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机械设计基础6 齿轮传动习题作业与答案
项目二减速传动装置传动方案及传动系统的分析与设计任务二齿轮传动设计习题6.1．填空题1.渐开线形状决定____的大小。
(1) 展角(2) 压力角(3) 基圆2.斜齿轮的标准模数和压力角在____上。
(1) 端面(2) 法面(3) 轴面3.渐开线齿轮传动的啮合角等于____圆上的压力角。
(1) 分度圆(2) 节圆(3) 基圆4. 要实现两相交轴之间的传动，可采用。
(1) 圆柱直齿轮传动(2) 圆柱斜齿轮传动(3) 直齿锥齿轮传动5.圆锥齿轮的标准参数在____面上。
(1) 法(2) 小端(3) 大端6.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=15.7mm,齿顶圆直径D０＝400mm,则该齿轮的齿数为____。
(1) 82(2) 80 (3) 78 (4)767. 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是。
(1) 齿面胶合(2) 齿面磨粒磨损(3) 轮齿折断(4) 齿面点蚀8. 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。
(1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4) 轮齿折断9. 一般参数的开式齿轮传动的主要失效形式是。
(1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4)齿面磨粒磨损10. 发生全齿折断而失效的齿轮，一般是。
(1) 斜齿圆柱齿轮(2) 齿宽较大、齿向受载不均的直齿圆柱齿轮(3) 人字齿轮(4) 齿宽较小的直齿圆柱齿轮11. 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免失效。
(1) 轮齿折断(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4) 磨粒磨损12.目前设计开式齿轮传动时，一般按弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑的影响。
(1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4)磨粒磨损13. 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是。
(1) 齿面要硬，齿心要脆(2) 齿面要软，齿心要韧(3) 齿面要硬，齿心要韧(4) 齿面要软，齿心要韧14. 材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面，常用的热处理方法是。
齿轮传动设计
习题与参考答案一、复习思考题1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论：（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线；（2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变；（3）渐开线齿条的齿廓是直线；（4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓；（5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。
3．节圆和分度圆有何区别？压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。
4．什么是渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距能不能传动？有什么不良影响？5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动？6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段？何谓重合度？重合度等于1和小于1各会出现什么情况？重合度等于2表示什么意义？7．何谓根切想象？什么条件下会发生根切现象？根切的齿轮有什么缺点？根切与齿数有什么关系？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少？8．何谓变位齿轮？为什么要使用变位齿轮？移距系数的正负是怎样规定的？正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小？9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件？与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点？10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处？当量齿数是否一定是整数？11．什么叫标准齿轮？什么叫标准安装？什么叫标准中心距？12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关？一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同？若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同？若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同？13．斜齿圆柱齿轮的重合度大小与螺旋角有什么关系？14．有两对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，其中一对的有关参数为：m=5mm，h a*=1，α=20°，Z1=24，Z2=45；另一对的有关参数为：m=2mm，h a*=1，α=20°，Z1=24，Z2=45，试问这两对齿轮传动的重合度哪一对大？15．若一对渐开线齿轮传动的重合度εα=1.4，它是否表示在一对齿轮的啮合过程中，有40%的时间在啮合区内有两对齿啮合，而其余的60%的时间只有一对齿啮合？16．一个标准齿轮可以和一个变位齿轮正确啮合吗？17．用α=20°的滚刀加工一个β=12°，Z=14的标准斜齿轮，是否会产生根切？18．斜齿轮的实际齿数Z 和当量齿数Z V 之间有什么关系？在计算传动比、分度圆直径和中心距、选择齿轮铣刀号应分别选何种齿数？19．渐开线齿轮的几何尺寸中共有几个圆？哪些圆可直接测量？哪些圆不能直接测量？20 齿轮传动的主要失效形式有哪些？开式、闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则通常是按哪些失效形式制订的。
机械设计-齿轮习题与参考答案
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习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是。
A。
齿面胶合 B。
齿面疲劳点蚀C。
齿面磨损或轮齿疲劳折断 D。
轮齿塑性变形2 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。
A. 齿面胶合B. 齿面疲劳点蚀C。
齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断3 45钢齿轮,经调质处理后其硬度值约为。
A. 45~50 HRCB. 220～270 HBSC. 160～180 HBS D。
320～350 HBS4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为。
A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B。
齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是。
A。
45钢 B。
ZG340-640C。
20Cr D。
20CrMnTi6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。
A. 跑合阶段 B。
稳定性磨损阶段C。
剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段7 对于开式齿轮传动,在工程设计中，一般 .A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C。
只需按接触强度设计D。
只需按弯曲强度设计8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。
A。
σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C。
机械设计作业齿轮传动答案
齿轮传动1、齿轮传动常见的失效形式有哪些简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计准则。
【答】齿轮传动常见的失效形式有以下几种：（1）轮齿折断；（2）齿面点蚀；（3）齿面磨损；（4）齿面胶合；（5）塑性变形。
闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主；闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主；开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。
2、简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。
【答】齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。
做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。
3、软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS【答】金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。
所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大30~50HBS。
4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm【答】将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。
5、试分析图示斜齿圆柱齿轮所受的力（用受力图表示出各力的作用位置和方向）。
【解】题 5 图6、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问：1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；2） 低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。
【解】（1）由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮，且旋转方向相同，因此为使轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方向与齿轮2的相同。
齿轮2为左旋，故齿轮3必须左旋，齿轮4右旋。
（2）使中间轴上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消，需要满足32a a F F =。
333222tan ,tan ββt a t a F F F F ==因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 223322d F d F T t t ==，且 33332222cos /,cos /ββn n m z d m z d ==整理后可得322233233223cos cos tan tan ββββn n t t m z m z d d F F === 因此 1438.015sin 513175sin sin 222333=⨯⨯==οββn n m z m z "2'16827.83οο==β7、如图所示的齿轮传动，齿轮A 、B 和C 的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮A 为240 HBS ，F t2 F r1F r2F r3 F r4F t1 F t3 F t4F a2 F a1F a3F a4齿轮B 为260 HBS ，齿轮C 为220 HBS ，试确定齿轮B 的许用接触应力][H σ和许用弯曲应力][F σ。
机械设计基础第13章 齿轮传动习题解答
的接触强度弱？（2）哪个齿轮的弯曲强度弱？为什么？
解：(1)接触强度
相互啮合的一对齿轮，起接触应力相等，即σH1=σH2. 由题意可知，[σH]1=600MPa>[σH2]=500MPa， 因此，大齿轮的接触强度弱。
（2）弯曲强度 相互啮合的一对齿轮，其弯曲强度的大小主要取决于的
YFaYSa
的比值。
[σ F ]
可见,
YFa1YSa1 2.81.55 0.024
[σ F ]1
179
因此，大齿轮的弯曲强度弱。
YFa2YSa2 2.4 1.67 0.028
[σ F ]2
144
YFa1YSa1 YFa2YSa2
[σF]1 [σF]2
13.6受力分析题：图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮， 转向如图所示，轮3、4为斜齿圆柱齿轮。 (1)轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相 反? (2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。
, F2 YFa 2YSa 2
}
40 42 20 70.98 245552Nmm
T2
F1 340 78.34 YFa1YSa1 2.8 1.55
F 2 280 70.98 YFa2YSa2 2.28 1.75
T1
n1 n2
245552 3 736657Nmm
2 1.85
2)计算接触强度允许的输出转矩 H
13.1有一对齿轮传动，m=6mm,z1=20,z2=80,b=40mm.为了 缩小中心距，要改用m=4mm的一对齿轮来代替它。设载
荷系数K，齿数z1、z2及材料不变。试问为了保持原有接 触强度，应取多大的齿宽b?
(附接触强度计算公式：)
H ZHZE
机械设计章节练习题(含答案)——齿轮传动
第13章齿轮传动1．运动分析:正确啮合的条件，压力角α、螺旋角β2．齿轮材料:选材原则，热处理工艺，软齿面硬度差30～50HBS3．受力分析: F t、F r、F a，失效形式，设计准则4．设计计算:载荷系数，齿宽系数，应力循环特性，齿轮参数弯曲强度，接触强度，提高齿轮强度的措施5．结构与润滑:齿轮结构型式、尺寸，润滑方式【思考题】13-1 齿轮传动常见的失效形式有哪些？齿轮传动的设计计算准则有哪些？在工程设计实践中，对于一般闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？13-2 在齿轮传动设计时，提高齿轮的疲劳强度的方法有哪些？13-3 与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同？13-4 如何确定齿轮传动中的许用接触强度和许用弯曲强度值？13-5 根据齿轮的工作特点，对轮齿材料的力学性能有何基本要求？什么材料最适合做齿轮？为什么？13-6 齿轮传动设计的流程怎样？如何用框图表示？13-7 在齿轮结构设计时，齿轮的结构主要由什么参数决定？A级能力训练题1.一对齿轮要正确啮合，必须相等的参数是________。
（1）直径（2）宽度（3）齿数（4）模数2.一般参数的闭式钢齿轮传动，其主要失效形式：软齿面传动（≤350 HBS）________，硬齿面传动（＞350 HBS）________。
（1）轮齿折断（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）塑性变形3.开式齿轮传动的主要失效形式是________。
（1）轮齿折断（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）塑性变形4.高速重载齿轮传动，当散热条件不良时，其主要失效形式是________，低速重载软齿面齿轮传动，其主要失效形式是________。
（1）轮齿折断（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）塑性变形5.双向运转低速重载软齿面齿轮传动，其主要失效形式是________。
（1）轮齿折断（2）齿面点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）塑性变形6.齿面硬度HBS＞350的钢齿轮的加工工艺为。
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第十一章齿轮传动7-36．一般开式齿轮传动的主要失效形式是_________和_________；闭式齿轮传动的主要失效形式是_________和_________；又闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是_________；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是_________。
7-37．对于闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式为_________，一般是按_________强度进行设计，按_________强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是_________；7-38．对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是_________，但通常只按_________强度计算。
这时影响齿轮强度的主要几何参数是_________。
7-39．在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于_________的反复作用而产生的，点蚀通常首先出现在_________。
7-40．齿轮设计中，对闭式软齿面传动，当直径d1一定，一般z1选得_________些；对闭式硬齿面传动，则取_________的齿数z1，以使_________增大，提高轮齿的弯曲疲劳强度；对开式齿轮传动，一般z1选得_________些。
7-41．设计圆柱齿轮传动时，当齿轮_________布置时，其齿宽系数φd可选得大些。
7-42．对软齿面（硬度≤350 HBS）齿轮传动，当两齿轮均采用45钢时，一般采用的热处理方式为：小齿轮_________，大齿轮_________。
7-43．减小齿轮内部动载荷的措施有_________、_________、_________。
7-44．斜齿圆柱齿轮的齿形系数Y Fa与齿轮的参数_________、_________ 和________有关；而与_________无关。
7-45．影响齿轮齿面接触应力σH的主要几何参数是________和________；而影响其极限接触应力σHlim的主要因素是_________和_________。
机械设计基础6齿轮传动习题作业与答案
项目二 减速传动装置传动方案及传动系统的分析与设计任务二齿轮传动设计习题6.1． 填空题1.渐开线形状决定____的大小。
(1) 展角 (2) 压力角(3) 基圆2.斜齿轮的标准模数和压力角在____上。
(1) 端面 (2) 法面(3) 轴面3.渐开线齿轮传动的啮合角等于____圆上的压力角。
(1) 分度圆 (2) 节圆(3) 基圆4. 要实现两相交轴之间的传动，可采用 。
(1) 圆柱直齿轮传动 (2) 圆柱斜齿轮传动 (3) 直齿锥齿轮传动5.圆锥齿轮的标准参数在____面上。
(1) 法 (2) 小端(3) 大端6.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=15.7mm,齿顶圆直径D０＝400mm,则该齿轮的齿数为____。
(1) 82 (2) 80 (3) 78 (4)767. 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。
(1) 齿面胶合 (2) 齿面磨粒磨损 (3) 轮齿折断 (4) 齿面点蚀8. 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 。
(1) 齿面塑性变形 (2) 齿面胶合 (3) 齿面点蚀 (4) 轮齿折断9. 一般参数的开式齿轮传动的主要失效形式是 。
(1) 齿面塑性变形 (2) 齿面胶合 (3) 齿面点蚀 (4)齿面磨粒磨损10. 发生全齿折断而失效的齿轮，一般是 。
(1) 斜齿圆柱齿轮 (2) 齿宽较大、齿向受载不均的直齿圆柱齿轮(3) 人字齿轮 (4) 齿宽较小的直齿圆柱齿轮11. 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免 失效。
(1) 轮齿折断 (2) 齿面胶合 (3) 齿面点蚀 (4) 磨粒磨损12.目前设计开式齿轮传动时，一般按弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑 的影响。
(1) 齿面塑性变形 (2) 齿面胶合 (3) 齿面点蚀 (4)磨粒磨损13. 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 。
(1) 齿面要硬，齿心要脆 (2) 齿面要软，齿心要韧(3) 齿面要硬，齿心要韧 (4) 齿面要软，齿心要韧14. 材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面，常用的热处理方法是 。
机械设计各章习题答案
1章 齿轮传动一、补充题1、 在齿轮传动的设计与计算中,对于下列参数与尺寸应标准化的有 (1)、(6) ;应圆整的有 (5)、(9) ;没有标准的化也不应圆整的有 (2)、(3)、(4)、(7)、(8)、(10) 。
（1）斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ;(2)斜齿圆柱齿轮的端面模数m t;(3) 分度圆直径d; (4)齿顶圆直径d a ; (5) 齿轮宽度B;(6)分度圆压力角α;(7)斜齿轮螺旋角β;(8) 变为系数x;(9)中心距a; (10)齿厚s2.材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面,适宜的热处理方法就是 (2) 。
(1)整体淬火;(2)渗碳淬火;(3)调质;(4)表面淬火3.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应就是 (1) 为宜。
（1） 滚齿、表面淬火、磨齿;(2)滚齿、磨齿、表面淬火;（2） 表面淬火、滚齿、磨齿;(4)滚齿、调质、磨齿4.在下列措施中, (2) 不利于减轻与防止齿面点蚀发生。
（1） 提高齿面硬度;(2)采用粘度低的润滑油;(3)降低齿面粗糙度值;(4)采用较大的变位系数5.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同,则齿根弯曲应力 (1) 。
(1)21F F σ>σ; (2)21F F σ=σ;(3)21F F σ<σ6.有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数;齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数,则齿形系数与应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y (1) 22Sa Fa Y Y(1)大于;(2)等于;(3)小于;(4)不一定大于、等于或小于 2章 V 带传动一、 选择与填空1.带传动正常工作时,紧边拉力F 1与松边拉力F 2满足关系 (2) 。
(1)F 1 =F 2 (2)F 1 - F 2 = F e (3)F 1 /F 1 =e f α(4)F 1 +F 2 =F 02、 若将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3,带长做相应调整,而其它条件不变,则带传动的最大有效拉力F ec (3) 。
完整版机械设计 机械传动部分习题答案
机械设计-机械传动部分习题答案、填空:1、 齿轮齿面失效形式有 齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形；2、 斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互 平行。
直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的位置 相互垂直 。
10、 我国规定齿轮标准压力角为 11、 在相同张紧力条件下， V 带传动的承载能力比平带传动的承载能力 大。
12、 普通V 带传动的主要失效形式有：带在小带轮 上打滑和带发生 疲劳断裂破坏。
13、 V 带传动工作时，传动带受有 拉应力、离心应力和 弯曲 应力、三种应力叠加后， 最大应力发生在紧边绕入 小带轮 处。
14当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到 包角 、摩擦因数、张紧力和 带速 15.带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而 的增大而 增大 ，随带速的增加而_16. 带内产生的瞬时最大应力由紧边拉应力 和 小带轮处弯曲应力两种应力组成。
17. 在正常情况下，弹性滑动只发生在带 离开主、从动轮时的那一部分接触弧上。
18. 在设计V 带传动时，为了提高 V 带的寿命，宜选取 主大 的小带轮直径。
19. 常见的带传动的张紧装置有定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置 等几种。
20. 在带传动中，弹性滑动是 不可 避免的，打滑是 可以 避免的。
21.带传动工作时，若主动轮的圆周速度为 V 1，从动轮的圆周速度为V 2，带的线速度为V ，则它们的关系为 v 1 _______ V ， v 2 ______ V 。
22. V 带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦 力工作的。
V 带的工作面是 两侧 面。
23. 当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧， 张紧轮一般应放在 松边 的内侧， 这样可以使带只受 单向 弯曲。
为避免过分影响 小 带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近 大_带轮。
24. V 带传动比不恒定主要是由于存在弹性滑动 _______ 。
25. V 带传动限制带速 V V 25〜30 m / s 的目的是为了 避免v 过大，使离心力过大，而 v 过小，使受力增大，造成带根数过多 ____________ ； 限制带在小带轮上的包角1> 120 °的目的是 增大摩擦力，提高承载能力 _________ 。
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此文档下载后即可编辑题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。
（1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向,并画出各轮轴向力 、径向力及圆周力的方向。
（2）若已知第一级齿轮的参数为:Z 1=19,Z 2=85,m n =5mm,020=nα,a=265mm, 轮1的传动功率P=6.25kW,n 1=275 r/min 。
试求轮1上所受各力的大小。
解答:1．各力方向：见题解10-6图。
2．各力的大小：m N 045.217m N 27525.695509550111⋅=⋅⨯=⨯=n PT 0148.11,9811.02652)8519(52)(cos 211==⨯+⨯=+=ββa z z n m ；mm83.96cos 11==βz n m d ；N883tan ,N 1663cos tan ,N 448320*********11======ββαt a t r t F F n F F d T F ；题解10-6图题10-6图题10-7 图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向力及圆周力的方向。
解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。
↓题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。
（建议两轮材料都选用硬齿面）题解10-7图题10-7图解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。
1. 选材料大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计 （1）确定FP σ按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F STS Y ；齿轮的循环次数：8111038.41000017306060⨯=⨯⨯⨯==at n N ,取11=N Y ,则:538MPa MPa 16.124301m inlim 1=⨯⨯==N F STF FP Y S Y σσ（2）计算小齿轮的名义转矩T 1m 196.23N m N 7301595509550111⋅=⋅⨯==n P T （3）选取载荷系数KK =K A K V K βK α= 1.5× 1.02× 1.1× 1.0 = 1.68（4)初步选定齿轮参数 选,769.134130/24730/,2421121=⨯===n Z n Z Z取1352=Z取 625.5,12,6.01200====Z Z u dβψ（5)确定复合齿形系数FS Y因两轮所选材料及热处理相同,则FP σ相同,小齿轮齿根强度弱，故设计时按小齿轮的复合齿形系数1FS Y 代入即可。
645.2512cos /24cos 0303/11===βZ Z v ，由[1]图11-18查得20.41=FS Y将上述参数代入求n m 的式中，得：2.461mm mm 538246.020.423.19668.16.126.1232312111=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=FP FS n Z d Y KT m σψ按[1]表4-1取标准模数m m5.2=nm ，则中心距：mm 203.19mm 12cos 2)13524(5.2cos 2)(0021=⨯+⨯=+=βZ Z m a n ，取mm 205=a ，9695.02052)13524(5.22)(cos 21=⨯+⨯=+=a Z Z m n β，01872.14=β=14°11′14″（6)计算几何尺寸md Z m d n m 348.176mm 9695.01355.2mm,61.888mm 9695.0245.2cos 211=⨯==⨯==βm m 37.133m m 888.616.01=⨯=⨯=d b d ψ,取m m 382==b b48m m~43m m )10~5(21=+=b b ,取m b m 451=3.校核齿面的接触强度 由[1]式（11-21）：)1(109211uu bd KT Z EH +=σ，取MPa8.189=EZMPa 1068.55MPa 625.51625.5888.613823.19668.18.1891092=+⨯⨯⨯⨯⨯=H σ 因可靠性要求较高，取1,3.1min ==W H Z S ，由[1]图11-15，取04.11=N ZMPa 1200MPa 104.13.115001minlim=⨯⨯==W N H H HP Z Z S σσ 因为HP H σσ<，故接触疲劳强度也足够。
4. 校核速度:s n d v /m 2.364m/s 100060730888.6114.310006011=⨯⨯⨯=⨯=π由[1]表11-4知，选8级精度合格。
题10-10 设计一对由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动(∑ = 900 ),已知:P 1 = 4 kW,n 1 = 1440 r/min,i = 3.5,齿轮为8级精度,载荷有不大的冲击,单向转动工作,单班制,要求使用10年,可靠度要求一般。
(小齿轮一般为悬臂布置)解题分析：选材料→确定许用应力→软齿面，按齿面接触疲劳强度确定齿轮大端的分度圆直径→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的弯曲疲劳强度解答: 根据题意，选用软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀。
1. 选材料，定许用应力:两轮均选用45号钢，小齿轮调质齿面硬度为229～286 HBS ，大齿轮正火齿面硬度为169～217 HBS ，由[1]图11-12b 查得：MPa 210,MPa 2202lim 1lim ==F F σσ；由[1]图11-13b ，查得： MPa 550,MPa 6002lim 1lim ==H H σσ1,1,2,3.121min min =====W W H ST F Z Z S Y S10111028.2)830010(114406060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==at n N ；9/12105.6⨯==i N N由[1]图11-14和[1]图11-15：取1,1212===N N N Z Y Y ，所以：550MPaMPa 111550323MPa MPa 13.12210338MPaMPa 13.122202min2lim 22min2lim 21min1lim 1=⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯==W N H H HP N F STF FP N F STF FP Z Z S Y S Y Y S Y σσσσσσ2.接触疲劳强度设计: 由[1]式(5-57),一对齿轮为钢制时，有3121][)5.01(32460uKTd RHPRψσψ-≥ （1).计算小齿轮的名义转矩m 26.53N m N 1440495509550111⋅=⋅⨯==n P T （2).选取齿宽系数. 取3.0=R ψ（3).选取载荷系数.因小齿轮悬臂布置,取K =1.25×1.06×1.08×1.05 = 1.5 （4).计算小齿轮大端分度圆直径m m 56.745m m 5.33.053.265.1550)3.05.01(32460321][=⨯⨯⨯⨯⨯-≥d（5).确定齿数和模数. 取91,26121===iZ Z Z , 大端模数mm 2.183mm 26745.5611===Z d m ,查[1]表4-6,mm 25.2=m（6).计算主要几何尺寸mm47.106)5.0()5.0(mm 75.204,mm 5.582221211=+====d d R d mZ d ,31.94m mm m 47.1063.0=⨯==R b R ψ,取mm 32=b3.校核齿根弯曲疲劳强度由[1]式(11-25)可知:FSR FY Z bm KT 2121)5.01(2360ψσ-=（1).确定FP FS Y σ/的大值00005.7490,95.159126arctan arctan12211=-====δδδZ Z ,15.331cos ,04.27cos 222111====δδZ Z Z Z v v 由[1]图11-18查得:9.3,19.421==FS FS Y Y ,0121.03239.3,0124.033819.42211====FP FS FP FS Y Y σσ 因为2211FP FS FP FS Y Y σσ>,所以校核小齿轮即可。
（2).校核小齿轮的齿根弯曲强度1221MPa 129.31MPa 19.4)3.05.01(2625.23253.265.12360FP F σσ<=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=故齿根弯曲强度足够。