第十二章齿轮传动.docx

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第十二章齿轮传动

第十二章　齿轮传动

12.1选择题

12.1.1选择齿轮的平稳性精度等级时，主要依据　   。

a）圆周速度  　b）转速　  c）传递的功率　   d）承受的转矩

12.1.2机床主轴箱中的变速滑移应选用　    。

a）直齿圆术齿轮　 b）斜齿圆柱齿轮　c）人字齿圆柱齿轮　d）斜齿圆锥齿轮

12.1.3一平行轴齿轮传动，已知传递动力较大，速度不高，要求运转平稳，在齿轮两端采用两滚针轴承支承，则该齿轮传动宜选和　    。

a）直齿圆柱齿轮　b）斜齿圆柱齿轮　c）人字齿圆柱齿轮   　d）直齿圆锥齿轮

12.1.4选择齿轮毛坯的型式（轧制圆钢、锻造、铸造等）时，主要考虑               。

a）齿宽　 b）齿轮直径　c）齿轮精度　d）齿轮在轴上的布置位置

12.1.5有对软～硬齿面齿轮传动，小齿轮采用　     。

a）20Cr钢淬火   　      b）20Cr钢高频淬火

c）20Cr钢渗碳淬火       d）20Cr钢氮化处理

12.1.6齿轮传动中动载荷系数KV是考虑到是由于       

a）工作中有冲击　    b）载荷沿齿面接触线的分布不均匀

c）基节不等，造成内部附加动载荷影响的系数

12.1.7斜齿圆柱齿轮的动载系数和相同尺寸精度的超龄圆柱齿轮相比是    　。

a）相等     　b）较小　          c）较大

d）视实现工作条件可能大也可能小

12.1.8对高速齿轮或具面经硬化处理的齿轮的齿顶进行适量修缘，可以     

a）减少载荷分布不均　    b）减少动载荷

c）提高轮齿的变曲强度  　d）使齿易于跑合

12.1.9 斜齿圆柱齿轮外啮合传动的两个齿轮的螺旋方向       ，蜗杆传动时两者螺旋方向　       ，螺旋齿轮传动时两者的螺旋方向　     。

a）一定相反   　b）一定相同　     c）不一定

12.1.10引用斜齿轮的当量齿轮和当量齿数的目的是在于   　。

a）简化计算过程　       b）形象直观，易于理解

c）选择成型铣刀和强度计算

12.1.11斜齿轮的齿数比其当量齿轮的齿数为　　　、圆锥齿轮为　　　。

a）大　　　　　　b）小　　　　c）相同

12.1.12一般软齿面的闭式齿轮传动，当齿轮轮齿最常见的的失效是　 

a）胶合　       b）磨损　        c）点蚀

轮齿折断

因此对这种传动，设计计算时最先要对其进行      　。

a）齿根变曲强度计算　         b）齿面接触疲劳强度计算

c）短期过载强度校核计算

12.1.13在高速重载闭式软齿面齿轮专动中，容易出现的失效形式是　 。

a）齿面塑性变形　       b）齿根折断       　c）齿面胶合

低速重载软齿面齿轮传动，主要失效形式是　       。

a）轮齿疲功折断　     b）齿面点蚀　     c）齿面磨损

d）具面胶合　         e）齿面塑性变形

12.1.14提高齿轮抗胶合能力显著有效措施是       　。

a）加防护罩　            b）提高齿轮工作温度　

c）提高润滑没粘度　     d）降低齿面粗糙度

12.1.15在不逆转的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，一般容易在轮齿的         首先出现和扩展。

a）受压侧的节线部分　      b）受压侧的齿根部分

c）受压侧的节给部分　        d）受拉侧的具根部分

12.1.16在齿宽b相同的前提下，具面接触强度取决于　    。

a）齿数的多少         b）模数的大小       　c）齿数和模数的乘积

12.1.17为了提高齿轮传动的个子面接触强度应　   。

a）分度圆直径不变条件下增大模数　       b）增大分度圆直径

c）分度圆直径不变的条件下增加齿数　     d）减小齿宽

12.1.18一对钢齿轮与载荷，参数尺寸都完全相同的一对铸铁齿轮相比具有较大的齿面接触力，这是由于钢具有　     。

a）较高的许用弯曲应力　       b）较高的许用接触应力

c）较大的弹性模量        　   d）较大的塑性

12.1.19如果对圆柱齿轮传动进行高度变位，即取变位系数X1=-X2，则其具面接触强度　 。

a）比原来提高　    b）比原来降低          　c）与原来一样

12.1.20为了提高齿轮齿根的弯曲强度应   。

a）增大模数　b）减小齿宽　  c）增加齿数

d）增大分度圆直径

12.1.21一减速齿轮传动，主动轮１和从动轮２的材料和热处理要求均相同，工传时，两轮齿根危险剖面上的弯曲应力  　。

a）σF1＞σF2       b）σF1＜σF2    c）σF1=σF2       

12.1.22一圆柱轮传动，其他条件均不变，仅将齿轮的宽度提高一倍，则轮齿的齿根弯曲应力σb’与原来的σb相比较，有　  关系。

a）σb’=2σb            　　　　　　b）σb’=σb

c）σb’略大于σb              　　d）σb’略小于σb

12.1.23一对啮合齿轮，其大小齿轮的齿根对于弯曲疲劳为等强度的条件是    　。

　    a）[σF1]/YFa2Ysa1=[σF2]/YFa1/Ysa2

b）[σF1]/YFa1Ysa1=[σF2]/YFa2/Ysa2

c）[σF1]/YFa2Ysa1=[σF2]/YFa1

d）[σF1]/YFa2/Ysa2=[σF2]/YFa1/Ysa1

12.1.24有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮１的模数模数m1=5mm，齿数Z1=25，齿轮２模数m2=33，齿数Z2=25，此时，它们的齿形系数    　。

a）YFa1＜YFa2   b）YFa1＞YFa2     c）YFa1=YFa2

12.1.25对于标准的直齿圆柱齿轮，减小其齿轮形系数　可采用的方法有    　。

a）齿廓修形　   b）增加齿数     　c）增大模数　

d）提高齿轮制造精度

12.1.26有A、B、C三个齿轮，它们的压力角，模数和齿数均相同，但A齿轮是标准齿轮，B是正变位齿轮，C是负变位齿轮，则它的齿形系数YFa中以　  最大。

a）YFaA                      b）YFaB               c）YFaC

12.1.27在圆柱齿轮中，常使小齿轮齿宽略小大于齿宽，其目的是　　　　　。

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，以保证全齿宽的接触

d）减少小齿轮的载荷分布不均

12.1.28直齿圆锥齿轮的传动比一般应该不大于　 。

a）5      　b）8　        c）10

12.1.29正交直齿圆锥齿轮传动的齿数为Z1，Z2节圆锥关顶角为δ1，δ2则其传动比i=Z1/Z2=    　。

a）ctgδ1                         b）tgδ1

c）cosδ2                         d）sinδ2

12.1.30当两个直齿圆锥齿轮的轴线垂直相交时，一个齿轮所受的径向力与另一个齿轮的

　           数值想等而方向相反。

a）圆周力  　b）径向力　   c）轴向力

12.2填空题

12.2.1齿轮材料的基本要求①         　，②　            ，和③         　

12.2.2接触疲劳强度计算应以节点为计算依据，因为在节点处虽然          　不是最小，但该处　              ，而且             　。

12.2.3齿形系数YFa只取决于　           ，而与              　无关，当齿廓的基本参数已定时，齿形取决于      　和　       。

12.2.4直齿圆锥齿轮的强度计算，一般是从圆锥齿轮　                             

    进行的。

12.2.5承载条件，材料及工艺均相同的标准直齿圆柱齿轮，第一对：

m=5mm，Z1=40，Z2=120。

第二对：

m=10mm，Z1=20，Z2=60。

，试比较这两对齿轮的抗点蚀和抗弯曲能力。

按σH＜[σH]看：

第一对齿轮        　第二对齿轮。

按σH＜[σF]看：

第一对齿轮　         第二对齿轮。

12.2.6在进行齿轮接触强度计算时，通常将载荷假定作用于　          ，而在轮齿弯曲疲劳强度计算时，则将载荷假定作用于　     。

12.2.7齿轮设计时，动载荷系数KV是考虑　                            影响的系数，它的大小与　               、             　和　                有关。

12.2.8圆柱齿轮的载荷系数K由　        、       　、      　、和  　组成。

12.2.9斜齿圆柱齿轮的当量齿数ZV　                          ，直齿圆锥齿轮ZV                　，蜗轮的ZV                             。

12.2.10斜齿轮的螺旋角过大则                                               ,

过小则                                                               　，故通常取β=                              。

12.2.11齿轮强度计算公式中引用齿数u=Z2/Z1，当减速时，                      　，增速时，　                    ，　而圆锥齿轮的u=n1/n2=d2/d1=Z2/Z1=    

            　。

12.2.12斜齿圆柱齿轮传动的中心距a=                                  　，蜗杆的传动的中心距a=                     　。

12.2.13齿面接触疲劳强度计算式是根据赫兹公式，σH=                 　，应用到齿轮中是把р=　　　　　　　　　　　　　　　和ω=　                  代入而得。

12.2.14直齿圆柱齿轮接触疲劳强度验算式为σH=ZE×ZH×ZE×{（2KT1/bd1）×[（u±1）/U]}0.5≤[σH]N/mm2

①则斜齿圆柱齿轮的验算式为                                           

载荷系数K＝　                   。

②超龄圆锥齿轮的验算式为　                                          

式中的TV1=                   UV=                  dv1=              　

12.2.15如直齿圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度验算式为σF=（2KT1/bd1m）YFaYsaYE≤[σF]

①则斜齿圆柱齿轮的对应的验算式为　                   

式中齿形系数应按　                                查取。

②直齿圆锥齿轮的对应的验算式为　                                 

式中dv1=                         ,mm=                              

b=                  。

12.2.16齿面接触疲劳强度计算式的许用接触应力[σH]为[σH]=σHlimZN/SHmin式中各符号代表为                                                                 

                                                                                                                                         　。

12.3简答题

12.3.1与带传动，链传动相比，齿轮传动有哪些主要优、缺点？

12.3.2轮齿的失效形式有哪些？

闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？

12.3.3齿面点蚀常发生在什么部位？

如何提高抗点蚀的能力？

12.3.4轮齿折断通常发生在什么部位？

如何提高抗弯疲劳折断的能力？

12.3.5齿面胶合通常发生在什么工况下？

产生的原因是什么？

可能取哪些防止措施？

12.3.6外啮合齿轮传动中，齿面塑性流动的结果分别使哪个齿轮出现、凹槽和凸梭？

12.3.7收敛性点蚀和扩展点蚀都是在什么情况下发生的？

12.3.8齿轮材料的选择原则是什么？

常用齿轮材料和热处理方法有哪些？

12.3.9开式，闭式齿轮材料的选择各有什么特点？

12.3.10软齿面和硬齿面的界限是如何划分的？

设计中如何选择软硬齿面？

12.3.11为对软齿面的大，小齿轮在其材料选择和热处理方法上常常不同？

12.3.12为什么计算载荷？

载荷系数由几部分组成？

各考虑什么因素影响？

12.3.13齿轮传动中，为何引入动载荷系数KV？

减小动载荷的方法有哪些？

12.3.14齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据是什么？

一般闭式软齿

而齿轮需进行哪些强度计算？

12.3.15使用齿面接触疲劳强度设计公式和齿根弯曲疲劳强度设计公式计算得到的主要参数是什么？

说明什么问题？

各应用在什么场合？

12.3.16开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？

为什么？

怎么样考虑磨损问题？

12.3.17什么是齿形系数？

经与哪些因素有关？

如两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，齿形系数是否有变化？

同一齿数的标准直齿圆柱齿轮是，标准斜齿圆柱齿轮和标准直圆锥齿轮的齿形系数是否相同？

12.3.18一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等？

如大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其接触疲劳许用应力是否相等？

如其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？

12.3.19一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等？

如大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其接触疲劳许用应力是否相等？

如其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？

13.2.20计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的接触疲劳强度时，其计算公式是否一样？

应注意什么问题？

13.2.21计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的接触疲劳强度时，其计算公式是否一样？

应注意什么问题？

12.3.22图示单级标准真齿圆柱齿轮减速器，因工作需要，拟加入一介轮（惰轮）３用来增大输入和输出轴间的中心距。

若Z1=Z3=20，Z2=4Z1=80，模数为m各齿轮材料和热处理相同，长期工作，１轮主动，单向回转。

试问：

①加介轮后，承载能力与原传动相比有无变化？

②按齿面接触疲劳强工和齿根弯曲疲劳强度列式表达虽介轮后的承载能力是原传动件的几倍？

12.3.23齿轮齿数的选取对传动有何影响？

设计时怎么样选定小齿轮的齿数　？

大齿轮的齿数取得过多会出现什么问题？

13.3.24齿宽系数φd的定是什么？

有何用途？

其值取大取小对设计结果将产生什么影响？

12.3.25普通斜齿圆柱齿轮的螺旋角取值范围是多少？

为什么人家和双斜齿轮的螺旋角取较大的数值？

12.3.26斜齿圆柱齿轮的齿数Z与当量齿数　有什么关系？

在下列情况下应用哪一个齿数？

①计算斜齿圆柱齿轮传动的齿数比；

②计算斜齿圆柱齿轮的分度圆直径和传动的中心距；

③选盘形铣力；

④齿轮强度计算选齿形系数；

⑤从图表中查取动载荷系数。

12.3.27在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般是用高速级还是低速级，为什么？

12.3.28为什么直齿圆锥齿轮传动的载荷沿齿宽的分布不均匀程度比直齿圆柱齿轮严重？

12.3.29要设计一个由直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮组成的多级传动，它们之间应如何安排才合理？

12.3.30作为动力传动的齿轮，其模数一般不小于多少？

为什么？

12.3.31对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力都属于什么循环特性？

在作强度计算时应如何考虑？

12.3.32图示两级圆柱齿轮减速器的两种布置方案，试问哪种方案较为合理？

为什么？

12.3.33图示直齿圆锥齿轮减速器的两种布置方案，若传递功率相同，传动比相同，试分析哪种方案更为合理？

12.4计算题

12.4.1图示标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=3mm，齿数分别为Z1=14，Z2=36，Z3=38，轮１是主动轮，转向如图，n1=600r/min，P1=10KW，忽略摩擦损失，求作用在轮上力的大小（用分力表示）并在图上表示出方向。

12.4.2一直齿轮传动系统如图所示。

已知主动轮的转速，n1=300r/min，Z1=25，Z2=Z3=Z4=50，m=3mm使用寿命th=1000h，８级精度，齿面粗糙度为Ra1.6，轮１用４５钢调质，HB1轮２和轮３用４５钢正炎，HB2=200，试求齿轮１、２和３　的许用应力[σH]和[σF]。

12.4.3                 图示滑移齿轮变速箱，各齿轮均为标准直齿圆柱齿轮，除齿轮数不同外，其它参数及材料均相同。

按无限寿命考虑，问当功率不变时，应按哪一对齿轮进行强度计算？

为什么？

12.4.4                 图示的直齿圆柱齿轮减速器，长期工作，2轮和3轮输出的最大转矩T2和T03相等（不计摩擦损失），各齿轮参数Z1=20,Z2=60,Z3=80,m=5mm,b=30mm,1轮为主动，单向回转。

如轮1、2、3均用45钢调质处理，载荷平稳，K=1.3，试求主动轮1允许输入的最大扭矩T1。

12.4.5                 一对开式直齿圆柱齿轮传动，齿轮在两轴承间对称布置。

已知m=6mm,Z1=20,Z2=80。

α=20º,齿宽b2=72mm，主动轴转速n1=330r/min,齿轮精度为9级，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮材料为HB250，单向传动，长期工作，载荷稍有冲击，试求所能传递的最大功率。

12.4.6                 图示两级开式标准直齿圆柱齿轮传动。

要求长期工作。

已知高速级齿轮传动的尺寸及参数：

a=150mm,b=30mm,Z1=23,Z2=97,低速级中心距a2=210mm,n入=1400r/min,n出=101.19r/min,两对齿轮的小齿轮均用45钢调质，大齿轮均用45钢正火，8级精度。

效率略而不计，求能传递的功率，低速级齿轮传动若m=3mm,在满足原中心距的条件下按强度观点设计低速级转动，并计算出主要的几何尺寸。

12.4.7                 设计铣床的圆柱齿轮传动。

已知P1=7.5KW,      n1=1450r/min,Z1=26,Z2=54,预期寿命Lh=12000h,小齿轮不对称布置，提示，设计硬齿面，7级精度，材料为40Cr钢高频淬火，55HRC,Ψd=0.2,闭式传动，直齿。

12.4.8                 设计某厂自动送料输送机的单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传递功率P2=3.5KW,输出轴的转速n2=100r/min,传动比i=4.25，忽略摩擦损失。

工作年限6年，每日双班制工作，有轻微振动。

12.4.9                 设计电动机驱动的单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知输出功率P=20KW,n1=1000r/min,传动比i=2.5,工作时有中等冲击，总工作时间t=2600h,简化后的载荷如图所示。

12.4.10              有一电动机驱动的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。

已知主动轴的转速n1=750r/min.从动轴的转速n2=431.25r/min。

由于体积的限制，取Z1=23,m=3.5mm,要求中心距Z=112mm。

若精度等级为7级，小齿轮材料为45钢，调质处理230HB1大齿轮为45钢，正火处理190HB2，载荷有轻微冲击，长期工作，双向传动，试设计这对齿轮传动，并求其所能传递的最大功率。

12.4.11              下列各图的斜齿圆柱齿轮，齿轮1为主动轮。

请在各图中补上转向和螺旋线方向，画出各轮所受的三个分力。

当转向改变或者螺旋线方向改变时，各力的方向有什么改变？

12.4.12              图示一两级斜齿圆柱齿轮减速箱，I轴是输入轴,Ш轴是输出轴，转向如图所示，已知模数m=2mm，螺旋角β=15º,齿数Z1=19,Z2=57,Z3=20,Z4=68,齿轮Z4右旋，Ш轴转速nШ=147r/min，传递功率5KW，忽略摩擦损失。

求：

                 ①为使П轴轴承所受轴向力最小，各齿轮旋向？

此时П轴上作用在轴承上的轴向力等于多少？

                 ②齿轮Z2，Z3所受力的大小和方向（用分力表示，标在图上）

12.4.13  图示两级斜齿圆柱齿轮减速器。

已知齿轮І的螺旋线方向和Ш轴的转向，齿轮2的参数mn=3mm,Z2=57,β=14º,齿轮3的参数mn=5mm,Z3=21。

求：

①为使П轴所受轴向力最小，齿轮3应是何旋向？

在b图上标出齿轮2和3轮齿的旋向；

②在b图上标出齿轮2和3所受各分力的方向；

③如果使П轴的轴承不受轴向力，则齿轮3的旋转角β3应取多大植？

（忽略摩擦损失）

12.4.14 试合理确定图示两级斜齿圆柱齿轮减速器各斜齿圆的螺旋线方向，电动机转向见图。

12.4.15 一由电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动，测的中心距a=200mm,Z124,Z2=105,b1=80mm,b2=75mm。

若小齿轮材料为45钢，调质处理230HB,大齿轮材料为45钢，正火处理190HB,n1=970r/min,8级精度，载荷有中等冲击，单向传动，工作寿命为10年，单班工作，齿轮为不对称布置，求该对齿轮的承载能力。

12.4.16  设计一由电动机驱动的斜齿圆柱齿轮减速器齿轮传动（非对称）。

已知：

P1=12KW,n1=970r/min,i=4.25,8级精度，载荷有轻微冲击，单向传动，寿命为8年，两班制。

12.4.17  一对直齿圆锥齿轮传动如图所示。

已知m=5mm,δ1=20º,Z1=20,Z2=50,b=40mm,输出转矩T2=4X105N·mm。

求各轮三个分力的大小并在图上画出它们的方向。

12.4