机械设计作业集1011答案.docx

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机械设计作业集1011答案

第十章齿轮传动

一、选择题

10—1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mnB斜齿轮的端面模数mtC直齿轮中心距a

D斜齿轮中心距aE齿宽BF齿厚sG分度圆压力角α

H螺旋角βI锥距RJ齿顶圆直径da

10—2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

10—3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表面淬火、滚齿、磨齿D滚齿、调质、磨齿

10—4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

10—5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

10—6一减速齿轮传动，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_。

AF1>F2BF1

10—7一减速齿轮传动，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__。

AH1>H2BH1

10—8一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。

AH1≠H2，F1≠F2，[H]1＝[H]2，[F]1＝[F]2

BH1＝H2，F1＝F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2

CH1＝H2，F1≠F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2

DH1≠H2，F1＝F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2

（H、F、[H]、[F]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）

10—9一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相同

10—10一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[H1]=[H2]，则两轮的接触强度___C_____。

A大齿轮较高B小齿轮较高C相同

10—11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>YFa2BYFa1

10—12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

10—13圆柱齿轮传动中，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

10—14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

10—15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

10—16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—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

10—18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

10—19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

10—20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

10—21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

10—22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

10—23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30~50，其原因是小齿轮的循环次数多；当HB350时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1=HBS2。

10—24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。

10—25一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。

10—26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。

10—27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、小齿轮的弯曲应力不相等。

10—28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。

10—29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＝15º的斜齿圆柱齿轮，C为=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—30齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim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。

10—31一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。

10—32在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β既不宜过小，也不宜过大，因为β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，β的取值应为8~20，可以通过调整β而对中心距进行圆整。

10—33填注下表中参数的荐用范围（一般情况下）：

三、分析与思考题

10—34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。

10—35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、采用正传动，提高综合曲率半径，减小接触应力。

10—36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；HB350，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。

10—37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=30~50。

10—38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。

10—39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。

10—40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F大量增大，z1增大使F少量减小），接触应力不变（d1不变）；

10—41一对圆柱齿轮传动，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。

若大、小齿轮的材料、热处理情况相同，还要看两齿轮的寿命系数是否相等，只有KHN1=KHN2，则两齿轮的许用接触应力才相等。

两齿轮的接触强度相等。

10—42一对圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮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，F1>F2。

大、小齿轮弯曲强度相等的条件是：

10—43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ε↑，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↓。

10—44齿宽系数φd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φd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，Kβ增大，计算应力增大，强度降低。

因此，要根据支承方式适当选择齿宽系数