机械设计基础[何竞飞]作业-扫描-5齿轮机构与齿轮传动.doc

5、齿轮机构5-1解 (已知a、i、Z1, )传动比 i=Z2/Z1=3, Z2=i*Z1=3*20=60;由 可得模数 分度圆直径 3*20=60mm 3*60=180mm齿顶高 齿根高顶 隙 齿顶圆直径 60+2*3=66mm 180+2*3=186mm齿根圆直径 60-2*3.75=52.5mm 180-2*3.75=172.5mm齿距 齿厚、齿槽宽5-2解 分度圆半径 分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 分度圆上渐开线齿廓的压力角 基圆半径基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0； 压力角为 。 齿顶圆半径 齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径 齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 5-3解 正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径： 基圆直径 假定 则解 得 故当齿数 时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；当齿数 ，基圆小于齿根圆。 5-4解 因 螺旋角 端面模数 端面压力角 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 5-5解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数 之间的关系： （5-28）（ 1）计算传动的角速比用齿数 。 （ 2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。 （ 3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。 （ 4）计算弯曲强度时用当量齿数 查取齿形系数。5-6 已知二级斜齿圆柱齿轮传动，齿轮4为右旋齿，知齿轮4传动方向解 如右图时，2轮右旋，Fa2、Fa3同向，不能抵消。所以，2轮应为左旋5-7 : 已知 i=4.6, n1=730r/min, P=30kW解 硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。(可自己假设Z1，假设Z1=27) （ 1）许用弯曲应力 查教材表 11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度：5256HRC，取54HRC。查教材图11-10得 ，查材料图11-7得 。查教材表11-4 ， 因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。 故 （ 2）按弯曲强度设计，设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 取齿宽系数 齿数 ，取 齿数比 齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公式，查教材图 11-9得 因此 取模数 （ 3）验算接触强度，验算公式： 其中：中心距 齿宽 ，取 满足接触强度。 5-8 : 已知 P=22kW, n1=1470r/min, Z1=21, i=107/21, mn=3mm, b=1615, b1=85mm,b2=80mm解 软齿面闭式齿轮传动应分别校核其接触强度和弯曲强度。 （ 1）许用应力 查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240280HBS取260HBS；大齿轮35SiMn调质硬度：200260HBS，取230HBS。 查教材图 11-7： ； 查教材图 11-10： ； 查教材表 11-4 取 ， 故：（ 2）验算接触强度，其校核公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽 中心距 齿数比 则： 满足接触强度。 （3）验算弯曲强度，校核公式： 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-9得 、 满足弯曲强度。 5-9解（ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。 （ 2）由题图可知：、 、 、 、 分度圆直径 轴向力 要使轴向力互相抵消，则： 即 5-10 (不是本题拉丝机齿轮传动答案，类似，仅供参考,题目参阅（11-13）/杨)解 硬齿面闭式齿轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。 （ 1）许用应力 查教材表 11-1齿轮40Cr表面淬火硬度：5256HRC取54HRC。 查教材图 11-7： 查教材图 11-10： 查教材表 11-4 取， 故： （ 2）按弯曲强度设计，其设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽系数 取 大齿轮齿数 ，取 齿数比： 分度圆锥角 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-9得 、 则平均模数： 大端模数 取 （ 3）校核其接触强度，验算公式： 其中：分度圆直径 锥距 齿宽 取 则： 满足接触强度。5-11解答： 一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即 、。 一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向相反（外啮合），即 、 、 。 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即 、 。5-12解（按中间轴上的轴向力作用（方向）相互抵消处理仅考虑方向）径向力：径向力总是指向其转动中心；圆周力：对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。轴向力：对于锥齿轮轴向力总是指向大端；对于斜齿轮作为主动轮或从动轮时轴向力不同（齿轮3应为右旋）图11.6 题5-12 解图 （题目扩展：按中间轴上的轴向力作用（方向与大小）相互抵消处理考虑方向和大小，计算如下：（参考：题11-15/杨）解 （ 1）圆锥齿轮2的相关参数 分度圆直径 分度圆锥角 平均直径 轴向力 （ 2）斜齿轮3相关参数 分度圆直径 轴向力 （ 3）相互关系 因