機械設(shè)計作業(yè)集10答案新版

1、 機械設(shè)計作業(yè)集第十章 齒輪傳動一、選擇題101 在齒輪傳動的設(shè)計計算中，對下列參數(shù)和尺寸應(yīng)標準化的有_A、G_；應(yīng)圓整的有D、E_；沒有標準化也不應(yīng)圓整的有B、C、F、H、I、J。A斜齒輪的法面模數(shù)mn B斜齒輪的端面模數(shù)mt C直齒輪中心距aD斜齒輪中心距a E齒寬B F齒厚s G分度圓壓力角H螺旋角 I錐距R J齒頂圓直徑da102 材料為20Cr鋼的硬齒面齒輪，適宜的熱處理方法是_B_。A整體淬火 B滲碳淬火 C調(diào)質(zhì) D表面淬火103 將材料為45鋼的齒輪毛坯加工成為6級精度的硬齒面直齒圓柱齒輪，該齒輪制造工藝順序應(yīng)是_A_為宜。A滾齒、表面淬火、磨齒 B滾齒、磨齒、表面淬火 C表面淬

2、火、滾齒、磨齒 D滾齒、調(diào)質(zhì)、磨齒104為了提高齒輪傳動的齒面接觸強度應(yīng)_B_。A分度圓直徑不變增大模數(shù) B增大分度圓直徑C分度圓直徑不變增加齒數(shù) D減小齒寬105為了提高齒輪齒根彎曲強度應(yīng)_A_。A 增大模數(shù) B增大分度圓直徑 C增加齒數(shù) D 減小齒寬106一減速齒輪傳動，主動輪1和從動輪2的材料、熱處理及齒面硬度均相同，則兩輪齒根的彎曲應(yīng)力_A_。A sF1>sF2 B sF1<sF2 C sF1=sF2107一減速齒輪傳動，小齒輪1選用45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪2選用45鋼正火，它們的齒面接觸應(yīng)力_C_。A sH1>sH2 B sH1<sH2 C sH1=sH2108 一

3、對標準圓柱齒輪傳動，若大、小齒輪的材料或熱處理方法不同，則工作時，兩齒輪間的應(yīng)力關(guān)系屬于下列第 C 種。A sH1sH2， sF1sF2， sH1sH2，sF1sF2B sH1sH2，sF1sF2，sH1sH2， sF1sF2C sH1sH2，sF1sF2， sH1sH2， sF1sF2D sH1sH2， sF1sF2，sH1sH2， sF1sF2（sH、sF、sH、sF分別為齒輪的接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力、許用彎曲應(yīng)力）109一對正確嚙合的標準漸開線齒輪作減速傳動時，若兩輪的材料、熱處理及齒面硬度均相同且壽命系數(shù)KN1=KN2，則兩輪的彎曲強度為_A_。A大齒輪較高 B小齒輪較高 C

4、相同1010一對正確嚙合的標準漸開線齒輪作減速傳動，若兩輪的許用接觸應(yīng)力sH1= sH2，則兩輪的接觸強度_C_。A大齒輪較高 B小齒輪較高 C相同1011有兩個標準直齒圓柱齒輪，齒輪1模數(shù)m1=5mm，z1=25；齒輪2模數(shù)m2=3mm，z2=25，它們的齒形系數(shù)_ C_。AYFa1>YFa2 B YFa1<YFa2 C YFa1=YFa21012有兩個標準直齒圓柱齒輪，齒輪1的模數(shù)m1=5mm，齒數(shù)zl=30；齒輪2的模數(shù)m2=3mm，齒數(shù)z2=50，則齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)的乘積YFa1YSa1_A_YFa2YSa2。A大于 B等于 C小于 D不一定大于、等于或小于1013圓

5、柱齒輪傳動中，常使小齒輪齒寬b1略大于大齒輪齒寬b2，其目的是_C_。A 提高小齒輪齒面接觸強度 B提高小齒輪齒根彎曲強度 C補償安裝誤差，以保證全齒寬接觸 D 減少小齒輪載荷分布不均1014對于重要的齒輪傳動，可將齒頂進行修緣，目的是_C_。A減小齒間載荷分配不均 B減小齒向載荷分配不均 C減小附加動載荷1015 在齒輪傳動中，將齒輪輪齒加工成鼓形齒的目的是_B_。A減小動載荷 B改善載荷沿齒向分布不均 C提高齒輪的傳動精度1016 齒輪傳動中，動載系數(shù)Kv主要是考慮_A_因素對齒輪傳動的影響。A齒輪自身制造精度引起的誤差 B載荷沿齒寬分布不均C雙齒嚙合時的載荷分配不均 D齒輪以外的其它10

6、17 齒輪接觸強度計算中的材料彈性系數(shù)ZE反映了_A_對齒面接觸應(yīng)力的影響。A齒輪副材料的彈性模量和泊松比 B齒輪副材料的彈性極限C齒輪副材料的強度極限 D齒輪副材料的硬度1018對于閉式軟齒面齒輪傳動，在傳動尺寸不變并滿足彎曲疲勞強度的前提下，齒數(shù)宜適當取多些，其目的是_C_。A 提高輪齒的彎曲強度 B提高齒面的接觸強度 C提高傳動的平穩(wěn)性1019對于閉式硬齒面齒輪傳動，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)，其目的是_D_。A提高齒面接觸強度 B減小滑動系數(shù)，提高傳動效率 C減小輪齒的切削量 D保證輪齒的彎曲強度 1020設(shè)計一對齒數(shù)不同的齒輪傳動，若需校核其彎曲強度時，一般應(yīng)_A_。A對大、小齒輪分別校

7、核 B只需校核小齒輪C只需校核大齒輪 D應(yīng)校核哪一個齒輪，無法判斷1021在齒輪傳動中，為減少動載荷，可采取的措施是_B_。A改用好材料 B提高齒輪制造精度C降低潤滑油粘度 D加大模數(shù)1022直齒圓錐齒輪傳動的強度計算方法是以_C_的當量圓柱齒輪為基礎(chǔ)。A大端 B小端 C齒寬中點處二、填空題1023 對齒輪材料的基本要求是：齒面 硬 ，齒芯 韌 ；齒輪傳動中，軟、硬齒面是以 齒面硬度 來劃分的，當 HB<350時為軟齒面，一般取小、大齒輪的硬度HBS1-HBS2為 3050 ，其原因是 小齒輪的循環(huán)次數(shù)多 ；當HB³350時為硬齒面，一般取小、大齒輪的硬度HBS1 = HBS2

8、。1024 在齒輪傳動中，獲得軟齒面的熱處理方式有 調(diào)質(zhì) 、 正火 ，而獲得硬齒面的熱處理方式有 滲碳淬火 、 整體淬火 、 表面淬火 等。1025一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式是 點蝕 ，閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是 斷齒 ，開式齒輪傳動的主要失效形式是 磨損 ，高速重載齒輪傳動，當潤滑不良時最可能出現(xiàn)的失效形式是 膠合 。1026 在閉式軟齒面齒輪傳動中，齒面疲勞點蝕經(jīng)常首先出現(xiàn)在 節(jié)線附近靠近齒根 處，其原因是該處 為單齒嚙合區(qū) 、 摩擦力大潤滑不良 。1027 在推導(dǎo)輪齒齒根彎曲疲勞應(yīng)力計算公式時，其計算模型是 懸臂梁 ，設(shè)計的主要參數(shù)是 模數(shù)m 。一對齒輪傳動中，大

9、、小齒輪的彎曲應(yīng)力 不相等 。1028 齒輪齒面接觸應(yīng)力計算公式是在 赫芝 公式的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的，影響齒面接觸應(yīng)力最主要的參數(shù)是 分度圓直徑d1（中心距a） 。一對標準齒輪傳動，若中心距、傳動比等其他條件保持不變，僅增大齒數(shù)z1，而減小模數(shù)m，則齒輪的齒面接觸疲勞強度 不變 。1029漸開線齒輪的齒形系數(shù)YFa的物理意義是 輪齒形狀對彎曲應(yīng)力的影響 ，標準直齒圓柱齒輪的YFa值只與齒輪的 齒數(shù) 有關(guān)。設(shè)有齒數(shù)相同的A、B、C三個標準齒輪，A為標準直齒圓柱齒輪，B為b15º的斜齒圓柱齒輪，C為d=30º的直齒錐齒輪，試比較這三個齒輪的齒形系數(shù)，最小的是 C ，最大的是 A 。

10、1030 齒輪的彎曲疲勞強度極限Flim和接觸疲勞強度極限Hlim是經(jīng)持久疲勞試驗并按失效概率為 1% 來確定的，試驗齒輪的彎曲應(yīng)力循環(huán)特性為脈動循環(huán)。1031 一齒輪傳動裝置如圖所示，輪1為主動，在傳動過程中，輪2的齒根彎曲應(yīng)力按 對稱 循環(huán)變化，而其齒面接觸應(yīng)力按 脈動循環(huán) 變化。若求得其齒根最大彎曲應(yīng)力為300MPa，則最小應(yīng)力值為 -300MPa ，應(yīng)力幅值為300MPa，平均應(yīng)力為 0 。1032 在斜齒圓柱齒輪傳動中，螺旋角既不宜過小，也不宜過大，因為過小，會使得 斜齒輪的優(yōu)點不能充分發(fā)揮 ，而過大又會使得 軸向力過大 。因此，在設(shè)計計算中，的取值應(yīng)為 820° ，可以通

11、過調(diào)整而對 中心距 進行圓整。1033 填注下表中參數(shù)的薦用范圍（一般情況下）：三、分析與思考題1034 在不改變齒輪的材料和尺寸的情況下，如何提高輪齒的抗折斷能力?答：1、加大齒根圓角半徑，以減小應(yīng)力集中；2、增加軸的剛性，使受載均勻；3、采用合適的熱處理使齒芯具有足夠的韌性；4、對齒根進行強化處理。1035 齒面點蝕一般首先發(fā)生在輪齒的什么部位？在開式齒輪傳動中，為什么一般不出現(xiàn)點蝕破壞？如何提高齒面抗點蝕的能力？答：齒面點蝕一般首先發(fā)生在輪齒節(jié)線附近靠近齒根處。開式齒輪傳動的主要失效是磨損，還沒有出現(xiàn)點蝕就可能已磨損了。措施：1、提高齒面硬度，降低粗糙度；2、提高潤滑油粘度；3、采用正傳

12、動，提高綜合曲率半徑， 減小接觸應(yīng)力。1036軟齒面齒輪和硬齒面齒輪是如何劃分的？軟齒面齒輪和硬齒面齒輪在加工方法上有何區(qū)別？為什么？答：根據(jù)齒面硬度劃分，HB<350，為軟齒面；HB³350，為硬齒面。硬齒面齒輪的加工比軟齒面多了齒面硬化處理和精加工兩道工序，主要是因為齒面硬化處理后有變形出現(xiàn)，需要精加工。1037在什么工況下工作的齒輪易出現(xiàn)膠合破壞?膠合破壞通常出現(xiàn)在輪齒的什么部位?如何提高齒輪齒面抗膠合的能力?答：在高速重載工況下工作的閉式齒輪易出現(xiàn)膠合破壞，提高齒輪齒面抗膠合的能力，可：1、提高齒面硬度，降低粗糙度；2、低速用粘度大的潤滑油，高、中速及重載低速用極壓潤滑

13、油；3、采用變位齒輪，減小滑動系數(shù)；4、減小模數(shù)，降低齒高，減小滑動系數(shù)；5、兩齒輪配對時，齒面有硬度差，HB1-HB2=3050。為什么輪齒的彎曲疲勞裂紋首先發(fā)生在齒根受拉伸一側(cè)？答：拉應(yīng)力導(dǎo)致疲勞裂紋的擴展。在直齒圓柱齒輪強度計算中，當齒面接觸強度已足夠，而齒根彎曲強度不足時，可采用什么措施提高彎曲強度？答：1、增大模數(shù)m；2、適當增大齒寬b；3、采用正變位齒輪。1038 標準直齒圓柱齒輪傳動，若傳動比i，、轉(zhuǎn)矩T1、齒寬b均保持不變，試問在下列條件下齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力各將發(fā)生什么變化? (1)模數(shù)m不變，齒數(shù)z1增加； (2)齒數(shù)z1不變，模數(shù)m增大； (3)齒數(shù)zl增加一倍，模數(shù)

14、m減小一半。答：（1）彎曲應(yīng)力（d1增大，F(xiàn)n減小，YFaYsa減小），接觸應(yīng)力（d1增大）；（2）彎曲應(yīng)力（m增大，d1增大，F(xiàn)n減?。?，接觸應(yīng)力（d1增大）；（3）彎曲應(yīng)力（m減小使sF大量增大，z1增大使sF少量減?。?，接觸應(yīng)力不變（d1不變）；1039一對圓柱齒輪傳動，大、小齒輪齒面接觸應(yīng)力是否相等?大、小齒輪的接觸強度是否相等?在什么條件下兩齒輪的接觸強度相等? 答：在任何情況下，大、小齒輪齒面接觸應(yīng)力都相等，但接觸強度不一定相等，因為大、小齒輪的材料、熱處理等不同，許用接觸應(yīng)力不一定相等。兩齒輪的許用接觸應(yīng)力相等，即：，兩齒輪的接觸強度相等。1040一對圓柱齒輪傳動，一般大、小齒輪

15、齒根彎曲應(yīng)力是否相等?大、小齒輪彎曲強度相等的條件是什么?答：一般大、小齒輪齒根彎曲應(yīng)力不相等，sF1>sF2。大、小齒輪彎曲強度相等的條件是：試分析一對標準直齒圓柱齒輪傳動，在中心距和傳動比一定的情況下，齒數(shù)和模數(shù)的不同選擇方案各有何利弊? 答：齒數(shù)增大，模數(shù)減小，則：1、重合度a，傳動平穩(wěn)；2、齒高h，滑動系數(shù)，磨損；3、da，齒輪重量，切削量；4、齒輪彎曲強度。 齒寬系數(shù)d的大小對齒輪傳動的尺寸和強度影響如何?選取時要考慮哪些因素? 答：齒寬系數(shù)d越大，則齒輪的有效齒寬越大，齒輪的承載能力越強，強度越高；但齒寬越大，齒輪的偏載越嚴重，使得載荷分布不均勻，K增大，計算應(yīng)力增大，強度降

16、低。因此，要根據(jù)支承方式適當選擇齒寬系數(shù)d。1045在圓柱齒輪傳動設(shè)計中，為什么通常取小齒輪的寬度大于大齒輪齒寬?在強度計算時是采用哪個齒寬?圓錐齒輪傳動又如何? 答：因為軸系零件和箱體存在加工和裝配誤差，使得兩齒輪軸向錯位而減小了輪齒的接觸寬度，為了保證輪齒的接觸寬度，通常取小齒輪的寬度大于大齒輪齒寬。在強度計算時采用的有效齒寬是大齒輪的齒寬。圓錐齒輪則兩齒輪的齒寬取為相等，因為圓錐齒輪的軸向位置可以調(diào)整，而且要求兩齒輪的錐頂重合，大端面應(yīng)當對齊。1046在齒輪傳動中，載荷分布不均勻系數(shù)K與哪些因素有關(guān)？可采取哪些措施減小K？答：載荷分布不均勻系數(shù)K考慮載荷沿輪齒接觸線分布不均勻的影響，這主

17、要是由于系統(tǒng)變形（軸、軸承、箱體等）引起的，有彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，可采取如下措施減小K：1、提高軸、軸承、機架的剛度；2、提高齒輪的制造、安裝精度；3、盡量使齒輪相對軸作對稱布置，避免懸臂布置；4、適當減小齒寬；5、轉(zhuǎn)矩從遠離齒輪端輸入；6、重要傳動中的齒輪作成鼓形齒。1047 有一對標準直齒圓柱齒輪傳動。有關(guān)參數(shù)和許用值如下表，試分析比較哪個齒輪的彎曲疲勞強度高? 哪個齒輪的接觸疲勞強度高?答：彎曲強度可比較齒輪1的彎曲強度高。接觸強度可比較 和顯然 ，齒輪1的接觸強度高。1048 現(xiàn)有A、B兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動。其參數(shù)如下表所示。其材料及熱處理硬度、載荷、工況及制造精度均相同。試

18、分析比較這兩對齒輪接觸強度及彎曲強度的高低。 解：兩對齒輪的材料及熱處理硬度、載荷、工況及制造精度均相同，即表示其許用應(yīng)力都相同，只需比較其計算應(yīng)力的大小。 A: d1=mz1=2×40=80mm B: d1=mz1=4×20=80mm彎曲強度：每對齒輪都是小齒輪的彎曲應(yīng)力大，只算小齒輪的彎曲應(yīng)力。A：B：B對齒輪的彎曲強度高。接觸強度：A：B：兩對齒輪的接觸強度一樣高。1049 一標準直齒圓柱齒輪傳動，若傳遞載荷不變，齒輪齒數(shù)、中心距和許用應(yīng)力不變，小齒輪轉(zhuǎn)速 n1從960 r/min降為720 r/min。試問要改變何參數(shù)，并使該值與原用值之比大致等于多少才能保證該傳動

19、具有原來的抗彎曲強度?答：由于轉(zhuǎn)速下降，使得傳遞的扭矩增加，有即扭矩增加為原來的 倍。由彎曲應(yīng)力計算公式只有改變齒寬b，并使其等于原用值的1.333倍才能保證該傳動具有原來的抗彎曲強度。1050兩級齒輪傳動中，若一級為斜齒，另一級為直齒，試問斜齒圓柱齒輪應(yīng)置于高速級還是低速級？為什么？若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪所組成的兩級傳動，錐齒輪應(yīng)置于高速級還是低速級？為什么？答：斜齒圓柱齒輪應(yīng)置于高速級，這是因為斜齒輪在高速級時相對于低速級時的軸向力小，可使軸承受力較小。若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪所組成的兩級傳動，錐齒輪應(yīng)置于高速級，這是因為高速級速度高、受力小，錐齒輪的尺寸較小，便于加工。1051 （3）

20、答：齒輪4的接觸強度最弱。1051 圖示為一二級展開式標準斜齒圓柱齒輪減速器。已知，高速級齒數(shù)z1=44, z2=94，模數(shù) m12=2.5 mm，中心距 a 12 = 175 mm，齒寬b2= 90mm；低速級齒數(shù)z3=40，z4=75，模數(shù)m34= 3 mm，中心距a34 =175 mm，齒寬b4=100 mm；四個齒輪的材料相同，許用接觸應(yīng)力分別為： H1H3= 550 MPa，H2H4=420MPa；傳動的摩擦損耗可忽略不計，假設(shè)兩對齒輪傳動的載荷系數(shù)K相同。試： (1)標出齒輪2輪齒螺旋線的旋向，以使 II軸軸承上所受軸向力小些；(2)畫出各齒輪的受力圖(力的作用點和方向)；(3)判

21、斷哪個齒輪的接觸強度最弱。答：題1051圖（3）的解答在上一頁。1052圖示為二級圓錐­圓柱齒輪減速器簡圖，輸入軸轉(zhuǎn)向n1如圖所示。(1)合理確定斜齒輪3和4的螺旋線方向（畫在圖上），；(2)在圖上畫出各齒輪的圓周力、徑向力和軸向力的方向；(3)軸為輸出軸，應(yīng)從軸的哪端輸出扭矩為好？為什么？答：題1052圖應(yīng)從軸的上端輸出扭矩，使彎曲、扭轉(zhuǎn)的變形抵消一部分。1053有一同學(xué)設(shè)計閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，方案一其參數(shù)為：m=4mm、z1=20、z2=60，經(jīng)強度計算其齒面接觸疲勞強度剛好滿足設(shè)計要求，但齒根彎曲應(yīng)力遠遠小于許用應(yīng)力，因而又進行了兩種方案設(shè)計。方案二為：m=2mm、z1

22、=40、z2=120，其齒根彎曲疲勞強度剛好滿足設(shè)計要求；方案三為：m=2mm、z1=30、z2=90。假設(shè)改進后其工作條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，問：(1)改進后的方案二、方案三是否可用？為什么？(2)應(yīng)采用哪個方案更合理？為什么？答：(1) 方案二 與方案一的d1相同，齒面接觸疲勞強度不變，可用。方案三比方案一的d1減小，齒面接觸疲勞強度降低，不可用。(2) 方案一與方案二相比較，應(yīng)采用方案二更合理，因為在d1不變的條件下，齒數(shù)多、模數(shù)小有如下優(yōu)點：1、重合度a，傳動平穩(wěn)；2、齒高h，滑動系數(shù)，磨損；3、da，齒輪重量，切削量。四、設(shè)計計算題1052 設(shè)計一直齒圓柱齒輪傳動，原用材料的許用接觸應(yīng)力為H1=700MPa，H2 =600MPa，求得中心距a=100mm；現(xiàn)改用H1=600MPa，H2=400MPa的材料，若齒寬和其它條件不變，為保證接觸疲勞強度不變，試計算改用材料后的中心距a。解： 即1053 一直齒圓柱齒輪傳動，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，