机械设计习题与答案18齿轮传动解析

一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案)1一般开式齿轮传动的主要失效形式是C。A.齿面胶合B.齿面疲劳点蚀C.齿面磨损或轮齿疲劳折断D.轮齿塑性变形2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A。A.齿面胶合B.齿面疲劳点蚀C.齿面磨损D.轮齿疲劳折断345钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为B。A.45~50HRCB.220~270HBSC.160~180HBSD.320~350HBS4齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为C。A.齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿B.齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿C.齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿D.齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火5齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是D。ABZG340-6406齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。A.跑合阶段B.稳定性磨损阶段C.剧烈磨损阶段D.齿面磨料磨损阶段7对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。A.按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B.按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C.只需按接触强度设计D.只需按弯曲强度设计9对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，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10一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。A.先按接触强度计算B.先按弯曲强度计算C.先按磨损条件计算D.先按胶合条件计算12设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使。A.两者硬度相等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.小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面13一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。A.直径dB.模数mC.齿宽bD.齿数z5钢调质齿轮，经常发生齿面点蚀，修配更换时可用代替。A.40Cr调质B.适当增大模数mA.Zl越多越好B.Zl越少越好D.在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提下，齿数选多些有利16在设计闭式硬齿面齿轮传动中，直径一定时应取较少的齿数，使模数增大以。A.提高齿面接触强度B.提高轮齿的抗弯曲疲劳强度C.减少加工切削量，提高生产率D.提高抗塑性变形能力在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数时，则可以。A.提高齿面的接触强度B.提高轮齿的弯曲强度C.弯曲与接触强度均可提高D.弯曲与接触强度均不变18轮齿的弯曲强度，当，则齿根弯曲强度增大。A.模数不变，增多齿数时B.模数不变，增大中心距时C.模数不变，增大直径时D.齿数不变，增大模数时19为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的方法。A.采用闭式传动B.增大传动中心距C.减少齿数D.增大模数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轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与无关。A.齿数z1B.变位系数xC.模数mD.斜齿轮的螺旋角β22标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YFa只取决于。A.模数mB.齿数ZC.分度圆直径dD.齿宽系数dA.使传动平稳B.提高传动效率C.提高齿面接触强度D.便于安装，保证接触线长度24一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm、齿宽b1=55mm，大齿轮分度圆直径A.1.1B.5/9C.1D.1.325齿轮传动在以下几种工况中的齿宽系数可取大些。dA.悬臂布置B.不对称布置C.对称布置D.同轴式减速器布置26设计一传递动力的闭式软齿面钢制齿轮，精度为7级。如欲在中心距a和传动比i不变的条件下，提高齿面接触强度的最有效的方法是。A.增大模数(相应地减少齿数)B.提高主、从动轮的齿面硬度C.提高加工精度D.增大齿根圆角半径此时它们的齿形系数。AYFaYFaBYFaYFaCYFaYFaDYFa≤YFa228斜齿圆柱齿轮的动载荷系数K和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。A.相等B.较小C.较大D.可能大、也可能小29下列的措施，可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数K。A.降低齿面粗糙度B.提高轴系刚度C.增加齿轮宽度D.增大端面重合度30齿轮设计中，对齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，选取大、小齿轮的齿面硬度时，应使。1212A.HBS=HBS1212CHBSHBSD.HBS1=HBS2+(30~50)A.增大B.减小C.不变D.不一定增大或减小为。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A.靠近齿顶处B.靠近齿根处C.靠近节线的齿顶部分D.靠近节线的齿根部分齿面接触应力。A.不变B.增为原应力的2倍们的弯曲承载能力为。A.相同B.m2的齿轮比m1的齿轮大CDm轮比m2的齿轮大A.d不变而增大模数B.改善材料C.增大齿宽D.增大齿数以增大d37齿轮设计时，当因齿数选择过多而使直径增大时，若其他条件相同，则它的弯曲承载能A.成线性地增加B.不成线性但有所增加C.成线性地减小D.不成线性但有所减小38直齿锥齿轮强度计算时，是以为计算依据的。A.大端当量直齿锥齿轮B.齿宽中点处的直齿圆柱齿轮C.齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮D.小端当量直齿锥齿轮A.YB.YC.YD.YFaFa2Fa3Fa440一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数和增大模数，其齿面接触应A.增大B.减小C.保持不变D.略有减小AbbBbbCb1＜b2D.b1=b2+(30~50)mm42设计齿轮传动时，若保持传动比i和齿数和z=z+z不变，而增大模数m，则齿轮12的。A.弯曲强度提高，接触强度提高B.弯曲强度不变，接触强度提高C.弯曲强度与接触强度均不变D.弯曲强度提高，接触强度不变二、填空题43一般开式齿轮传动中的主要失效形式是和。44一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是和。45开式齿轮的设计准则是。46对于闭式软齿面齿轮传动，主要按强度进行设计，而按强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是。48闭式软齿面(硬度≤350HBS)齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在，其原因49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。50在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于的反复作用引起的，点蚀通常首先出现小齿轮的弯曲应力与大齿轮的弯曲应力一般也是。53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54在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力Ft1与其回转方向，而从动轮所受的圆周力Ft2与其回转方向。55在闭式软齿面的齿轮传动中，通常首先出现破坏，故应按强度设计；但曲应力；齿形系数。60圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径d1一定时，若减小齿轮模数与增大齿轮齿数，则可a62一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。63一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm、齿宽b1=55mm，大齿轮分度圆直径64圆柱齿轮传动中，当轮齿为布置时，其齿宽系数可以选得大一些。d66斜齿圆柱齿轮的动载荷系数Kv和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。67斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数m不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d。68对于齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，当两齿轮均采用45钢时，一般应采取的热处理方式为。69一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增为原应力的倍。70直齿锥齿轮强度计算时，应以为计算的依据。71设计齿轮传动时，若保持传动比i与齿数和z=z+z不变，而增大模数m，则齿轮的弯1272钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过加工，否则不能保证齿轮73对于高速齿轮或齿面经硬化处理的齿轮，进行齿顶修形，可以。74对直齿锥齿轮进行接触强度计算时，可近似地按处的当量直齿圆柱齿轮来进行计，而其当量齿数zv=。75减小齿轮动载荷的主要措施有：①，②。76斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa与齿轮参数：、、有77在齿轮传动设计中，影响齿面接触应力的主要几何参数是和；而影响极限接触应力σHlim的主要因素是和。d79齿轮传动中接触强度计算的基本假定是。80在齿轮传动的弯曲强度计算中，基本假定是将轮齿视为。81对大批量生产、尺寸较大(D＞50mm)、形状复杂的齿轮，设计时应选择毛坯。82一对减速齿轮传动，若保持两齿轮分度圆的直径不变，而减少齿数和增大模数时，其齿面接触应力将。83在齿轮传动时，大、小齿轮所受的接触应力是的，而弯曲应力是的。b严重。选择的原则是：两齿轮均为硬齿面时，值取偏值；精度高时，dd取偏值；对称布置与悬臂布置取偏值。85一对齿轮传动，若两齿轮材料、热处理及许用应力均相同，而齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度；两齿轮的接触应力。力增加倍。87正角度变位对一个齿轮接触强度的影响是使接触应力，接触强度齿轮弯曲强度的影响是轮齿变厚，使弯曲应力，弯曲强度。88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，可采用下列措施：①，②，③来提高弯曲强度。89两对直齿圆柱齿轮，材料、热处理完全相同，工作条件也相同(N＞N0，其中N为应力循度计算以直径为准。齿轮按查取；标准斜齿圆柱齿轮按查取；直齿锥齿轮按查取(写出具体符号或表达式)。94一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：①；②；③。95材料、热处理及几何参数均相同的三种齿轮(即直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮)传动中，承载能力最高的是传动；承载能力最低的是。96在闭式软齿面齿轮传动中，通常首先发生破坏，故应按强度进行设计。98设计圆柱齿轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度HBS1=；应取小齿轮的齿宽b=。99在一般情况下，齿轮强度计算中，大、小齿轮的弯曲应力σF1与σF2是的；许用齿面失效和齿根折三、问答题通常是按哪些失效形式制订的。102齿根弯曲疲劳裂纹首先发生在危险截面的哪一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断103齿轮为什么会产生齿面点蚀与剥落？点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀有哪104齿轮在什么情况下发生胶合？采取哪些措施可以提高齿面抗胶合能力？齿108进行齿轮承载能力计算时，为什么不直接用名义工作载荷，而要用计算载荷？，为何引入动载系数Kv？试述减小动载荷的方法。111影响齿轮啮合时载荷分布不均匀的因素有哪些？采取什么措施可使载荷分布均匀？。FaFaFaFa115试述齿宽系数的定义。选择时应考虑哪些因素？dd116试说明齿形系数YFa的物理意义。如果两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，试118一对钢制(45钢调质，硬度为280HBS)标准齿轮和一对铸铁齿轮(HT300，硬度为230HBS)，两对齿轮的尺寸、参数及传递载荷相同。试问哪对齿轮所受的接触应力大？哪对齿轮的119为什么设计齿轮时所选齿宽系数既不能太大，又不能太小？d改造中，为了改善其传动的平稳性，要求在不降低强度、不改变中心距和传动比的条件下，将直齿122在设计闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动时，若σ与不变，主要应增大齿轮的什么HPd弯曲疲劳折断？理由如何？126一对圆柱齿轮的实际齿宽为什么做成不相等？哪个齿轮的齿宽大？在强度计算公式中的129一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮抗弯曲疲劳强度相等的条件是什么？130一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮抗接触疲劳强度相等的条件是什么？131有两对齿轮，模数m及中心距a不同，其余参数都相同。试问它们的接触疲劳强度是否相同？如果模数不同，而对应的节圆直径相同，又将怎样？132一对齿轮传动中，大、小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相133在二级圆柱齿轮传动中，如其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，另一级为直齿锥齿轮传动。试134在圆柱-锥齿轮减速器中，一般应将锥齿轮布置在高速级还是低速级？为什么？顺么往往齿轮与轴分开制造？mmmza(1)是否合理，为什么？(2)若不合理，请提出改正意见。140设计一对闭式齿轮传动，先按接触强度进行设计，校核时发现弯曲疲劳强度不够，请至少提出两条改进意见，并简述其理由。141在齿轮设计中，选择齿数时应考虑哪些因素？Fa轮的大端？143在闭式软齿面圆柱齿轮传动中，在保证弯曲强度的前提下，齿数z1选多些有利，试解(1)齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲(2)齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应(3)在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生表面上出现小的凹坑。试问：(1)这是什么现象？(2)如何判断该齿轮是否可以继续使用？(3)应采取什么措施？故属于早期点蚀。(2)若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。点蚀的则得则得则 (1)大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N不等，通常>，HP1HP2而=，故小齿轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。H1H2(2)比较大、小齿轮的FP1与FP2，若FP1<FP2，则表明小齿的弯YYYYYYYY劳折断；反之亦然。器，已知条件如图所示。试问：(1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间(2)低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使(1)轴Ⅱ上小齿轮为左旋；Ⅲ轴上大齿轮为左旋。(2)若要求Ⅱ轴上轮1、2的轴向力能互相抵消，则必须满足下式：即Ftan=Ftan,tan=1tant11t222F1ddF1=F2t12t22tan=1tan=d1tan=517/cos2tanFdcos1t2212(1)因两对齿轮传递的P1和n1相等，故主动轴上的转矩也应相等，即111(2)计算β=9°的齿轮传动的轴向力：t111n1(3)计算β=18°的齿轮传动的轴向力：tdmz4601n1at1a2(1)在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，(2)由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因行补救？新方案的齿轮强度能满足要求吗？标准直齿圆柱齿轮的中心距为12(1)将齿轮改为斜齿轮，使中心距等于1212 (,减少，接触疲劳强H(1)哪一个齿轮所受的弯曲应力大？为什么？(2)若大、小齿轮的材料、热处理硬度均相同，小齿轮的应力循环次数10 (1)因一般YY>YY，故(>(，即小齿轮的齿根弯曲应力大。 (2)两齿轮硬度相同，即试验齿轮的弯曲疲劳极限(>(。但由于工作循Flim1Flim2的许用弯曲应力(>(。FPFP2式为=2DT1YYYYF1bdmFa1Sa1FP11n=2DT1YYYYF2bdmFa2Sa2FP21n①②(1)解提示①、②两式中后的两项，即得其大、小齿轮弯曲疲劳等强度条件式： a(2)解提示①、②两式中前面的两项，又可获得大、小齿轮弯曲应力间的关系式： aSa利用上式，在已知一个齿轮的应力后，可方便地求得另一齿轮的应力。aFP1FP1F1(1)哪一个齿轮的弯曲疲劳强度较大？(2)两齿轮的弯曲疲劳强度是否均满足要求？(1)由FP(1)由FP1==71.886FaSa (2)已知：=306MPa<=314MPa，故小齿轮的弯曲疲劳强度满足要求。而F1FP1(1)因闭式软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀，其设计准则为≤H，必须首先满足接触强度的要求，因此此设计是合理的。HP(2)若材料、热处理硬度不变，在满足弯曲强度条件(≤)下，可选用较HHPaa12HHFF=2KT1YYYFbdmFaSaFP1(1)接触疲劳强度。由题设条件已知1111HH2KT1YYY(1)F1bdmFa1Sa1FP11F1bdmFa1Sa1FP11再由题设条件及计算已知dd，YY，两对齿轮的应力比为1112F1Fa1Sa10.54F1Fa1Sa10.5404mYY42.421.67FFa1Sa1F2Fa2Sa2F2Fa2Sa20.5143mYY2.221.77FFa1Sa1z圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮的抗疲劳点蚀能力强。ZZZZHZZZZHHE1提示：1(1)由题，m=mn,z1z,z2z，并设d1与d分别为直齿轮与斜齿轮的分度圆直径，有n11,1cos11(2)斜齿轮比直齿轮多一个螺旋角系数Z，而Z=cos1，即斜齿轮的↓ββH(3)因斜齿轮的综合曲率半径大于直齿轮的综合曲率半径，即>，使HHHrH(1)许用接触应力、与齿轮的材料、热处理及齿面工作循环次数有关，HP1HP2Hlim1Hlim2一般HBS1=HBS2+(30~50Hlim1Hlim2HP1HP2H1H2HP1HP2H1H2m12dHP1HP2HP1HP2ZZZZ2KT1(u1)HHEbd2uHP1(1)上述提示式中1d12bd2uTHP1THP165(2)该齿轮所能传递的功率为PTn11aHF1齿轮齿根危险剖面上的弯曲应力为 Fa1Sa1 MPa)，(=420MPa。如果通过热处理方法将材HPHP2料的力学性能分别提高到(,=600MPa，(,=600MPa。试问此传动在不改变工作条件HPHP2及其他设计参数的情况下，它的计算转矩(KT1)能提高百分之几？ ZZ ZZZ共(EebduHP1(1)将提示公式转换成KT1=(||((HP(2)KT1为该齿轮的计算转矩，在工作条件及其他设计参数不变的情况下，从式FP中可以看出，该传动的KT1仅与许用接触应力(有关。FPKT,(,26002HPW大小(忽略摩擦力的影响)。rt(1)三分力方向如图b所示。(2)求出齿轮主要尺寸及所传递的转矩T1；112P3z48z28211F=F=2T1=2人29844=627NR1a2r1t11aa1t11(1)蜗杆、齿轮1、2的螺旋线方向以及轴Ⅰ、Ⅱ的旋转方向(用箭头在图中标出)。(1)为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出b的方向；(3)如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值(忽略摩擦损ⅢⅡⅢ(3)若使轴Ⅱ轴承不受轴向力，则而F=Ftan,F=Ftana2t22a3t33Ftan=Ftant22t33条件得ddF2=F3t22t32得tan=2tan=d3tan=mz/cosn333tan3F2d2mz/cos2t32n222mz22.如图所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：电动机功率P=3kW，转速22(1)为使轴II上的轴承所承受的轴向力较小，确定齿轮3、4的螺旋线方向(绘(2)绘出齿轮3、4在啮合点处所受各力的方向；(1)齿轮3、4的螺旋线的方向如题图解所示：(3)若要求轴II上齿轮2、3的轴向力能相互抵消，则必须满足下式：dd由轴II的力矩平衡，得F2=F3ddt22t22tan=2tan=d3tan=322/cos3.tan3F1d1253/cos1t321得3ABA组齿轮a=A1A2A==136A22a=B1B2B==136a=B1B2B==136B22(1)因两组齿轮的中心距相等，两组齿轮齿面接触应力一样，又因两者许用接触(2)在中心距与所受载荷等条件相等条件下，A组齿轮的模数小，弯曲应力大，减速器，已知：(1)轴Ⅱ、Ⅲ的转向(标于图上)；n各齿轮的螺旋线方向(标于图上)；(3)齿轮2、3所受各分力的方向(标于图上)；(4)计算齿轮4所受各分力的大小。(1)轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；(4)轮4所受各力的大小为：33F33F1)传递转矩T、p5n9601T=9.551061=9.5510n9601而n=n而n=n=n1=1PT=9.551062=9.55106=1=1=3n3F=3=3=r3t3na3t3(1)画出各轴的转向；(2)为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向；(3)画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向；(4)若要求使轴Ⅱ上的轴承几乎不承受轴向力，则齿轮3的螺旋角应取多大(忽(1)轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；有z112m1R11F=2T1=2T1=T1F=F=Ftanacos6=T1tanacos6t1d3417a2r1t11171F=2=1=1=1tF=2=1=1=1t3dd320/cos