10_机械设计作业参考答案_齿轮传动.pdf

机械设计资料汇编吴老师 齿 轮 传 动 1 齿轮传动常见的失效形式有哪些 简要说明闭式硬齿面 闭式软齿面和开式齿轮传动的设计 准则 答 齿轮传动常见的失效形式有以下几种 1 轮齿折断 2 齿面点蚀 3 齿面磨损 4 齿面胶合 5 塑性变形 闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主 闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲 劳强度为主 开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则 2 简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的 答 齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷 做成鼓形是为了改善 载荷沿接触线分布不均的程度 3 软齿面齿轮传动设计时 为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大 30 50HBS 答 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 50HBS 机械设计资料汇编吴老师 4 试分析图示斜齿圆柱齿轮所受的力 用受力图表示出各力的作用位置和方向 解 题 5 图 5 计算题 解 1 由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮 且旋转方向相同 因此为使轴向力方向相 反 必须使齿轮 3 的螺旋方向与齿轮 2 的相同 齿轮 2 为左旋 故齿轮 3 必须左旋 齿轮 4 右旋 2 使中间轴上轮 2 和轮 3 的轴向力互相完全抵消 需要满足 32aa FF 333222 tan tan FF FF tata 因齿轮 2 和齿轮 3 传递的转矩相同 2 2 3 3 2 2 d F d FT tt 且 33332222 cos cos mzd mzd nn 整理后可得 322 233 2 3 3 2 2 3 cos cos tan tan mz mz d d F F n n t t 因此 1438 0 15sin 51 3 17 5 sin sin 2 22 33 3 mz mz n n 2 168 27 8 3 6 齿轮传动设计时 为何小齿轮的齿宽硬币大齿轮的齿宽大 5 10mm 答 将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽 5 10mm 以防止大小齿轮因装配误差产生轴 向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷 Ft2 Fr1 Fr2 Fr3 Fr4 Ft1 Ft3 Ft4 Fa2 Fa1 Fa3 Fa4 机械设计资料汇编吴老师 7 对于做双向传动的齿轮来说 它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性 在做 强度计算时应怎样考虑 答 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 8 计算题 解 1 选择齿轮的材料和精度等级 根据教材表 10 1 选大小齿轮材料均为 20CrMnTi 渗碳淬火 小齿轮齿面硬度取 62HRC 大齿 轮齿面硬度取 38HRC 芯部 300HBS 选精度等级为 6 级 2 按齿根弯曲疲劳强度设计 小齿轮传递的转矩 N mm 106658 11640 130 10 55 9 10 55 9 6 1 1 6 1 n P T 初选载荷系数 6 1 t K 确定齿宽系数 小齿轮作悬臂布置 据教材表 10 7 选取5 0 d 初选螺旋角 14 计算斜齿轮的当量齿数 9 19 14cos 73 cos 2 25 14cos 23 cos 33 2 233 1 1 z z z z vv 确定齿形系数和应力集中系数 查教材表 10 5 得 77 1 22 2 59 1 62 2 2211SaFaSaFa YYYY 确定斜齿轮端面重合度 查教材图 10 26 得 66 1 88 0 78 0 88 0 78 0 2121aaaaa 确定弯曲强度许用应力 循环次数 机械设计资料汇编吴老师 7 11 10 0 7 100 1 11640 60 60 h jLnN 7 22 10 2 2 100 1 73 23 11640 60 60 h jLnN 由教材图 10 18 查得 1 21FNFN KK 取安全系数 5 1 F S 由教材图 10 20 d 得 MPa 930 21 FNFN 按对称循环变应力确定许用弯曲应力为 MPa 434 5 1 930 1 7 0 7 0 11 21 F FNFN FF S K 由弯曲强度计算齿轮的模数 因 212221FFSaFaSaFa YYYY 将齿轮 1 的参数代入设计公式中得 3 2 1 2 1 cos2 F SaFa ad nt YY z YKT m 434 59 1 62 2 2 66 1 23 5 0 14cos 89 0 106658 6 1 2 2 2 mm84 1 取标准值mmmn2 验算载荷系数 小齿轮的分度圆直径 mm 47 4 14cos 2 23 cos 1 1 mz d n 齿轮的圆周速度 m s 28 9 1000 60 116470 4 47 141 3 1000 60 11n d 由教材图 10 8 查得 16 1 K 假设N mm 100 bFK tA 由教材图 10 3 查得 1 1 HaFa KK 齿宽 mm 23 7 4 47 5 0 1 d b d 机械设计资料汇编吴老师 齿宽与齿高比 3 5 2 25 2 7 23 25 2 n m b hb 由教材表 10 4 查得15 1 H K 由教材图 10 13 查得12 1 F K 弯曲强度载荷系数 79 1 12 1 1 1 16 1 25 1 FFavA KKKKK 11修正模数 mmKKmm tntn 91 1 6 1 79 1 84 1 3 3 因此取标准值mm 2 n m合适 12确定螺旋角 中心距 mm 98 94 14cos 2 2 73 23 cos2 21 mzz a n 圆整中心距 mm 99 a后 螺旋角 28 814 99 2 2 73 23 arccos 2 arccos 21 a mzz n 13斜齿轮的相关参数 mm mz d n 437 47 28 814cos 2 23 cos 1 1 mm mz d n 562 150 28 814cos 2 73 cos 2 2 mmd b d 7 23 437 47 5 0 1 对齿宽圆整 mmbmmb28 24 12 3 齿面接触强度校核 确定接触强度载荷系数 83 1 15 1 1 1 16 1 25 1 FFavA KKKKK 确定接触强度许用应力 查教材图 10 21 e 得 MPa HH 1500 2lim1lim 查教材图 10 19 中曲线 2 得 08 1 0 1 21HNHN KK 机械设计资料汇编吴老师 取安全系数 0 1 H S MPa 1500 0 1 1500 0 1 1lim1 1 H HHN H S K MPa 1620 0 1 1500 08 1 2lim2 2 H HHN H S K 确定弹性影响系数 据教材表 10 6 查得MPa8 18