機械設計基礎習題11-2

PAGEPAGE9第11章齒輪傳動精選例題與解析例11-1二級圓柱齒輪減速器，其中一級為直齒輪，另一級為斜齒輪。試問斜齒輪傳動應置于高速級還是低速級？為什么？若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪組成減速器，錐齒輪傳動應置于高速級還是低速級？為什么？答：在二級圓柱齒輪傳動中，斜齒輪傳動放在高速級，直齒輪傳動放在低速級。其原因有三點：1）斜齒輪傳動工作平穩(wěn)，在與直齒輪精度等級相同時允許更高的圓周速度，更適于高速。2）將工作平穩(wěn)的傳動放在高速級，對下級的影響較小。如將工作不很平穩(wěn)的直齒輪傳動放在高速級，則斜齒輪傳動也不會平穩(wěn)。3）斜齒輪傳動有軸向力，放在高速級軸向力較小，因為高速級的轉(zhuǎn)矩較小。由錐齒輪和斜齒輪組成的二級減速器，一般應將錐齒輪傳動放在高速級。其原因是：低速級的轉(zhuǎn)矩較大，齒輪的尺寸和模數(shù)較大。當錐齒輪的錐距R和模數(shù)m大時，加工困難，制造成本提高。例11-2一對齒輪傳動，若按無限壽命考慮，如何判斷其大小齒輪中哪個不易出現(xiàn)齒面點蝕？哪個不易發(fā)生齒根彎曲疲勞折斷？答：一對齒輪的接觸應力相等，哪個齒輪首先出現(xiàn)點蝕，取決于它們的許用接觸應力，其中較小者容易出現(xiàn)齒面點蝕。通常，小齒輪的硬度較大，極限應力較大，按無限壽命設計，小齒輪的許用接觸應力1較大，不易出現(xiàn)齒面點蝕。判斷哪個齒輪先發(fā)生齒根彎曲疲勞折斷，即比較兩輪的彎曲疲勞強度，要比較兩個齒輪的和，其比值較小者彎曲強度較高，不易發(fā)生輪齒疲勞折斷。、例7-7圖1例11-3圖示雙級斜齒圓柱齒輪減速器，高速級：mn=2mm，z1=22，z2=95，，a=120，齒輪1為右旋；低速級：mn=3mm，z3=25，z4=79，，a=160。主動輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率P=4kW，不計摩擦損失，試：(1)標出各輪的轉(zhuǎn)向和齒輪2的螺旋線方向；(2)合理確定3、4輪的螺旋線方向；(3)畫出齒輪2、3所受的各個分力；(4)求出齒輪3所受3個分力的大小。解題注意要點：(1)一對斜齒輪旋向相反,1輪右旋,2輪左旋。(2)為使3輪軸向力與2輪反向，3輪左旋、4輪右旋。(3)為求齒輪3的分力，先求螺旋角T3和β3。例11-7圖2解：(1)各輪的轉(zhuǎn)向和2輪的螺向如例11-8圖2所示。(2)3輪為左旋、4輪為右旋，如圖所示。(3)齒輪2、3所受的各個分力如圖所示。(4)求齒輪3所受分力：r/minNm，β3=12.8386°mmNNN例11-4一對直齒圓錐齒輪傳動如圖所示，齒輪1主動，n1=960r/min，轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率P=3kW，已知：m=4mm，z1=28，z2=48，b=30mm，=0.3，，試求兩輪所受三個分力的大小并在圖中標出方向。例11-8圖1例11-8圖2解：(1)兩輪所受分力的方向如例11-8圖2所示。(2)求各個分力的大?。篘mmm，=NNN例11-5圖示圓錐—斜齒圓柱齒輪減速器。齒輪1主動，轉(zhuǎn)向如圖，錐齒輪的參數(shù)為：模數(shù)m=2.5mm，z1=23，z2=69，，齒寬系數(shù)=0.3；斜齒輪的參數(shù)為：模數(shù)mn=3mm，z3=25，z4=99，。試：(1)標出各軸的轉(zhuǎn)向；(2)為使Ⅱ軸所受軸向力較小，合理確定3、4輪的螺旋線方向；(3)畫出齒輪2、3所受的各個分力。(4)為使Ⅱ軸上兩輪的軸向力完全抵消，確定斜齒輪3的螺旋角β3（忽略摩擦損失）。例11-5圖1解：(1)各輪的轉(zhuǎn)向如例11-9圖2所示。(2)3、4輪的螺旋線方向如圖所示。(3)齒輪2、3所受分力如圖所示。(4)確定斜齒輪3的螺旋角β3：若使Ⅱ軸不受軸向力，必須：|Fa2|=|Fa3|根據(jù)： 例11-5圖2得到： 即： 忽略摩擦損失：T2=T3，F(xiàn)t2=2T2/dm2則： ，將上述4式代入前式得到=0.17662=10°10′22″自測題一、選擇題11-1．對于軟齒面的閉式齒輪傳動，其主要失效形式為________。A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損C．齒面疲勞點蝕 D．齒面膠合11-2．一般開式齒輪傳動的主要失效形式是________。A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損C．齒面疲勞點蝕 D．齒面膠合11-3．高速重載齒輪傳動，當潤滑不良時，最可能出現(xiàn)的失效形式為________。A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損C．齒面疲勞點蝕 D．齒面膠合11-4．齒輪的齒面疲勞點蝕經(jīng)常發(fā)生在________。A．靠近齒頂處 B．靠近齒根處C．節(jié)線附近的齒頂一側(cè) D．節(jié)線附近的齒根一側(cè)11-5．一對45鋼調(diào)質(zhì)齒輪，過早的發(fā)生了齒面點蝕，更換時可用________的齒輪代替。A．40Cr調(diào)質(zhì) B．適當增大模數(shù)mC．45鋼齒面高頻淬火 D．鑄鋼ZG310-57011-6．設計一對軟齒面減速齒輪傳動，從等強度要求出發(fā)，選擇硬度時應使________。A．大、小齒輪的硬度相等 B．小齒輪硬度高于大齒輪硬度C．大齒輪硬度高于小齒輪硬度 D．小齒輪用硬齒面，大齒輪用軟齒面11-7．一對齒輪傳動，小輪材為40Cr；大輪材料為45鋼，則它們的接觸應力________。A．= B.＜C．＞ D．≤11-8．其他條件不變，將齒輪傳動的載荷增為原來的4倍，其齒面接觸應力________。A．不變 B．增為原應力的2倍C．增為原應力的4倍 D．增為原應力的16倍11-9．一對標準直齒圓柱齒輪，zl=21，z2=63，則這對齒輪的彎曲應力________。A.＞ B.＜C.= D.≤11-10．對于開式齒輪傳動，在工程設計中，一般________。A．先按接觸強度設計，再校核彎曲強度 B．只需按接觸強度設計C．先按彎曲強度設計，再校核接觸強度 D．只需按彎曲強度設計。11-7．設計閉式軟齒面直齒輪傳動時，選擇小齒輪齒數(shù)z1的原則是________。A．z1越多越好 B．z1越少越好C．z1≥17，不產(chǎn)生根切即可 D．在保證彎曲強度的前提下選多一些11-12．設計硬齒面齒輪傳動，當直徑一定，常取較少的齒數(shù)，較大的模數(shù)以________。A．提高輪齒的彎曲疲勞強度 B．提高齒面的接觸疲勞強度C．減少加工切削量，提高生產(chǎn)率 D．提高輪齒抗塑性變形能力11-13.一對減速齒輪傳動中，若保持分度圓直徑d1不變，而減少齒數(shù)并增大模數(shù)，其齒面接觸應力將________。A．增大 B．減小C．保持不變 D．略有減小11-14．設計齒輪傳動時，若保持傳動比i和齒數(shù)和zΣ=z1+z2不變，而增大模數(shù)m，則齒輪的________。A．彎曲強度提高，接觸強度提高 B．彎曲強度不變，接觸強度提高C．彎曲強度與接觸強度均不變 D．彎曲強度提高，接觸強度不變11-15．在下面的各種方法中，________不能提高齒輪傳動的齒面接觸疲勞強度。A．直徑d不變而增大模數(shù) B．改善材料C．增大齒寬b D．增大齒數(shù)以增大d11-16．在下面的各種方法中，_________不能增加齒輪輪齒的彎曲疲勞強度。A．直徑不變增大模數(shù) B．齒輪負變位C．由調(diào)質(zhì)改為淬火 D．適當增加齒寬11-17．在圓柱齒輪傳動中，輪齒的齒面接觸疲勞強度主要取決于_________。A．模數(shù) B．齒數(shù)C．中心距 D．壓力角11-18.為提高齒輪傳動的接觸疲勞強度，可采取的方法是：________。A．采用閉式傳動 B．增大傳動的中心距C．模數(shù)不變，減少齒數(shù) D．中心距不變，增大模數(shù)11-19．保持直齒圓柱齒輪傳動的中心距不變，增大模數(shù)m，則________。A．輪齒的彎曲疲勞強度提高 B．齒面的接觸強度提高C．彎曲與接觸強度均可提高 D．彎曲與接觸強度均不變11-20．圓柱齒輪傳動的中心距不變，減小模數(shù)、增加齒數(shù)，可以________A．提高齒輪的彎曲強度 B．提高齒面的接觸強度C．改善齒輪傳動的平穩(wěn)性 D．減少齒輪的塑性變形11-21．在計算標準直齒圓柱齒輪的彎曲強度時，齒形系數(shù)YFa取決于________。A．模數(shù)m B．齒數(shù)zC．分度圓直徑d D．重合度11-22．輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)YFa與________無關(guān)。A．齒數(shù)z B．變位系數(shù)xC．模數(shù)m D．斜齒輪的螺旋角β11-23．現(xiàn)有兩個標準直齒圓柱齒輪，齒輪1：m1=3mm、z1=25，齒輪2：m2=4mm、z2=48，則它們的齒形系數(shù)________。A．YFa1＞YFa2 B．YFa1＜YFa2C．YFa1=YFa2 D．YFa1≤YFa211-24．設計一對閉式軟齒面齒輪傳動。在中心距a和傳動比i不變的條件下，提高齒面接觸疲勞強度最有效的方法是________。A．增大模數(shù)，相應減少齒數(shù) B．提高主、從動輪的齒面硬度C．提高加工精度 D．增大齒根圓角半徑11-25．一對齒輪傳動的接觸強度已夠，而彎曲強度不足，首先應考慮的改進措施是。A．增大中心距 B．使中心距不變，增大模數(shù)C．使中心距不變，增加齒數(shù) D．模數(shù)不變，增加齒數(shù)11-26．齒輪設計時，當隨著選擇齒數(shù)的增多而使直徑增大時，若其他條件相同，則齒輪的彎曲承載能力________。A．成線性地減小。 B．成線性地增加C．不成線性，但有所減小 D．不成線性，但有所增加11-27．計算一對直齒圓柱齒輪的彎曲疲勞強度時，若齒形系數(shù)、應力修正系數(shù)和許用應力均不相同，則應以_________為計算依據(jù)。A．較小者 B．較大者C．較小者 C．較大者11-28．在以下幾種工況中，________齒輪傳動的齒寬系數(shù)φd可以取大些。A．對稱布置 B．不對稱布置C．懸臂布置 D．同軸式減速器布置11-29．在下列措施中，________可以降低齒輪傳動的齒面載荷分布系數(shù)A．降低齒面粗糙度 B．提高軸系剛度C．增加齒輪寬度 D．增大端面重合度11-30．對于齒面硬度≤350HBS的齒輪傳動，若大、小齒輪均采用45鋼，一般采取的熱處理方式為________。A．小齒輪淬火，大齒輪調(diào)質(zhì) B．小齒輪淬火，大齒輪正火C．小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火 D．小齒輪正火，大齒輪調(diào)質(zhì)11-31．一對圓柱齒輪，常把小齒輪的寬度做得比大齒輪寬些，是為了________。A．使傳動平穩(wěn) B．提高傳動效率C．提高小輪的接觸強度和彎曲強度 D．便于安裝，保證接觸線長11-32．齒面硬度為56~62HRC的合金鋼齒輪的加工工藝過程為________。A．齒坯加工一淬火一磨齒一滾齒 B．齒坯加工一淬火一滾齒一磨齒C．齒坯加工一滾齒一滲碳淬火一磨齒 D．齒坯加工一滾齒一磨齒一淬火11-33．錐齒輪的接觸疲勞強度按當量圓柱齒輪的公式計算，當量齒輪的齒數(shù)、模數(shù)是錐齒輪的_________。A．實際齒數(shù)，大端模數(shù) B．當量齒數(shù)，平均模數(shù)C．當量齒數(shù)，大端模數(shù) D．實際齒數(shù)，平均模數(shù)11-34．錐齒輪的彎曲疲勞強度計算是按_________上齒形相同的當量圓柱齒輪進行的。A．大端分度圓錐 B．大端背錐C．齒寬中點處分度圓錐 D．齒寬中點處背錐11-35．選擇齒輪的精度等級時主要依據(jù)_________。A．傳動功率 B．載荷性質(zhì)C．使用壽命 D．圓周速度二、填空題11-36．一般開式齒輪傳動的主要失效形式是_________和_________；閉式齒輪傳動的主要失效形式是_________和_________；又閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式是_________；閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是_________。11-37．對于閉式軟齒面齒輪傳動，主要失效形式為_________，一般是按_________強度進行設計，按_________強度進行校核，這時影響齒輪強度的最主要幾何參數(shù)是_________；11-38．對于開式齒輪傳動，雖然主要失效形式是_________，但通常只按_________強度計算。這時影響齒輪強度的主要幾何參數(shù)是_________。11-39．在齒輪傳動中，齒面疲勞點蝕是由于_________的反復作用而產(chǎn)生的，點蝕通常首先出現(xiàn)在_________。11-40．齒輪設計中，對閉式軟齒面?zhèn)鲃?，當直徑d1一定，一般z1選得_________些；對閉式硬齒面?zhèn)鲃?，則取_________的齒數(shù)z1，以使_________增大，提高輪齒的彎曲疲勞強度；對開式齒輪傳動，一般z1選得_________些。11-41．設計圓柱齒輪傳動時，當齒輪_________布置時，其齒寬系數(shù)φd可選得大些。11-42．對軟齒面（硬度≤350HBS）齒輪傳動，當兩齒輪均采用45鋼時，一般采用的熱處理方式為：小齒輪_________，大齒輪_________。11-43．斜齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)YFa與齒輪的參數(shù)_________、_________和________有關(guān)；而與_________無關(guān)。11-44．影響齒輪齒面接觸應力σH的主要幾何參數(shù)是________和________；而影響其極限接觸應力σHlim的主要因素是_________和_________。11-45．一對減速齒輪傳動，若保持兩輪分度圓的直徑不變，減少齒數(shù)并增大模數(shù)，其齒面接觸應力將_________。11-46．一對齒輪傳動，若兩輪的材料、熱處理方式及許用應力均相同，只是齒數(shù)不同，則齒數(shù)多的齒輪彎曲強度_________；兩齒輪的接觸疲勞強度_________。11-47．一對直齒圓柱齒輪，齒面接觸強度已足夠，而齒根彎曲強度不足，可采用下列措施：_________，_________，_________來提高彎曲疲勞強度。11-48．在材料、熱處理及幾何參數(shù)均相同的直齒圓柱、斜齒圓柱和直齒圓錐三種齒輪傳動中，承載能力最高的是_________傳動，承載能力最低的是_________傳動。三、簡答題11-49．開式和閉式齒輪傳動的失效形式有什么不同？設計準則各是什么？其設計準則針對的失效形式各是什？11-50．齒輪的齒根彎曲疲勞裂紋發(fā)生在危險截面輪齒的那一邊？為什么？為提高輪齒抗彎曲疲勞折斷的能力，可采取哪些措施？11-51．齒面點蝕首先發(fā)生在什么部位？為什么？防止點蝕可采取哪些措施？11-52．齒輪傳動設計中，為什么引入動載系數(shù)Kv？減小動載荷的措施有哪些？11-53．一對齒輪傳動，如何判斷大、小齒輪中哪個齒面不易出現(xiàn)疲勞點蝕？哪個輪齒不易出現(xiàn)彎曲疲勞折斷？理由如何？11-54．在選擇齒輪傳動比時，為什么錐齒輪的傳動比常比圓柱齒輪選得小些？為什么斜齒圓柱齒輪的傳動比又可比直齒圓柱齒輪選得大些？11-55．一對直齒圓柱齒輪傳動中，大、小齒輪彎曲疲勞強度相等的條件是什么？接觸疲勞強度相等的條件又是什么？11-56．要設計一個由直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪組成的多級傳動，它們之間的先后順序應如何布置才合理？為什么？11-57．設計圓柱齒輪傳動時，常取小齒輪的齒寬b1大于大齒輪的齒寬b2，為什么？在強度計算公式中，齒寬b應代入b1還是b2？11-58．齒輪傳動設計過程中，在確定小齒輪的齒數(shù)z1和模數(shù)m時，要考慮哪些因素？四、分析計算題題11-59圖11-59．圖示為二級斜齒圓柱齒輪減速器，高速級:=2mm，z1=20，z2=80，，，低速級：mn3=3mm，z3=25，z4=75，，，齒輪1為右旋，n1=960r/min，轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率=5kW，忽略摩擦損失。試：1）在圖上標出Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)向；2）合理確定（在圖上標出）各輪的旋向；3）確定2、3輪所受各個分力的大小和方向。4）計算β3取值多大