《机械基础》课题6.doc

机械基础课题6 6-1齿轮啮合传动应满足哪些条件。 答：齿轮啮合传动应满足： 1.两齿轮模数和压力角分别相等； 2.e=bbp1b2³1，即实际啮合线b1b2大于基圆齿距pb。 3.满足无侧隙啮合，即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差为零。 6-2齿轮的失效形式有哪些。采取什么措施可减缓失效。 答： 1.轮齿折断。设计齿轮传动时，采用适当的工艺措施，如降低齿根表面的粗糙度，适当增大齿根圆角、对齿根表面进行强化处理（如喷丸、辗压等）以及采用良好的热处理工艺等，都能提高轮齿的抗折断能力。 2.齿面点蚀。可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度等措施来提高齿面抗点蚀能力。 3.齿面磨损。减小齿面粗糙度、保持良好的润滑、采用闭式传动等措施可减轻或避免磨粒磨损。 4.齿面胶合。可适当提高齿面硬度及降低表面粗糙度，选用抗胶合性能好的材料，使用时采用粘度较大或抗胶合性较好的润滑油等。 5.塑性变形。为减小塑性变形，应提高轮齿硬度。6-3现有4个标准齿轮：m1=4mm，z1=25；m2=4mm，z2=50；m3=3mm，z3=60；m4=2.5mm，z4=40。试问：（1）哪两个齿轮的渐开线形状相同。（2）哪两个齿轮能正确啮合。（3）哪两个齿轮能用同一把滚刀加工。这两个齿轮能否改成同一把铣刀加工。 答： 1.根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径a=rb=rcosmzcosa。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。2rb1=r1cosa=mzcosa=46.98 112rb2=r2cosa=rb3mz2212cosa=93.97 =r31cosa=mz332cosa=56.38 rb4=r4cosa=mz442cosa=46.98 因此，齿轮1和4渐开线形状相同。 2.两个齿轮能正确啮合条件是两齿轮模数和压力角分别相等。因此，齿轮1和2能够正确啮合。 3.齿轮利用滚刀加工时，只要齿数和压力角相等，齿轮都可用同一把刀具加工。因此，齿轮1和2可用同一把刀具加工。 不能。铣刀加工齿轮为仿形法。需渐开线形状相同。 6-4什么是软齿面和硬齿面齿轮传动。设计准则是什么。 答：软齿面齿轮齿面硬度350hbs，应齿面齿轮齿面硬度350hbs。其设计准则分别为： 1.闭式软齿面齿轮传动 其主要失效形式为齿面点蚀，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，初步确定其模数及几何尺寸后，再校核其齿根弯曲疲劳强度。 2.闭式硬齿面齿轮传动 其主要失效形式是齿根疲劳折断，应先按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，求出模数并确定齿轮的几何尺寸，然后校核齿面接触疲劳强度。 6-5设计直齿圆柱齿轮传动时，其许用接触应力如何确定。设计中如何选择合适的许用接触应力值带入公式。 答： 1.齿面接触疲劳强度的许用接触应力 s=szshlimhhflimntnt 两齿轮在啮合传动时，产生的齿面接触应力h相等，但它们的许用接触应力h不一定相等，计算时，应将两者中的较小者代入公式。 2.齿根弯曲疲劳强度的许用接触应力 s=sysff 由于两齿轮齿数不同，齿形修正系数yf、ys不同，两齿轮的齿根弯曲应力不同。另外，由于两齿轮的材料不同热处理方法不同，两齿轮的许用弯曲应力也不相同。所以，利用公式进行校核时，两齿轮应分别校核。利用公式进行设计时，应带入 yyffss比值的较大值进行设计。 6-6斜齿轮螺旋角的大小对齿轮承载能力有何影响。 答。螺旋角值愈大，轮齿愈倾斜，传动能力越大，传动平稳性愈好，但传动时产生的轴向力fa较大。 6-7两个标准直齿圆柱齿轮，其模数、齿数、压力角分别是z1= 22、m1= 3、=200、z2= 11、m2= 7、=200。分析其渐开线形状是否相同。 答。根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径rb=rcosa=mzcosa。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。2r=r1cosa=b1mzcosa=62112rb2=r2cosa=mz222cosa=72 因此，两齿轮渐开线形状不同。 6-8已知一对正确安装的标准渐开线直齿圆柱齿轮传动，其中心距a=175mm，模数m=5mm，压力角=200，传动比i12=2.5。求两齿轮的齿数，并计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。 解： 1.a= i=11m（z1+z2）=´5（z1+z2）=17522zz21=2.5两式联立，得z1=20，z2=502.d=mz=5×20=100mm3.da=d+2ha=mz+2ham=5×20+2×1×5=110mmdf*4.5.=d-2hf=mz-2(h*a+c*)m=5×202×（1+0.25）×5=87.5mmdb=dcosa=mzcos=94mm6-9已知某机器的一对直齿圆柱齿轮减速传动，其中心距a=250mm，传动比i=3，z1=25，n1=1440r/min，b1=100，b2=94mm，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，载荷有中等冲击，由电动机驱动，单向运转，使用寿命为5年，两班制工作，试确定这对齿轮所能传递的最大功率。 解：分析题目：根据已知条件，齿轮的主要参数： 1.齿数z1=25，z2=iz1=3×25=75， 2.模数m。根据a=11m（z1+z2）=m（z1+z2）=250，可得m=5mm。主要参数已知，齿22轮可加工制作。现需要对齿轮进行强度校核，计算其所能传递的最大功率。 根据齿轮材料及热处理方法，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，其硬度值均350hbs，为软齿面齿轮。应按公式（6-18）进行校核。 sh=668kt1（u±1）bd1u2£s h解题过程： 1.载荷系数k根据载荷有中等冲击，由电动机驱动，两班制工作，查表6-5，确定k=1.52.齿数比u u=i=33.齿宽b b=b2=94mm4.分度圆直径d 1d1=mz=5×25=125mm5.许用应力h s=szshlimhhnt （1）hlim：小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，查表6-4，其硬度分别为250hbs，200hbs。查图6-23，hlim1=520mpa，hlim2=490mpa.（2）znt：n1=60n1jlh=60×1440×1×5×300×16=2×109；n2=60n2jlh=n1/i=6.9×108查图6-24得，znt1=0.98，znt2=1.05（3）sh：一般可靠度取sh=1带入公式：h1=509.6mpa，h2=466.7mpa，进行校核时，将其中的较小值带入公式。 将各参数代人公式（6-18）得 668kt1（u±1）bd1u2=6681.5´t1´（3+1）94´125´32=668£466.7 44062506t1t13.58×105 6.计算齿轮所能传递的最大功率 pn3.58´10´1440nt=54kw=p9550´109550´10t1=9550´101331151136-10计一对直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率p=10kw，小齿轮转速n1=480r/min，传动比i=3.2，载荷有中等冲击，单向运转，小齿轮相对轴承非对称布置，使用寿命为15000h。 解： 1.选择材料、热处理方法及精度等级 齿轮没有特殊要求，采用软齿面齿轮，查表6-4，小齿轮选40cr，调制处理，取硬度值为250hbs；大齿轮材料选45钢，调制处理，取硬度值为220hbs。查表6-10初定齿轮的精度等级为8级。 2.按齿面接触疲劳强度进行设计 因两齿轮的材料均为45钢，所以应用公式（6-19）进行设计。 d1³76.433确定有关参数： （1）载荷系数k 查表6-5取k=1.5 kt1（u±1）ydush2 p（2）转矩tt=9550´10nz（3）齿数比u u= z31 11=9550´10´3110=198958（n·mm）48021确定小齿轮齿数 取z1=29，则z2=iz1=3.2×29=92.8，将z2圆整为整数取z2=93实际传动比 i0= zz21=93/29=3.2齿数比 u=i0=3.2 （4）齿宽系数d 齿轮采取非对称布置，查表6-8得d=1 （5）许用齿面接触应力h s=szshlimhhnt 齿面接触疲劳极限hlim 根据硬度值、齿轮材料和热处理方法查图6-23得hlim2=520mpa接触疲劳强度寿命系数znt 8n1=60n1jlh=60×480×15000=4.32×10 hlim1=570mpa，nn=21i= 4.32´103.28=1.35×10 8查图6-24得znt1=0.9，znt2=0.93安全系数 按一般可靠度取sh=1.00带入公式计算 h1=513mpa，h2=484mpa。将较小值带入公式得d190.4mm 3.计算齿轮的主要尺寸 d1=mz190.4 mdz=190.4=3.129查表6-1取m=4d1=mz1=4×29=116mmb=b2=dd1=116mm 圆整后取b2=115mm，b1=b2+（510）=120mm4.校核齿根弯曲疲劳强度确定相关参数 sf=2kt1bmd1yyfs=2kt1bm2zyyfs£s f 1（1）齿形修正系数和应力修正系数yf、ys，查表6-7得： yf1=2.53，ys1=1.62利用插入法计算yf2=2.19，ys2=1.78。 （2）许用弯曲应力f s=sysflimffnt 齿根弯曲疲劳极限flim，其值查图6-25得： flim1=210mpa，flim2=190mpa。 弯曲疲劳强度寿命系数ynt，查图6-26得： ynt1=0.9，ynt2=0.93。 安全系数一般可靠度取sf=1.25。带入公式得。 f1=151.2mpa，f2=141.4mpa两齿轮分别校核 sf1=2kt1bmd1yf1ys1=f1 2kt1bm2z2yf1ys1=12´1.5´198958´2.53´1.622115´4´292´1.5´198958´2.19´1.782115´4´29 =45.84sf2=2kt1bmd1yf2ys2=f2 2kt1bmzyf2ys2=1=43.6两齿轮弯曲疲劳强度足够。 5.计算齿轮的圆周速度v v=3.14´116´480=2.9m/s 60´100060´1000=pd1n 1查表6-10，选择8级精度合适。 6.计算齿轮的几何尺寸并绘制齿轮零件图（略） 6-11知一对斜齿轮圆柱齿轮，z1=22，z2=55，mn=4mm，=16030，n=200， h*an=1， c*n=0.25。计算这对齿轮的主要尺寸。 解。ha=hanmn=4mm*hf=（han+cn）mn=5mm*h=ha+hf=9mmd1=d2=mzn1cosb=4´22cos16030=91.8mmmzn2cosb=4´55cos16030=229.4mmdddda1=d1+2ha=91.8+2×4=99.8mm=d2+2ha=229.4+2×4=237.4mm=d1-2hf=91.82×5=81.8mm=d2-2hf=229.42×5=119.4mma2f1f26-12已知一对标准直齿圆锥齿轮，齿数z1=24，z2=60，大端模数m=5mm，分度圆压力角=200，齿顶高系数为1，轴交角=200。求两齿轮的分度圆直径、分度圆锥角、齿顶圆直径、齿顶圆锥角、齿顶角、齿根角，锥距和当量齿数。 解： 1.分度圆锥角 z2=arccot=arccotd1z160=21.8024d2=90-d1=68.20 2.分度圆直径0d=mz=5´24=120mm11d2=mz2=5´60=300mm3.齿顶高 ha=ham=1´5=5mm4.齿顶圆直径*da1=d1+2hacosd1=120+2´5cos21.8=129.3mmda2=d2+2hacosd2=300+2´5cos21.8=309.3mm5.锥距 00r=12d1+d2=22121202+300=161.6mm 26.齿顶角 ha=acrtan5=1.770=acrtanqar161.67.齿根角 qf=acrtanhfr=acrtan6.25=2.20211.6008.齿顶圆锥角 da1=d1+qa=21.8+1.77=23.57da2=d2+qa=68.2+1.77=69.97 9.当量齿数 0000zv1=zv2=cosd1cosd2z1=24cos21.860cos62.800=26 z2=131 本资料由百万课件网收集http：/ 第 10 页 共 10 页本资料来源搜集与网络和投稿，如有侵权，牵扯利益关系，请告知上传人联系删除。