哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題課-齒輪傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)習(xí)題課齒輪傳動(dòng)的失效形式失效形式失效原因發(fā)生部位解決方案齒根折斷齒面點(diǎn)蝕齒面磨損齒面塑性變形齒根部②增大齒根圓角半徑或降低表面粗糙度①按彎曲強(qiáng)度和靜強(qiáng)度計(jì)算③選用適當(dāng)材料、熱處理方法等裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致材料脫落形成凹坑節(jié)線附近齒根表面①按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算②提高齒面硬度，降低表面粗糙度③選用粘度較高的潤滑油齒面被灰塵、砂粒、金屬等磨損齒面②提高齒面硬度，降低表面粗糙度①采用閉式傳動(dòng)，良好潤滑，定期除雜低速重載條件，材料硬度過低導(dǎo)致表面材料沿摩擦力方向發(fā)生移動(dòng)節(jié)線附近①提高齒面硬度②選用粘度較高的潤滑油齒面膠合重載條件下齒輪表面金屬直接接觸并粘著齒面，與滑動(dòng)方向一致①合理選配材料；②提高齒面硬度，降低表面粗糙度；③選用適合的潤滑油齒輪材料鍛鋼：硬齒面、軟齒面鑄鋼鑄鐵有色金屬和非金屬材料區(qū)別軟齒面硬齒面齒面硬度不同獲取方法不同工藝過程不同失效形式不同設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不同≤350HBS>350HBS中碳鋼調(diào)質(zhì)或正火中碳鋼（合金鋼）表面淬火；低碳鋼（合金鋼）滲碳淬火毛坯→熱處理→切齒毛坯→切齒→熱處理→磨齒點(diǎn)蝕齒根折斷按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、按彎曲強(qiáng)度校核按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)、按校核接觸強(qiáng)度齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則閉式齒輪傳動(dòng)

①軟齒面：主要失效形式：齒面點(diǎn)蝕設(shè)計(jì)路徑：先按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定中心距，再選擇齒數(shù)和模數(shù)，最后校核齒輪的彎曲強(qiáng)度。②硬齒面：主要失效形式：齒根折斷設(shè)計(jì)路徑：先按齒面彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定模數(shù)，再選擇齒數(shù)，最后校核齒輪的接觸強(qiáng)度。開式齒輪傳動(dòng)主要失效形式：齒面磨損和因過度磨損而導(dǎo)致的齒根折斷。設(shè)計(jì)路徑：一般按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算時(shí)將模數(shù)增大10%～15%。思考練習(xí)簡(jiǎn)答

1.一對(duì)軟齒面齒輪傳動(dòng)中、大小齒輪的齒面硬度有何區(qū)別？為什么？答：小齒輪齒面應(yīng)比大齒輪齒面硬度高25～50HBS。因一對(duì)齒輪嚙合，小齒輪參與嚙合的次數(shù)多，為使兩齒輪壽命接近、兩齒輪能同時(shí)完成跑合，所以小齒輪齒面應(yīng)比大齒輪齒面硬度高。

2.齒輪常見的失效形式有哪些？閉式傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？答：齒輪常見的失效形式主要有:齒根折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損和齒面塑性變形。閉式軟齒面按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)、按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核；閉式硬齒面按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算、按接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核。

3.設(shè)計(jì)閉齒輪傳動(dòng)時(shí)如何選擇齒數(shù)？并說明理由。答：對(duì)于軟齒面，在滿足齒面接觸應(yīng)力的前提下，齒數(shù)應(yīng)選的大一些z=20～

40，因?yàn)樵赿1一定的情況下，z增大則m減小，ε增大，傳動(dòng)平穩(wěn)，分在每個(gè)齒上的載荷降低，并且z增大則齒高降低，切削量降低；硬齒面齒數(shù)在保證不根切的情況下應(yīng)盡量小一些，z=17～20，因?yàn)閦減小，m就增大，齒輪的彎曲應(yīng)力降低，能夠避免齒根折斷。思考練習(xí)受力分析已知直齒圓柱齒輪主動(dòng)輪n1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，試分別畫出其他力的方向解：分析Ft2Ft1n1n2Fr1Fr2Fr2Fr1×○Ft2⊙Ft1n1n2重點(diǎn)內(nèi)容：齒輪傳動(dòng)的受力分析（1）單對(duì)齒輪傳動(dòng)受力分析例題1XX21Fa2根據(jù)從動(dòng)輪1螺旋線確定主動(dòng)輪2螺旋線根據(jù)主動(dòng)輪2螺旋線和軸向力確定主動(dòng)輪2轉(zhuǎn)向從動(dòng)輪1受力分析n2Fa1Fr1Ft1重點(diǎn)內(nèi)容：齒輪傳動(dòng)的受力分析（1）單對(duì)齒輪傳動(dòng)受力分析例題2XX21根據(jù)從動(dòng)輪1螺旋線確定主動(dòng)輪2螺旋線根據(jù)主動(dòng)輪螺旋線和轉(zhuǎn)向確定主動(dòng)輪受力從動(dòng)輪受力分析n2n2Fa2Fa1Fr1Ft1重點(diǎn)內(nèi)容：齒輪傳動(dòng)的受力分析齒輪傳動(dòng)組合的受力分析斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)－直齒圓柱齒輪傳動(dòng)二級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)－斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)高速級(jí)與低速級(jí)的布置中間軸上齒輪的布置改善軸和軸承受力軸向力相抵齒輪傳動(dòng)組合的受力分析例題1aIIIIIIn11234n2n3(1)確定齒輪2、3、4轉(zhuǎn)向(2)確定齒輪2、3、4螺旋方向(3)確定齒輪2、3各分力方向(4)中間軸II與齒輪2、3的空間受力簡(jiǎn)圖Fa2Fr2Ft2Fa3Fr3Ft3齒輪傳動(dòng)組合的受力分析例題2IIIIIIn1n2n33412Fa3Fr3Ft3Fa2Fr2Ft2已知圓錐齒輪1的轉(zhuǎn)向，確定軸II、軸III的轉(zhuǎn)向以及斜齒齒輪3、4的螺旋線方向；分析圓錐齒輪2、斜齒輪3的受力例4：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，齒數(shù)為Z1=20，Z2=30，模數(shù)m=3，分度圓壓力角a=20o，ha*=1，安裝中心距aˊ=75.5mm。求：⑴兩齒輪的參數(shù)：分度圓r1，r2；基圓rb1，rb2；頂圓ra1，ra2；標(biāo)準(zhǔn)中心距a；⑵畫出嚙合圖，標(biāo)出嚙合線，嚙合角，極限嚙合點(diǎn)N1，N2；⑶從嚙合圖中標(biāo)出實(shí)際嚙合線B1B2，量出其長短，并計(jì)算該對(duì)齒輪傳動(dòng)的重合度ε，說明這對(duì)齒輪能否連續(xù)傳動(dòng)。（取長度比例尺）例：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，其齒數(shù)為Z1=20，Z2=30，模數(shù)m=3，分度圓壓力角a=20o，ha*=1，安裝中心距aˊ=75.5mm。求：⑴兩齒輪的參數(shù)：分度圓r1，r2；基圓rb1，rb2；頂圓ra1，ra2；標(biāo)準(zhǔn)中心距a；⑵繪圖：B1B2N1N2Ca’rb2rb1r’2r’1⑶計(jì)算ea

：傳動(dòng)連續(xù)。75.51.選擇題：(1)一對(duì)漸開線齒廓嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)處兩者的壓力角

，而在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)則

。

A.一定相等B.一定不相等C.一般不相等(2)齒輪的漸開線形狀取決于它的

直徑。

A.齒頂圓B.分度圓C.齒根圓D.基圓(3)漸開線直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指_________的齒輪。

A.分度圓上模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值；

B.節(jié)圓等于分度圓；

C.分度圓上齒厚等于齒槽寬，而且模數(shù)、壓力角以及齒頂高與模數(shù)之比、齒根高與模數(shù)之比均為標(biāo)準(zhǔn)值。(4)一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪在標(biāo)準(zhǔn)安裝情況下，兩齒輪分度圓的相對(duì)位置應(yīng)該是________。

A.相交的B.相切的C.分離的CADCB

(5)用標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具加工正變位漸開線直齒圓柱外齒輪時(shí)，刀具的中線與齒輪的分度圓_______。

A.相切B.相割C.分離(6)當(dāng)漸開線圓柱齒輪的齒數(shù)少于時(shí)，可采用____的辦法來避免根切。

A.正變位B.負(fù)變位C.減少切削深度(7)一對(duì)漸開線直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際中心距大于無側(cè)隙嚙合中心距時(shí)，嚙合角____分度圓上的壓力角，實(shí)際嚙合線_____。

A.大于B.小于C.等于

A.變長B.變短C.不變(8)一對(duì)漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，兩齒廓間_______。

A.保持純滾動(dòng)B.各處均有相對(duì)滑動(dòng)C.除節(jié)點(diǎn)外各處均有相對(duì)滑動(dòng)(9)漸開線齒輪變位后_________。

A.分度圓及分度圓上齒厚仍不變B.分度圓及分度圓上的齒厚都改變C.分度圓不變但分度圓上的齒厚改變AACCBC1.選擇題：(10)一對(duì)漸開線斜齒圓柱齒輪在嚙合傳動(dòng)過程中，一對(duì)齒廓上的接觸線長度是

變化的。

A.由小到大逐漸B.由大到小逐漸

C.由小到大再到小逐漸D.始終定值(11)增加斜齒輪傳動(dòng)的螺旋角，將引起________。

A.重合度減小，軸向力增加

B.重合度減小，軸向力減小

C.重合度增加，軸向力減小

D.重合度增加，軸向力增加(12)一對(duì)軸間角90°的漸開線直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)比i12_____。

A.sinδ1B.sinδ2C.tgδ1D.tgδ2

(13)漸開線直齒圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Zv=_______。

A.Z/cosδB.Z/cos2δC.Z/cos3δCDDA1.選擇題：3.填空題：1）漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)為

,和

。2）漸開線齒廓上K點(diǎn)的壓力角應(yīng)是

所夾的銳角，齒廓上各點(diǎn)的壓力角都不相等，在基圓上的壓力角等于

。3)一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪無齒側(cè)間隙的條件是

。4)漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是

。5)為了使一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪能連續(xù)定傳動(dòng)比工作，應(yīng)使實(shí)際嚙合線段大于或等于

，此兩者之比稱為

。6)標(biāo)準(zhǔn)齒輪除模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值外，還應(yīng)當(dāng)滿足的條件是

。7)用范成法加工漸開線直齒圓柱齒輪，發(fā)生根切的原因是

。對(duì)于在恒定轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)中，輪齒間正壓力的大小和方向始終不變定傳動(dòng)比、可分性

k點(diǎn)的速度方向線與過K點(diǎn)的法線

0s1=e2,s2=e1m1=m2,a1=a2法節(jié)Pn重合度s=e,標(biāo)準(zhǔn)ha*,c*刀具的齒頂線或齒頂圓超過了嚙合線與輪坯基圓的切點(diǎn)。8）一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng),其嚙合角的數(shù)值與

上的壓力角總是相等。9）一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，如重合度等于1.3，這表示嚙合點(diǎn)在法線方向移動(dòng)一個(gè)法節(jié)的距離時(shí)，有

的時(shí)間是二對(duì)齒嚙合，有

的時(shí)間是一對(duì)齒嚙合。10)在模數(shù)、齒數(shù)、壓力角