2022年北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七.pdf

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1、北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七模块 七一、填空1、一般开式齿轮传动的主要失效形式就是齿面磨损与 轮齿折断 ; 闭式齿轮传动的主要失效形式就是齿面点蚀与 轮齿折断 ; 闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式就是齿面点蚀 ;闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式就是轮齿折断 。2、对于闭式软齿面齿轮传动, 按 弯曲疲劳强度进行校核,这时影响齿轮强度的最主要几何参数就是直径( 或中心距 ) 。3、对于开式齿轮传动, 通常只按弯曲疲劳强度计算。这时影响齿轮强度的主要几何参数就是模数 。4、一对减速齿轮传动, 若保持两轮分度圆的直径不变, 减少齿数并增大模数, 其齿面接触应力将不变 。5、一对齿轮传动, 若

2、两轮的材料、热处理方式及许用应力均相同, 只就是齿数不同, 则齿数多的齿轮弯曲强度高; 两齿轮的接触疲劳强度相等 。6、在材料、 热处理及几何参数均相同的直齿圆柱、斜齿圆柱与直齿圆锥三种齿轮传动中,承载能力最高的就是斜齿圆柱齿轮传动 , 承载能力最低的就是直齿圆锥齿轮传动。7、齿轮传动的润滑方式主要根据齿轮的圆周速度选择。闭式齿轮传动采用油浴润滑时的油量根据传递功率确定。二、选择1、对于软齿面的闭式齿轮传动, 其主要失效形式为(C) 。A.轮齿疲劳折断 ;B. 齿面磨损 ;C. 齿面疲劳点蚀 ;D. 齿面胶合。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为(D) 。A.轮齿疲

3、劳折断 ;B. 齿面磨损 ;C. 齿面疲劳点蚀 ;D. 齿面胶合。3、齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在(D) 。A.靠近齿顶处 ;B. 靠近齿根处 ;C. 节线附近的齿顶一侧;D. 节线附近的齿根一侧。4、设计一对软齿面减速齿轮传动, 从等强度要求出发,选择硬度时应使(B) 。A.大、小齿轮的硬度相等; B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度

4、;D. 小齿轮用硬齿面,大齿轮用软齿面。5、一对标准直齿圆柱齿轮,zl = 21,z2 = 63,则这对齿轮的弯曲应力(C) 。A、1F2F ;B 、1F2F;C、1F =2F ;D 、1F2F。6、对于开式齿轮传动, 在工程设计中 , 一般 (D) 。A.先按接触强度设计, 再校核弯曲强度;B. 只需按接触强度设计; C.先按弯曲强度设计, 再校核接触强度;D. 只需按弯曲强度设计。7、设计硬齿面齿轮传动, 当直径一定 , 常取较少的齿数, 较大的模数以(A) 。A.提高轮齿的弯曲疲劳强度;B. 提高齿面的接触疲劳强度; C.减少加工切削量, 提高生产率 ;D. 提高轮齿抗塑性变形能力。8、

5、一对减速齿轮传动中, 若保持分度圆直径d1不变 , 而减少齿数并增大模数, 其齿面接触应力将 (C) 。A.增大 ;B. 减小 ;C. 保持不变 ;D. 略有减小。9、在下面的各种方法中,(A) 不能提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度。A.直径 d 不变而增大模数;B. 改善材料 ;C. 增大齿宽b ;D. 增大齿数以增大d。10、在下面的各种方法中,(B) 不能增加齿轮轮齿的弯曲疲劳强度。A.直径不变增大模数 ;B. 齿轮负变位 ;C. 由调质改为淬火;D. 适当增加齿宽。11、为提高齿轮传动的接触疲劳强度, 可采取的方法就是:(B) 。A.采用闭式传动 ;B. 增大传动的中心距; C.模数不变

6、 , 减少齿数 ;D. 中心距不变 , 增大模数。12、圆柱齿轮传动的中心距不变, 减小模数、增加齿数, 可以 (C) A.提高齿轮的弯曲强度;B. 提高齿面的接触强度; C.改善齿轮传动的平稳性;D. 减少齿轮的塑性变形。13、在以下几种工况中,(A) 齿轮传动的齿宽系数d可以取大些。A.对称布置 ; B. 不对称布置 ;C. 悬臂布置 ;D. 同轴式减速器布置14、对于齿面硬度350 HBS 的齿轮传动 , 若大、小齿轮均采用45 钢, 一般采取的热处理方式为 (C) 。A.小齿轮淬火 , 大齿轮调质 ;B. 小齿轮淬火 , 大齿轮正火 ; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - -

7、- - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七C.小齿轮调质 , 大齿轮正火 ;D. 小齿轮正火 , 大齿轮调质。15、一对圆柱齿轮, 常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽些, 就是为了 (C) 。A.使传动平稳 ;B. 提高传动效率 ; C.提高小轮的接触强度与弯曲强度;D. 便于安装 , 保证接触线长。16、锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式计算, 当量齿轮的齿数、模数就是锥齿轮的 (B) 。A.实际齿数 , 大端模数 ;B. 当量齿数 , 平均模数

8、 ; C.当量齿数 , 大端模数 ;D. 实际齿数 , 平均模数。17、选择齿轮的精度等级时主要依据(D) 。A.传动功率 ;B. 载荷性质 ;C. 使用寿命 ;D. 圆周速度。三、简答 (参考答案从略 ) 1、开式与闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则各就是什么？其设计准则针对的失效形式各就是什么？答: 闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀与轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面( 齿面硬度 350HBS)时, 其齿面接触疲劳强度相对较低。因此设计时首先按齿面接触疲劳强度条件计算 , 并确定齿轮主要参数与尺寸, 然后再按轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面( 齿面硬度 350HBS)时,

9、一般首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件进行设计, 确定齿轮的模数及其主要几何参数, 然后再校核其齿面接触疲劳强度。 开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损。通常按照抗弯曲疲劳强度计算,确定齿轮的模数及其她参数, 但考虑磨粒磨损的影响再将模数增大10% 20%,无须校核接触强度。2、齿轮的齿根弯曲疲劳裂纹发生在危险截面轮齿的那一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力, 可采取哪些措施？答: 疲劳裂纹首先发生在危险截面受拉一侧。因为交变的齿根弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限应力。措施: 首先应对轮齿进行抗弯疲劳强度计算, 使齿轮必须具有足够的模数; 其次采用增大齿根过渡圆半径、降低表面粗糙度、进行齿面

10、强化处理( 如喷丸 ) 、减轻加工过程中的损伤等工艺措施, 提高轮齿抗疲劳折断的能力; 再次应尽可能消除载荷分布不均匀的现象, 有效避免轮齿的局部折断。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七3、齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀可采取哪些措施？答: 一般首先出现在靠近节线处的齿根表面上。因为轮齿进入啮合时, 轮齿齿面上会产生很大的接触应力。对于轮齿表面上的某一局部来说, 它受到的就是交变的

11、接触应力。如果接触应力超过了轮齿的许用接触应力, 在载荷的多次反复作用下, 齿面表层就会出现不规则的细微的疲劳裂纹。措施: 可采用提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、使用黏度较高的润滑油等措施。4、一对齿轮传动, 如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易出现疲劳点蚀？哪个轮齿不易出现弯曲疲劳折断？理由如何？答: 一对齿轮传动 ,一般都就是小齿轮容易出现齿面疲劳点蚀,小齿轮容易出现弯曲疲劳折断;大齿轮不容易出现齿面疲劳点蚀,大齿轮不容易出现弯曲疲劳折断。因为 ,大齿轮 分度圆直径 大(基圆直径 大)渐开线齿廓曲率小、齿廓较为平直,接触强度比小齿轮高。大齿轮在工作时,相同时间 ,比小齿轮循环次数少、应变次数少,

12、不易发生轮齿疲劳折断。5、齿轮传动设计过程中, 在确定小齿轮的齿数z1与模数 m时, 要考虑哪些因素？答: 齿数 z: 为避免根切 , 标准直齿圆柱齿轮最小齿数zmin=17, 斜齿圆柱齿轮zmin=17cos 。 大齿轮齿数为小齿轮齿数的整数倍, 跑合性能好。而对于重要的传动或重载、高速传动, 大小齿轮的齿数互为质数, 这样轮齿磨损均匀, 有利于提高寿命。在满足弯曲强度的前提下, 适当减小模数 , 增大齿数。高速齿轮或对噪声有严格要求的齿轮传动建议取z125。模数 m:齿轮模数必须取标准值。为方便加工测量, 一个传动系统中, 齿轮模数的种类应尽量少。传递动力的齿轮, 其模数不宜小于1、5mm

13、 。过小则加工检验不便。四、分析与计算1、试设计两级减速器中的低速级直齿轮传动。已知: 用电动机驱动, 载荷有中等冲击, 齿轮相对于支承位置不对称, 单向运转 , 传递功率P10 kW, 低速级主动轮转速nl400r min,传动比i3、5。解 (1) 选择材料 , 确定许用应力由表 7-1, 小轮选用 45 钢, 调质 , 硬度为 220 HBS,大轮选用45 钢 , 正火 , 硬度为 190 HBS。由图 7-10c 与图 7-12c 分别查得 : Hlim1=555 MPa Hlim2=530 MPa Flim1=190 MPa Flim2=180 MPa 精品资料 - - - 欢迎下载

14、 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七由表 7-8 查得SH=1、1, SF=1、4, 故MPa5.5041.1555H1limH1HS, MPa8.4811.1530H2limH2HSMPa7.1354.1190F1limF1FS, MPa5.1284.1180F2limF2FS因硬度小于350 HBS, 属软齿面 , 按接触强度设计, 再校核弯曲强度。(2) 按接触强度设计计算中心距 : mm33513a12HuKTua 取

15、H = H2=481 MPa 小轮转矩mmN1038.2400101055.9561T 取齿宽系数a=0、4,iu=3、5 由于原动机为电动机, 中等冲击 , 支承不对称布置, 故选 8 级精度。由表7-5 选 K=1、 5。将以上数据代入, 得初算中心距ac=223、7mm (3) 确定基本参数 , 计算主要尺寸 选择齿数取z1=20, 则z2=u,z1=3、520=70 确定模数由公式a = m(z1+z2)/ 2可得 :m= 4、98 查标准模数 , 取m=5 确定中心距 a = m(z1+z2)/ 2=5(20+70)/2=225 mm 计算齿宽b=aa=0、4225=90 mm 为补

16、偿两轮轴向尺寸误差, 取b1=95 mm,b2=90 mm 计算齿轮几何尺寸( 此处从略 ) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七(4) 校核弯曲强度MPa2121FS11FzbmYKTMPa2FS1FS21F12FS212FYYzbmYKT按z1=20,z2=70 由表 7-9 查得YFS1=4、34、YFS2=3、9, 代入上式得 : F1=68、8MPaF1, 安全F2=61、8MPaF2,

17、 安全(5) 设计齿轮结构 , 绘制齿轮工作图。( 略) 2、设计一对闭式斜齿圆柱齿轮传动。已知: 用单缸内燃机驱动, 载荷平稳 , 双向传动 , 齿轮相对于支承位置对称, 要求结构紧凑。传递功率P12 kW,低速级主动轮转速nl350 rmin,传动比i3。解: (1) 选择材料 , 确定许用应力由表 7-1, 两轮均选用20CrMnTi, 渗碳淬火 , 小轮硬度为59 HRC,大轮 56 HRC。由图 7-10d 与图 7-12d 分别查得 : Hlim1=1440 MPa Hlim2=1360 MPa Flim1=370 MPa Flim2=360 MPa 由表 7-8 查得SH=1、3

18、, SF=1、6, 故MPa11083.11440H1limH1HSMPa10463.11360H2limH2HSMPa1626.13707.07.0F1limF1FSMPa1586.13607.07.0F2limF2FS因硬度大于350HBS,属硬齿面 ,按弯曲强度设计, 再校核接触强度。(2) 按弯曲强度设计计算法向模数 : mm1cos2.33F21a2FS1nzuYKTm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计

19、基础课后题解模块七1)由于原动机为单缸内燃机, 载荷平稳 , 支承对称布置 , 故选 8级精度。由表 7-5 选 K=1、 6。2)小轮转矩mmN1027.3350121055.9561T3)取齿宽系数a=0、4 4)初选螺旋角=155)取z1=20,iu=3,z2=uz1=320=60。当量齿数 : 3vcosZZzv1=22、19 zv2=66、57 由表 7-9 查得YFS1=4、3、YFS2=4, 比较 YFS/F YFS1/F1=4、3/162=0 、0265 YFS2/F2=4/158=0 、0253 YFS1/ F1的数值大 , 将该值与上述各值代入式中, 得: mm416220

20、134.015cos3.41027.36. 12.31cos2.332253F21a2FS1nzuYKTm查标准模数 , 取mn=4 mm (3) 确定基本参数 , 计算主要尺寸1)试算中心距 , 由表 13-3 中公式a = mn(z1+z2)/ 2 cos得: ac=165、 6 mm,圆整取a=168 mm 2)修正螺旋角75.17168260204arccos2arccos21nazzm螺旋角在 825之间 , 可用。3)计算齿宽b=aa=0、4168=68 mm 为补偿两轮轴向尺寸误差, 取b1=72 mm,b2=68 mm 4)计算齿轮几何尺寸( 按表 13-3 计算 , 此处从略

21、 ) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 北京邮电大学机械设计基础课后题解模块七(4) 校核接触强度2H235231HMPa53.735368168131027. 36.1305) 1(305buauKT所以安全。(5) 设计齿轮结构 , 绘制齿轮工作图。( 略) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -