮传动，可将齿顶进行修缘，目的是_C_。A减小齿间载荷分配不均 B减小齿向载荷分配不均 C减小附加动载荷1015 在齿轮传动中，将齿轮轮齿加工成鼓形齿的目的是_B_。A减小动载荷 B改善载荷沿齿向分布不均 C提高齿轮的传动精度1016 齿轮传动中，动载系数Kv主要是考虑_A_因素对齿轮传动的影响。A齿轮自身制造精度引起的误差 B载荷沿齿宽分布不均C双齿啮合时的载荷分配不均 D齿轮以外的其它10

6、17 齿轮接触强度计算中的材料弹性系数ZE反映了_A_对齿面接触应力的影响。A齿轮副材料的弹性模量和泊松比 B齿轮副材料的弹性极限C齿轮副材料的强度极限 D齿轮副材料的硬度1018对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度的前提下，齿数宜适当取多些，其目的是_C_。A 提高轮齿的弯曲强度 B提高齿面的接触强度 C提高传动的平稳性1019对于闭式硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是_D_。A提高齿面接触强度 B减小滑动系数，提高传动效率 C减小轮齿的切削量 D保证轮齿的弯曲强度 1020设计一对齿数不同的齿轮传动，若需校核其弯曲强度时，一般应_A_。A对大、小齿轮分别校

7、核 B只需校核小齿轮C只需校核大齿轮 D应校核哪一个齿轮，无法判断1021在齿轮传动中，为减少动载荷，可采取的措施是_B_。A改用好材料 B提高齿轮制造精度C降低润滑油粘度 D加大模数1022直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以_C_的当量圆柱齿轮为基础。A大端 B小端 C齿宽中点处二、填空题1023 对齿轮材料的基本要求是：齿面 硬 ，齿芯 韧 ；齿轮传动中，软、硬齿面是以 齿面硬度 来划分的，当 HB<350时为软齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1-HBS2为 3050 ，其原因是 小齿轮的循环次数多 ；当HB³350时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1 = HBS2

8、。1024 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有 调质 、 正火 ，而获得硬齿面的热处理方式有 渗碳淬火 、 整体淬火 、 表面淬火 等。1025一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 点蚀 ，闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 断齿 ，开式齿轮传动的主要失效形式是 磨损 ，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是 胶合 。1026 在闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀经常首先出现在 节线附近靠近齿根 处，其原因是该处 为单齿啮合区 、 摩擦力大润滑不良 。1027 在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，其计算模型是 悬臂梁 ，设计的主要参数是 模数m 。一对齿轮传动中，大

9、、小齿轮的弯曲应力 不相等 。1028 齿轮齿面接触应力计算公式是在 赫芝 公式的基础上推导出的，影响齿面接触应力最主要的参数是 分度圆直径d1（中心距a） 。一对标准齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件保持不变，仅增大齿数z1，而减小模数m，则齿轮的齿面接触疲劳强度 不变 。1029渐开线齿轮的齿形系数YFa的物理意义是 轮齿形状对弯曲应力的影响 ，标准直齿圆柱齿轮的YFa值只与齿轮的 齿数 有关。设有齿数相同的A、B、C三个标准齿轮，A为标准直齿圆柱齿轮，B为b15º的斜齿圆柱齿轮，C为d=30º的直齿锥齿轮，试比较这三个齿轮的齿形系数，最小的是 C ，最大的是 A 。

10、1030 齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim和接触疲劳强度极限Hlim是经持久疲劳试验并按失效概率为 1% 来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为脉动循环。1031 一齿轮传动装置如图所示，轮1为主动，在传动过程中，轮2的齿根弯曲应力按 对称 循环变化，而其齿面接触应力按 脉动循环 变化。若求得其齿根最大弯曲应力为300MPa，则最小应力值为 -300MPa ，应力幅值为300MPa，平均应力为 0 。1032 在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角既不宜过小，也不宜过大，因为过小，会使得 斜齿轮的优点不能充分发挥 ，而过大又会使得 轴向力过大 。因此，在设计计算中，的取值应为 820° ，可以通

11、过调整而对 中心距 进行圆整。1033 填注下表中参数的荐用范围（一般情况下）：三、分析与思考题1034 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力?答：1、加大齿根圆角半径，以减小应力集中；2、增加轴的刚性，使受载均匀；3、采用合适的热处理使齿芯具有足够的韧性；4、对齿根进行强化处理。1035 齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？答：齿面点蚀一般首先发生在轮齿节线附近靠近齿根处。开式齿轮传动的主要失效是磨损，还没有出现点蚀就可能已磨损了。措施：1、提高齿面硬度，降低粗糙度；2、提高润滑油粘度；3、采用正传

12、动，提高综合曲率半径， 减小接触应力。1036软齿面齿轮和硬齿面齿轮是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别？为什么？答：根据齿面硬度划分，HB<350，为软齿面；HB³350，为硬齿面。硬齿面齿轮的加工比软齿面多了齿面硬化处理和精加工两道工序，主要是因为齿面硬化处理后有变形出现，需要精加工。1037在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高齿轮齿面抗胶合的能力?答：在高速重载工况下工作的闭式齿轮易出现胶合破坏，提高齿轮齿面抗胶合的能力，可：1、提高齿面硬度，降低粗糙度；2、低速用粘度大的润滑油，高、中速及重载低速用极压润滑

13、油；3、采用变位齿轮，减小滑动系数；4、减小模数，降低齿高，减小滑动系数；5、两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB1-HB2=3050。为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？答：拉应力导致疲劳裂纹的扩展。在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用什么措施提高弯曲强度？答：1、增大模数m；2、适当增大齿宽b；3、采用正变位齿轮。1038 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩T1、齿宽b均保持不变，试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化? (1)模数m不变，齿数z1增加； (2)齿数z1不变，模数m增大； (3)齿数zl增加一倍，模数

14、m减小一半。答：（1）弯曲应力（d1增大，Fn减小，YFaYsa减小），接触应力（d1增大）；（2）弯曲应力（m增大，d1增大，Fn减小），接触应力（d1增大）；（3）弯曲应力（m减小使sF大量增大，z1增大使sF少量减小），接触应力不变（d1不变）；1039一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等?大、小齿轮的接触强度是否相等?在什么条件下两齿轮的接触强度相等? 答：在任何情况下，大、小齿轮齿面接触应力都相等，但接触强度不一定相等，因为大、小齿轮的材料、热处理等不同，许用接触应力不一定相等。两齿轮的许用接触应力相等，即：，两齿轮的接触强度相等。1040一对圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮

15、齿根弯曲应力是否相等?大、小齿轮弯曲强度相等的条件是什么?答：一般大、小齿轮齿根弯曲应力不相等，sF1>sF2。大、小齿轮弯曲强度相等的条件是：试分析一对标准直齿圆柱齿轮传动，在中心距和传动比一定的情况下，齿数和模数的不同选择方案各有何利弊? 答：齿数增大，模数减小，则：1、重合度a，传动平稳；2、齿高h，滑动系数，磨损；3、da，齿轮重量，切削量；4、齿轮弯曲强度。 齿宽系数d的大小对齿轮传动的尺寸和强度影响如何?选取时要考虑哪些因素? 答：齿宽系数d越大，则齿轮的有效齿宽越大，齿轮的承载能力越强，强度越高；但齿宽越大，齿轮的偏载越严重，使得载荷分布不均匀，K增大，计算应力增大，强度降

16、低。因此，要根据支承方式适当选择齿宽系数d。1045在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽?在强度计算时是采用哪个齿宽?圆锥齿轮传动又如何? 答：因为轴系零件和箱体存在加工和装配误差，使得两齿轮轴向错位而减小了轮齿的接触宽度，为了保证轮齿的接触宽度，通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽。在强度计算时采用的有效齿宽是大齿轮的齿宽。圆锥齿轮则两齿轮的齿宽取为相等，因为圆锥齿轮的轴向位置可以调整，而且要求两齿轮的锥顶重合，大端面应当对齐。1046在齿轮传动中，载荷分布不均匀系数K与哪些因素有关？可采取哪些措施减小K？答：载荷分布不均匀系数K考虑载荷沿轮齿接触线分布不均匀的影响，这主

17、要是由于系统变形（轴、轴承、箱体等）引起的，有弯曲变形和扭转变形，可采取如下措施减小K：1、提高轴、轴承、机架的刚度；2、提高齿轮的制造、安装精度；3、尽量使齿轮相对轴作对称布置，避免悬臂布置；4、适当减小齿宽；5、转矩从远离齿轮端输入；6、重要传动中的齿轮作成鼓形齿。1047 有一对标准直齿圆柱齿轮传动。有关参数和许用值如下表，试分析比较哪个齿轮的弯曲疲劳强度高? 哪个齿轮的接触疲劳强度高?答：弯曲强度可比较齿轮1的弯曲强度高。接触强度可比较 和显然 ，齿轮1的接触强度高。1048 现有A、B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动。其参数如下表所示。其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。试

18、分析比较这两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低。 解：两对齿轮的材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同，即表示其许用应力都相同，只需比较其计算应力的大小。 A: d1=mz1=2×40=80mm B: d1=mz1=4×20=80mm弯曲强度：每对齿轮都是小齿轮的弯曲应力大，只算小齿轮的弯曲应力。A：B：B对齿轮的弯曲强度高。接触强度：A：B：两对齿轮的接触强度一样高。1049 一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中心距和许用应力不变，小齿轮转速 n1从960 r/min降为720 r/min。试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证该传动

19、具有原来的抗弯曲强度?答：由于转速下降，使得传递的扭矩增加，有即扭矩增加为原来的 倍。由弯曲应力计算公式只有改变齿宽b，并使其等于原用值的1.333倍才能保证该传动具有原来的抗弯曲强度。1050两级齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？答：斜齿圆柱齿轮应置于高速级，这是因为斜齿轮在高速级时相对于低速级时的轴向力小，可使轴承受力较小。若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级，这是因为高速级速度高、受力小，锥齿轮的尺寸较小，便于加工。1051 （3）

20、答：齿轮4的接触强度最弱。1051 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速级齿数z1=44, z2=94，模数 m12=2.5 mm，中心距 a 12 = 175 mm，齿宽b2= 90mm；低速级齿数z3=40，z4=75，模数m34= 3 mm，中心距a34 =175 mm，齿宽b4=100 mm；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分别为： H1H3= 550 MPa，H2H4=420MPa；传动的摩擦损耗可忽略不计，假设两对齿轮传动的载荷系数K相同。试： (1)标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向，以使 II轴轴承上所受轴向力小些；(2)画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向)；(3)判

21、断哪个齿轮的接触强度最弱。答：题1051图（3）的解答在上一页。1052图示为二级圆锥­圆柱齿轮减速器简图，输入轴转向n1如图所示。(1)合理确定斜齿轮3和4的螺旋线方向（画在图上），；(2)在图上画出各齿轮的圆周力、径向力和轴向力的方向；(3)轴为输出轴，应从轴的哪端输出扭矩为好？为什么？答：题1052图应从轴的上端输出扭矩，使弯曲、扭转的变形抵消一部分。1053有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为：m=4mm、z1=20、z2=60，经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又进行了两种方案设计。方案二为：m=2mm、z1

22、=40、z2=120，其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求；方案三为：m=2mm、z1=30、z2=90。假设改进后其工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，问：(1)改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？(2)应采用哪个方案更合理？为什么？答：(1) 方案二 与方案一的d1相同，齿面接触疲劳强度不变，可用。方案三比方案一的d1减小，齿面接触疲劳强度降低，不可用。(2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在d1不变的条件下，齿数多、模数小有如下优点：1、重合度a，传动平稳；2、齿高h，滑动系数，磨损；3、da，齿轮重量，切削量。四、设计计算题1052 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为H1=700MPa，H2 =600MPa，求得中心距a=100mm；现改用H1=600MPa，H2=400MPa的材料，若齿宽和其它条件不变，为保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距a。解： 即1053 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，