机械设计教材习题解答第7章

1、第7章 部分习题解答7-1 轮齿的主要失效形式有哪几种？如何防止这些失效形式的发生？答：轮齿的主要失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、疲劳点蚀、齿面胶合和齿面塑性变形。防止轮齿折断的措施有：采用合适的齿轮材料和热处理方法；增大齿根过渡圆角半径和消除加工刀痕的方法，以减小齿根的应力集中；提高轴及支承的刚度，使载荷沿齿宽分布均匀；保证齿轮有足够大的模数，或采用正变位齿轮，以增大齿根的厚度等。防止疲劳点蚀的措施有：提高齿面硬度及接触精度；降低齿面的粗糙度；提高润滑油粘度等。防止齿面磨损的措施有：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用良好的润滑方式等。防止齿面胶合的措施有：减小模数、降低齿高、降

2、低滑动系数，提高齿面的硬度；降低齿面的粗糙度；采用抗胶合能力强的齿轮副材料；采用抗胶合性能好的润滑油等。防止塑性变形的措施有：提高齿面的硬度；避免频繁启动和过载等。7-2 在齿轮强度计算中，为什么不用名义载荷而用计算载荷？计算载荷与名义载荷的关系如何?答：计算齿轮的受力时，由齿轮传递的功率计算出的载荷称为名义载荷。而实际工作时，由于受原动机和工作机的性能、齿轮制造和安装误差、齿轮及其支承件变形等因素的影响，齿轮上的载荷要比名义载荷大。在计算齿轮传动的强度时，应将名义载荷乘以载荷系数，即按计算载荷进行计算。7-3 一对软齿面圆柱齿轮传动，为什么一般应使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮的齿面硬度？答：设

3、计中，考虑到小齿轮的齿根较薄，弯曲强度较低，且小齿轮应力循环次数比大齿轮多，为使大小齿轮寿命比较接近，一般应使软齿面小齿轮齿面硬度比大齿轮高3050HBS，且传动比越大，其硬度差也应越大；硬齿面小齿轮齿面硬度比大齿轮高510HRC。7-4 试述闭式软齿面传动、开式传动和闭式硬齿面传动的设计准则分别是什么？ 答：目前设计一般的齿轮传动时，通常只按齿根弯曲强度和齿面接触强度两种准则进行计算。闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式主要是齿面点蚀，其次是轮齿折断，故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，确定齿轮的主要几何参数后，再校核齿根弯曲疲劳强度。闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式主要是轮齿折断，其次是齿面点

4、蚀，故通常先按齿根弯曲疲劳强进行设计，确定齿轮的主要几何参数后，再校核齿面接触疲劳强度。开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损后，轮齿变薄，使轮齿折断，故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，考虑到磨损对齿厚的影响，将模数适当增大(一般为10%15%)来解决。7-5 试比较一对直齿轮、斜齿轮、锥齿轮的受力特点和各力方向的确定。答：斜齿轮与锥齿轮比直齿轮多了轴向力。所有齿轮有：径向力指向各自的轴心，圆周力指向主动轮所受圆周力的方向与该轮啮合点的圆周速度方向相反；从动轮所受圆周力的方向与该轮啮合点的圆周速度方向相同。斜齿轮用轴向力的方向判断用“主动轮左右手法则”来判断。主动轮的轮齿为右旋时用右手，左旋

5、时用左手，即用右（左）手握住主动轮的轴线，四指代表主动轮的转向，大拇指的指向则为主动轮轴向力的方向。从动轮所受的轴向力与等值反向。锥齿轮的轴向力是从小端指向大端。7-6 齿轮传动中相啮合的两齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力是否相等？为什么?答：根据赫兹公式，两相啮合的齿轮其齿面接触应力是相等的，即=；两齿轮的轮齿弯曲应力是不相等的，即。因为两轮的齿数不等，两齿轮的渐开线形状不同，故齿根厚度不等，两齿轮的齿形系数是不同的。7-7 试说明齿形系数YFa的物理意义，它与齿轮的哪些参数有关，是如何影响齿轮抗弯强度的？答：齿形系数是反映轮齿高矮胖瘦的情况，它为无量纲量，直齿轮的只取决于轮齿的形状；与齿数和变位系数有关，与模数大小无关。齿数多、正变位齿轮，齿根厚度大，变小，弯曲强度提高。7-8 如图7-43所示的圆锥-斜齿轮减速器，锥齿轮1为主动轮，转向如下图所示，欲使中间轴上两齿轮2、3的轴向力方向相反，斜齿轮3的螺旋线旋向如何确定？答：锥齿轮2的轴向力是由向下，所以齿轮