第10章 齿轮传动

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1、1.2.3.4.5.6.7.8.9.第 10 章 齿轮传动一选择与填空一对标准圆柱齿轮传动，已知 z1=20，z2=50，它们的齿形系数是_A. Y YFa1Fs 2Fa1Fs2Fa1Fs 2齿根弯曲应力是_A. a aF1F 2F1F2F1F 2齿面接触应力是_。A. a aH1 H 2H1H2H1 H 2在下面各方法中，不能增加齿轮轮齿的弯曲强度。A.d不变模数增大由调质改为淬火C.齿轮负变位 D.适当增加齿宽设计一对减速软齿面齿轮时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使A.两者硬度相等小齿轮硬度高些C.大齿轮硬度高些D.小齿轮米用硬齿面，大齿轮米用软齿面为了提高齿轮传动的接触强

2、度，可考虑采取。A.采用闭式传动增大传动中心距C.减小齿数，增大模数某齿轮箱中一对4 5号钢调质齿轮，经常发生齿面疲劳点蚀，修配更换时，可采取的措施有 和。A.用40Cr钢调质后代替适当增大齿轮模数mC.仍用45号钢，改为齿面淬火D.适当增大齿数zE.改用铸钢ZG45在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式为。A.轮齿疲劳折断齿面磨损C.齿面疲劳点蚀 D.齿面胶合对于HBSW350的齿轮传动，当采用同一钢材制造时，一般将进行 处理。A.小齿轮表面淬火，大齿轮调质小齿轮表面淬火，大齿轮正火C.小齿轮调质、大齿轮正火D.小齿轮正火，大齿轮调质在齿轮传动中，为了减小动载系数，可采取的措施有A

3、.提高齿轮的制造精度减小齿轮的平均单位载荷C减小外加载荷的变化幅度D. 低齿轮的圆周速度为计算依据的。B大端分度圆柱齿轮计算齿轮传动时，选择许用应力与没关系。A.材料硬度应力循环次数C.安全系数D.齿形系数10. 直齿圆锥齿轮强度计算中，是以A.大端当量直齿圆柱齿轮c.平均分度圆处的当量直齿圆柱齿轮D.平均分度圆柱齿轮11. 在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况一定情况下，轮齿的接触强度主要取决于，而弯曲强度主要取决于。A.模数齿数C.中心距 D.压力角12. 在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽略大于大齿轮齿宽，其目的是。A.提高小齿轮齿面接触强度提高小齿轮齿根弯曲强度C.补偿安装

4、误差，以保证全齿宽的接触D.减少小齿轮载荷分布不均13. 斜齿圆柱齿轮的齿形系数和相同齿数的直齿圆柱齿轮相比是A.相等较大 C.较小 D.视实际工作条件可能性大也可能小14. 选择齿轮毛坯的型式(轧制制圆钢、锻造、铸造)时，主要考虑。A.齿宽B.齿轮直径 C.齿轮在轴上的布置位置D.齿轮精度15. 选择齿轮传动的平稳性精度等级时，主要依据。A.圆周速度转速 C.传递的功率D.承受的转矩16. 闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在处，提高材料可以增强轮齿抗点蚀能力。17. 在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度比大齿轮的硬度HBS。18. 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变

5、形大，一般需经过加工，否则不能保证齿轮精度。19. 齿轮传动的强度计算中，齿形系数YFa的大小与无关，主要取决于。直齿圆柱齿轮按选取，而斜齿圆柱齿轮按选取。20. 圆柱齿轮传动设计时，齿宽系数 Q d = b/d，当b愈宽，承载能力也愈 ，但使现象严重。选取Q d的原则是：两齿面均为软齿面时，取彳值；精 度高时，取偏值；对称布置比悬臂布置，取偏值。二、简答题1. 轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些2. 齿轮传动中为何两轮齿面要有一定的硬度差？3. 如图所示为两级标准斜齿圆柱齿轮传动的减速器。已知齿轮2的参数m二3mm，z = 51， n20 = 15，左旋；齿轮3的参数m二5

6、mm，z = 14，试问：n2I IIIII(1)低速级斜齿圆柱齿轮3的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴II上的两齿轮的轴向力方向相反？若轴I转向如图所示，试标明轴II上轮2,3的圆周力、径向力和轴向力的方向。（2）低速级齿轮的螺旋角应取多大值才能使轴II的轴向力完全相互抵消？4. 图中为直齿圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的两级传动装置。动力由轴I输入，轴III输出。轴III的 转向如图箭头所示，试分析：1）在图中画出各轮的转向；2）为使中间轴H所受的轴向力可以抵消一部分，确定斜齿轮3和螺旋方向；3）画出圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各分力的方向。5. 对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯

7、曲应力各属于什么循环特性？在作强度 计算时应怎样考虑？6. 齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系？7. 要提高轮齿的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的第 10 章 齿轮传动 答案一 选择与填空1. C；C；B。【评注】（1）齿形系数表征齿形对轮齿抗弯能力的综合影响，它只与齿数和变位系数有关，与模 数大小无关。随着齿数的增加，其齿形系数值下降。斜齿轮和锥齿轮的齿形系数是按其当量齿数来确定的。同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、标 准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数值是不同的。对于斜齿轮，其当量齿数z = z/C0S3 0与齿数和螺旋角有关，并且同一齿数的直齿轮和斜齿轮，因z z

8、，斜齿轮的 vv齿形系数值要小。对于锥齿轮z二z/cos5也有同样的规律。v 当齿数一定时，可以用正变位的方法使齿根变厚，从而使齿形系数值下降，而且变位系数 越大，齿形系数值下降越多。综上所述，与齿形系数有关的因素有：齿数、螺旋角、节锥角和变位系数。（ 2 ）由轮齿弯曲疲劳强度计算公式可知，齿轮的弯曲应力与齿形系数成正比，使齿形系数值 下降的因素，都可使齿根弯曲应力降低。2. C【评注】 提高齿轮弯曲强度的措施可从两方面考虑：一方面是采取措施降低其齿根弯曲应力； 另一方面是采取措施提高齿轮的许用弯曲应力。影响齿根弯曲应力最主要参数是模数。为提高弯曲强度，首先应加大模数，其次可 适当增加齿宽，但

9、过多地加大齿宽，会使齿向载荷分布系数值增大，从而增大载荷系数， 反而会降低弯曲强度。再次可减小系数值，如齿轮正变为会使齿形系数值下降，从而达 到提高齿根弯曲疲劳强度的目的。齿轮的许用弯曲应力与齿轮的材料及热处理方法等有关。如提高齿面硬度可提高其 许用应力值，也即提高齿轮的弯曲强度。如题中选项B把材料的热处理由调质改为淬火， 即可提高其轮齿的弯曲强度。3. B 【评注】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30

10、5 0 H BSO4. B【评注】当外载荷和齿数比U不变时，要提高齿轮的接触强度，一方面可首先增大齿轮的分 度圆直径（中心距相应增大），其次可适当增加齿宽，以使接触应力下降。另一方面可采 用热处理方法提高表面硬度，从而提高许用接触应力。5. A， C【评注】经常发生点蚀，说明其接触强度不足。提高接触强度的措施主要从两个方面考虑，一方面降低其接触应力，一方面提高其许用接触应力。合金钢4 OCr调质后齿面硬度高于45号 钢调质后的齿面硬度；4 5号钢经齿面淬火后形成硬齿面，而4 5号钢调质后的齿面为软齿面, 故A此均可使其许用接触应力提高，从而增强其抗点蚀能力。碳素铸钢ZG4 5调质后比碳钢 调质

11、后的齿面硬度还弱。故E不可能。齿轮的大小要受齿轮箱中齿轮传动中心距的限制，增大 齿轮模数和齿数均使齿轮的尺寸变大，故B，D不可取。6. D7. C8. A， D9. D11. C， A 12. C 13. C14. B10. C15. A16. 靠近节线的齿根面，硬度17.大 3 0 5 018. 磨齿19. 模数，齿廓形状，齿数Z,当量齿数Z。20. 高，齿向载荷分布不均，大，大，大二、简答题1. 轮齿的主要失效形式有轮齿折断和齿面损坏两类。轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式。齿 面失效主要有疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形。一般情况下，若设计正确、润滑条件良好， 闭式软齿面轮齿的主要失效形

12、式是疲劳点蚀。闭式硬齿面的主要失效形式是弯曲疲劳折断。高 速大功率闭式传动主要出现点蚀和胶合。开式齿轮传动的主要失效形式是磨损。2. 齿轮传动中，小齿轮齿面硬度比大齿轮大一些，一般要大3050HBS。这是由于：小齿轮的齿 根厚度小于大齿轮；若软硬齿面配对啮合，因冷作硬化，可提高齿面接触疲劳强度；小齿 轮的应力循环次数比大齿轮多；提高啮合性能。3. (1)11轴上轮2，3的各分力方向如下图所示。由轴I转向判断出轴II转向为顺时针方向。要使轮2顺时针旋转，其工作齿面应为左侧齿面。轴向力沿轴线方向指向工作齿面，故轮2的 轴向力 Fa2 应指向后方。也可按左(右)手法则。轮2 为左旋，按左手法则，大拇

13、指指向前 方，但轮2为从动轮，故轴向力Fa2指向后方。要使轴II上轮2，3的轴向力Fa2反向，应 使轮3的轴向力Fa3指向前方，顺时针旋向，符合左手法则，轮3又是主动轮，故轮3的螺 旋线方向为左旋。Fr2, Fr3由啮合点沿着径线方向指向转动中心。轮2为从动轮，Ft2与啮合点的圆周速 度方向相同。轮3为主动轮， Ft3 与啮合点处的圆周速度方向相反。(2)使轴II上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消,只要满足|F | = Fa2a3因F = F tan p ， F = F tan pa2t 2 2a3t33tan PF3 = t2 tan PF2t3dd因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同T = Ft応

14、=Ft3宁且d = z m / cos p， d = z m / cos p2z n 2233 n33故Fdz m cos pt2 3 3_n33-Fdz m cos pt322 n22因此可得tan pFdz m cos p3 t2 3 3_n33-tan pFdz m cos p2t322 n 22所以sin P _n3sin P sinl5 0.14383 z m23 x 512 n2可得p 8。16234.!l!1化XIII%5. 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。6. 一般齿轮材料主要选用锻钢（碳钢或合金钢）。对

15、于精度要求较低的齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成品，这时精度可达8级，精切时可达7级。对于精度要求较高的齿轮， 可调质后表面淬火，对于低碳钢或低碳含金钢主要是渗碳后淬火，最后进行滚齿等精加工，其 精度可达7,6级甚或5级。对于尺寸较大的齿轮，可选用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可 达8级精度。7. 提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中；增大轴和支承的刚度，可减示齿面局部受载，采取合适的热处理方法使轮芯部具有足够的韧性 在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度处理，降低齿轮便面粗糙度，齿轮采用正变位等。提高齿面抗点蚀能力的措施有：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、 安装精度以减小动载荷；在许可范围内采用较大变位系数的正传动，可增大齿轮传动的综合曲 率半径。