機械設(shè)計基礎(chǔ)6 齒輪傳動習題作業(yè)與答案

1、項目二減速傳動裝置傳動方案及傳動系統(tǒng)的分析與設(shè)計任務(wù)二齒輪傳動設(shè)計習題6.1填空題漸開線形狀決定的大小。展角(2)壓力角(3)基圓斜齒輪的標準模數(shù)和壓力角在上。端面(2)法面(3)軸面漸開線齒輪傳動的嚙合角等于圓上的壓力角。(1)分度圓(2)節(jié)圓(3)基圓要實現(xiàn)兩相交軸之間的傳動，可采用。(1)圓柱直齒輪傳動(2)圓柱斜齒輪傳動(3)直齒錐齒輪傳動圓錐齒輪的標準參數(shù)在面上。(1)法(2)小端(3)大端一標準直齒圓柱齒輪的周節(jié)Pt=15.7mm,齒頂圓直徑D。=400mm,則該齒輪TOC o 1-5 h z的齒數(shù)為。(1)82(2)80(3)7876一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式是。

2、(1)齒面膠合(2)齒面磨粒磨損(3)輪齒折斷(4)齒面點蝕一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點蝕(4)輪齒折斷一般參數(shù)的開式齒輪傳動的主要失效形式是。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點蝕(4)齒面磨粒磨損發(fā)生全齒折斷而失效的齒輪，一般是。(1)斜齒圓柱齒輪(2)齒寬較大、齒向受載不均的直齒圓柱齒輪(3)人字齒輪(4)齒寬較小的直齒圓柱齒輪設(shè)計一般閉式齒輪傳動時，計算接觸疲勞強度是為了避免_失效。(1)輪齒折斷(2)齒面膠合(3)齒面點蝕(4)磨粒磨損目前設(shè)計開式齒輪傳動時，一般按彎曲疲勞強度設(shè)計計算，用適當增大模數(shù)的辦法以考慮的

3、影響。(1)齒面塑性變形(2)齒面膠合(3)齒面點蝕(4)磨粒磨損TOC o 1-5 h z對齒輪輪齒材料性能的基本要求是。(1)齒面要硬，齒心要脆(2)齒面要軟，齒心要韌(3)齒面要硬，齒心要韌(4)齒面要軟，齒心要韌材料為20Cr的齒輪要達到硬齒面，常用的熱處理方法是。(1)表面淬火(2)調(diào)質(zhì)(3)整體淬火(4)滲碳淬火設(shè)計一對材料相同的軟齒面齒輪傳動時，一般使小齒輪齒面硬度HBS1和大齒輪齒面硬度HBS2的關(guān)系為。HBS1HBS2(2)HBS1VHBS2(3)HBS1=HBS2對于一對材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動，常用的熱處理方法是。(1)小齒輪淬火，大齒輪調(diào)質(zhì)(2)小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪淬

4、火(3)小齒輪正火，大齒輪調(diào)質(zhì)(4)小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火對于閉式軟齒面齒輪傳動，在傳動尺寸不變并滿足彎曲疲勞強度要求的前提下，TOC o 1-5 h z齒數(shù)宜適當取多些。其目的是。(1)提高齒面的接觸強度;(2)提高輪齒的抗彎強度;(3)提高傳動平穩(wěn)性對于閉式硬齒面齒輪傳動，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)。其目的是。(1)提高齒面的接觸強度(2)保證輪齒的抗彎強度(3)減小輪齒的切削量(4)減小滑動系數(shù)，提高傳動效率在設(shè)計圓柱齒輪傳動時，通常使小齒輪的寬度比大齒輪寬一些，其目的是。(1)使小齒輪和大齒輪的強度接近相等;(2)為了使傳動更平穩(wěn);(3)為了補償可能的安裝誤差以保證接觸線長度由于斷齒破壞比

5、點蝕破壞更具有嚴重的后果，所以通常設(shè)計齒輪時，抗彎強度的安全系數(shù)應(yīng)接觸強度的安全系數(shù)。(1)大于(2)小于(3)等于直齒錐齒輪傳動的強度計算方法是以的當量圓柱齒輪為計算基礎(chǔ)。(1)小端(2)大端(3)齒寬中點處齒輪傳動中，齒間載荷分配不均，除與輪齒變形有關(guān)外，還主要與有關(guān)。(1)齒面粗糙度(2)潤滑油粘度(3)齒輪制造精度6.2分析與計算題要使一對齒輪的瞬時傳動比保持不變，其齒廓應(yīng)符合什么條件？漸開線齒廓為何能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律？節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別?它們與中心距變化有何關(guān)系？變位齒輪的模數(shù)、壓力角、分度圓直徑、齒數(shù)、基圓直徑與標準齒輪是否一樣?斜齒輪的端面模數(shù)和法向模

6、數(shù)的關(guān)系如何？端面壓力角和法面壓力角的關(guān)系如何？哪一個模數(shù)應(yīng)取標準值?什么是斜齒圓柱齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)？什么是錐齒輪的背錐和當量齒輪？有何用處？斜齒輪傳動的正確嚙合條件是什么？一對圓柱齒輪傳動，大齒輪和小齒輪的接觸應(yīng)力是否相等？如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則其許用接觸是否相等？在直齒輪和斜齒輪傳動中，為什么常將小齒輪設(shè)計得比大齒輪寬一些？齒輪傳動的常用潤滑方式有哪些？潤滑方式的選擇主要取決于什么因素？齒形系數(shù)與模數(shù)有關(guān)嗎？有哪些因素影響齒形系數(shù)的大小？為什么設(shè)計齒輪時，齒寬系數(shù)既不能太大，又不能太?。窟x擇齒輪毛坯的成型方法時（鑄造，鍛造，軋制圓鋼等），除了考慮材料等因素外，主要依

7、據(jù)是什么？有一標準直齒圓柱齒輪傳動，齒輪1和齒輪2的齒數(shù)分別為Z和Z2,且Zm=5mm，a=20，h*=1，12nac*=0.2，兩軸垂直相交。求：兩輪的傳動比，各輪的分度圓錐角8,當量齒數(shù)z,齒頂高h,齒根高hf,齒頂角e,齒根角0,頂錐角5,vafafa根錐角5及錐距R。f如6.68圖所示，在二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器中，已知輸題6.23圖題6.27圖入軸丨的轉(zhuǎn)向和齒輪1的旋向，欲使中間軸II上的齒輪2和齒輪3的軸向力互相抵消一部分，試確定齒輪2、3、4的旋向，并在圖中標出各軸轉(zhuǎn)向及各齒輪在嚙合點處所受各力。設(shè)計一對單級直齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動。動力機為電動機，傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。

8、已知：傳遞功率P=10kW，傳動比為i=4，叫=955r/min,單班工作，預(yù)期壽命為10年，（每年以260天計）。一單級斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞功率P=22kW,=1470r/min,雙向轉(zhuǎn)動，電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，,=21,=107,3=3mm,=1615,bi=85mm,%=80mm,小齒輪材料為40MnB調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為35SiMn調(diào)質(zhì)，試校核此閉式齒輪傳動的強度。設(shè)計由電動機驅(qū)動的單級斜齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動。該減速器用于重型機械上。已知：傳遞功率P=70kW，小齒輪轉(zhuǎn)速nl=960r/min;傳動比為i=4。單班制，齒輪相對于軸承對稱布置。使用期限10年（每年以260天計）。工

9、作中有中等沖擊。速度允許有5%的誤差。6-3作圖題如題6.69圖所示，已知一對漸開線齒輪的基圓、齒頂圓及主動輪的角速度叫的方向，試作出理論嚙合線和實際嚙合線。項目二減速傳動裝置傳動方案及傳動系統(tǒng)的分析與設(shè)計任務(wù)二齒輪傳動設(shè)計習題答案6-1（3）、（2）、（2）、（3）、（3）、（3）、（4）、（4）、（4）、（4）、（3）、（4）、（3）、（4）、（1）62分析與計算要使一對齒輪的瞬時傳動比保持不變，其齒廓應(yīng)符合什么條件？解：要使一對齒輪的瞬時傳動比保持不變，其齒廓曲線必須滿足的條件是：不論兩齒廓在任何位置接觸，過嚙合點所作的兩齒廓的公法線必須與兩輪連心線oo相交于一定點。12漸開線有哪些重要

10、性質(zhì)？漸開線齒廓為何能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律？解：（1）漸開線有如下重要性質(zhì)：1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過的圓弧長度2）漸開線上任意點的法線恒與基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點B也是漸開線在點K的曲率中心，而線段BK是漸開線在點K的曲率半徑4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）同一基圓上任意兩條漸開線（不論是同向的還是反向的）都是法向等距曲線。6）漸開線是從基圓開始向外逐漸展開的，基圓內(nèi)無漸開線。（2）漸開線齒廓能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律的原因是：一對漸開線齒廓在任意點K相嚙合時，由漸開線的性質(zhì)可知，過點K所作的兩齒廓的公法線必同時與兩基圓相切（切點為N1和N2）,即公法線為兩輪

11、基圓的一條內(nèi)公切線NN2，而在齒輪嚙合傳動過程中，兩基圓的大小和位置都不變，因此其同一方向的內(nèi)公切線是唯一的，亦即兩齒廓在任意嚙合點的公法線是一條定直線，這說明一對漸開線齒廓從開始嚙合到脫離嚙合的嚙合點均在直線N1N2上，所以n1n2是兩齒廓嚙合點所走過的軌跡，稱為嚙合線。因為一對漸開線齒廓的嚙合線為一條定直線，從而與兩輪連心線oo的交點P是固12定的，因此漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證實現(xiàn)定傳動比傳動。節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別?它們與中心距變化有何關(guān)系？解：（1）：分度圓和節(jié)圓。齒輪的分度圓是模數(shù)和壓力角均為標準值的圓。節(jié)圓是兩齒輪嚙合時相切的一對圓。只有當一對齒輪嚙合

12、傳動時才有節(jié)圓的，對于一個單一的齒輪來說是不存在節(jié)圓的。而不論齒輪是否嚙合，每個齒輪都有一個唯一的、大小完全確定的分度圓。壓力角和嚙合角。壓力角：是指單個齒輪漸開線齒廓上某一點的線速度力向與該點法線方向所央的銳角。漸開線齒廓上各點壓力角的大小是不相等的（齒條齒廓例外），未指明時，壓力角是指分度圓上的壓力角。嚙合角口:是指一對齒輪嚙合時，嚙合線與兩節(jié)公切線之間所夾的銳角，故其值恒等于齒輪在節(jié)圓上的壓力角，由于嚙合線是兩個齒輪基圓的內(nèi)公切線，當兩個齒輪在確定的中心距下安裝后在一個方向只有一條固定的內(nèi)公切線，所以嚙合角出的大小不隨齒輪嚙合過程而發(fā)生變化。相嚙合的一對漸開線齒廓的節(jié)圓壓力角必然相等，從

13、恒等于嚙合角。當中心距限X時，節(jié)圓大于分度圓，根據(jù)漸開線的特性，可知此時的口、口。每一齒輪都有唯一的壓力角，但一對齒輪傳動的嚙合角會因?qū)嶋H中心距不同而變化。(2)acosa二acosa4.齒輪變位前后，參數(shù)m、a及幾何尺寸d、d、df、db、h、hf、s、e有f、bafA4何變化？解：切制變位齒輪與切制標準齒輪用同一把刀具，只是刀具的位置不同，因此他們的m、a及齒距s分別與刀具相同，從而它們的分度圓與基園直徑尺寸dd也相同，但正變位齒輪的齒頂圓（d）和ba齒根圓（df）增大，切其齒厚G增大，齒槽麺e）減小，齒頂高（h）fa增大，齒根高（hf）減小，負變位齒輪剛好相反。斜齒輪的端面模數(shù)和法向模數(shù)

14、的關(guān)系如何？端面壓力角和法面壓力角的關(guān)系如何？哪一個模數(shù)應(yīng)取標準值?解：（1）mm二ntcos0tana=tana/cos0tn法面模數(shù)應(yīng)取標準值。什么是斜齒圓柱齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)？有何用處？斜齒輪傳動的正確嚙合條件是什么？解：（1）齒形與斜齒輪法面齒形相當?shù)奶摂M直齒輪稱為斜齒輪的當量齒輪。當量齒輪的齒數(shù)稱為當量齒數(shù)。（2）作用：在加工斜齒輪選擇刀具時、輪齒彎曲強度計算、查齒形系數(shù)以及選取變位系數(shù)時，都要用到當量齒輪和當量齒數(shù)。（3）正確嚙合條件為：m=m,a=a，0=0t1t2t1t212或m=m,a=a,B=Bn1n2n1n212（+為內(nèi)嚙合，-為外嚙合）。答：一對圓柱齒輪傳動其大小

15、齒輪的接觸應(yīng)力一定是相等的。當大小齒輪的材料及熱處理情況相同時，其許用接觸應(yīng)力卻并不相同，因為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不同。答：考慮到齒輪與軸系在機器中的軸向裝配誤差和工作中由于受載的溫升造成的軸向游動，取小齒輪齒寬比大齒輪齒寬大5-10mm。答：齒輪傳動的潤滑方式，主要取決于齒輪圓周速度的大小。對于速度較低的齒輪傳動或開式齒輪傳動，采用定期人工加潤滑油或潤滑脂。對于閉式齒輪傳動，當齒輪圓周速度v12m/s時，為了避免攪油損失，常采用噴油潤滑。答：標準外齒輪的齒形系數(shù)只取決于輪齒的形狀，受齒數(shù)和變位系數(shù)的影響，而與模數(shù)大小無關(guān)。答：齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬b和小齒輪分度圓直徑d1之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪

16、傳動裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。但是齒寬越大，載荷分布越不均勻。故齒寬系數(shù)既不可太大與不可太小。答：齒輪的毛坯制造/：大批量生產(chǎn)的，用模鍛；單件生產(chǎn)的用自由鍛；大型齒輪，用鑄鐵、鑄鋼、焊接結(jié)構(gòu)；大批量儀表、玩具齒輪的，用注塑材料等。答：1、2兩輪所受接觸應(yīng)力相等，許用接觸應(yīng)力刀相等，故兩齒輪接觸強度相等。答：當兩齒輪的疲勞極限相同時，它們的許用應(yīng)力不一定相同，因為它們的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不一定相同。15.設(shè)一漸開線標準直齒輪的Z=30mm,m=3mm,h*=1,a=20。.a求其分度圓及齒頂圓上的壓力角和曲率半徑rcosa-bkrk得齒頂解：分度圓的壓力角為a=20，由rb=rcosa1r-

17、mz2r-r+h-r+hmaaa圓壓力角a-28.2。a16.當a=20的正常齒漸開線標準齒輪的齒根圓與基圓重合時,其齒數(shù)應(yīng)為多少？若齒數(shù)大于求出的數(shù)值，則基圓和齒根圓哪一個大？解.idfd-2hfmL-2(1+0.25)-m(z-2.5)d-dcosa-mzcos20。-0.9397mzbm(z-2.5)=0.9397mz,z-0.9397z=2.5z-25-41.451-0.9397df二m(42-2.5)=39.5mAd&-0.9397x42m二39.46mdfAdb一對按標準中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪，小齒輪已損壞,需配制。今測得兩軸中心距d=310rnrn,大

18、齒輪齒數(shù)祈1叩，齒頂圓直徑玄產(chǎn)鞭幀,壓力角口廠戀，試確定小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、分度圓直徑、齒頂圓直徑。解：由d-mz+2m得a22小齒輪的模數(shù)m=-亠=408=4mmmZ+2100+22由a=m(Z+z丄2得12小齒輪的齒數(shù)2a畫嚴一嚴2x310-100=50mm小齒輪為正常齒制漸開線標準齒輪，其壓力角=20。小齒輪的分度圓直徑小齒輪的齒頂圓直徑必l=必+加=240+2x4=已知一正常安裝的標準外嚙合直齒圓柱齒輪傳動的a=20，m=5mm，Z1=19，Z2=42。試求其重合度j；如果將中心距a加大直至剛好連續(xù)傳動，試求：（1）吶合角“；（2）兩輪的節(jié)圓半徑；（3）兩分度圓之間的距離。=2

19、哄廣2x5x42=105解：(1)r=2mz1=2x5x19=砒；TOC o 1-5 h z又r=rcosa=rcos20；所以r=44.7,r=98.7bb1b2r=r+h*m；所以r=52.5;r=110aaa1a2rra=arccos-=32。；a=arccos-&2=26.1。a1ra2ra1a2s=B1B2=Iz(tana-tana/)+z(tana-tana/)ap2冗1a12a2b=1.632）剛好連續(xù)傳動時，s=1ta=23.2。aaa=r+r=15612.*Z42l=2=2.212rrz1911|r=48.75mmn1|r=107.25mm；2又有d-a=3.5mma=m(z+z)=152.5212acosa=acosata=156解：當一對齒輪剛好能連續(xù)傳動時，其重合度為1，即：BBz(tga-tgaJ+zCga-tgaJ_&=1_4=12a2=1p2兀bz+z12由習已知條件可求得：tga=0.60852；a1tga=0.49855a2由上式可得：tga=Z1tgaa1+Z2空a2一蘭從而求得：tga=0.43049,=23.29再由r二r/cosa；r二r/cosa；a-r+r得：112212中心距a=m(Z1+Z2)=97.9852cosa