机械设计基础习题答案第6章.doc

6-1 齿轮啮合传动应满足哪些条件？答：齿轮啮合传动应满足：1.两齿轮模数和压力角分别相等；2.，即实际啮合线B1 B2大于基圆齿距pb。3. 满足无侧隙啮合，即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差为零。6-2 齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效？答：1.轮齿折断。设计齿轮传动时，采用适当的工艺措施，如降低齿根表面的粗糙度，适当增大齿根圆角、对齿根表面进行强化处理（如喷丸、辗压等）以及采用良好的热处理工艺等，都能提高轮齿的抗折断能力。2.齿面点蚀。可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度等措施来提高齿面抗点蚀能力。3.齿面磨损。减小齿面粗糙度、保持良好的润滑、采用闭式传动等措施可减轻或避免磨粒磨损。4.齿面胶合。可适当提高齿面硬度及降低表面粗糙度，选用抗胶合性能好的材料，使用时采用粘度较大或抗胶合性较好的润滑油等。5.塑性变形。为减小塑性变形，应提高轮齿硬度。6-3 现有4个标准齿轮：m1=4mm，z1=25；m2=4mm，z2=50；m3= 3mm，z3=60；m4=2.5mm ，z4=40。试问：（1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？（2）哪两个齿轮能正确啮合？（3）哪两个齿轮能用同一把滚刀加工？这两个齿轮能否改成同一把铣刀加工？答：1.根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。因此，齿轮1和4渐开线形状相同。2.两个齿轮能正确啮合条件是两齿轮模数和压力角分别相等。因此，齿轮1和2能够正确啮合。3.齿轮利用滚刀加工时，只要齿数和压力角相等，齿轮都可用同一把刀具加工。因此，齿轮1和2可用同一把刀具加工。不能。铣刀加工齿轮为仿形法。需渐开线形状相同。6-4 什么是软齿面和硬齿面齿轮传动？设计准则是什么？答：软齿面齿轮齿面硬度350HBS，应齿面齿轮齿面硬度350HBS。其设计准则分别为：1.闭式软齿面齿轮传动 其主要失效形式为齿面点蚀，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，初步确定其模数及几何尺寸后，再校核其齿根弯曲疲劳强度。 2.闭式硬齿面齿轮传动 其主要失效形式是齿根疲劳折断，应先按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，求出模数并确定齿轮的几何尺寸，然后校核齿面接触疲劳强度。6-5 设计直齿圆柱齿轮传动时，其许用接触应力如何确定？设计中如何选择合适的许用接触应力值带入公式？答：1.齿面接触疲劳强度的许用接触应力两齿轮在啮合传动时，产生的齿面接触应力H相等，但它们的许用接触应力H不一定相等，计算时，应将两者中的较小者代入公式。2.齿根弯曲疲劳强度的许用接触应力由于两齿轮齿数不同，齿形修正系数YF、YS不同，两齿轮的齿根弯曲应力不同。另外，由于两齿轮的材料不同热处理方法不同，两齿轮的许用弯曲应力也不相同。所以，利用公式进行校核时，两齿轮应分别校核。利用公式进行设计时，应带入比值的较大值进行设计。6-6 斜齿轮螺旋角的大小对齿轮承载能力有何影响？答：螺旋角值愈大，轮齿愈倾斜，传动能力越大，传动平稳性愈好，但传动时产生的轴向力Fa较大。6-7 两个标准直齿圆柱齿轮，其模数、齿数、压力角分别是z1=22、m1=3、=200、z2=11、m2=7、=200。分析其渐开线形状是否相同？答：根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。因此，两齿轮渐开线形状不同。6-8 已知一对正确安装的标准渐开线直齿圆柱齿轮传动，其中心距a=175 mm，模数m=5 mm，压力角=200，传动比i12=2.5。求两齿轮的齿数，并计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。解：1.=175 =2.5两式联立，得Z1=20，Z2=502. d=mz=520=100mm3.=520+215=110mm4. =5202（1+0.25）5=87.5mm5. =mzcos=94mm6-9 已知某机器的一对直齿圆柱齿轮减速传动，其中心距a=250 mm，传动比i=3，z1=25，n1=1440 r/min，b1=100，b2=94 mm，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，载荷有中等冲击，由电动机驱动，单向运转，使用寿命为5年，两班制工作，试确定这对齿轮所能传递的最大功率。解：分析题目：根据已知条件，齿轮的主要参数：1.齿数z1=25，z2=iz1=325=75，2.模数m。根据=250，可得m=5mm。主要参数已知，齿轮可加工制作。现需要对齿轮进行强度校核，计算其所能传递的最大功率。根据齿轮材料及热处理方法，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，其硬度值均350HBS，为软齿面齿轮。应按公式（6-18）进行校核。解题过程：1.载荷系数k根据载荷有中等冲击，由电动机驱动，两班制工作，查表6-5，确定k=1.52.齿数比u u=i=33.齿宽b b=b2=94mm4.分度圆直径d1 d1=mz=525=125mm5.许用应力H（1）Hlim：小齿轮材料为45钢调质，大齿轮为45钢正火，查表6-4，其硬度分别为250HBS，200HBS。查图6-23，Hlim1=520MPa，Hlim2 =490MPa.（2）ZNT：N1=60n1jLh=6014401530016=2109；N2=60n2jLh= N1/i=6.9108查图6-24得，ZNT1=0.98，ZNT2=1.05（3）SH：一般可靠度取SH=1 带入公式：H1=509.6MPa，H2=466.7MPa，进行校核时，将其中的较小值带入公式。将各参数代人公式（6-18）得T13.581056.计算齿轮所能传递的最大功率=54kW6-10 计一对直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率p=10Kw，小齿轮转速n1=480 r/min，传动比i=3.2，载荷有中等冲击，单向运转，小齿轮相对轴承非对称布置，使用寿命为15000 h。解：1.选择材料、热处理方法及精度等级齿轮没有特殊要求，采用软齿面齿轮，查表6-4，小齿轮选40Cr，调制处理，取硬度值为250HBS；大齿轮材料选45钢，调制处理，取硬度值为220HBS。查表6-10初定齿轮的精度等级为8级。2.按齿面接触疲劳强度进行设计因两齿轮的材料均为45钢，所以应用公式（6-19）进行设计。确定有关参数：（1）载荷系数K 查表6-5取K=1.5（2）转矩T1 （Nmm）（3）齿数比u u=确定小齿轮齿数 取z1 =29，则z2=i z1 =3.229=92.8，将z2圆整为整数取z2=93实际传动比 i0=93/29=3.2齿数比 u= i0=3.2 （4）齿宽系数d 齿轮采取非对称布置，查表6-8得d=1 （5）许用齿面接触应力H 齿面接触疲劳极限Hlim根据硬度值、齿轮材料和热处理方法查图6-23得 Hlim1=570 MPa，Hlim2=520 MPa接触疲劳强度寿命系数ZNTN1= 60n1jLh=6048015000=4.32108N2= =1.35108查图6-24得ZNT1=0.9，ZNT2=0.93安全系数 按一般可靠度取SH=1.00带入公式计算H1=513MPa，H2=484MPa。将较小值带入公式得d190.4mm 3.计算齿轮的主要尺寸d1=mz190.4 m=3.1查表6-1取m=4d1=m z1=429=116mmb= b2=d d1=116mm 圆整后取b2=115mm，b1= b2+（510）=120mm4.校核齿根弯曲疲劳强度确定相关参数 （1）齿形修正系数和应力修正系数YF、YS，查表6-7得： YF1=2.53，YS1=1.62利用插入法计算YF2=2.19，YS2=1.78。 （2）许用弯曲应力F齿根弯曲疲劳极限Flim，其值查图6-25得：Flim1=210MPa，Flim2=190MPa。弯曲疲劳强度寿命系数YNT，查图6-26得：YNT1=0.9，YNT2=0.93。安全系数 一般可靠度取SF=1.25。带入公式得：F1=151.2MPa，F2=141.4MPa两齿轮分别校核 =45.84F1=43.6F2 两齿轮弯曲疲劳强度足够。 5.计算齿轮的圆周速度vm/s 查表6-10，选择8级精度合适。 6.计算齿轮的几何尺寸并绘制齿轮零件图（略）6-11 知一对斜齿轮圆柱齿轮，z1=22，z2=55，mn=4 mm，=16030，n=200，=1，。计算这对齿轮的主要尺寸。解：=4mmmm9mm =91.8mm=229.4mm=91.8+24=99.8mm=229.4+24=237.4mm=91.825=81.8mm=229.425=119.4mm6-12 已知一对标准直齿圆锥齿轮，齿数z1=24，z2=60，大端模数m=5mm，分度圆