第五章齿轮机构.docx

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第五章齿轮机构

第五章齿轮机构

一、概念

齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。

二、齿轮传动的特点

1、传递功率的范围大，速度广

2、能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。

3、传动效率高，使用寿命长，工作可靠。

4、可以实现平行或不平行轴之间的传动。

5、齿轮的制造、安装精度、成本较高。

6、不宜用于远距离的传动

提问：

比较齿轮和以前所学过的几种传动装置的不同点？

三、齿轮机构的类型

外啮合

直齿圆柱齿轮内啮合

齿轮齿条

平行轴传动斜齿圆柱齿轮

人字齿轮

按两轴的相对位置和齿向直齿圆锥齿轮

相交轴传动曲齿圆锥齿轮

交错轴斜齿轮

交错轴传动蜗杆机构

复习思考题一．齿轮各部分的名称

１．齿槽：

齿轮上相邻两轮齿之间的空间。

２．齿顶圆：

轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。

３．齿根圆：

齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。

４．齿厚：

一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示。

５．齿槽宽：

一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。

６．分度圆：

齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为分度圆，其直径用d表示。

７．齿距：

两个相邻而同侧的端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示。

即

p＝s＋e

８．齿高：

齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。

９．齿顶高：

齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。

10．齿根高：

齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。

11．齿宽：

沿齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。

二、主要参数：

１．齿数Z

一个齿轮的牙齿数目即齿数。

２．模数m

因为分度圆周长πd＝Zp，则分度圆直径为d＝Zp／π

由于π为一无理数，为了计算和制造上的方便，人为地把p／π规定为有理数，即齿距P除以圆周率π所得的商称为模数，用m表示。

即m＝p／π（mm）

３．压力角α

通常说的压力角指分度圆上的压力角，用α表示。

我国规定标准压力角α＝20°。

齿廓形状是由模数、参数、压力角三个因素决定的。

三．标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算

正常齿制ha＝1,C＝0.25

短齿制ha＝0.8,C＝0.3

直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：

两齿轮的模数和压力角分别相等。

1、欲使一对齿廓在其啮合过程中保持传动比不变，该对齿廓应符合什么条件？

2、当一对互相啮合的渐开线齿廓绕各自的基圆圆心转动时，其传动比不变。

为什么？

3、何谓齿轮传动的啮合线？

为什么渐开线齿轮的啮合线为直线？

4、什么叫渐开线齿轮传动的可分性？

5、什么叫渐开线标准直齿圆柱齿轮？

6、标准直齿条的特点是什么？

7、什么叫渐开线齿轮传动的实际啮合线？

渐开线直齿轮传动的实际啮合线

是如何确定的？

8、一对渐开线标准直齿轮的正确啮合条件是什么？

若放弃模数和压力角必须取标准值的限制，一对渐开线直齿轮的正确啮合条件是什么？

9、一对渐开线直齿轮无侧隙啮合的条件是什么？

10、一对渐开线标准外啮合直齿轮非标准安装时，安装中心距a'与标准中心距a中哪个大？

啮合角α'与压力α中哪个大？

为什么？

11、用齿条型刀具展成加工齿轮时，如何加工出渐开线标准直齿轮？

12、若用齿条形刀具加工的渐开线直齿外齿轮不发生根切，当改用齿轮形刀具加工时会不会发生要切？

为什么？

13、齿轮修正的目的是什么？

14、渐开线变位直齿轮与渐开线标准直齿轮相比，哪些参数不变？

哪些参数发生变化？

15、渐开线变位直齿轮传动有哪三种传动类型？

区别传动类型的依据是什么？

16、与直齿圆柱齿轮传动相比较，平行轴斜齿轮的主要优缺点是什么？

一、填空题

1.基圆越大,渐开线越____。

2.渐开线齿轮传动的____等于节圆上的压力角。

3.标准渐开线齿轮传动在标准中心距时,节圆压力角等于____圆压力角。

4.斜齿轮端面模数mt和法面模数mn的关系为mn=mt____。

5.斜齿轮传动的主要缺点是轴向力，可采用____齿轮来克服这一缺点。

6.____齿轮是用来传递两相交轴之间的转动运动的。

7.重合度大于１是齿轮的____传动条件。

8.分度圆半径与节圆相等时，标准齿轮传动的中心距是____。

9.渐开线标准齿轮的正确啮合条件是____。

10.____的大小决定了渐开线的形状。

11.用展成法加工齿轮，当刀具齿顶线超过啮合线的极限点时发生____现象。

12.渐开线标准齿轮不根切的最少齿数是____。

13.渐开线齿轮传动的啮合角是____。

14.按照工作条件不同，齿轮传动可分为____和____两种传动。

15.较重要的齿轮均采用____传动，因为它能保证良好的润滑和工作条件。

16.由于开式齿轮传动不能保证良好的润滑，又易落入灰尘和杂质等，齿面易

磨损，故只能用于____场合。

17.齿轮常见的实效形式是____、____、____、____、____五种。

18.软齿面的硬度是____，常用的热处理方法是____。

19.硬齿面的硬度是____，常用的热处理方法是____。

20.渐开线上任意一点的____线必与其____相切。

21.两渐开线齿轮啮合传动时，当两轮的____略有改变时，两齿轮仍能保持

原传动比传动，此特性称为齿轮传动的____。

22.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是____和____。

23.开式齿轮传动的主要失效形式是：

____和____。

二、选择题

1.渐开线形状决定____的大小。

（1）展角　  　

（2）压力角     （3）基圆    

2.基圆越小渐开线越____。

（1）平直　  　

（2） 弯曲       （3）不一定怎样变化  

3.斜齿轮的标准模数和压力角在____上。

（1）端面　  　

（2）法面      （3）轴面      

4.当齿轮中心距稍有改变时____保持原值不变的性质成为可分性。

（1）压力角　  

（2） 啮合角     （3）速比            

5.____齿轮具有可分性。

（1）圆弧　  　

（2） 摆线       （3）渐开线           

6.____齿轮传动过程中啮合角保持不变。

（1）圆弧　  　

（2） 摆线       （3）渐开线

7.渐开线齿轮传动的啮合角等于____圆上的压力角。

（1）分度圆  　

（2） 节圆      （3）基圆      

8.齿轮连续传动的条件是重合度____。

（1）小于　  　

（2） 等于      （3）大于等于1  

9.标准齿轮的标准中心距安装时分度圆压力角____啮合角。

（1）小于　  　

（2） 等于      （3）大于                  

10.渐开线标准齿轮的正确啮合条件是____相等。

（1）模数　  　

（2） 压力角     （3）基圆齿距   

11.圆锥齿轮是用来传递的____轴之间的转动运动的。

（1）平行　  　

（2） 相交      （3）交错  

12.圆锥齿轮的标准参数在____面上。

（1）法 　  　

（2）小端      （3）大端   

13.一对齿轮传动相当于____做纯滚动。

（1）基圆　  　

（2）节圆      （3）分度圆 

14.一对齿轮要正确啮合，它们的____必须相等。

（1）直径　

（2）宽度　（3）齿数　（4）摸数

15.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=15.7mm,齿顶圆直径D０＝400mm,则该齿轮

的齿数为____。

（1）82　  　

（2） 80     （3）78      （4）76

16.对齿面硬度HB≤350的闭式钢齿轮传动，主要的失效形式是____。

（1）轮齿疲劳折断

（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形

17.开式齿轮传动的主要失效形式是____。

（1）轮齿疲劳折断

（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形

18.高速重载齿轮传动中，当散热条件不良时，齿轮的主要失效形式是____。

（1）轮齿疲劳折断

（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形

19.低速重载软齿面齿轮传动，主要失效形式是____。

（1）轮齿疲劳折断

（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形

20.在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是____。

（1）带传动   

（2）链传动      （3）齿轮传动    （4）摩擦轮传动

21.在机械传动中，传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是

____。

（1）带传动   

（2）摩擦轮传动  （3）链传动      （4）齿轮传动

22.成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是____。

（1）带传动   

（2）链传动      （3）齿轮传动

23.能缓冲减振，并且起到过载安全保护作用的传动是____。

（1）带传动   

（2）链传动      （3）齿轮传动

24.一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是____。

（1）齿面点蚀 

（2）轮齿折断    （3）齿面磨粒磨损 （4）齿面胶合

25.一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是____。

（1）齿面点蚀 

（2）轮齿折断    （3）齿面塑性变形 （4）齿面胶合

26.高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是

____。

（1）轮齿折断 

（2）齿面磨粒磨损（3）齿面塑性变形 （4）齿面胶合

27.齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在____齿轮传动中。

（1）高速轻载的闭式硬齿面  

（2）低速重载的闭式软齿面

（3）润滑油粘度较高的硬齿面

28.设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免____失效。

（1）胶合  

（2）磨粒磨损 （3）齿面点蚀 （4）轮齿折断

29.设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是

____。

（1）齿面塑性变形  

（2）轮齿疲劳折断 （3）齿面点蚀 （4）磨损

30.磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，一般弯曲疲劳强

度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑____的影响。

（1）齿面点蚀

（2）齿面塑性变形（3）磨面磨损（4）齿面胶合

31.对齿轮轮齿材料性能的基本要求是____。

（1）齿面要硬，齿芯要韧  

（2）齿面要硬，齿芯要脆 

（3）齿面要软，齿芯要脆  （4）齿面要软，齿芯要韧

32.设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1，和

大齿轮齿面硬度HBS2的关系为____。

（1）HBS1

（2）HBS1＝BS2   （3）HBS1>HBS2 

33.对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是____。

（1）小齿轮淬火，大齿轮调质  

（2）小齿轮淬火，大齿轮正火

（3）小齿轮调质，大齿轮正火  （4）小齿轮正火，大齿轮调质

48.标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于____。

（1）模数  

（2）齿数 （3）齿宽系数 （4）齿面硬度

49.齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数YSa不包含____对齿根应力的影响。

（1）齿根过渡曲线处的应力集中

（2）弯曲应力外其余应力（3）齿面硬度

50.一减速齿轮传动，主动轮1用的45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们的

齿面接触应力的关系是____。

（1）σH1<σH2   

（2）σH1=σH2 （3）σH1>σH2

51.有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z1和Z2且Z1

若两齿轮的许用接触力和许用弯曲应力相同，则____。

（1）两齿轮接触强度相等，齿轮2比齿轮1抗弯强度高

（2）两齿轮抗弯强强度相等，齿轮2比齿轮1接触强度高

（3）齿轮1和齿轮2的接触强度和抗弯强度均相等。

（4）齿轮1和齿轮2的接触强度和抗弯强度都高。

52.为了有效地提高齿面接触强度，可____ 。

（1）保持分度圆直径不变而增大模数 

（2）增大分度圆直径

（3）保持分度圆直径不变而增加齿数

53.有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮均为软齿面

钢制齿轮，精度等级为7级。

如欲在中心距和传动不变的条件下提高其接触

强度，在下列措施中，最有效的是____。

（1）增大模数  

（2）提高主、从动轮的齿面硬度

（3）提高加工精度的等级 （4）增大齿根圆角半径

54.设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些，其目的是

____。

（1）使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 

（2）为了使传动更平稳

（3）为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

三、判断题

1.渐开线的形状决定于基圆的大小。

2.基圆越大，渐开线越弯曲。

3.当齿轮中心距稍有改变时，压力角保持原值不变的性质称为可分性。

4.渐开线齿轮具有可分性是指两个齿轮可以分别制造和设计。

5.渐开线齿轮传动过程中啮合角保持不变。

6.渐开线齿轮传动的啮合角等于节圆上的压力角。

7.斜齿轮的标准模数和压力角在端面上。

8.圆锥齿轮是用来传递两相交轴之间的转动运动的。

9.圆锥齿轮的标准参数在法面上。

10.齿轮连续传动的条件是重合度大于1。

11.标准齿轮以标准中心距安装时，分度圆与节圆重合。

12.标准齿轮传动中，分度圆与节圆相等。

13.渐开线标准齿轮的正确啮合条件是模数相等。

14.开式齿轮传动结构简单，在设计齿轮时应优先选用。

15.齿轮齿面的疲劳点蚀首先发生在节点附近的齿顶表面。

16.齿面抗点蚀的能力主要与齿面的硬度有关，齿面硬度越高抗点蚀能力越

强。

17.提高齿面抗胶合能力的方法是提高齿面硬度和降低齿面的粗糙度。

18.采用调质或正火处理的齿轮齿面是硬齿面齿轮。

19.硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS。

20.开式齿轮传动的主要失效形式是胶合和点蚀。

四、简答题

1齿轮传动主要有哪几种失效？

2斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相比有哪些优点？

主要缺点是什么？

3渐开线直齿圆柱齿轮中标准齿轮的含义是什么？

4一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的重合度为什么必须大于1？

若其为1.25

表示什么？

5.与带传动相比，齿轮传动的主要优点是什么？

5.一对闭式直齿圆柱齿轮传动，若其中心距a、传动比i和其它条件都不变，减

小模数m（相应增加齿数z1、、z2），对齿轮的接触强度有无影响？

这样做有什

么好处？

6.在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？

26.什么是斜齿轮的当量齿轮？

为什么要引出当量齿轮这个概念？

27.齿轮的分度圆与节圆如何区别？

齿轮传动的中心距等于哪两个半径之和？

什么情况下分度圆半径和节圆半径相等？

29.欲使一对齿廓在其啮合过程中保持传动比不变，该对齿廓应符合什么条件？

30.用切削法加工齿轮，从加工原理上看可分为哪两大类？

滚齿、插齿、铣齿各

属于哪种加工？

31.齿轮的模数、压力角是指齿轮何处的模数、压力角？

轮齿上各处的模数、压

力角都相等吗？

34.什么叫渐开线齿轮传动的可分性？

中心距可分为性有什么好处？

35.什么叫渐开线标准直齿圆柱齿轮？

用齿条型刀如何加工出渐开线标准齿

轮？

36.标准直齿轮、斜齿轮、锥齿轮的正确啮合条件是什么？

要正常传动，除满

足正确啮合条件外，还应满足什么条件？

37.一对渐开线直齿轮无侧隙啮合的条件是什么？

38.一对渐开线标准外啮合直齿轮非标准安装时，安装中心距a与标准中心距a

哪个大？

啮合角与压力角哪个大？

为什么？

39.渐开线变位直齿轮与渐开线标准直齿轮相比，哪些参数不变？

哪些参数发

生变化？

40.齿条齿轮啮合有什么特点？

41.试分析闭式齿轮传动与开式齿轮传动的设计原则。

42.齿轮传动主要有哪几种失效形式？

闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是

什么？

五、分析计算题

1.今有一齿轮，基圆半径rb=35mm,求：

（1）当渐开线上半径rk=50mm其压力角ɑk、展角θk曲率半径ρk应为多少？

（2）当ɑ=20°、15°，γ及θ应为多少?

2.一标准渐开线直齿轮，已知齿数Z=20，模数m=3mm，ha*=1，ɑ=200，试求：

（1）齿廓曲线在齿顶圆上的曲率半径；

（2）顶圆压力角。

！

3.已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200，m=4mm，传动比i12=3，

中心距a=144mm。

试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径、基圆半径。

4.试问当渐开线标准直齿轮的ɑ=200，ha*=1的齿根与基圆重合时，其齿数应

为多少？

当齿数大于以上求得齿数时，问齿根圆与基圆哪个大？

5.某镗床主轴箱中有一正常齿渐开线标准齿轮，其参数为：

ɑ=200，m=3mm，

Z=50，试计算该齿轮的齿顶高、齿根高、及齿厚、分度圆直径、齿顶圆直径

及齿根圆直径。

6.今有一渐开线直齿轮，其齿数为38个，测量其齿顶圆直径为251.460。

试

确定该齿轮是何制式的齿轮。

8.一标准渐开线直齿轮，已知齿顶圆半径ra=43.6mm,齿根圆半径rf=36mm,

z=20,试确定模数、齿顶高系数、径向间隙系数。

9.已知一对标准齿轮m=3mm，ɑ=200，ha*=1,c*=0.25,Z1=20,Z2=40,今将这

一对齿轮安装得刚好连续传动，试求这对齿轮的啮合角、中心距、节圆半径。