练习10解答

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*, 加工齿坯 调质 切齿 淬火 磨齿, 加工齿坯 调质 切齿;,第十章 齿轮传动 一. 选择题,1. 对于一般用途的锻钢齿轮，,若用,软齿面,组合，其制造工艺过程为_；,若用,硬齿面,组合，其制造工艺过程为_., 加工齿坯 切齿 调质;, 加工齿坯 切齿 淬火 磨齿.,1,2. 选择齿轮毛坯的型式,（锻造、铸造或轧制圆钢）的主要依据是_., 齿轮精度; 齿面硬度;, 齿轮直径； 齿轮在轴上的布置位置.,3. 高速、重载并在冲击载荷作用下工作的,齿轮传动，选用_最合适,., 碳钢或合金钢调质;, 中碳合金钢渗碳淬火;, 中碳钢高频淬火；, 低碳合金钢渗碳淬火.,2,4. 齿轮强度计算公式中，,齿形系数,Y,Fa,主要受_的影响；,弹性影响系数,Z,E,主要受_的影响；,区域系数,Z,H,主要受_的影响., 模数; 齿数;, 啮合角; 配对齿轮的材料.,5. 对齿轮进行修缘的目的是_；,把轮齿做成鼓形的目的是_., 提高轮齿的弯曲强度;, 减小动载荷,K,v,;, 改善载荷沿接触线分布不均匀,(,减小,K,）；, 使齿轮装配方便.,3,6. 一对相互啮合的圆柱齿轮，小齿轮用,45,号钢,调质，大齿轮用,45,号钢正火,均按无限寿命计算，,在载荷作用下，实际应力与许用应力的关系_.,H1,=,H2,;,F1,=,F2,， ,H,1,H,2,; ,F,1, ,F,2,；,H1,=,H2,;,F1,F2,， ,H,1,H,2,; ,F,1, ,F,2,;,H1,H2,;,F1,=,F2,， ,H,1,H,2,; ,F,1, ,F,2,;,H1,H2,;,F1,=,F2,， ,H,1,=,H,2,; ,F,1, ,F,2,.,4,7. 受载较大的软齿面钢制轮齿发生塑性变形时，,由于主动轮齿面摩擦力的方向_节线，,故齿面出现_；,而从动轮齿面摩擦力的方向_节线，,故齿面出现_., 指向; 凹槽;, 背离； 凸棱.,5,8. 影响一对齿轮接触强度的主要参数是_., 中心距; 模数; 齿宽; 齿数.,9. 计算圆柱齿轮的强度时，,动载荷系数,K,v,与_ 有关., 圆周速度;, 齿轮在轴上相对于轴承的位置;, 齿轮的精度等级；, 原动机与工作机的性能及工作情况.,6,10.,润滑良好的闭式软齿面齿轮传动最常见的,失效形式是_., 齿面磨损; ,齿面点蚀,;,齿面胶合,; ,齿面塑性变形,.,1,.,圆柱齿轮传动，当直径不变，而减小模数时，,可以_., 提高轮齿的弯曲强度; ,提高轮齿的接触强度,提高轮齿的静强度,; ,改善传动的平稳性,.,7,1,.,下面的各种方法中，_,不利于提高轮齿抗折断能力, 减轻加工损伤; ,减小齿面粗糙度,;,齿面强化处理,; ,减小齿根过渡曲线半径,.,1,.,在下面的各种方法中，_不能增加轮齿弯曲强度., 直径不变模数增大; 由调质改为表面淬火,轮齿负变位,; ,适当增加齿宽度,.,a,加大齿轮模数,m,b,采用正变位齿轮,c,增大齿根过渡圆角，消除齿根加工刀痕,;,F,8,表面粗糙度，加工损伤；,a,加大齿轮模数,m,b,采用正变位齿轮,2,.,采用高强度钢，使,F,增加,;,.,采用喷丸、滚压工艺对齿根表层进行强化处理,采用合适的热处理，使芯部材料具有足够的韧性,;,改善措施,：,1,.,设计时满足强度条件：,F,应力集中,3.,齿根过渡圆角半径；,4.,轮齿精度；支承刚度,.,改善载荷分布,抗弯强度,9,1,.,齿轮传动中引起附加的动载荷，产生振动、,冲击的主要原因是,_., 齿形误差; ,齿厚误差,;,基节误差,; ,中心距误差,.,1,.,计算齿轮传动时，选择许用应力与_没有关系., 材料硬度; ,应力循环次数,安全系数,; ,齿形系数,.,1,.,齿轮欲采用的热处理方法为渗碳淬火，,则齿轮材料应选用_.,45,号钢; ,ZG340,640,;,40Cr,;,20CrMnTi,.,10,11,1,7,.,材料为,45,钢的硬齿面齿轮常用的热处理方法是,_,表面淬火,; ,渗碳,;,渗碳淬火,;,碳氮共渗,.,1,8,.,各种齿面硬化处理方法中，,_,处理的轮齿变形最小，因此处理后不需再磨齿， 适用于内齿轮和难于磨削的齿轮。,表面淬火,; ,碳氮共渗,渗碳淬火,;,氮化,.,1,9,.,对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，,常用的热处理方法是,_.,小齿轮淬火，大齿轮调质,;,小齿轮淬火，大齿轮正火,;,小齿轮调质，大齿轮正火,;,小齿轮正火，大齿轮调质,.,21,.,轧钢机或锻压机械中的低速重载齿轮传动，对齿面,载荷分布的均匀性要求较高，以,传递较大动力,。,因此，应首先考虑第,_,公差组精度的选取,.,; ,;,.,12,20,.,仪表和机床分度机构中的齿轮传动，主要要求,传递运动准确,。因此，在选择等级精度时，,应首先考虑第,_,公差组的精度要求,.,; ,;,.,22,.,选择齿轮传动,第公差组精度,等级时，除了考虑,传动用途和工作条件以外，主要依据是,_.,承受的转矩,;,传递的功率,;,圆周速度,.,13,23,.,有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮,1,的模数,m,1,5mm,，,齿数,z,1,20,；齿轮,2,的模数,m,2,3mm,，齿数,z,2,60,，,则它们的齿形系数,_,Y,Fa1,Y,Fa2,.,24,.,有两个标准直齿圆柱齿轮，齿数,z,1,z,2,，,则它们的应力校正系数的关系为,_,Y,Sa1,Y,Sa2,.,25,.,斜齿圆柱齿轮强度计算中的螺旋角影响系数,Y,是考虑,接触线倾斜对轮齿强度的影响。它的值为,_.,Y,1,; ,Y,1,;,Y,=1,.,14,一减速齿轮传动，主动轮,1,用,45,调质钢，从动轮,2,用,45,钢正火，则它们的齿面接触应力的关系为,_,。,H1,H2,27,一标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮,1,和从动轮,2,的材料和,热处理硬度相同，齿数,z,1,F2,F1,=,F2, ,F1,F2,28,有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮,1,和齿轮,2,的齿数分别为,z,1,和,z,2,，,且,z,1,z,2,。,若两齿轮的许用接触应力和许用弯曲应力相同，则,_,。, 两齿轮接触强度相同，齿轮,2,比齿轮,1,抗弯强度高, 两齿轮抗弯强度相等，齿轮,2,比齿轮,1,接触强度高, 齿轮,1,和齿轮,2,的接触强度和抗弯强度均相等, 齿轮,1,比齿轮,2,的接触强度和抗弯强度都高,30,为了有效提高齿面接触强度，可,_,。, 保持分度圆直径不变而增大模数, 增大分度圆直径, 保持分度圆直径不变而增加齿数,29,有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮,均为软齿面钢制齿轮，精度等级取为,7,级。如欲在中心距,和传动比不变的条件下提高其接触强度，,在下列措施中，最有效的是,_,。, 增大模数 提高主、从动轮的齿面硬度, 提高加工精度的等级 增大齿根圆角半径,15,31,对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足,弯曲疲劳强度的前提下，齿数宜适当取多些。其目的是,_,。, 提高轮齿的抗弯强度, 提高齿面的接触强度 提高传动平稳性,16,32,闭式硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数。目的是,_,提高齿面的接触强度,减小滑动系数，提高传动效率,减小轮齿的切削量 保证轮齿的抗弯强度,设计开式齿轮传动时，在保证不根切的情况下，,宜取较少齿数。其目的是,_,。, 增大重合度，提高传动平稳性, 减小齿面发生胶合的可能性, 增大模数，提高轮齿的抗弯强度, 提高齿面接触强度,34,在设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度,比大齿轮宽一些，其目的是,_,。, 使小齿轮和大齿轮的强度接近相等, 为了使传动更平稳, 为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度,17,35,设计齿轮传动时，增大齿宽可提高轮齿的强度，但过大的,齿宽又会使齿向载荷分布不均的程度增大，因此，选取齿宽,系数要适当。在,_,情况下，齿宽系数应取较小值。, 齿轮相对两支承对称布置, 齿轮相对两支撑非对称布置，且其所在轴刚性较大, 齿轮悬臂布置 齿轮所在位置径向空间较小,36,在传递转矩和齿轮许用应力一定的情况下，,若适当选取较大的齿宽系数，可,_,。, 减小齿轮传动的径向尺寸和圆周速度, 减小齿轮传动的轴向尺寸, 降低齿向载荷分布不均的程度,37,标准圆柱齿轮传动相比，采用高度变位齿轮传动可以,_,。, 使大、小齿轮的抗弯强度趋近, 提高齿轮的接触强度, 使大、小齿轮齿根磨损程度都减小,18,设计变位齿轮传动时，若齿轮的变位系数分别为,X,1,和,X,2,，,为提高齿轮传动的接触强度，应使变位系数之和为,_,。,X,1,+X,2,0,39,设计斜齿圆柱齿轮传动时,螺旋角,一般在,8,20,范围内,选取, ,太小斜齿轮传动的优点不明显,太大则会引起,_.,啮合不良,制造困难,轴向力太大,传动平稳性下降,40,当齿轮的材料和热处理一定的情况下,许用应力的值与可靠度及寿命要求的关系是,_.,可靠度要求越高,许用应力值越大,寿命要求越长,许用应力值越大,可靠度和寿命要求越高,许用应力值越小,43 ,Hlim,和,Flim,值是试验齿轮在持久寿命期内按,_,通过长期持续重复载荷作用或经长期持续的脉动载荷作用,而获得的齿面接触疲劳极限应力和齿根弯曲疲劳极限应力,.,可靠度为,90% ,失效概率为,1%,失效概率为,99% ,可靠度为,10%,41,当齿轮的材料和热处理一定的情况下,许用弯曲应力在,_,情况下的值较大,.,轮齿受单向弯曲,齿轮在传动中为惰轮,齿轮双向运转,齿轮是行星轮,19,42,在齿轮强度计算中,失效概率与安全系数取值之间的关系是,_., 失效概率越小,安全系数取值越大,失效概率越大,安全系数取值应越大,失效概率与安全系数取值没有关系,二. 填空题,2.,软齿面闭式齿轮传动的设计准则为,_;,硬齿面闭式齿轮传动的设计准则为,_.,1.,软齿面闭式齿轮传动最常见的失效形式为,_,_,;,而开式齿轮传动最常见的失效形式为,_,_,.,3.用,45,号钢制造一对软齿面的齿轮传动，,其热处理的方法是_.,4.,选择齿轮精度等级的主要依据是,_.,5.材料、齿宽、齿数比相同的两对直齿圆柱齿轮,传动，模数,m=5mm,的齿轮的弯曲强度约,为模数,m=2.5mm,的齿轮的_倍.,齿面点蚀,齿面磨损,按接触强度设计，校核轮齿弯曲强度,按轮齿弯曲强度设计，校核齿面接触强度,小齿轮调质，大齿轮正火,齿轮的圆周速度,20,计算功率,6,.直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取,_的,接触应力为计算依据,;其载荷由_,对轮齿分担,.,7,.在圆柱齿轮传动中，齿轮直径,d,1,不变而减小模数,m,，,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动平稳性的影响,分别为,_,，_,_,_,.,8,.正变位齿轮传动对轮齿弯曲强度的影响是_,_，,对齿轮接触强度的影响是_,.,9,.斜齿圆柱齿轮传动中，若螺旋角,过小，会,_,，,若,过大又会_,；,在设计过程中，,的取值一般为,_,，,可以通过调整,来进行圆整.,节点,单,下降,不变,增加平稳性,略有提高,略有提高,斜齿轮传动的优点不明显（平稳性，强度）,增大轴向力,825,0,中心距,a,21,10,.在齿轮传动的弯曲强度计算时，视轮齿为,_,.,11,.一对软齿面圆柱齿轮传动，其齿向载荷分布系数,K,与,，,及有关,.,悬臂梁,齿宽系数,轮齿宽度,齿轮精度等级,齿轮相对轴承的布置,22,12,.为提高齿轮抗点蚀能力可采取的主要方法有,_.,1,3,.减少齿轮传动由于齿轮传动本身的原因引起的,附加动载荷的方法有_,d,，,齿面硬度,，,表面粗糙度,，,润滑油粘度,齿轮精度，,齿轮圆周速度,1,4,.直齿圆锥齿轮的强度计算，一般用,齿宽_处的当量圆柱齿轮进行强度计算.,1,5,. 一根轴上安装有两个外啮合斜齿圆柱齿轮，一个,主动， 另一个被动，为减小轴上的轴向力，,两齿轮的螺旋线方向应 _.,16,. 灰铸铁齿轮常用于_场合,其主要失效形式_.,17,.齿轮传动的点蚀主要发生在_，,主要原因,_.,中点,相同,低速轻载，载荷平稳,齿面磨损，轮齿折断,靠近节线处的齿根部分,接触应力大，节线处为纯滚动，油膜不易形成,18,.,齿面产生胶合的原因是,_,防止胶合的主要措施为,_,19,.轮齿齿面产生塑性变形失效的的原因是,_,特点是_；,预防措施_,20,.在高速重载齿轮传动中，当散热条件不良时，,其主要失效形式_,_,21,.,低速重载软齿面齿轮传动中的主要失效形式,_,_,重载时，齿面压力大，,油膜破坏,表面金属直接接触，融焊相对运动撕裂、沟痕,采用极压润滑油,;,表面粗糙度，齿面硬度,;,重载，齿面材料较软，齿面或齿体产生塑性屈服变形,主动轮上出现凹槽，从动轮呈凸脊,齿面硬度， ,，采用极压添加剂的润滑油,齿面胶合,齿面塑性变形,24,齿面胶合,22,.在齿轮传动中，,主动轮所受的圆周力与啮合点处速度方向_；,而从动轮所受的,圆周,力与啮合点处速度方向_.,2,3,.闭式齿轮传动中，当齿轮的齿面硬度,350,HBS,时，,通常首先出现_破坏；故应按_强度设计,而当齿轮的齿面硬度,350,HBS,时，,则易出现_破坏；应按_强度设计,.,2,4,. 齿轮传动强度计算中，齿形系数,Y,Fa,的值，,直齿圆柱齿轮按_选取，,而斜齿圆柱齿轮按_选取.,相反,相同,点蚀,齿面接触,轮齿折断,齿根弯曲强度,实际齿数,当量齿数,z,v,25,三. 简答题,齿轮传动中硬齿面和软齿面齿轮的应用场合,有何区别？为什么？,2. 计算,齿轮传动承载能力时，为什么不直接用,名义工作载荷而需用计算载荷？,3. 设计,软齿面齿轮传动，为什么要使,小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？,设计一对圆柱齿轮传动时，确定大小齿轮齿宽的,原则是什么？,5. 提高齿轮齿面接触强度的措施有哪些？,6. 圆柱齿轮传动的设计中，齿数的选择原则是什么？,26,试设计配制,低速级齿轮,有一旧的闭式双级展开式直齿圆柱齿轮传动装置，总减速比,16,z,1,=29,、,z,2,=103,、,m=3mm,，,精度,8-GH,198,315,1,2,3,4,1,轴,2,轴,3,轴,箱体、轴承和高速级齿轮均完好可用，但低速级齿轮已遗失,量得高速级和低速级传动的中心距分别为,a,1,=198mm,、,a,2,=315mm,、,b,1,=80mm,，,小齿轮材料,45,钢调质，齿面硬度,240HBS,，大齿轮,45,钢正火，齿面硬度,200HBS,根据箱体尺寸，应使,b,2,125mm,该传动由电机,Y180M-4,驱动，工作情况为轻微冲击，按无限寿命设计,27,低速级圆柱齿轮设计的步骤,z,1,、,z,2,、,m、,a,1,确定,n,1,、,v,1,、,d,1,、,d1,、,u,1,确定,K,、,z,H,、,z,E,确定,Hlim,、,K,HN,、,S,H,按接触强度计算,T,1,T,3,、,a,、,b,确定,d,3,、,u,2,、,v,3,、 ,d2,确定,K,、,z,H,、,z,E,校核弯曲强度,计算几何尺寸,28,1,2,3,4,z,1,、,z,2,、,m、,a,1,确定,n,1,、,v,1,、,d,1,、,d,、,u,1,确定,K,、,z,H,、,z,E,确定,Hlim,、,K,HN,、,S,H,计算,H,按接触强度计算,T,1,1,轴,2,轴,3,轴,材料、原动机,315,198,29,1,2,3,4,确定,d,3,、,u,2,、,v,3,、 ,d,选材 ， 确定齿面硬度,确定,K,、,z,H,、,z,E,、,H,计算几何尺寸,a,、,b,校核弯曲强度,3,轴,2,轴,1,轴,315,198,30,1.,按直齿圆柱齿轮齿面接触强度计算公式计算输入转矩,T,1,1,）由手册查,Y180M-4,电动机,的满载转速,n,1,=1470r/min,2),齿数比,3),齿宽系数,31,5,）,由已知材料及齿面硬度，,Hlim1,=580MPa,取,S,H,=1,，取寿命系数,K,HN,为,1,4,）,齿轮,1,的圆周,速度,Hlim,2,=460MPa,32,6,）由,表,10-2,，,设载荷有轻微冲击,，,K,A,=1.25,载荷,系数,由图,10-8,K,v,=1.22,设,K,A,F,t,/b,100N/mm,由表,10-4,由表,10-3,，,K,H,=K,F,=1.2,33,7,）标准直齿圆柱齿轮,z,H,=2.5,8,）由接触强度条件：,由表,10-6,z,E,=189.8,(Mpa),1/2,34,35,2.,按已知数据设计低速级齿轮传动,1,）,2,）低速级齿数比,3,）,求,d,3,取,z,3,=33,Nmm,36,4,）,齿轮3圆周速度,3),齿宽系数,37,4,）,假设低速级与高速级选用同样的材料及热处理硬度,Hlim3,=580MPa,5,）,计算载荷系数,K,K,v,=1.15,Hlim4,=460MPa,K,A,=1.25,K,H,=1.2,38,39,7,）,校核接触强度：,所以，接触强度足够,8,）验算弯曲强度,经验算，弯曲强度足够,3.,几何尺寸计算（略）,40,1,2,3,4,1,轴,2,轴,3,轴,P=3,kW, n=970r/min,高速级：,m,n,=2mm,，,z,1,=25,，,z,2,=53,1,=12,0,5019,低速级：,m,n,=3mm,，,a=110mm,z,3,=22,，,z,4,=50,确定齿轮3、4 的螺旋线方向,2.,求齿轮3的分度圆螺旋角,的大小,3.,画出3、4在啮合点处所受各分力的方向，,计算齿轮3所受各分力的大小,1,10,41,1,2,3,4,1,轴,2,轴,3,轴,确定齿轮3、4 的螺旋线方向,齿轮3的螺旋线,方向为：,左旋,轴向力方向,齿轮的转向,42,2.,求齿轮3的分度圆螺旋角,的大小,43,4,3,315,n,3,F,t3,F,r3,F,a3,F,t4,F,r4,F,a4,3.,画出3、4在啮合点处所受 各分力的方向，,44,4.计算齿轮3所受各分力的大小,a,1,=198,4,3,315,n,3,F,t3,F,r3,F,a3,F,t4,F,r4,F,a4,45,a,1,=198,2,1,315,n,1,F,t1,F,r1,F,a1,F,t2,F,r2,F,a2,n,2,46,调质处理钢的疲劳极限应力,47,正火处理的结构钢和铸钢的疲劳极限应力,48,使用系数,K,A,1.25,49,齿间载荷分配系数,K,精度等级,II,组,5 6 7 8 5,级及更低,K,A,F,l,/b,100N/mm 100N/mm,经表面硬化的直齿轮,1.0 1.1 1.2,经表面硬化的斜齿轮,1.0 1.1 1.2 1.4,1.4,未经表面硬化的直齿轮,1.0 1.1,未经表面硬化的斜齿轮,1.0 1.1 1.2,1.4,K,H,K,F,K,H,K,F,K,H,K,F,K,H,K,F,1.2,1.2,1.2,1.2,1.2,50,动载系数,K,v,1.8,1.6,1.4,1.2,1.0,0 10 20 30 40 50 m/s,K,v,十分精密的齿轮装置,10,8,6,9,8,K,v,=1.22,51,齿向载荷分配系数,K,52,弹性影响系数,Z,E,(Mpa),1/2,弹性模量,E,MPa,齿轮材料,配对齿轮材料,灰铸铁 球墨铸铁 铸钢 锻 钢 夹布塑料,1.18,10,4,17.3,10,4,20.2,10,4,20.6,10,4,0.785,10,4,锻 钢,162.0 181.4 188.9 189.8 56.4,铸 钢,161.4 180.5 188.0 - -,球墨铸铁,156.6 173.9 - - -,灰铸铁,143.7 - - - -,注：表中所列夹布塑料的泊松比,为,0.5,，其余材料的,均为,0.3,189.8,53,13,.材料、齿宽、齿数比相同的两对齿轮传动，,中心距,a=300mm,的齿轮的接触强度约,为中心距,a=150mm,的齿轮的_倍.,14,.,齿轮材料的许用应力主要取决于,_,_,15,.两对闭式直齿圆柱齿轮传动，制造精度、,齿面粗糙度、工作情况及材料许用应力均相同.,第,对：,z,1,=18，z,2,=41，m=4mm,；,第,对：,z,1,=36，z,2,=82，m=2mm；,按接触强度能传递的功率,P,，P,P,，P,的关系,_,.,2.828,使用寿命，齿面硬度，失效概率,P,P,2,9,.正变位齿轮传动,对齿面接触疲劳强度的影响是_；,对齿根弯曲疲劳强度的影响是_.,30,.,在圆锥-圆柱两级齿轮传动中，如果其中一级用,斜齿圆柱齿轮传动，另一级用直齿圆锥齿轮传动，,则由于圆锥齿轮_,_,，,故一般将圆锥齿轮传动,用在_,_,（高速级、低速级).,略有提高,略有提高,55,大尺寸圆锥齿轮制造困难,高速级,