机械设计基础习题11-2

1、解题注意要点：(1) 一对斜齿轮旋向相反，1轮右旋，2轮左旋。(2)为使3轮轴向力与2轮反向，3轮左旋、4轮右旋。(3)为求齿轮3的分力，先求螺旋角T3和3 3。第11章齿轮传动精选例题与解析例11-1二级圆柱齿轮减速器，其中一级为直齿轮，另一级为斜齿轮。试问斜齿轮传动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组成减速器，锥齿轮传动应置于高速级还是 低速级？为什么？答：在二级圆柱齿轮传动中，斜齿轮传动放在高速级，直齿轮传动放在低速级。其原因有三点：1)斜齿轮传动工作平稳，在与直齿轮精度等级相同时允许更高的圆周速度，更适于高速。2)将工作平稳的传动放在高速级，对下级的影响较小。如将

2、工作不很平稳的直齿轮传动放在高速级，则斜齿轮 传动也不会平稳。3)斜齿轮传动有轴向力，放在高速级轴向力较小，因为高速级的转矩较小。由锥齿轮和斜齿轮组成的二级减速器，一般应将锥齿轮传动放在高速级。其原因是：低速级的 转矩较大，齿轮的尺寸和模数较大。当锥齿轮的锥距R和模数m大时，加工困难，制造成本提高。例11-2 一对齿轮传动，若按无限寿命考虑， 如何判断其大小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪 个不易发生齿根弯曲疲劳折断？答：一对齿轮的接触应力相等，哪个齿轮首先出现点蚀，取决于它们的许用接触应力oH,其中较小者容易出现齿面点蚀。通常，小齿轮的硬度较大，极限应力crlim较大，按无限寿命设计，小齿轮的

3、许用接触应力<IH 1较大，不易出现齿面点蚀。判断哪个齿轮先发生齿根弯曲疲劳折断，即比较两轮的弯曲疲劳强度，要比较两个齿轮的YFa1YSa1和YFa2YSa2 ,其比值较小者弯曲强度较高，不易发生轮齿疲劳折断。二 F 】1二 F 2例11-3图小双级斜齿圆柱齿轮减速器，图速级：mn=2 mm, z1=22, z2 =95, otn=20，a =120,齿轮 1 为右旋；低速级：mn= 3 mm, z3 =25, Z4=79 , an =20°, a =160。主动轮转速 n=960 r/min ,转向如图，传递功率P = 4 kW,不计摩擦损失，试:(1)标出各轮的车t向和齿轮

4、2的螺旋线方向;(2)合理确定3、4轮的螺旋线方向；(3)画出齿轮2、3所受的各个分力；(4)求出齿轮3所受3个分力的大小。12解:(1)各轮的车t向和2轮的螺向如例11-8图2所示。(2) 3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。(3)齿轮2、3所受的各个分力如图所示。(4)求齿轮3所受分力：n3 =门2n1n1z1il2Z2960 22 =222.3 r/min95P4T3 =T2 =9550 =9550 =171.84 Nm3n3222.33例11-7图2cos P3n (尸(25 +79) =0.975,2a2 1603 =12.8386d3X 二U =76.923 mm cos -30.9

5、75Ft32T32 171.84 103"d?=76.923二4467.84 NFa3 =Ft3tan ' =4467.84 tan12.8386 =1018.23 NFr3 =Ft3 tan : n/cos -：3 =4467.84 tan20 /cos12.8386 =1667.86 N例11-4 一对直齿圆锥齿轮传动如图所示，齿轮 1主动，1=960 r/min ,转向如图，传递功率 P = 3 kW ,已知：m = 4mm , zi=28 , Z2 = 48 , b =30mm , R =0.3, a =20口，试求两轮所受三个分力的大 小并在图中标出方向。解：(1)

6、两轮所受分力的方向如例11-8图2所示。(2)求各个分力的大小：例11-8 图2P 3T1 =95509550 =29.844 Nm1 n1960dm1 =mz1(1 -0.5 R) =4 28 (1 -0.5 0.3) =95.2 mmtan 61 =z"Z2 =0.5833,a=30.2564口 = 30力5'23"二型dm1二2 29.844 103一 95.2二 627 NFr1=Ft1tan ： cos、1 =627 tan 20cos30.2564=197 NFr1=Ft1tan： sin、1 =627 tan20sin 30.2564=115 N例11

7、-5图示圆锥一斜齿圆柱齿轮减速器。齿轮 1主动，转向如图，锥齿轮的参数为：模数m=2.5mm , zi =23 , Z2 = 69, a =20 口，齿宽系数 r =0.3;斜齿轮的参数为：模数 mn=3mm , Z3=25 , Z4=99, 4 =20、试：(1)标出各轴的转向；(2)为使n轴所受轴向力较小，合理确定3、4轮的螺旋线方向；(3)画出齿轮2、3所受的各个分力。(4)为使H轴上两轮的轴向力完全抵消，确定斜齿轮3的螺旋角3 3 (忽略摩擦损失)解：(1)各轮的转向如例11-9图2所示。(2) 3、4轮的螺旋线方向如图所示。(3)齿轮2、3所受分力如图所示。(4)确定斜齿轮3的螺旋角

8、33：若使H轴不受轴向力，必须：| Fa2| 二| Fa3|根据：Fa2 = Ft2 tan : sin、；2Fa3 = Ft3 tan - 3得到：Ft2 tan_isin、2 : Ft3 tan : 3即： tan =昆 tan = sin :.2 3Ft32忽略摩擦损失：丁2= T3, Ft2 = 2T2/dm2则.Ft22T2/dm2 _ d3 丁一 2T3/d3 一二例11-5 图2dm2 =d2(1 -0.5/)=mz2(1 -0.5幻)，d3 =mnZ3/COS3 、2 二tan(z2/z1)二tan(69/23) =71.5651sin ：3mnZ3mz2 c1 -0.5 R)

9、tan sin、2将上述4式代入前式得到3 252.5 69 (1 -0.5 0.3)父 tan200M sin 71.5651 口= 0.17662P =10.1729°= 10。10 22自测题、选择题11-1 .对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为 A.轮齿疲劳折断B .齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.齿面胶合11-2 . 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 。A.轮齿疲劳折断B .齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.齿面胶合11-3 .高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为A.轮齿疲劳折断B .齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.齿面胶合11-4 .齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生

10、在 。A.靠近齿顶处B .靠近齿根处C.节线附近的齿顶一侧D .节线附近的齿根一侧11-5 . 一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用 的齿轮代替。A . 40Cr调质B .适当增大模数 mC. 45钢齿面高频淬火D.铸钢ZG310-57011-6 .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 。A.大、小齿轮的硬度相等B .小齿轮硬度高于大齿轮硬度C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度D.小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面11-7 .一对齿轮传动，小轮材为40Cr；大轮材料为45钢，则它们白接触应力 A. CrH1 =°-h 2B. O_ H1 < H 2C

11、 仃 H1> 仃 H2D . 0 H1 < G H 211-8 .其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力 。A.不变B.增为原应力的2倍C.增为原应力的4倍D.增为原应力的16倍11-9. 一对标准直齿圆柱齿轮，zi = 21, Z2 = 63,则这对齿轮的弯曲应力 。A.仃 F1> 仃 F2B. ° F1 < ° F2C.仃 F1 = °F2D. ° F1 < ° F211-10 .对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 。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

12、曲强度设计，再校核接触强度D .只需按弯曲强度设计。11-7 .设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数zi的原则是 。A. Zi越多越好B . Zi越少越好C. Zi >17,不产生根切即可D.在保证弯曲强度的前提下选多一些11-12 .设计硬齿面齿轮传动，当直径一定，常取较少的齿数，较大的模数以 。A.提高轮齿的弯曲疲劳强度B .提高齿面的接触疲劳强度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11-13. 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将。A.增大C.保持不变B .减小D.略有减小i和齿数和zs = z1 + z2不

13、变，而增大模数 m,则齿轮的A.弯曲强度提高，接触强度提高C.弯曲强度与接触强度均不变B .弯曲强度不变，接触强度提高D .弯曲强度提高，接触强度不变11-14 .设计齿轮传动时，若保持传动比11-15.在下面的各种方法中，不能提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度。A.直径d不变而增大模数B .改善材料C.增大齿宽bD.增大齿数以增大 d11-16.在下面的各种方法中， 不能增加齿轮轮齿的弯曲疲劳强度。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11-17 .在圆柱齿轮传动中，轮齿的齿面接触疲劳强度主要取决于 A.模数B.齿数C.中心距D.压力角11-18.为提高齿轮传动

14、的接触疲劳强度，可采取的方法是： 。A.采用闭式传动B.增大传动的中心距C.模数不变，减少齿数D .中心距不变，增大模数11-19 .保持直齿圆柱齿轮传动的中心距不变，增大模数m,则。A.轮齿的弯曲疲劳强度提高B .齿面的接触强度提高C.弯曲与接触强度均可提高D .弯曲与接触强度均不变11-20 .圆柱齿轮传动的中心距不变，减小模数、增加齿数，可以 A.提高齿轮的弯曲强度B .提高齿面的接触强度C.改善齿轮传动的平稳性D.减少齿轮的塑性变形11-21 .在计算标准直齿圆柱齿轮的弯曲强度时，齿形系数 YFa取决于A.模数mB .齿数zC.分度圆直径dD .重合度11-22 .轮齿弯曲强度计算中的

15、齿形系数YFa与 无关。A.齿数zC.模数mD ,斜齿轮的螺旋角311-23.现有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮 1: m1=3 mm、Z1 =25 ,齿轮2： m2 = 4 mm、Z2=48 , 则它们的齿形系数。A.YFa1> YFa2B YFa1<YFa2C.YFa1= YFa2D .丫尸对&Yfa211-24 .设计一对闭式软齿面齿轮传动。在中心距 a和传动比i不变的条件下，提高齿面接触疲劳强度最有效的方法是 A.增大模数，相应减少齿数C.提高加工精度11-25 . 一对齿轮传动的接触强度已够,A.增大中心距C.使中心距不变，增加齿数B .提高主、从动轮的齿面硬度D.增

16、大齿根圆角半径而弯曲强度不足，首先应考虑的改进措施是B .使中心距不变，增大模数D .模数不变，增加齿数11-26 .齿轮设计时，当随着选择齿数的增多而使直径增大时，若其他条件相同，则齿轮的弯曲承载能力。B .成线性地增加A.成线性地减小。C.不成线性，但有所减小D .不成线性，但有所增加11-27 .计算一对直齿圆柱齿轮的弯曲疲劳强度时，若齿形系数、应力修正系数和许用应力均不 相同，则应以 为计算依据。A.5较小者B . YFaYsa较大者C. 上吐较小者C . 叵L 较大者YFaYsaYFaYsa11-28 .在以下几种工况中， 齿轮传动的齿宽系数 。d可以取大些。A.对称布置B .不对称

17、布置C.悬臂布置11-29 .在下列措施中,A.降低齿面粗糙度C.增加齿轮宽度D.同轴式减速器布置可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数KpB .提高轴系刚度D .增大端面重合度45钢，一般采取的热处理11-30 .对于齿面硬度w 350 HBS的齿轮传动，若大、小齿轮均采用方式为。A.小齿轮淬火，大齿轮调质B .小齿轮淬火，大齿轮正火C.小齿轮调质，大齿轮正火D .小齿轮正火，大齿轮调质11-31 . 一对圆柱齿轮，常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽些，是为了 A.使传动平稳B .提高传动效率C.提高小轮的接触强度和弯曲强度D.便于安装，保证接触线长11-32 .齿面硬度为5662HRCW合金钢齿轮

18、的力口工工艺过程为 。A.齿坯加工一淬火一磨齿一滚齿B .齿坯加工一淬火一滚齿一磨齿C.齿坯加工一滚齿一渗碳淬火一磨齿D.齿坯加工一滚齿一磨齿一淬火11-33 .锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式计算，当量齿轮的齿数、模数是锥齿轮的A.实际齿数，大端模数C.当量齿数，大端模数11-34 .锥齿轮的弯曲疲劳强度计算是按A.大端分度圆锥C.齿宽中点处分度圆锥11-35 .选择齿轮的精度等级时主要依据A.传动功率C.使用寿命B .当量齿数，平均模数D .实际齿数，平均模数上齿形相同的当量圆柱齿轮进行的。B .大端背锥D .齿宽中点处背锥OB .载荷性质D .圆周速度、填空题11-36 . 一般

19、开式齿轮传动的主要失效形式是 和;闭式齿轮传动的主要失效形式是 和 ； 又闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是； 闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。11-37 对于闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式为，一般是按强度进行设计，按 强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是；11-38 对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是，但通常只按强度计算。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。11-39 在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于的反复作用而产生的，点蚀通常首先出现在 。11-40.齿轮设计中，对闭式软齿面传动，当直径di一定，一般zi选彳导 些；对闭式硬齿面传动，则取 的齿数zi,以使 增大，提高轮齿

20、的弯曲疲劳强度；对开式齿轮传动，一般z1 选得 些。11-41 .设计圆柱齿轮传动时，当齿轮 布置时，其齿宽系数 如可选得大些。11-42 .对软齿面（硬度W 350 HBS齿轮传动，当两齿轮均采用45钢时，一般采用的热处理方式为：小齿轮，大齿轮。11-43 斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa 与齿轮的参数、 和 有关；而与 无关。11-44 .影响齿轮齿面接触应力oh的主要几何参数是 和;而影响其极限接触应力 Hlim 的主要因素是和 。11-45 一对减速齿轮传动，若保持两轮分度圆的直径不变，减少齿数并增大模数，其齿面接触 应力将 。11-46 一对齿轮传动，若两轮的材料、热处理方式及许用应力均

21、相同，只是齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度；两齿轮的接触疲劳强度。11-47 一对直齿圆柱齿轮，齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足，可采用下列措施：， ， 来提高弯曲疲劳强度。11-48 在材料、热处理及几何参数均相同的直齿圆柱、斜齿圆柱和直齿圆锥三种齿轮传动中，承载能力最高的是传动，承载能力最低的是传动。三、简答题11-49 开式和闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则各是什么？其设计准则针对的失效形式各是什？11-50 齿轮的齿根弯曲疲劳裂纹发生在危险截面轮齿的那一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力，可采取哪些措施？11-51 齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀可

22、采取哪些措施？11-52 .齿轮传动设计中，为什么引入动载系数Kv?减小动载荷的措施有哪些？11-53 . 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？11-54 .在选择齿轮传动比时， 为什么锥齿轮的传动比常比圆柱齿轮选得小些？为什么斜齿圆柱 齿轮的传动比又可比直齿圆柱齿轮选得大些？11-55 . 一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮弯曲疲劳强度相等的条件是什么？接触疲劳强度 相等的条件又是什么？11-56.要设计一个由直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮组成的多级传动，它们之间的先后顺序应如何布置才合理？为什么？11-57 .设计

23、圆柱齿轮传动时，常取小齿轮的齿宽b1大于大齿轮的齿宽 b2,为什么？在强度计算公式中，齿宽 b应代入b1还是b2?11-58 .齿轮传动设计过程中，在确定小齿轮的齿数4和模数m时，要考虑哪些因素？四、分析计算题题11-59图11-59 .图木为二级斜齿圆柱齿轮减速器， 局速级：mn1 =2 mm, Z1= 20, Z2= 80, P1=13°, ot =20°,低速级：mn3= 3 mm, Z3= 25, Z4= 75, P3 = 12°, a = 20 ,齿轮 1 为右旋，n = 960 r/min ,转向 如图，传递功率 耳=5 kW,忽略摩擦损失。试：1）在图上标出n、出轴的转向；2）合理确定（在图上标出）各轮的旋向；3）确定2、3轮所受各个分力的大小和方向。4）计算3 3取值多大才能使n轴不受轴向力。11-60 .题11-60图所示为二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级与低速级的传动比