机械设计作业集第10章答案

二、填空题
10—23 对齿轮材料的基本要求是：齿面硬，齿芯韧；齿轮传动中，软、硬齿面是以齿面硬度来划 分的，当 HB<350 时为软齿面，一般取小、大齿轮的硬度 HBS1-HBS2 为 30~50 ，其原因是小齿 轮的循环次数多；当 HB350 时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度 HBS1 = HBS2。 10—24 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有调质、正火，而获得硬齿面的热处理方式有渗 碳淬火、整体淬火、表面淬火等。 10—25 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是点蚀，闭式硬齿面齿轮传动的主要失效 形式是断齿，开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出 现的失效形式是胶合。
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第十章齿轮传动
一、选择题
10—1 在齿轮传动的设计计算中， 对下列参数和尺寸应标准化的有__A、 G__； 应圆整的有 D、 E__； 没有标准化也不应圆整的有 B、C、F、H、I、J。 A 斜齿轮的法面模数 mnB 斜齿轮的端面模数 mtC 直齿轮中心距 a D 斜齿轮中心距 aE 齿宽 BF 齿厚 sG 分度圆压力角 α H 螺旋角 βI 锥距 R J 齿顶圆直径 da 10—2 材料为 20Cr 钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是______B____。 A 整体淬火 B 渗碳淬火 C 调质 D 表面淬火 10—3 将材料为 45 钢的齿轮毛坯加工成为 6 级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序 应是_______A______为宜。 A 滚齿、表面淬火、磨齿 B 滚齿、磨齿、表面淬火 C 表面淬火、滚齿、磨齿 D 滚齿、调质、磨齿 10—4 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应__B__。 A 分度圆直径不变增大模数 B 增大分度圆直径 C 分度圆直径不变增加齿数 D 减小齿宽 10—5 为了提高齿轮齿根弯曲强度应___A_____。 A 增大模数 B 增大分度圆直径 C 增加齿数 D 减小齿宽 10—6 一减速齿轮传动，主动轮 1 和从动轮 2 的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的 弯曲应力_A_。 A F1>F2 BF1<F2 CF1=F2 10—7 一减速齿轮传动，小齿轮 1 选用 45 钢调质，大齿轮 2 选用 45 钢正火，它们的齿面接触应 力__C__。 AH1>H2 BH1<H2 CH1=H2 10—8 一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的 应力关系属于下列第 C 种。 A H1≠H2，F1≠F2，[H]1＝[H]2，[F]1＝[F]2 BH1＝H2，F1＝F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2 CH1＝H2，F1≠F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2 DH1≠H2，F1＝F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2 （H、F、[H]、[F]分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力） 10—9 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同 且寿命系数 KN1=KN2，则两轮的弯曲强度为___A_____。 A 大齿轮较高 B 小齿轮较高 C 相同 10—10 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力[H1]=[H2]，则两轮 的接触强度___C_____。 A 大齿轮较高 B 小齿轮较高 C 相同 10—11 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮 1 模数 m1=5mm，z1=25；齿轮 2 模数 m2=3mm，z2=25，它 们的齿形系数___C___。 AYFa1>YFa2 B YFa1<YFa2 C YFa1=YFa2
机械设计作业集 10—36 软齿面齿轮和硬齿面齿轮是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别？ 为什么？ 答：根据齿面硬度划分，HB<350，为软齿面；HB350，为硬齿面。硬齿面齿轮的加工比软齿面 多了齿面硬化处理和精加工两道工序，主要是因为齿面硬化处理后有变形出现，需要精加工。 10—37 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高 齿轮齿面抗胶合的能力? 答：在高速重载工况下工作的闭式齿轮易出现胶合破坏， 提高齿轮齿面抗胶合的能力，可： 1、提高齿面硬度，降低粗糙度； 2、低速用粘度大的润滑油，高、中速及重载低速用极压润滑油； 3、采用变位齿轮，减小滑动系数； 4、减小模数，降低齿高，减小滑动系数； 5、两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB1-HB2=30~50。 为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？ 答：拉应力导致疲劳裂纹的扩展。 在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用什么措施 提高弯曲强度？ 答：1、增大模数 m； 2、适当增大齿宽 b； 3、采用正变位齿轮。 10—38 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比 i， 、转矩 T1、齿宽 b 均保持不变，试问在下列条件下齿 轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化? (1)模数 m 不变，齿数 z1 增加； (2)齿数 z1 不变，模数 m 增大； (3)齿数 zl 增加一倍，模数 m 减小一半。 答： （1）弯曲应力↓（d1 增大，Fn 减小，YFaYsa 减小） ，接触应力↓（d1 增大） ； （2）弯曲应力↓（m 增大，d1 增大，Fn 减小） ，接触应力↓（d1 增大） ； （3）弯曲应力↑（m 减小使F 大量增大，z1 增大使F 少量减小） ，接触应力不变（d1 不变） ； 10—39 一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等?大、小齿轮的接触强度是否相等? 在什么条件下两齿轮的接触强度相等? 答：在任何情况下，大、小齿轮齿面接触应力都相等，但接触强度不一定相等，因为大、小齿轮 的材料、热处理等不同，许用接触应力不一定相等。两齿轮的许用接触应力相等，即： H1 H 2 ，两齿轮的接触强度相等。
班 姓 学
-2-
级 名 号
成
绩
任课教师 批改日期
机械设计作业集 10—26 在闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀经常首先出现在节线附近靠近齿根处，其原因是 该处为单齿啮合区、摩擦力大润滑不良。 10—27 在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，其计算模型是悬臂梁，设计的主要参数是模数 m。一对齿轮传动中，大、小齿轮的弯曲应力不相等。 10—28 齿轮齿面接触应力计算公式是在赫芝公式的基础上推导出的，影响齿面接触应力最主要的 参数是分度圆直径 d1（中心距 a） 。一对标准齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件保持不变， 仅增大齿数 z1，而减小模数 m，则齿轮的齿面接触疲劳强度不变。 10—29 渐开线齿轮的齿形系数 YFa 的物理意义是轮齿形状对弯曲应力的影响，标准直齿圆柱齿轮 的 YFa 值只与齿轮的齿数有关。 设有齿数相同的 A、 C 三个标准齿轮， 为标准直齿圆柱齿轮， B、 A B 为 ＝15º的斜齿圆柱齿轮，C 为 =30º的直齿锥齿轮，试比较这三个齿轮的齿形系数，最小的 是 C ，最大的是 A 。 10—30 齿轮的弯曲疲劳强度极限 σFlim 和接触疲劳强度 极限 σHlim 是经持久疲劳试验并按失效概率为 1%来确 定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为脉动循环。 10—31 一齿轮传动装置如图所示，轮 1 为主动，在传 动过程中，轮 2 的齿根弯曲应力按对称循环变化，而 3 1 2 其齿面接触应力按脉动循环变化。若求得其齿根最大 弯曲应力为 300MPa，则最小应力值为 -300MPa，应 力幅值为 300MPa，平均应力为 0 。 10—32 在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角 β 既不宜过小，也不宜过大，因为 β 过小，会使得斜齿轮 的优点不能充分发挥，而过大又会使得轴向力过大。因此，在设计计算中，β 的取值应为 8~20， 可以通过调整 β 而对中心距进行圆整。 10—33 填注下表中参数的荐用范围（一般情况下） ：
齿 轮 传 动
直齿圆柱齿轮齿数z1 斜齿圆柱齿轮的螺旋角β 传递动力的齿轮模数m 大、小齿轮的齿宽
闭式 开式
软齿面 硬齿面
z1=20~40 z1=17~25(30) z1=17~20 β=8~20° m 2 mm b 1=b 2+(5~10)mm
三、分析与思考题
10—34 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力? 答：1、加大齿根圆角半径，以减小应力集中； 2、增加轴的刚性，使受载均匀； 3、采用合适的热处理使齿芯具有足够的韧性； 4、对齿根进行强化处理。 10—35 齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破 坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？ 答：齿面点蚀一般首先发生在轮齿节线附近靠近齿根处。开式齿轮传动的主要失效是磨损，还没 有出现点蚀就可能已磨损了。 措施：1、提高齿面硬度，降低粗糙度； 班 级 成 绩 2、提高润滑油粘度； 姓 名 任课教师 3、 采用正传动， 提高综合曲率半径， 学 号 批改日期 减小接触应力。 -3-



10—40 一对圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮齿根弯曲应力是否相等?大、小齿轮弯曲强度相等的条 件是什么? 答：一般大、小齿轮齿根弯曲应力不相等，F1>F2。 大、小齿轮弯曲强度相等的F1 F2
或
F1
YFa1YSa1
班 姓 学
-1-
级 名 号
成
绩
任课教师 批改日期
机械设计作业集 10—12 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮 1 的模数 m1=5mm，齿数 zl=30；齿轮 2 的模数 m2=3mm， 齿数 z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积 YFa1YSa1___A____YFa2YSa2。 A 大于 B 等于 C 小于 D 不一定大于、等于或小于 10—13 圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽 b1 略大于大齿轮齿宽 b2，其目的是__C___。 A 提高小齿轮齿面接触强度 B 提高小齿轮齿根弯曲强度 C 补偿安装误差，以保证全齿宽接触 D 减少小齿轮载荷分布不均 10—14 对于重要的齿轮传动，可将齿顶进行修缘，目的是___C_____。 A 减小齿间载荷分配不均 B 减小齿向载荷分配不均 C 减小附加动载荷 10—15 在齿轮传动中，将齿轮轮齿加工成鼓形齿的目的是___B_____。 A 减小动载荷 B 改善载荷沿齿向分布不均 C 提高齿轮的传动精度 10—16 齿轮传动中，动载系数 Kv 主要是考虑___A___因素对齿轮传动的影响。 A 齿轮自身制造精度引起的误差 B 载荷沿齿宽分布不均 C 双齿啮合时的载荷分配不均 D 齿轮以外的其它 10—17 齿轮接触强度计算中的材料弹性系数 ZE 反映了___A___对齿面接触应力的影响。 A 齿轮副材料的弹性模量和泊松比 B 齿轮副材料的弹性极限 C 齿轮副材料的强度极限 D 齿轮副材料的硬度 10—18 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__C__。 A 提高轮齿的弯曲强度 B 提高齿面的接触强度 C 提高传动的平稳性 10—19 对于闭式硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是__D__。 A 提高齿面接触强度 B 减小滑动系数，提高传动效率 C 减小轮齿的切削量 D 保证轮齿的弯曲强度 10—20 设计一对齿数不同的齿轮传动，若需校核其弯曲强度时，一般应___A___。 A 对大、小齿轮分别校核 B 只需校核小齿轮 C 只需校核大齿轮 D 应校核哪一个齿轮，无法判断 10—21 在齿轮传动中，为减少动载荷，可采取的措施是____B___。 A 改用好材料 B 提高齿轮制造精度 C 降低润滑油粘度 D 加大模数 10—22 直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以___C___的当量圆柱齿轮为基础。 A 大端 B 小端 C 齿宽中点处