机械设计习题集第十章答案课件

1、机械设计习题集第十章答案 第十章第十章 一、选择题一、选择题10-1 A、G D、E B、C、F、H、I、J 10-14 C 10-15 B 10-16 A 10-17 A 10-18 C 10-19 D二、填空题二、填空题10-23 对齿轮材料的基本要求是：齿面对齿轮材料的基本要求是：齿面 硬硬 ，齿芯齿芯 韧韧 ；齿轮传；齿轮传动中，软、硬齿面是以动中，软、硬齿面是以 齿面硬度齿面硬度 来划分的，当来划分的，当 HB350时为软时为软齿面，一般取小、大齿轮的硬度齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1-HBS2为为 3050 ，其原因，其原因是是 小齿轮的循环次数多小齿轮的循环次数多 ；当；当

2、HB350时为硬齿面，一般取小、时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度大齿轮的硬度HBS1 = HBS2。10-2 B 10-3 A 10-4 B 10-5 A 10-6 A 10-7 C10-8 C 10-9 A 10-10 C 10-11 C 10-12 A 10-13 C 10-20 A 10-21 B 10-22 C机械设计习题集第十章答案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

3、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 为单齿啮合区接触应力大 、润滑不良 摩擦力大。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和齿宽b 。一对齿轮传动中，大、小齿轮的弯曲应力 一般不相等 。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和d2(中心距a) 和齿宽。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

4、z1，而减小模数m，则齿轮的齿面接触疲劳强度 不变 。机械设计习题集第十章答案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z和变位系数x 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b15的斜齿圆柱齿轮，C为d=30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 。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

5、，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 。123机械设计习题集第十章答案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）：机械设计习题集第十章答案1038 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩，、转矩T

6、1、齿宽、齿宽b均均保持不变，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什么变化? (1)模数模数m不变，齿数不变，齿数Z1增加；增加； (2)齿数齿数z1不变，模数不变，模数m增大；增大； (3)齿数齿数zl增加一倍，模数增加一倍，模数m减小一半。减小一半。答：答：SaFaFYYbmdKT112 EHHZZuubdKT 12211（1）弯曲应力）弯曲应力（d1增大，增大，YFaYsa减小），减小）， 接触应力接触应力（d1增大）；增大）；（2）弯曲应力）弯曲应力（m增大，增大，d1增大，），接触应力增大，），接触应力（d

7、1增大）；增大）；（3）弯曲应力）弯曲应力（m减小使减小使 F大量增大，大量增大，Z1增大使增大使 F少量减小），少量减小）， 接触应力不变（接触应力不变（d1不变）；不变）； 三、分析与思考题三、分析与思考题机械设计习题集第十章答案1041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=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

8、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？解方案一：分析：直径d1决定齿面接触疲劳强度，模数m决定齿根弯曲疲劳强度mmzmdmmm80204411方案二：mmzmdmmm80402211 齿面接触疲劳强度满足 11dd方案三：mmzmdmmm06032211 齿根弯曲疲劳强度满足 mm足齿面接触疲劳强度不满 11dd1可用不可用机械设计习题集第十章答案(2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在强度均满足的条件下，齿数多、模数小有如下优点：1、重合度，传动平稳；，传动平稳；2、齿

9、高h，滑动系数，滑动系数，磨损，磨损、切削量、切削量 ；3、da，齿坯小，齿轮重量，齿坯小，齿轮重量 。机械设计习题集第十章答案齿轮mzYFaYsabFH12mm202.82.245mm490MPa570MPa22mm502.42.340mm400MPa470MPaSaFatFYYbmKFEHtHZZuubdKF11 5479228249011111.YYSaFaFFF 4672324240022222.YYSaFaFFF 1044 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? 弯曲强度答：接触强度H1=H2只比较H1、H

10、2即可机械设计习题集第十章答案1045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。试分析比较这两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低。 齿轮对mz1z2bA2409060B4204560 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=240=80mm B: d1=mz1=420=80mm弯曲强度：004226714212111111111.YYmYYdmbKTYYmbKFASaAFaAASaAFaAAAAASaAFaAAtAAF 每对齿轮都是小齿轮的

11、弯曲应力大，只比小齿轮的弯曲应力。085145518212111111111.YYmYYdmbKTYYmbKFBSaBFaBBSaBFaBBBBBSaBFaBBtBBF 接触强度：接强相等。HBHA机械设计习题集第十章答案1046一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中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，小齿轮转速心距和许用应力不变，小齿轮转速 n1从从960 r/min降为降为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具有原来的抗弯曲强度该传动具

12、有原来的抗弯曲强度?nnPT11095506 439607201111 nnTTSaFaSaFatFYYbmdKTYYbmKF112 bTbT 113411 TTbbFF 强度不变即机械设计习题集第十章答案12344n1aF2aF2rF1rF1tF2tF3aF4aF4rF3rF3tF4tFnn1047 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速级齿数级齿数z1=44, z2=94，模数，模数 m12=2.5 mm，中心距，中心距 a 12 = 175 mm，齿宽，齿宽b2= 90mm；低速级齿数；低速级齿数z3=40，z4=75，模

13、数，模数m34= 3 mm，中心距，中心距a34 =175 mm，齿宽，齿宽b4=100 mm；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分别为：别为： H1 H3 = 550 MPa，H2 H4 = 420MPa；传动的摩擦；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损耗可忽略不计，假设两对齿轮传动的载荷系数K相同。试：相同。试： (1)标出齿轮标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向，以使轮齿螺旋线的旋向，以使 II轴轴承上所受轴向力小些；轴轴承上所受轴向力小些；(2)画出各齿轮的受力图画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向力的作用点和方向)；(3)若两对齿轮均为直齿轮

14、，判断哪个齿轮的接触强度最弱。若两对齿轮均为直齿轮，判断哪个齿轮的接触强度最弱。机械设计习题集第十章答案1049图示为二级圆锥图示为二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴圆柱齿轮减速器简图，输入轴转向转向n1如如图所示。图所示。(1)合理确定斜齿轮合理确定斜齿轮3和和4的螺旋线方向（画在图上），；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；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，应从轴为输出轴，应从轴的哪端输出扭矩为好？为什么？轴的哪端输出扭矩为好？为什么？12341nnn1aF2aF1rF2rF1tF2tF3aF4aF4rF3rF

15、3tF4tF 应从应从轴的上端（远离齿轮端）输出扭矩，使弯曲、扭转的变轴的上端（远离齿轮端）输出扭矩，使弯曲、扭转的变形产生的齿向载荷分布不均抵消一部分。形产生的齿向载荷分布不均抵消一部分。机械设计习题集第十章答案四、设计计算题四、设计计算题1050 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为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，求得中心距a=100mm；现改用；现改用H1 =600MPa，H2 =400MPa的材料，若齿宽和其它条件不变，为保的材料，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证

16、接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距a。121111121dZZuubdKTZZuubdKFEHEHtH (uddda 1221121HHHH aaddHHHH 11mmaaHH1502310022 机械设计习题集第十章答案1051 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力H1 =500MPa，H2=430MPa，许用弯曲应力F1 =340MPa， F2 =280MPa，弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩T2 (不计功率损失)。 347855182340111.YYS

17、aFaF 解：1、计算弯曲强度允许的输出转矩 FSaFaSaFatFYYzbmKTYYbmKF 1212 9870751282280222.YYSaFaF Nmm.YY,YYminKzbmTSaFaFSaFaF245552987085122044022222111121HEHHZZuuzbmKT122121 NmmZZuuKzbmTEHHH56312)8 .1895 . 2430(434 . 1220440),min(122222212121NmmnnTT1689383563122112 2、计算接触强度允许的输出转矩NmmnnTT73665732455522112机械设计习题集第十章答案10

18、一一56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数z1=20，传动比传动比i=3，模数，模数 m=4mm，齿宽，齿宽 b = 80 mm，齿面接触应力，齿面接触应力H = 400MPa，大齿轮齿根弯曲应力，大齿轮齿根弯曲应力 F2 = 50 MPa。现可忽略载荷系数。现可忽略载荷系数K对强度的影响，试求：对强度的影响，试求：（1）小齿轮的齿根弯曲应力）小齿轮的齿根弯曲应力F1；（2）当其他条变，而）当其他条变，而 b =40mm时的齿面接触应力时的齿面接触应力H和齿根弯曲应和齿根弯曲应力力F1、F2；（3）当传动比）当传动比i及其他条件不变

19、，而及其他条件不变，而 z1= 40，m = 2 mm时的齿面接时的齿面接触应力触应力H和齿根弯曲应力和齿根弯曲应力F1、F2。MPaYYYYSaFaSaFaFF01.5573. 128. 255. 18 . 250221121解：（1） HEHHZZuubdKT 12211MPabbHH68.5654080400 FSaFaFYYbmdKT 112MPabbFF02.110408001.5511MPabbFF10040805022（2）（2）机械设计习题集第十章答案10一一56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数z1=20，传动比传

20、动比i=3，模数，模数 m=4mm，齿宽，齿宽 b = 80 mm，齿面接触应力，齿面接触应力H = 400MPa，大齿轮齿根弯曲应力，大齿轮齿根弯曲应力 F2 = 50 MPa。现可忽略载荷系数。现可忽略载荷系数K对强度的影响，试求：对强度的影响，试求：（1）小齿轮的齿根弯曲应力）小齿轮的齿根弯曲应力F1；（2）当其他条件不变，而）当其他条件不变，而 b =40mm时的齿面接触应力时的齿面接触应力H和齿根弯和齿根弯曲应力曲应力F1、F2；（3）当传动比）当传动比i及其他条件不变，而及其他条件不变，而 z1= 40，m = 2 mm时的齿面接时的齿面接触应力触应力H和齿根弯曲应力和齿根弯曲应力F1、F2