北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七.docx

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北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七

模块七之五兆芳芳创作

一、填空

1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断；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齿面点蚀；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是轮齿折断.

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较.这时影响齿轮强度的主要几何参数是模数.

4、一对加速齿轮传动，若保持两轮分度圆的直径不变，削减齿数并增大模数，其齿面接触应力将不变.

5、一对齿轮传动，若两轮的资料、热处理方法及许用应力均相同，只是齿数不合，则齿数多的齿轮弯曲强度高；两齿轮的接触疲劳强度相等.

6、在资料、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、齿轮传动的润滑方法主要按照齿轮的圆周速度选择.闭式齿轮传动采取油浴润滑时的油量按照传递功率确定.

二、选择

1、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）.

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产生在（D）.

A．靠近齿顶处；B．靠近齿根处；C．节线邻近的齿顶一侧；D．节线邻近的齿根一侧.

4、设计一对软齿面加速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使（B）.

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、一对尺度直齿圆柱齿轮，zl=21，z2=63，则这对齿轮的弯曲应力（C）.

A.

＞

；B.

＜

；C.

=

；D.

≤

.

6、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（D）.

A．先按接触强度设计，再校核弯曲强度；B．只需按接触强度设计；

C．先按弯曲强度设计，再校核接触强度；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强度；B．提高齿面的接触疲劳强度；

C．削减加工切削量，提高生产率；D．提高轮齿抗塑性变形能力.

8、一对加速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而削减齿数并增大模数，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、在下面的各类办法中，（A）不克不及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．改良资料；C．增大齿宽b；D．增大齿数以增大d.

10、在下面的各类办法中，（B）不克不及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．由调质改成淬火；D．适当增加齿宽.

11、为提高齿轮传动的接触疲劳强度，可采纳的办法是：

（B）.

A．采取闭式传动；B．增大传动的中心距；

C．模数不变，削减齿数；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．改良齿轮传动的平稳性；D．削减齿轮的塑性变形.

13、在以下几种工况中，（A）齿轮传动的齿宽系数ψd可以取大些.

A．对称安插；B．不合错误称安插；C．悬臂安插；D．同轴式加速器安插

14、对于齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，若大、小齿轮均采取45钢，一般采纳的热处理方法为（C）.

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强度；D．便于装置，包管接触线长.

16、锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式计较，当量齿轮的齿数、模数是锥齿轮的（B）.

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）.

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合？

设计准则各是什么？

其设计准则针对的失效形式各是什么？

答：

⑴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.当采取软齿面（齿面硬度≤350HBS）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较，并确定齿轮主要参数和尺寸，然后再按轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核.当采取硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，一般首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件进行设计,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.

⑵开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损.通常依照抗弯曲疲劳强度计较，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产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，可采纳哪些措施？

答：

疲劳裂纹首先产生在危险截面受拉一侧.因为交变的齿根弯曲应力超出资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较，使齿轮必须具有足够的模数；其次采取增大齿根过渡圆半径、下降概略粗糙度、进行齿面强化处理（如喷丸）、加重加工进程中的损伤等工艺措施，提高轮齿抗疲劳折断的能力；再次应尽可能消除载荷散布不均匀的现象，有效避免轮齿的局部折断.

3、齿面点蚀首先产生在什么部位？

为什么？

避免点蚀可采纳哪些措施？

答：

一般首先出现在靠近节线处的齿根概略上.因为轮齿进入啮应时，轮齿齿面上会产生很大的接触应力.对于轮齿概略上的某一局部来说，它受到的是交变的接触应力.如果接触应力超出了轮齿的许用接触应力，在载荷的多次频频作用下，齿面表层就会出现不法则的细微的疲劳裂纹.措施：

可采取提高齿面硬度、下降齿面粗糙度、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容易出现疲劳点蚀？

哪个轮齿不容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.大齿轮在任务时，相同时间，比小齿轮循环次数少、应变次数少，不容易产生轮齿疲劳折断.

5、齿轮传动设计进程中，在确定小齿轮的齿数z1和模数m时，要考虑哪些因素？

答：

齿数z：

为避免根切，尺度直齿圆柱齿轮最小齿数zmin=17，斜齿圆柱齿轮zmin=17cosβ.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，有利于提遐龄命.在满足弯曲强度的前提下，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z1≧25.

模数m：

齿轮模数必须取尺度值.为便利加工丈量，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1.5mm.太小则加工查验便利.

四、阐发与计较

1、试设计两级加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合错误称，单向运转，传递功率P＝10kW，低速级主动轮转速nl＝400r／min，传动比i＝3.5.

解

（1）选择资料，确定许用应力

由表7-1，小轮选用45钢，调质，硬度为220HBS，大轮选用45钢，正火，硬度为190HBS.

由图7-10c和图7-12c辨别查得：

σHlim1=555MPaσHlim2=530MPa

σFlim1=190MPaσFlim2=180MPa

由表7-8查得SH=1.1，SF=1.4，故

，

，

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）按接触强度设计

计较中心距：

①取[σH]=[σH]2=481MPa

②小轮转矩

③取齿宽系数φa=0.4，i＝u

由于原动机为电动机，中等冲击，支承不合错误称安插，故选8级精度.由表7-5选K=1.5.

将以上数据代入，得初算中心距ac

（3）确定根本参数，计较主要尺寸

①选择齿数

取z1=20，则z2=u，z1×20=70

②确定模数

由公式a=m（z1+z2）/2可得：

m

查尺度模数，取m=5

③确定中心距

a=m（z1+z2）/2=5×（20+70）/2=225mm

④计较齿宽

b=φaa×225=90mm

为抵偿两轮轴向尺寸误差，取b1=95mm，b2=90mm

⑤计较齿轮几何尺寸（此处从略）

（4）校核弯曲强度

按z1=20，z2=70由表7-9查得YFS1=4.34、YFS2=3.9，代入上式得：

σF1=68.8MPa<[σF]1，平安

σF2=61.8MPa<[σF]2，平安

（5）设计齿轮结构，绘制齿轮任务图.（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＝12kW，低速级主动轮转速nl＝350r／min，传动比i＝3.

解：

（1）选择资料，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56HRC.

由图7-10d和图7-12d辨别查得：

σHlim1=1440MPaσHlim2=1360MPa

σFlim1=370MPaσFlim2=360MPa

由表7-8查得SH=1.3，SF=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

计较法向模数：

1）由于原动机为单缸内燃机，载荷平稳，支承对称安插，故选8级精度.由表7-5选K=1.6.

2）小轮转矩

3）取齿宽系数ψa

4）初选螺旋角β=15°

5）取z1=20，i＝u=3，z2=uz1=3×20=60.当量齿数：

zv1=22.19zv2

由表7-9查得YFS1=4.3、YFS2=4，

比较YFS/[σF]

YFS1/[σF]1

YFS2/[σF]2

YFS1/[σF]1的数值大，将该值与上述各值代入式中，得：

查尺度模数，取mn=4mm

（3）确定根本参数，计较主要尺寸

1）试算中心距，由表13-3中公式a=mn（z1+z2）/2cosβ得：

ac=165.6mm，圆整取a=168mm

2）修正螺旋角

螺旋角在8～25°之间，可用.

3）计较齿宽

b=φa×168=68mm

为抵偿两轮轴向尺寸误差，取b1=72mm，b2=68mm

4）计较齿轮几何尺寸（按表13-3计较，此处从略）

（4）校核接触强度

所以平安.

（5）设计齿轮结构，绘制齿轮任务图.（略）