齒輪傳動習題(20141009)

1、習題： 齒輪傳動齒輪傳動一、選擇題1、在機械傳動中，理論上能保證瞬時傳動比為常數(shù)的是 。（1）帶傳動；（2）鏈傳動；（3）齒輪傳動；（4）摩擦輪傳動；2、在機械傳動中，傳動效率高、結構緊湊、功率和速度適用范圍最廣的是 。（1）帶傳動；（2）摩擦輪傳動；（3）鏈傳動；（4）齒輪傳動；3、成本較高，不宜用于軸間距離較大的單級傳動是 。（1）帶傳動；（2）鏈傳動；（3）齒輪傳動；4、能緩沖減振，并能起到過載安全保護作用的傳動是 。（1）帶傳動；（2）鏈傳動；（3）齒輪傳動；34315、一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式是 。（1）齒面點蝕；（2）輪齒折斷；（3）齒面磨粒磨損；（4）齒面膠合；

2、6、一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是 。（1）齒面點蝕；（2）輪齒折斷；（3）齒面塑性變形；（4）齒面膠合；7、高速重載且散熱條件不良的閉式齒輪傳動，其最可能出現(xiàn)的失效形式是 。（1）輪齒折斷；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面塑性變形；（4）齒面膠合；8、一般參數(shù)的開式齒輪傳動，其主要失效形式是 。（1）齒面點蝕；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面膠合；（4）齒面塑性變形；12429、設計一般閉式齒輪傳動時，計算接觸疲勞強度是為了避免 失效。（1）齒面膠合；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面點蝕；（4）輪齒折斷；10、設計一般閉式齒輪傳動時，齒根彎曲疲勞強度計算主要針對的失效形式是 。（1）

3、齒面塑性變形；（2）輪齒疲勞折斷；（3）齒面點蝕；（4）磨損；11、設計一對材料相同的軟齒面齒輪傳動時，一般使小齒輪齒面硬度HBS1和大齒輪HBS2的關系為 。（1）HBS1HBS2；32313、在閉式減速軟齒面圓柱齒輪傳動中，載荷平穩(wěn)，按 作為計算齒輪工作能力準則是最可能的。（1）齒根彎曲疲勞強度；（2）齒根彎曲靜強度；（3）齒面接觸疲勞強度；（4）齒面接觸靜強度；14、標準直齒圓柱齒輪傳動，輪齒彎曲強度計算中的復合齒形系數(shù)只決定于 。（1）模數(shù)m；（2）齒數(shù)Z；（3）齒寬系數(shù)d；（4）齒輪精度等級；32軟齒面閉式齒輪傳動：軟齒面閉式齒輪傳動：按按( ) 進行設計，按進行設計，按( ) 校核

4、：校核：硬齒面閉式齒輪傳動：硬齒面閉式齒輪傳動：按按( )進行設計，按進行設計，按( )校核校核:開式齒輪傳動：按開式齒輪傳動：按( )設計。設計。MPazbmYKTFFF2121) 1(335213HHubaKTumm)z(uYKTmFF21114mmuKTuaaH312335) 1(mm)z(uYKTmFF21114接觸強度接觸強度彎曲強度彎曲強度彎曲強度彎曲強度接觸強度接觸強度彎曲強度彎曲強度直齒圓柱齒輪設計的步驟直齒圓柱齒輪設計的步驟 選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù) d初選載荷系數(shù)初選載荷系數(shù)(如如Kt=1.2)按接觸強度確定直徑按

5、接觸強度確定直徑d1計算得計算得mH=d1/z z1 1按彎曲強度確定模數(shù)按彎曲強度確定模數(shù)mF確定模數(shù)確定模數(shù)mt=maxmH ,mF計算確定載荷系數(shù)計算確定載荷系數(shù)K= KAKvKK修正計算模數(shù)修正計算模數(shù)3/ttKKmm m模數(shù)標準化模數(shù)標準化計算主要尺寸：計算主要尺寸：d1=mz z1 d2=mz z2 計計 算算 齒齒 寬：寬： b= d d1確定齒寬：確定齒寬：B2=int(b) B1= B2+(35)mm開開 始始(1)(2)(3)(4)(5)(1) C(2) A(3) C齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式失效失效形式形式失效失效原因原因發(fā)生發(fā)生部位部位解決解決方案方案HH齒根

6、折斷齒根折斷齒面點蝕齒面點蝕齒面磨損齒面磨損齒面塑性變形齒面塑性變形齒根部齒根部增大齒根增大齒根圓角半徑或圓角半徑或降低表面粗降低表面粗糙度糙度按彎曲強按彎曲強度和靜強度度和靜強度計算計算選用適當選用適當材料、熱處材料、熱處理方法等理方法等裂紋擴展導裂紋擴展導致材料脫落致材料脫落形成凹坑形成凹坑節(jié)線附近齒節(jié)線附近齒根表面根表面按接觸疲按接觸疲勞強度進行勞強度進行計算計算提高齒面提高齒面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度選用粘度選用粘度較高的潤滑較高的潤滑油油齒面被灰塵、齒面被灰塵、砂粒、金屬砂粒、金屬等磨損等磨損齒面齒面提高齒面提高齒面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度采用閉式采用

7、閉式傳動，良好傳動，良好潤滑，定期潤滑，定期除雜除雜低速重載條件，材低速重載條件，材料硬度過低導致表料硬度過低導致表面材料沿摩擦力方面材料沿摩擦力方向發(fā)生移動向發(fā)生移動節(jié)線附近節(jié)線附近提高齒面硬度提高齒面硬度選用粘度較高選用粘度較高的潤滑油的潤滑油齒面膠合齒面膠合重載條件下齒重載條件下齒輪表面金屬直輪表面金屬直接接觸并粘著接接觸并粘著齒面，與滑齒面，與滑動方向一致動方向一致合理選配材合理選配材料；料；提高齒面硬提高齒面硬度，降低表面度，降低表面粗糙度；粗糙度；選用適合的選用適合的潤滑油潤滑油齒輪材料齒輪材料鍛鋼：硬齒面、軟齒面鍛鋼：硬齒面、軟齒面鑄鋼鑄鋼鑄鐵鑄鐵有色金屬和非金屬材料有色金屬和非

8、金屬材料區(qū)別區(qū)別軟齒軟齒面面硬齒硬齒面面齒面硬度齒面硬度不同不同獲取方法不同獲取方法不同工藝過程不同工藝過程不同失效形失效形式不同式不同設計準則不同設計準則不同350HBS350HBS350HBS350HBS中碳鋼調質或正火中碳鋼調質或正火中碳鋼（合金鋼）中碳鋼（合金鋼）表面淬火；低碳表面淬火；低碳鋼（合金鋼）滲鋼（合金鋼）滲碳淬火碳淬火毛坯毛坯熱處熱處理理切齒切齒毛坯毛坯切齒切齒熱處理熱處理磨齒磨齒點蝕點蝕齒根折斷齒根折斷按接觸強度按接觸強度設計、按彎設計、按彎曲強度校核曲強度校核按彎曲強度按彎曲強度設計、按校設計、按校核接觸強度核接觸強度齒輪的設計齒輪的設計 某單級斜齒圓柱齒輪減速器，已知

9、：某單級斜齒圓柱齒輪減速器，已知：P=15kWP=15kW，輸入軸轉速，輸入軸轉速n n1 1=1450r/min=1450r/min輸出軸轉輸出軸轉速速n n2 2=350r/min=350r/min，單項運轉，兩班制，使用，單項運轉，兩班制，使用壽命壽命8 8年（每年年（每年250250工作日）。試設計該齒工作日）。試設計該齒輪傳動（按軟齒面設計）輪傳動（按軟齒面設計）。設計項目設計項目 計算公式或說明計算公式或說明 主要結果主要結果 1 1、選擇齒、選擇齒輪材料輪材料一般用途減速器，無特殊要一般用途減速器，無特殊要求；熱處理方法及硬度選取求；熱處理方法及硬度選取參考參考表表小齒輪用小齒輪

10、用4545鋼鋼大齒輪用大齒輪用4545鋼鋼2 2、選擇熱、選擇熱處理方法及處理方法及齒面硬度齒面硬度減速器單件生產，為便于加工，減速器單件生產，為便于加工，采用軟齒面；采用軟齒面；小齒輪調質小齒輪調質 HBS229HBS229286(240286(240）；大齒輪正）；大齒輪正火火 HBS169HBS169217(200217(200）3 3、確定許、確定許用彎曲應力用彎曲應力彎曲疲勞極限應力彎曲疲勞極限應力FlimFlim 200HBS200HBS大齒輪大齒輪MPa2002limF240HBS240HBS小齒輪小齒輪MPa2301limFMPa2301limFMPa2002limF壽命系數(shù)壽

11、命系數(shù)Y YN N應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù)ntjNntjNHHFF6060911911078. 21078. 28225081450160FHFNNN822821072. 61072. 6822508350160FHFNNN86. 01NY9 . 02NY9 . 02NY86. 01NY3 3、確、確定許用定許用彎曲應彎曲應力力試驗齒輪的應力修正系數(shù)試驗齒輪的應力修正系數(shù)Y YSTST由標準規(guī)定由標準規(guī)定2STY2STY最小安全系數(shù)最小安全系數(shù)S SFminFmin一般可靠度、失效概率低于一般可靠度、失效概率低于1/1001/100時時25. 1minFS25. 1minFS3 3、 確確定許

12、用定許用彎曲應彎曲應力力MPa5 .31625. 1286. 0230min11lim1FSTNFFSYYMPa28825. 129 . 0200min21lim2FSTNFFSYYMPa5 .3161FMPa2882FMPa5801limHMPa5402limHMPa540MPa580Hlim21limH許用彎曲應力許用彎曲應力: :由式由式4 4、確定、確定許用接許用接觸應力觸應力接觸疲勞極限應力接觸疲勞極限應力HlimHlim 由圖由圖911079. 2HN821072. 6HN94. 09 . 021NNHZZN，9 . 01NZ94. 02NZ11 . 10 . 1minHminHS

13、S1minHS應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù)91H1H1079. 260tnjN891H2H2H1072. 6143. 41079. 2N60itnjN4 4、確、確定許用定許用接觸應接觸應力力壽命系數(shù)壽命系數(shù)Z ZN N由圖（調質鋼）由圖（調質鋼）最小安全系數(shù)最小安全系數(shù)S SHminHmin由表（按一般可靠度）由表（按一般可靠度） 許用接觸應力（按最小的來設計）：許用接觸應力（按最小的來設計）：由式由式MPaHmin1NHlin1H152219 . 05801SZH1HminNHlin2H2MPa508194. 05402SZMPa522H1MPa508H214 . 18 . 0dd取5 5、按

14、齒、按齒面接觸面接觸強度確強度確定中心定中心距距 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K K由表由表 ，按電機驅動，按，按電機驅動，按8 8級精度制造，級精度制造，載荷平穩(wěn)，載荷平穩(wěn)，K K=1=11.21.2K=1.2K=1.2齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)a a由表按對稱布置，軟齒面由表按對稱布置，軟齒面143. 4350145021120nniu4.039.01143.4121u2adau0=i12=4.1434 . 0a 彈性系數(shù)彈性系數(shù)Z ZE E由表由表Pa8 .189EMZ 節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z ZH H由圖（標準齒輪變位系數(shù)由圖（標準齒輪變位系數(shù)x=0 x=0）46. 212208HZ選Pa8 .189E

15、MZ 46. 2HZ5 5、按、按齒面接齒面接觸強度觸強度確定中確定中心距心距 1341Z時11Z時cos112 . 388. 121zz 重合度系數(shù)重合度系數(shù)Z Z 由式由式軸向重合度軸向重合度為求端面重合度為求端面重合度a a，用近似式，用近似式21zz、為此應先定齒數(shù)為此應先定齒數(shù)初取初取839 .8220143. 4,20121izzz15. 4208312zzu832021zzu=i=4.155 5、按、按齒面接齒面接觸強度觸強度確定中確定中心距心距 %5%17. 0143. 4143. 415. 400uuu誤差誤差nn1dn1dcossinsinsinmmzmdpbn645. 1

16、12cos8312012 . 388. 1135. 112tan201tan1dz重合度系數(shù)由式重合度系數(shù)由式780. 0645. 111Z螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)由式由式989. 012coscosZ135. 1645. 1780. 0Z989. 0Z5 5、按、按齒面齒面接觸接觸強度強度確定確定中心中心距距HHEaZZZZuKTua135001mm94.134508989. 078. 046. 28 .18915. 44 . 08 .982 . 1500115. 423mm56. 2832012cos1352cos221nZZammm3nmmm95.15712cos2)8320(3cos2Z2

17、1nZma 設計中心距設計中心距mm3nmm mn n取標準值取標準值重求中心距重求中心距同時圓整表，則需調整同時圓整表，則需調整mm160a066.151602)8320(3cos2cos121n1aZZm066.156 6、確、確定齒定齒輪參輪參數(shù)與數(shù)與尺寸尺寸 z1=20， z2=83 ，mn=3mm， i=4.15 =15.066mm136.62066.15cos203cos1n1zmdmm136.621d確定分度圓直徑確定分度圓直徑mm441.240066.15cos833cos2n2zmdmm441.2402d確定齒寬確定齒寬齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)d d= =0.80.81.4 1.4

18、取取d d=1=1388. 0115. 41212uda63mmmm14.62388. 0160a2abbmm68563521bbmm632bmm681b7 7、驗、驗算輪齒算輪齒彎曲強彎曲強度度 79. 1 ,78. 118. 2 ,20. 2100,90922SaFavYYZZ2221.22066.15cos20cos3311zzv9218.92066.15cos83cos3322zzv221vz922vz57. 172. 222111SaFavYYZ 當量齒數(shù)當量齒數(shù)齒形系數(shù)（表齒形系數(shù)（表13-313-3）線性插值線性插值782. 19010078. 179. 1909278. 119

19、6. 29010020. 218. 2909220. 22222121211SaSaFaFaYYYYxxyyxxyy72. 21SaY57. 12SaY 7 7、驗、驗算輪齒算輪齒彎曲強彎曲強度度 重合度系數(shù)重合度系數(shù)Y Y (式式13-4)706. 0645. 175. 025. 075. 025. 0Y706. 0Y88. 0Y88. 0Y1 由由=15=15及及 查取查取 螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)Y Y（圖（圖13-1813-18） 校核彎曲強度校核彎曲強度YYYYmbdKTSaFanF11111200088. 0706. 057. 172. 23136.62638 .982 . 12000

20、MPa5 .316MPa570.531FYYYYmbdKTSaFanF22112200088. 0706. 0782. 1196. 23136.62638 .982 . 12000MPa288MPa09.492F齒輪彎齒輪彎曲疲勞曲疲勞強度滿強度滿足足8、設計設計結果結果 齒輪參數(shù)及幾何尺寸齒輪參數(shù)及幾何尺寸模數(shù)模數(shù) mn=3mm齒數(shù)齒數(shù)Z1=20， Z2=83 ，=15.066分度圓直徑分度圓直徑 中心距中心距 a=160mm齒寬齒寬 齒輪精度齒輪精度 8級級 。齒輪材料齒輪材料小齒輪小齒輪 45鋼，調質，鋼，調質，HBS230250（240）；）；大齒輪大齒輪 45鋼，正火，鋼，正火，HB

21、S190210（200）。）。 mm136.621dmm441.2402dmm632bbmm681b齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式失效失效形式形式失效失效原因原因發(fā)生發(fā)生部位部位解決解決方案方案HH齒根折斷齒根折斷齒面點蝕齒面點蝕齒面磨損齒面磨損齒面塑性變形齒面塑性變形齒根部齒根部增大齒根增大齒根圓角半徑或圓角半徑或降低表面粗降低表面粗糙度糙度按彎曲強按彎曲強度和靜強度度和靜強度計算計算選用適當選用適當材料、熱處材料、熱處理方法等理方法等裂紋擴展導裂紋擴展導致材料脫落致材料脫落形成凹坑形成凹坑節(jié)線附近齒節(jié)線附近齒根表面根表面按接觸疲按接觸疲勞強度進行勞強度進行計算計算提高齒面提高齒面硬度，降低硬度，降低表面粗糙度表面粗糙度選用粘度選用粘