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10 机械设计作业参考答案_齿轮传动 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。 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？ 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30-50HBS? 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3050HBS。 4、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）。 题 5 图 5、计算题 （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 =F F F F t a t a 因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 2 =2=332 2d F d F T t t ，且 33332222cos /=,cos /=m z d m z d n n 整理后可得 3 222 33233223cos cos = =tan tan m z m z d d F F n n t t 因此 1438.0=15sin 51 ×317 ×5=sin =sin 222333 m z m z n n "2'168=27.8=3 6、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽硬币大齿轮的齿宽大5-10mm ？ 将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽510mm ，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。 F t2 F r1 F r2 F r3 F r4 F t1 F t3 F t4 F a2 F a1 F a3 F a4 7、对于做双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在做强度计算时应怎样考虑？ 齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。 在作弯曲强度计算时应将图中查出的极限应力值乘以0.7。 8、计算题 1）选择齿轮的材料和精度等级 根据教材表10-1选大小齿轮材料均为20CrMnTi 渗碳淬火。小齿轮齿面硬度取62HRC,大齿轮齿面硬度取38HRC ，芯部300HBS 。选精度等级为6级。 2）按齿根弯曲疲劳强度设计 小齿轮传递的转矩 N.mm 106658=11640 130 ×10×55.9=10×55.9=6116 1n P T 初选载荷系数：6.1=t K 确定齿宽系数：小齿轮作悬臂布置，据教材表10-7选取5.0=d 初选螺旋角： 14= 计算斜齿轮的当量齿数： 9.19=14cos 73=cos =, 2.25=14cos 23 =cos =3322 3311 z z z z v v 确定齿形系数和应力集中系数： 查教材表10-5得 77.1=,22.2=,59.1=,62.2=2211Sa Fa Sa Fa Y Y Y Y 确定斜齿轮端面重合度： 查教材图10-26得 66.1=88.0+78.0=+=,88.0=,78.0=2121a a a a a 确定弯曲强度许用应力： 循环次数 71110×0.7=100×1×11640×60=60=h jL n N 72210×2.2=100×1×73/23×11640×60=60=h jL n N 由教材图10-18查得 1=21FN FN K K 取安全系数 5.1=F S 由教材图10-20（d ）得 MPa 93021=FN FN 按对称循环变应力确定许用弯曲应力为 MPa 434=5 .1930 ×1×7.0=× 7.0=1121F FN FN F F S K 由弯曲强度计算齿轮的模数： 因=, >212221F F Sa Fa Sa Fa Y Y Y Y ，将齿轮1的参数代入设计公式中得 3 2121 cos 2 F Sa Fa a d nt Y Y z Y KT m =43459 .1×62.22×66 .1×23×5.014cos ×89.0×106658×6.1×2= 22 mm 84.1 取标准值mm m n 2=。 验算载荷系数： 小齿轮的分度圆直径 mm 47.4=14cos 2 ×23=cos = 11 m z d n 齿轮的圆周速度 m /s 28.9=1000 ×60116470×4.47×141.3=1000×60=11n d 由教材图10-8查得：16.1=K 假设 N/mm 100/b F K t A ，由教材图10-3查得 1.1=H a Fa K K 齿宽 mm 23.7=4.47×5.0=1d b d 齿宽与齿高比 3.5=2 ×25.27 .23=25.2= /n m b h b 由教材表10-4查得15.1=H K ，由教材图10-13查得12.1=F K 弯曲强度载荷系数 79.1=12.1×1.1×16.1×25.1=F Fa v A K K K K K 11修正模数： mm K K m m t nt n 91.1=6.1/79.1×84.1=/=33 因此取标准值mm 2=n m 合适。 12确定螺旋角： 中心距 mm 98.94=14cos 2 ×273+23=cos 2+= 21 m z z a n 圆整中心距 mm 99=a 后，螺旋角 "28'814=99 ×22×)73+23(arccos =2)+(arccos =21 a m z z n 13斜齿轮的相关参数 mm m z d n 437.47=" 28'814cos 2×23=cos = 11 mm m z d n 562.150=" 28'814cos 2×73=cos =22 mm d b d 7.23=437.47×5.0=1 对齿宽圆整：mm b mm b 28=,24=12 3）齿面接触强度校核 确定接触强度载荷系数 83.1=15.1×1.1×16.1×25.1=F Fa v A K K K K K 确定接触强度许用应力： 查教材图10-21（e ）得 MPa H H 1500 =2lim 1lim 查教材图10-19中曲线2得 08.1=, 0.1=21H N H N K K 取安全系数 0.1=H S MPa 1500=0 .11500 ×0.1= 1lim 11H H HN H S K MPa 1620=0 .11500 ×08.1=2lim 22H H HN H S K 确定弹性影响系数：据教材表10-6查得MPa 8.189=E Z 确定区域载荷系数：据教材图10-30查得43.2=H Z 校核接触强度 u u bd KT Z Z a H E H 1 +2=211 =17.31 +17.3×66 .1×437.47×24106658×83.1×2× 43.2×8.189=3<140MPa 1H 满足接触强度要求，以上所选参数合适。