北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七之欧阳地创编.docx
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北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七之欧阳地创编.docx
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北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七之欧阳地创编
模块七
一、填空
1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是蛍鱼愛损和轮齿折断;闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀和轮齿折断;闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是塗鱼点蚀;闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是姑逝匱。
2、对于闭式软齿面齿轮传动,按弯曲疲劳强度进行校核,这时影响齿轮强度的最主要几何参数是直径(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。
这时影响齿轮強度的主要几何参数是搓数。
4、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,其齿面接触应力将不变。
5、一对齿轮传动,若两轮的材料、热处理方式及许用应力均相同,只是齿数不同,则齿数多的齿轮弯曲强度查;两齿轮的接触疲劳强度桓菱。
6、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,承载能力最高的是斜齿圆柱齿轮传动,承载能力最低的是直齿圆锥齿轮传动。
7、齿轮传动的润滑方式主要根据齿轮的圆周速度选择。
闭式齿轮传动采用油浴润滑时的油量根据处込圭确定。
二、选择
仁对于软齿面的闭式齿轮传动,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,最可能出现的失效形式为(D)o
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、齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在(D)。
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。
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)o
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。
5、一对标准直齿圆柱齿轮,乙二21,z2=63,则这对齿轮的弯曲应力(C)。
A.;B・V*2;C.*1;D.
*1W*2。
6、对于开式齿轮传动,在工程设计中,一般
(D)o
A.先按接触强度设计,再校核弯曲強度;B.只需按接触强度设计;
C.先按弯曲强度设计,再校核接触強度;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,常取较少的齿数,较大的模数以(A)。
A.提高轮齿的弯曲疲劳強度;B.提高齿面的接触疲劳強度;
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d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、在下面的各种方法中,(A)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b;D.增大齿数以增大d。
10、在下面的各种方法中,(B)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>为提高齿轮传动的接触疲劳强度,可采取的方法是:
(B)o
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。
12、圆柱齿轮传动的中心距不变,减小模数、增加齿数,可以(C)
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。
13、在以下几种工况中,(A)齿轮传动的齿宽系数屮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
14、对于齿面硬度W350HBS的齿轮传动,若大、小齿轮均采用45钢,一般采取的热处理方式为(C)o
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。
15、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(C)。
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強度;D.便于安装,保证接触线长。
16、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(B)o
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、选择齿轮的精度等级时主要依据(D)o
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?
其设计准贝•]针对的失效形式各是什么?
答:
(1)闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。
当采用软齿面(齿面硬度W350HBS)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和尺寸,然后再按轮齿的抗弯曲疲劳強度进行校核。
当采用硬齿面(齿面硬度>350HBS)时,一般首先按齿轮的抗弯曲疲劳強度条件进行设计,确定齿轮的模数及其主要几何参数,然后再校核其齿面接触疲劳强度。
(2)开式传动的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,确定齿轮的模数及其他参数,但考虑磨粒磨损的影响再将模数增大10%〜20%,无须校核接触强度。
2、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?
答:
疲劳裂纹首先发生在危险截面受拉一侧。
因为交变的齿根弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限应力。
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的模数;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)、减轻加工过程中的损伤等工艺措施,提高轮齿抗疲劳折斷的能力;再次应尽可能消除载荷分布不均匀的现象,有效避免轮齿的局部折断。
3、齿面点蚀首先发生在什么部位?
为什么?
防止点蚀可采取哪些措施?
答:
一般首先出现在靠近节线处的齿根表面上。
因为轮齿进入啮合时,轮齿齿面上会产生很大的接触应力。
对于轮齿表面上的某一局部来说,它受到的是交变的接触应力。
如果接触应力超过了轮齿的许用接触应力,在载荷的多次反复作用下,齿面表层就会出现不规则的细微的疲劳裂纹。
措施:
可采用提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、使用黏度较高的润滑油等措施。
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,在确定小齿轮的齿数乙和模数m时,要考虑哪些因素?
答:
齿数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zmi=17cos3o大齿轮齿数为小齿轮齿数的整数倍,跑合性能好。
而对于重要的传动或重载、高速传动,大小齿轮的齿数互为质数,这样轮齿磨损均匀,有利于提高寿命。
在满足弯曲強度的前提下,适当减小模数,增大齿数。
高速齿轮或对噪声有严格要求的齿轮传动建议取乙N25。
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,齿轮模数的种类应尽量少。
传递动力的齿轮,其模数不宜小于1.5mmo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的低速级直齿轮传动。
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,单向运转,传递功率P=10kW,低速级主
动轮转速/7i=400r/min,传动比/=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220
HBS,大轮选用45钢,正火,硬度为190HBSo
由图7-10c和图7-12c分别查得:
hiimi—555MPa^Hiim2~530MPa
/卩1血1二190MPaofiim2~180MPa
由表7-8查得&=1.1,$二1.4,故
[aH],=—=5(M.5MPa[aj,==—=481.8MPa
LJ,Sh1」LHhSh1」
[如=—=135.7MPa0卜1=^^=—=128.5MPa
L1J,Sf1.4L卜」,$十・1.4
9
因硬度小于350HBS,属软齿面,按接触强度设计,再校核弯曲强度。
(2)按接触強度设计
计算中心距:
1取[才]二[<7H]2=481MPa
2小轮转矩
3取齿宽系数03=0.4,/=^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7-5选K二1.5。
将以上数据代入,得初算中心距a=223.7mm
(3)确定基本参数,计算主要尺寸
1选择齿数
取乙二20,则乙二s乙二3.5X20二70
2确定模数
由公式日=m(z,+z2)/2可得:
rrF4.98
查标准模数,取沪5
3确定中心距
a二m(zi+z2)/2=5X(20+70)/2二225mm
4计算齿宽
80a沪0.4X225二90mm
为补偿两轮轴向尺寸误差,取b二95mm,伐二90mm
5计算齿轮几何尺寸(此处从略)
(4)校核弯曲强度
按乙二20,z2=70由表7-9查得怡1二4.34、Ks2=3.9,代入上式得:
aFF68.8MPa<[安全
才2二61.8MPa<[才]2,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=\2kW,低速级主动轮转速/7i=350r/min,传动比/=3O
解:
(1)选择材料,确定许用应力
由表7-1,两轮均选用20CrMnTi,渗碳淬火,小轮硬度为59HRC,大轮56HRCo由图7-10d和图7-12d分别查得:
^Hiimi=1440MPa<7Hiim2=1360MPa
Flim1=:
370MPaOFlim2~360MPa
由表7-8查得Sh.3,5=1.6,故
因硬度大于350HBS,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=1.6o
2)小轮转矩
3)取齿宽系数仏二0.4
4)初选螺旋角Z?
=15°
5)取zf20,/=lf3,乃二di二3X20二60。
当量齿数:
zv1=22.19乙2二66.57
由表7-9查得忌二4.3、Ks2=4,
比较Yfs/[CTf]
Ksi/[<7f]1=4.3/162=0.0265
W[<7f]2=4/158=0.0253
Ksi/[aF],的数值犬,将该值与上述各值代入式中,得:
查标准模数,取僞二4mm
(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二%(zi+z2)/
2cosB得:
2=65.6mm,圆整取aM68mm
2)修正螺旋角
螺旋角在8〜25°之间,可用。
3)计算齿宽/x^cpaa^O.4X168=68mm
为补偿两轮轴向尺寸误差,取厶二72mm,S二68mm
4)计算齿轮几何尺寸(按表13-3计算,此处从
略)
(4)校核接触强度
所以安全。
(5)设计齿轮结构,绘制齿轮工作图。
(略)
时间:
2021.03.04
创作:
欧阳地
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- 机械设计基础 北京邮电 大学 机械设计 基础 课后 题解 模块 欧阳 创编