《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》配套課后習(xí)題：項(xiàng)目六答案

項(xiàng)目六齒輪傳動(dòng)漸開線的性質(zhì)有哪些？試各舉一例說明漸開線性質(zhì)的具體應(yīng)用。答：漸開線具有如下性質(zhì)：（1）發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長，即NK=NA；（2）因?yàn)榘l(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)，所以它與基圓的切點(diǎn)N就是漸開線上K點(diǎn)的瞬時(shí)速度中心，發(fā)生線NK就是漸開線在K點(diǎn)的法線，同時(shí)它也是基圓在N點(diǎn)的切線；（3）切點(diǎn)N是漸開線上K點(diǎn)的曲率中心，NK是漸開線上K點(diǎn)的曲率半徑,離基圓越近，曲率半徑越??；（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小,基圓越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑為無窮大時(shí)，漸開線為直線；（6）基圓內(nèi)無漸開線。何為齒輪的分度圓？何為節(jié)圓？二者的直徑是否一定相等或一定不相等？答：相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的分度圓弧長稱為分度圓齒距，用p表示，p=s+e。s表示齒厚，e表示齒槽寬。于是分度圓周長pz＝πd，則d=zp/π，式中π為無理數(shù)。為了便于設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)，人為規(guī)定p/π的值為標(biāo)準(zhǔn)值，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值稱為該圓上的模數(shù)，用m表示。這個(gè)圓稱為分度圓。在定傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)中，節(jié)點(diǎn)在齒輪運(yùn)動(dòng)平面的軌跡為一個(gè)圓，這個(gè)圓即為節(jié)圓。分度圓與節(jié)圓的直徑可能相等，也可能不相等。為何要小齒輪配對(duì)大齒輪寬5~10mm？答：由于制造安裝等誤差，大齒輪和小齒輪端面有時(shí)候會(huì)對(duì)不齊，錯(cuò)開一點(diǎn)距離。為了讓全部齒寬都能嚙合，可以把小齒輪做的比大齒輪寬一點(diǎn)，那么即使有一些誤差，也能使齒寬上全部嚙合。為何要使齒面齒輪傳動(dòng)時(shí)，為什么常使小齒輪的齒面硬度高于大齒輪齒面硬度30~50HBS？答：由于在嚙合過程中，小齒輪的輪齒接觸次數(shù)比大齒輪多。因此，若兩齒輪的材料和齒面硬度都相同時(shí)，則一般小齒輪的壽命較短。為了使大、小齒輪的壽命接近，應(yīng)使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的高出30~50HBS。齒輪的失效形式有哪些？采取什么措施可減緩失效發(fā)生？答：齒輪傳動(dòng)是靠齒與齒的嚙合進(jìn)行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。齒輪的失效形式有五種。（1）輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑，提高齒面加工精度，增大軸及支承的剛度。

（2）齒面點(diǎn)蝕。改進(jìn)措施：提高齒面硬度，降低表面粗糙度，增大潤滑油粘度。

（3）齒面磨損。改進(jìn)措施：采用閉式傳動(dòng)，降低齒面粗糙度，保持良好的潤滑。

（4）齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度，降抵齒面粗糙度，選用抗膠合性能較好的齒輪副材料，采用抗膠合潤滑油；減少模數(shù)、降低齒高。

（5）塑性變形。改善措施：提高齒面硬度，采用粘度高的潤滑油。斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算有何區(qū)別？答：直齒輪的端面參數(shù)和法面參數(shù)是相同的。斜齒輪法面參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值，端面參數(shù)是通過法面參數(shù)和螺旋角計(jì)算得到的。斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算，需要用端面參數(shù)進(jìn)行（同直齒輪計(jì)算）。斜齒輪錐齒輪的軸向分力是如何確定的？答：斜齒輪軸向分力的確定，是與旋向轉(zhuǎn)向相關(guān)的，可用主動(dòng)輪左右旋定則確定。即由主動(dòng)齒輪視旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指指向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，大拇指指向?yàn)檩S向力方向，從動(dòng)輪軸向力方向與主動(dòng)輪的相反。

齒輪傳動(dòng)有哪些潤滑方式？如何選擇潤滑方式？答：齒輪傳動(dòng)有油潤滑和脂潤滑兩種潤滑方式。一般高速是油潤滑，低速是脂潤滑。對(duì)齒輪材料的基本要求是什么？常用齒輪材料有哪些？如何保證對(duì)齒輪材料的基本要求？答：對(duì)齒輪材料的基本要求有：齒面應(yīng)有較高的硬度和耐磨性；齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性；齒根有良好的彎曲強(qiáng)度和抗沖擊能力；應(yīng)有良好的加工工藝及熱處理性能。

常用齒輪材料有鍛鋼，分軟齒面和硬齒面。載荷不大、精度要求不高時(shí)用軟齒面，可用中碳鋼、中碳合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，并使12HBSHBS(30~50)HBS，使兩齒輪等強(qiáng)度。若高速、重載時(shí)可用硬齒面，用中碳鋼或中碳合金鋼表面淬火，或用低碳鋼或低碳合金鋼滲碳淬火，可使齒面硬，而齒芯韌。尺寸較大的材料常用鑄鋼式鑄鐵，并進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。一個(gè)漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪，z=26，m=3mm，求其齒廓曲線在分度圓及齒頂上的曲率半徑及齒頂圓壓力角。答：分度圓半徑=1/2*26*3=39mm。一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知z1=19，z2=68，m=2mm，α=20°，計(jì)算小齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距以及齒厚和齒槽寬。答：分度圓直徑d1=mz1=2*18=38mm。齒頂圓直徑da1=m(z+2)=2*(19+2)=42mm。齒根圓直徑df1=m(z-2.5)=2*(19-2.5)=33mm。一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)已知z1=17，z2=119，m=5mm，α=20°，中心距a‘=340mm。因小齒輪磨損嚴(yán)重，擬將報(bào)廢，大齒輪磨損嚴(yán)重，沿齒厚方向每側(cè)磨損量為0.9mm，擬修復(fù)使用。要求設(shè)計(jì)的小齒輪齒頂厚Sa1≥0.4m，試設(shè)計(jì)這對(duì)齒輪。一對(duì)直齒圓柱齒輪，傳動(dòng)比i12=3，α=20°，m=10mm，安裝中心距為300mm，試設(shè)計(jì)這對(duì)齒輪傳動(dòng)。圖6-57所示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。已知主動(dòng)輪1的螺旋角及轉(zhuǎn)向，為了使有齒輪2和齒輪3的中間軸的軸向力較小，試確定齒輪2,3,4的齒輪螺旋角和各齒輪產(chǎn)生的軸向力方向。已知mn3=3mm，z2=51,β=15°，mn3=4mm，z3=26，試求β3為多少時(shí)，才能使中間軸上兩齒輪的軸向力互相抵消？已知mn2=3mm，z2=51，β2=15°，mn3=4mm，z3=26，試求β3為什么時(shí)，才能使中間軸上兩齒輪產(chǎn)生的軸向力互相抵消？答：（1）確定各輪旋向，軸向力方向。

①由n1及旋向（左旋）確定Fa1向上；

②2輪必為右旋，n2與n1相反，F(xiàn)a2與Fa1相反；

③為使中間軸軸向力較小，F(xiàn)a3應(yīng)向上，與Fa2相反。根據(jù)Fa3向上與轉(zhuǎn)向判定齒輪3數(shù)為右旋；

④齒輪4必為左旋，F(xiàn)a4與Fa3相反，即向下。（2）Fa2=—Fa3時(shí)互相抵消。

因3輪和2輪在同一軸上，則T2=T3。當(dāng)為10°7′58″時(shí)，才能使中間軸上兩齒輪產(chǎn)生的軸向力互相抵消。一閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：傳遞功率為P=4.5kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min，模數(shù)m=3mm，齒數(shù)齒寬b1=75mm，b2=70mm。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為ZG310~570正火。載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)期使用壽命10年（按一年300天，每天兩班制工作考慮）。試問這對(duì)齒輪傳動(dòng)能否滿足強(qiáng)度要求二安全工作。答：由題意知齒輪傳動(dòng)的材料、參數(shù)、齒寬等，此題屬校核性問題，因是軟齒面，故應(yīng)以接觸強(qiáng)度為主進(jìn)行校核強(qiáng)度。接觸強(qiáng)度校核。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為230HBS，大齒輪為ZG310~570，齒面硬度取為180HBS。查表可得：查圖。，故滿足接觸強(qiáng)度的要求。已知某機(jī)器的一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其中心距a=200mm，傳動(dòng)比i=3，z1=24，n1=1440r/min，b1=100mm，b2=95mm。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪為45鋼正火。載荷有中等沖擊，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，使用壽命為8年，單班制工作。試確定這對(duì)齒輪所能傳遞的最大功率。答：此齒輪傳動(dòng)為軟齒面，其承載能力由齒面接觸強(qiáng)度決定，故按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（1）確定許用接觸應(yīng)力。小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)：HBS1=230；大齒輪45鋼正火：HBS2=200。（2）承載能力計(jì)算。 已知斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，z1=25，z2=100，mn=4,mm，β=15°，αn=20°，試設(shè)計(jì)這對(duì)斜齒輪的主要幾何尺寸。答：已知一對(duì)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，mn=2mm，z1=23，z2=92，β=12°，αn=20°。試計(jì)算其中心距應(yīng)為多少？如果除β角外各參數(shù)均不變，現(xiàn)需將中心距圓整為0或5結(jié)尾的整數(shù)，則應(yīng)如何改變?chǔ)陆堑拇笮?？其中心距a為多少？β為多少？答：若將a圓整為115mm，則不合適。若將a圓整為120mm，則已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)z1=22，z2=66，大端模數(shù)m=5mm，分度圓壓力角α=20°，軸交角為90°。試求兩個(gè)錐齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、分度圓錐角、齒頂圓錐角、齒根圓錐角、錐距及數(shù)量齒數(shù)。答：現(xiàn)有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：m1=4mm，z1=25，m2=4mm，z2=50，m3=3mm，z3=60，m4=2.5mm，z4=40。試問：（1）哪兩個(gè)齒輪的漸開線形狀相同？（2）哪兩個(gè)齒輪能正確嚙合？（3）哪兩個(gè)齒輪能用同一把滾到制造？這兩個(gè)齒輪能否改成用同一把銑刀加工？答：略兩對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知m1=m2=5mm，z1=20，z2=30，m3=m4=2.5mm，z3=40，zz4=60。當(dāng)安裝中心距一樣時(shí)，試問這兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的重合度是否一致？答：略有兩對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其中一對(duì)齒輪的m=2mm，z1=50，z2=200，b=75mm，另一對(duì)齒輪的m=4mm，z1=25，z2=100，b=75mm，當(dāng)載荷及其他條件均相同時(shí)，試問：（1）兩對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度是否相同？為什么？（2）兩對(duì)齒輪的彎曲強(qiáng)度是否相同？為什么？答：略現(xiàn)有一對(duì)由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)（軸交角為90°），已知小錐齒輪傳動(dòng)功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min，大端模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=24，z2=96，齒寬b=60mm，小錐齒輪懸臂布置，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷中等沖擊；小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS，大齒輪45鋼正火，硬度為200HBS，試校核齒輪強(qiáng)度。答：略有兩對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其中一對(duì)齒輪m=2mm，z1