機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6 齒輪傳動(dòng)習(xí)題作業(yè)與答案

1、項(xiàng)目二減速傳動(dòng)裝置傳動(dòng)方案及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)任務(wù)二齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)習(xí)題6.1填空題漸開(kāi)線形狀決定的大小。展角(2)壓力角(3)基圓斜齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和壓力角在上。端面(2)法面(3)軸面漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的嚙合角等于圓上的壓力角。(1)分度圓(2)節(jié)圓(3)基圓要實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng)，可采用。(1)圓柱直齒輪傳動(dòng)(2)圓柱斜齒輪傳動(dòng)(3)直齒錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)在面上。(1)法(2)小端(3)大端一標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的周節(jié)Pt=15.7mm,齒頂圓直徑D。=400mm,則該齒輪TOC o 1-5 h z的齒數(shù)為。(1)82(2)80(3)7876一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是。

2、(1)齒面膠合(2)齒面磨粒磨損(3)輪齒折斷(4)齒面點(diǎn)蝕一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點(diǎn)蝕(4)輪齒折斷一般參數(shù)的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點(diǎn)蝕(4)齒面磨粒磨損發(fā)生全齒折斷而失效的齒輪，一般是。(1)斜齒圓柱齒輪(2)齒寬較大、齒向受載不均的直齒圓柱齒輪(3)人字齒輪(4)齒寬較小的直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)一般閉式齒輪傳動(dòng)時(shí)，計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度是為了避免_失效。(1)輪齒折斷(2)齒面膠合(3)齒面點(diǎn)蝕(4)磨粒磨損目前設(shè)計(jì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)時(shí)，一般按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，用適當(dāng)增大模數(shù)的辦法以考慮的

3、影響。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點(diǎn)蝕(4)磨粒磨損TOC o 1-5 h z對(duì)齒輪輪齒材料性能的基本要求是。(1)齒面要硬，齒心要脆(2)齒面要軟，齒心要韌(3)齒面要硬，齒心要韌(4)齒面要軟，齒心要韌材料為20Cr的齒輪要達(dá)到硬齒面，常用的熱處理方法是。(1)表面淬火(2)調(diào)質(zhì)(3)整體淬火(4)滲碳淬火設(shè)計(jì)一對(duì)材料相同的軟齒面齒輪傳動(dòng)時(shí)，一般使小齒輪齒面硬度HBS1和大齒輪齒面硬度HBS2的關(guān)系為。HBS1HBS2(2)HBS1VHBS2(3)HBS1=HBS2對(duì)于一對(duì)材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動(dòng)，常用的熱處理方法是。(1)小齒輪淬火，大齒輪調(diào)質(zhì)(2)小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪淬

4、火(3)小齒輪正火，大齒輪調(diào)質(zhì)(4)小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，在傳動(dòng)尺寸不變并滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求的前提下，TOC o 1-5 h z齒數(shù)宜適當(dāng)取多些。其目的是。(1)提高齒面的接觸強(qiáng)度;(2)提高輪齒的抗彎強(qiáng)度;(3)提高傳動(dòng)平穩(wěn)性對(duì)于閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)。其目的是。(1)提高齒面的接觸強(qiáng)度(2)保證輪齒的抗彎強(qiáng)度(3)減小輪齒的切削量(4)減小滑動(dòng)系數(shù)，提高傳動(dòng)效率在設(shè)計(jì)圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常使小齒輪的寬度比大齒輪寬一些，其目的是。(1)使小齒輪和大齒輪的強(qiáng)度接近相等;(2)為了使傳動(dòng)更平穩(wěn);(3)為了補(bǔ)償可能的安裝誤差以保證接觸線長(zhǎng)度由于斷齒破壞比

5、點(diǎn)蝕破壞更具有嚴(yán)重的后果，所以通常設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，抗彎強(qiáng)度的安全系數(shù)應(yīng)接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)。(1)大于(2)小于(3)等于直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算方法是以的當(dāng)量圓柱齒輪為計(jì)算基礎(chǔ)。(1)小端(2)大端(3)齒寬中點(diǎn)處齒輪傳動(dòng)中，齒間載荷分配不均，除與輪齒變形有關(guān)外，還主要與有關(guān)。(1)齒面粗糙度(2)潤(rùn)滑油粘度(3)齒輪制造精度6.2分析與計(jì)算題要使一對(duì)齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比保持不變，其齒廓應(yīng)符合什么條件？漸開(kāi)線齒廓為何能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律？節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別?它們與中心距變化有何關(guān)系？變位齒輪的模數(shù)、壓力角、分度圓直徑、齒數(shù)、基圓直徑與標(biāo)準(zhǔn)齒輪是否一樣?斜齒輪的端面模數(shù)和法向模

6、數(shù)的關(guān)系如何？端面壓力角和法面壓力角的關(guān)系如何？哪一個(gè)模數(shù)應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值?什么是斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)？什么是錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒輪？有何用處？斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是什么？一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)，大齒輪和小齒輪的接觸應(yīng)力是否相等？如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則其許用接觸是否相等？在直齒輪和斜齒輪傳動(dòng)中，為什么常將小齒輪設(shè)計(jì)得比大齒輪寬一些？齒輪傳動(dòng)的常用潤(rùn)滑方式有哪些？潤(rùn)滑方式的選擇主要取決于什么因素？齒形系數(shù)與模數(shù)有關(guān)嗎？有哪些因素影響齒形系數(shù)的大小？為什么設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒寬系數(shù)既不能太大，又不能太?。窟x擇齒輪毛坯的成型方法時(shí)（鑄造，鍛造，軋制圓鋼等），除了考慮材料等因素外，主要依

7、據(jù)是什么？有一標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，齒輪1和齒輪2的齒數(shù)分別為Z和Z2,且Zm=5mm，a=20，h*=1，12nac*=0.2，兩軸垂直相交。求：兩輪的傳動(dòng)比，各輪的分度圓錐角8,當(dāng)量齒數(shù)z,齒頂高h(yuǎn),齒根高h(yuǎn)f,齒頂角e,齒根角0,頂錐角5,vafafa根錐角5及錐距R。f如6.68圖所示，在二級(jí)展開(kāi)式斜齒圓柱齒輪減速器中，已知輸題6.23圖題6.27圖入軸丨的轉(zhuǎn)向和齒輪1的旋向，欲使中間軸II上的齒輪2和齒輪3的軸向力互相抵消一部分，試確定齒輪2、3、4的旋向，并在圖中標(biāo)出各軸轉(zhuǎn)向及各齒輪在嚙合點(diǎn)處所受各力。設(shè)計(jì)一對(duì)單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動(dòng)。動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。

8、已知：傳遞功率P=10kW，傳動(dòng)比為i=4，叫=955r/min,單班工作，預(yù)期壽命為10年，（每年以260天計(jì)）。一單級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳遞功率P=22kW,=1470r/min,雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，,=21,=107,3=3mm,=1615,bi=85mm,%=80mm,小齒輪材料為40MnB調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為35SiMn調(diào)質(zhì)，試校核此閉式齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動(dòng)。該減速器用于重型機(jī)械上。已知：傳遞功率P=70kW，小齒輪轉(zhuǎn)速nl=960r/min;傳動(dòng)比為i=4。單班制，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置。使用期限10年（每年以260天計(jì)）。工

9、作中有中等沖擊。速度允許有5%的誤差。6-3作圖題如題6.69圖所示，已知一對(duì)漸開(kāi)線齒輪的基圓、齒頂圓及主動(dòng)輪的角速度叫的方向，試作出理論嚙合線和實(shí)際嚙合線。項(xiàng)目二減速傳動(dòng)裝置傳動(dòng)方案及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)任務(wù)二齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)習(xí)題答案6-1（3）、（2）、（2）、（3）、（3）、（3）、（4）、（4）、（4）、（4）、（3）、（4）、（3）、（4）、（1）62分析與計(jì)算要使一對(duì)齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比保持不變，其齒廓應(yīng)符合什么條件？解：要使一對(duì)齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比保持不變，其齒廓曲線必須滿足的條件是：不論兩齒廓在任何位置接觸，過(guò)嚙合點(diǎn)所作的兩齒廓的公法線必須與兩輪連心線oo相交于一定點(diǎn)。12漸開(kāi)線有哪些重要

10、性質(zhì)？漸開(kāi)線齒廓為何能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律？解：（1）漸開(kāi)線有如下重要性質(zhì)：1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓上被滾過(guò)的圓弧長(zhǎng)度2）漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線恒與基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也是漸開(kāi)線在點(diǎn)K的曲率中心，而線段BK是漸開(kāi)線在點(diǎn)K的曲率半徑4）漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小5）同一基圓上任意兩條漸開(kāi)線（不論是同向的還是反向的）都是法向等距曲線。6）漸開(kāi)線是從基圓開(kāi)始向外逐漸展開(kāi)的，基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。（2）漸開(kāi)線齒廓能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律的原因是：一對(duì)漸開(kāi)線齒廓在任意點(diǎn)K相嚙合時(shí)，由漸開(kāi)線的性質(zhì)可知，過(guò)點(diǎn)K所作的兩齒廓的公法線必同時(shí)與兩基圓相切（切點(diǎn)為N1和N2）,即公法線為兩輪

11、基圓的一條內(nèi)公切線NN2，而在齒輪嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，兩基圓的大小和位置都不變，因此其同一方向的內(nèi)公切線是唯一的，亦即兩齒廓在任意嚙合點(diǎn)的公法線是一條定直線，這說(shuō)明一對(duì)漸開(kāi)線齒廓從開(kāi)始嚙合到脫離嚙合的嚙合點(diǎn)均在直線N1N2上，所以n1n2是兩齒廓嚙合點(diǎn)所走過(guò)的軌跡，稱為嚙合線。因?yàn)橐粚?duì)漸開(kāi)線齒廓的嚙合線為一條定直線，從而與兩輪連心線oo的交點(diǎn)P是固12定的，因此漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比傳動(dòng)。節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別?它們與中心距變化有何關(guān)系？解：（1）：分度圓和節(jié)圓。齒輪的分度圓是模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓。節(jié)圓是兩齒輪嚙合時(shí)相切的一對(duì)圓。只有當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合

12、傳動(dòng)時(shí)才有節(jié)圓的，對(duì)于一個(gè)單一的齒輪來(lái)說(shuō)是不存在節(jié)圓的。而不論齒輪是否嚙合，每個(gè)齒輪都有一個(gè)唯一的、大小完全確定的分度圓。壓力角和嚙合角。壓力角：是指單個(gè)齒輪漸開(kāi)線齒廓上某一點(diǎn)的線速度力向與該點(diǎn)法線方向所央的銳角。漸開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)壓力角的大小是不相等的（齒條齒廓例外），未指明時(shí)，壓力角是指分度圓上的壓力角。嚙合角口:是指一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，嚙合線與兩節(jié)公切線之間所夾的銳角，故其值恒等于齒輪在節(jié)圓上的壓力角，由于嚙合線是兩個(gè)齒輪基圓的內(nèi)公切線，當(dāng)兩個(gè)齒輪在確定的中心距下安裝后在一個(gè)方向只有一條固定的內(nèi)公切線，所以嚙合角出的大小不隨齒輪嚙合過(guò)程而發(fā)生變化。相嚙合的一對(duì)漸開(kāi)線齒廓的節(jié)圓壓力角必然相等，從

13、恒等于嚙合角。當(dāng)中心距限X時(shí)，節(jié)圓大于分度圓，根據(jù)漸開(kāi)線的特性，可知此時(shí)的口、口。每一齒輪都有唯一的壓力角，但一對(duì)齒輪傳動(dòng)的嚙合角會(huì)因?qū)嶋H中心距不同而變化。(2)acosa二acosa4.齒輪變位前后，參數(shù)m、a及幾何尺寸d、d、df、db、h、hf、s、e有f、bafA4何變化？解：切制變位齒輪與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪用同一把刀具，只是刀具的位置不同，因此他們的m、a及齒距s分別與刀具相同，從而它們的分度圓與基園直徑尺寸dd也相同，但正變位齒輪的齒頂圓（d）和ba齒根圓（df）增大，切其齒厚G增大，齒槽麺e）減小，齒頂高（h）fa增大，齒根高（hf）減小，負(fù)變位齒輪剛好相反。斜齒輪的端面模數(shù)和法向模數(shù)

14、的關(guān)系如何？端面壓力角和法面壓力角的關(guān)系如何？哪一個(gè)模數(shù)應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值?解：（1）mm二ntcos0tana=tana/cos0tn法面模數(shù)應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。什么是斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)？有何用處？斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是什么？解：（1）齒形與斜齒輪法面齒形相當(dāng)?shù)奶摂M直齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪。當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)。（2）作用：在加工斜齒輪選擇刀具時(shí)、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算、查齒形系數(shù)以及選取變位系數(shù)時(shí)，都要用到當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)。（3）正確嚙合條件為：m=m,a=a，0=0t1t2t1t212或m=m,a=a,B=Bn1n2n1n212（+為內(nèi)嚙合，-為外嚙合）。答：一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)其大小

15、齒輪的接觸應(yīng)力一定是相等的。當(dāng)大小齒輪的材料及熱處理情況相同時(shí)，其許用接觸應(yīng)力卻并不相同，因?yàn)閼?yīng)力循環(huán)次數(shù)不同。答：考慮到齒輪與軸系在機(jī)器中的軸向裝配誤差和工作中由于受載的溫升造成的軸向游動(dòng)，取小齒輪齒寬比大齒輪齒寬大5-10mm。答：齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式，主要取決于齒輪圓周速度的大小。對(duì)于速度較低的齒輪傳動(dòng)或開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，采用定期人工加潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，當(dāng)齒輪圓周速度v12m/s時(shí)，為了避免攪油損失，常采用噴油潤(rùn)滑。答：標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)只取決于輪齒的形狀，受齒數(shù)和變位系數(shù)的影響，而與模數(shù)大小無(wú)關(guān)。答：齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬b和小齒輪分度圓直徑d1之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪

16、傳動(dòng)裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。但是齒寬越大，載荷分布越不均勻。故齒寬系數(shù)既不可太大與不可太小。答：齒輪的毛坯制造/：大批量生產(chǎn)的，用模鍛；單件生產(chǎn)的用自由鍛；大型齒輪，用鑄鐵、鑄鋼、焊接結(jié)構(gòu)；大批量?jī)x表、玩具齒輪的，用注塑材料等。答：1、2兩輪所受接觸應(yīng)力相等，許用接觸應(yīng)力刀相等，故兩齒輪接觸強(qiáng)度相等。答：當(dāng)兩齒輪的疲勞極限相同時(shí)，它們的許用應(yīng)力不一定相同，因?yàn)樗鼈兊膽?yīng)力循環(huán)次數(shù)不一定相同。15.設(shè)一漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的Z=30mm,m=3mm,h*=1,a=20。.a求其分度圓及齒頂圓上的壓力角和曲率半徑rcosa-bkrk得齒頂解：分度圓的壓力角為a=20，由rb=rcosa1r-

17、mz2r-r+h-r+hmaaa圓壓力角a-28.2。a16.當(dāng)a=20的正常齒漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒根圓與基圓重合時(shí),其齒數(shù)應(yīng)為多少？若齒數(shù)大于求出的數(shù)值，則基圓和齒根圓哪一個(gè)大？解.idfd-2hfmL-2(1+0.25)-m(z-2.5)d-dcosa-mzcos20。-0.9397mzbm(z-2.5)=0.9397mz,z-0.9397z=2.5z-25-41.451-0.9397df二m(42-2.5)=39.5mAd&-0.9397x42m二39.46mdfAdb一對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，小齒輪已損壞,需配制。今測(cè)得兩軸中心距d=310rnrn,大

18、齒輪齒數(shù)祈1叩，齒頂圓直徑玄產(chǎn)鞭幀,壓力角口廠戀，試確定小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、分度圓直徑、齒頂圓直徑。解：由d-mz+2m得a22小齒輪的模數(shù)m=-亠=408=4mmmZ+2100+22由a=m(Z+z丄2得12小齒輪的齒數(shù)2a畫嚴(yán)一嚴(yán)2x310-100=50mm小齒輪為正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其壓力角=20。小齒輪的分度圓直徑小齒輪的齒頂圓直徑必l=必+加=240+2x4=已知一正常安裝的標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的a=20，m=5mm，Z1=19，Z2=42。試求其重合度j；如果將中心距a加大直至剛好連續(xù)傳動(dòng)，試求：（1）吶合角“；（2）兩輪的節(jié)圓半徑；（3）兩分度圓之間的距離。=2

19、哄廣2x5x42=105解：(1)r=2mz1=2x5x19=砒；TOC o 1-5 h z又r=rcosa=rcos20；所以r=44.7,r=98.7bb1b2r=r+h*m；所以r=52.5;r=110aaa1a2rra=arccos-=32。；a=arccos-&2=26.1。a1ra2ra1a2s=B1B2=Iz(tana-tana/)+z(tana-tana/)ap2冗1a12a2b=1.632）剛好連續(xù)傳動(dòng)時(shí)，s=1ta=23.2。aaa=r+r=15612.*Z42l=2=2.212rrz1911|r=48.75mmn1|r=107.25mm；2又有d-a=3.5mma=m(z+z)=152.5212acosa=acosata=156解：當(dāng)一對(duì)齒輪剛好能連續(xù)傳動(dòng)時(shí)，其重合度為1，即：BBz(tga-tgaJ+zCga-tgaJ_&=1_4=12a2=1p2兀bz+z12由習(xí)已知條件可求得：tga=0.60852；a1tga=0.49855a2由上式可得：tga=Z1tgaa1+Z2空a2一蘭從而求得：tga=0.43049,=23.29再由r二r/cosa；r二r/cosa；a-r+r得：112212中心距a=m(Z1+Z2)=97.9852cosa