北京郵電大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后題解模塊七

8/8模塊七一,填空1,一般開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷；閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷；閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕；閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是輪齒折斷。2,對于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，按彎曲疲憊強(qiáng)度進(jìn)行校核，這時(shí)影響齒輪強(qiáng)度的最主要幾何參數(shù)是直徑（或中心距）。3,對于開式齒輪傳動(dòng)，通常只按彎曲疲憊強(qiáng)度計(jì)算。這時(shí)影響齒輪強(qiáng)度的主要幾何參數(shù)是模數(shù)。4,一對減速齒輪傳動(dòng)，若保持兩輪分度圓的直徑不變，削減齒數(shù)并增大模數(shù)，其齒面接觸應(yīng)力將不變。5,一對齒輪傳動(dòng)，若兩輪的材料,熱處理方式及許用應(yīng)力均相同，只是齒數(shù)不同，則齒數(shù)多的齒輪彎曲強(qiáng)度高；兩齒輪的接觸疲憊強(qiáng)度相等。6,在材料,熱處理及幾何參數(shù)均相同的直齒圓柱,斜齒圓柱和直齒圓錐三種齒輪傳動(dòng)中，承載實(shí)力最高的是斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，承載實(shí)力最低的是直齒圓錐齒輪傳動(dòng)。7,齒輪傳動(dòng)的潤滑方式主要依據(jù)齒輪的圓周速度選擇。閉式齒輪傳動(dòng)采納油浴潤滑時(shí)的油量依據(jù)傳遞功率確定。二,選擇1,對于軟齒面的閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式為（C）。A．輪齒疲憊折斷；B．齒面磨損；C．齒面疲憊點(diǎn)蝕；D．齒面膠合。2,高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤滑不良時(shí)，最可能出現(xiàn)的失效形式為（D）。A．輪齒疲憊折斷；B．齒面磨損；C．齒面疲憊點(diǎn)蝕；D．齒面膠合。3,齒輪的齒面疲憊點(diǎn)蝕常常發(fā)生在（D）。A．靠近齒頂處；B．靠近齒根處；C．節(jié)線旁邊的齒頂一側(cè)；D．節(jié)線旁邊的齒根一側(cè)。4,設(shè)計(jì)一對軟齒面減速齒輪傳動(dòng)，從等強(qiáng)度要求動(dòng)身，選擇硬度時(shí)應(yīng)使（B）。A．大,小齒輪的硬度相等；B．小齒輪硬度高于大齒輪硬度；C．大齒輪硬度高于小齒輪硬度；D．小齒輪用硬齒面，大齒輪用軟齒面。5,一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，zl=21，z2=63，則這對齒輪的彎曲應(yīng)力（C）。A.＞；B.＜；C.=；D.≤。6,對于開式齒輪傳動(dòng)，在工程設(shè)計(jì)中，一般（D）。A．先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核彎曲強(qiáng)度；B．只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)；C．先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核接觸強(qiáng)度；D．只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。7,設(shè)計(jì)硬齒面齒輪傳動(dòng)，當(dāng)直徑肯定，常取較少的齒數(shù)，較大的模數(shù)以（A）。A．提高輪齒的彎曲疲憊強(qiáng)度；B．提高齒面的接觸疲憊強(qiáng)度；C．削減加工切削量，提高生產(chǎn)率；D．提高輪齒抗塑性變形實(shí)力。8,一對減速齒輪傳動(dòng)中，若保持分度圓直徑d1不變，而削減齒數(shù)并增大模數(shù)，其齒面接觸應(yīng)力將（C）。A．增大；B．減小；C．保持不變；D．略有減小。9,在下面的各種方法中，（A）不能提高齒輪傳動(dòng)的齒面接觸疲憊強(qiáng)度。A．直徑d不變而增大模數(shù)；B．改善材料；C．增大齒寬b；D．增大齒數(shù)以增大d。10,在下面的各種方法中，（B）不能增加齒輪輪齒的彎曲疲憊強(qiáng)度。A．直徑不變增大模數(shù)；B．齒輪負(fù)變位；C．由調(diào)質(zhì)改為淬火；D．適當(dāng)增加齒寬。11,為提高齒輪傳動(dòng)的接觸疲憊強(qiáng)度，可實(shí)行的方法是：（B）。A．采納閉式傳動(dòng)；B．增大傳動(dòng)的中心距；C．模數(shù)不變，削減齒數(shù)；D．中心距不變，增大模數(shù)。12,圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距不變，減小模數(shù),增加齒數(shù)，可以（C）A．提高齒輪的彎曲強(qiáng)度；B．提高齒面的接觸強(qiáng)度；C．改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性；D．削減齒輪的塑性變形。13,在以下幾種工況中，（A）齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)ψd可以取大些。A．對稱布置；B．不對稱布置；C．懸臂布置；D．同軸式減速器布置14,對于齒面硬度≤350HBS的齒輪傳動(dòng)，若大,小齒輪均采納45鋼，一般實(shí)行的熱處理方式為（C）。A．小齒輪淬火，大齒輪調(diào)質(zhì)；B．小齒輪淬火，大齒輪正火；C．小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火；D．小齒輪正火，大齒輪調(diào)質(zhì)。15,一對圓柱齒輪，常把小齒輪的寬度做得比大齒輪寬些，是為了（C）。A．使傳動(dòng)平穩(wěn)；B．提高傳動(dòng)效率；C．提高小輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度；D．便于安裝，保證接觸線長。16,錐齒輪的接觸疲憊強(qiáng)度按當(dāng)量圓柱齒輪的公式計(jì)算，當(dāng)量齒輪的齒數(shù),模數(shù)是錐齒輪的（B）。A．實(shí)際齒數(shù)，大端模數(shù)；B．當(dāng)量齒數(shù)，平均模數(shù)；C．當(dāng)量齒數(shù)，大端模數(shù)；D．實(shí)際齒數(shù)，平均模數(shù)。17,選擇齒輪的精度等級時(shí)主要依據(jù)（D）。A．傳動(dòng)功率；B．載荷性質(zhì)；C．運(yùn)用壽命；D．圓周速度。三,簡答（參考答案從略）1,開式和閉式齒輪傳動(dòng)的失效形式有什么不同？設(shè)計(jì)準(zhǔn)則各是什么？其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則針對的失效形式各是什么？答：⑴閉式傳動(dòng)的主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕和輪齒的彎曲疲憊折斷。當(dāng)采納軟齒面（齒面硬度≤350HBS）時(shí)，其齒面接觸疲憊強(qiáng)度相對較低。因此設(shè)計(jì)時(shí)首先按齒面接觸疲憊強(qiáng)度條件計(jì)算，并確定齒輪主要參數(shù)和尺寸，然后再按輪齒的抗彎曲疲憊強(qiáng)度進(jìn)行校核。當(dāng)采納硬齒面（齒面硬度＞350HBS）時(shí)，一般首先按齒輪的抗彎曲疲憊強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì),確定齒輪的模數(shù)及其主要幾何參數(shù),然后再校核其齒面接觸疲憊強(qiáng)度。⑵開式傳動(dòng)的主要失效形式為齒面磨粒磨損。通常依據(jù)抗彎曲疲憊強(qiáng)度計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)及其他參數(shù)，但考慮磨粒磨損的影響再將模數(shù)增大10%～20%，無須校核接觸強(qiáng)度。2,齒輪的齒根彎曲疲憊裂紋發(fā)生在危險(xiǎn)截面輪齒的那一邊？為什么？為提高輪齒抗彎曲疲憊折斷的實(shí)力，可實(shí)行哪些措施？答：疲憊裂紋首先發(fā)生在危險(xiǎn)截面受拉一側(cè)。因?yàn)榻蛔兊凝X根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲憊極限應(yīng)力。措施:首先應(yīng)對輪齒進(jìn)行抗彎疲憊強(qiáng)度計(jì)算，使齒輪必需具有足夠的模數(shù)；其次采納增大齒根過渡圓半徑,降低表面粗糙度,進(jìn)行齒面強(qiáng)化處理(如噴丸),減輕加工過程中的損傷等工藝措施，提高輪齒抗疲憊折斷的實(shí)力；再次應(yīng)盡可能消退載荷分布不勻稱的現(xiàn)象，有效避開輪齒的局部折斷。3,齒面點(diǎn)蝕首先發(fā)生在什么部位？為什么？防止點(diǎn)蝕可實(shí)行哪些措施？答：一般首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線處的齒根表面上。因?yàn)檩嘄X進(jìn)入嚙合時(shí)，輪齒齒面上會(huì)產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力。對于輪齒表面上的某一局部來說，它受到的是交變的接觸應(yīng)力。假如接觸應(yīng)力超過了輪齒的許用接觸應(yīng)力，在載荷的多次反復(fù)作用下，齒面表層就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的微小的疲憊裂紋。措施：可采納提高齒面硬度,降低齒面粗糙度,運(yùn)用黏度較高的潤滑油等措施。4,一對齒輪傳動(dòng)，如何推斷大,小齒輪中哪個(gè)齒面不易出現(xiàn)疲憊點(diǎn)蝕？哪個(gè)輪齒不易出現(xiàn)彎曲疲憊折斷？理由如何？答：一對齒輪傳動(dòng)，一般都是小齒輪簡單出現(xiàn)齒面疲憊點(diǎn)蝕，小齒輪簡單出現(xiàn)彎曲疲憊折斷；大齒輪不簡單出現(xiàn)齒面疲憊點(diǎn)蝕，大齒輪不簡單出現(xiàn)彎曲疲憊折斷。

因?yàn)?，大齒輪分度圓直徑大（基圓直徑大）漸開線齒廓曲率小,齒廓較為平直，接觸強(qiáng)度比小齒輪高。大齒輪在工作時(shí)，相同時(shí)間，比小齒輪循環(huán)次數(shù)少,應(yīng)變次數(shù)少，不易發(fā)生輪齒疲憊折斷。5,齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中，在確定小齒輪的齒數(shù)z1和模數(shù)m時(shí)，要考慮哪些因素？答：齒數(shù)z：為避開根切，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪最小齒數(shù)zmin=17，斜齒圓柱齒輪zmin=17cosβ。大齒輪齒數(shù)為小齒輪齒數(shù)的整數(shù)倍，跑合性能好。而對于重要的傳動(dòng)或重載,高速傳動(dòng)，大小齒輪的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，這樣輪齒磨損勻稱，有利于提高壽命。在滿意彎曲強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)減小模數(shù)，增大齒數(shù)。高速齒輪或?qū)υ肼曈袊?yán)格要求的齒輪傳動(dòng)建議取z1≧25。模數(shù)m：齒輪模數(shù)必需取標(biāo)準(zhǔn)值。為便利加工測量，一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪模數(shù)的種類應(yīng)盡量少。傳遞動(dòng)力的齒輪，其模數(shù)不宜小于1.5mm。過小則加工檢驗(yàn)不便。四,分析與計(jì)算1,試設(shè)計(jì)兩級減速器中的低速級直齒輪傳動(dòng)。已知：用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷有中等沖擊，齒輪相對于支承位置不對稱，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，傳遞功率P＝10kW，低速級主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速nl＝400r／min，傳動(dòng)比i＝3.5。解（1）選擇材料，確定許用應(yīng)力由表7-1，小輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為220HBS，大輪選用45鋼，正火，硬度為190HBS。由圖7-10c和圖7-12c分別查得：σHlim1=555MPaσHlim2=530MPaσFlim1=190MPaσFlim2=180MPa由表7-8查得SH=1.1，SF=1.4，故，，因硬度小于350HBS，屬軟齒面，按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核彎曲強(qiáng)度。（2）按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算中心距：①取[σH]=[σH]2=481MPa②小輪轉(zhuǎn)矩③取齒寬系數(shù)φa=0.4，i＝u=3.5由于原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，中等沖擊，支承不對稱布置，故選8級精度。由表7-5選K=1.5。將以上數(shù)據(jù)代入，得初算中心距ac=223.7mm（3）確定基本參數(shù)，計(jì)算主要尺寸①選擇齒數(shù)取z1=20，則z2=u，z1=3.5×20=70②確定模數(shù)由公式a=m（z1+z2）/2可得：m=4.98查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取m=5③確定中心距a=m（z1+z2）/2=5×（20+70）/2=225mm④計(jì)算齒寬b=φaa=0.4×225=90mm為補(bǔ)償兩輪軸向尺寸誤差，取b1=95mm，b2=90mm⑤計(jì)算齒輪幾何尺寸（此處從略）（4）校核彎曲強(qiáng)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）設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)，繪制齒輪工作圖。（略）2,設(shè)計(jì)一對閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知：用單缸內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，雙向傳動(dòng)，齒輪相對于支承位置對稱，要求結(jié)構(gòu)緊湊。傳遞功率P＝12kW，低速級主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速nl＝350r／min，傳動(dòng)比i＝3。解：（1）選擇材料，確定許用應(yīng)力由表7-1，兩輪均選用20CrMnTi，滲碳淬火，小輪硬度為59HRC，大輪56HRC。由圖7-10d和圖7-12d分別查得：σHlim1=1440MPaσHlim2=1360MPaσFlim1=370MPaσFlim2=360MPa由表7-8查得SH=1.3，SF=1.6，故因硬度大于350HBS，屬硬齒面，按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核接觸強(qiáng)度。（2）按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算法向模數(shù)：1）由于原動(dòng)機(jī)為單缸內(nèi)燃機(jī)，載荷平穩(wěn)，支承對稱布置，故選8級精度。由表7-5選K=1.6。2）小輪轉(zhuǎn)矩3）取齒寬系數(shù)ψa=0.44）初選螺旋角β=15°5）取z1=20，i＝u=3，z2=uz1=3×20=60。當(dāng)量齒數(shù)：zv1=22.19zv2=66.57由表7-9查得YFS1=4.3,YFS2=4，比較YFS/[σF]YFS1/[σF]1=4.3/162=0.0265YFS2/[σF]2=4/158=0.0253YFS1/[σF]1的數(shù)值大，將該值與上述各值代入式中，得