10_机械设计作业参考答案_齿轮传动

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1、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

2、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】Ft3Fa3Fr4Fr3Ft4Fa4Fa1Ft2Fr1Fr2Ft1Fa2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

3、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Fa2=Fa3。F=Ftanβ,F=Ftanβa2t22a3t33dd23因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同T=F=F，且t2t322d=zm/cosβ,d=zm/cosβ22n2233n33整理后可得tanβFdzmcosβ3t233n32===tanβFdzmcosβ2t322n23z3mn35×17o因此sinβ=sinβ=sin15=.0143832zm3×512n2ooβ=.827=816"2'36、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽硬币大

4、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。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

5、度等级为6级。2）按齿根弯曲疲劳强度设计①小齿轮传递的转矩P130616T=.955×10=.955×10×=106658N.mm1n116401②初选载荷系数：K=6.1t③确定齿宽系数：小齿轮作悬臂布置，据教材表10-7选取φ=5.0do④初选螺旋角：β=14⑤计算斜齿轮的当量齿数：z123z273z===25,2.z===199.v133ov233ocosβcos14cosβcos14⑥确定齿形系数和应力集中系数：查教材表10-5得Y=.262,Y=.159,Y=.222,Y=.177Fa1Sa1Fa2Sa2⑦确定斜齿轮端面重合度：查教材图10-26得ε=.078,ε=.

6、088,ε=ε+ε=.078+.088=.166a1a2aa1a2⑧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7N=60njL=60×11640×1×100=0.7×1011h7N=60njL=60×11640×23/73×1×100=2.2×1022h由教材图10-18查得K=K=1FN1FN2取安全系数S=5.1F由教材图10-20（d）得sFN1=sFN2=930MPa按对称循环变应力确定许用弯曲应力为KFN1σFN11×930[σ]=[σ]=7.0×=7.0×=434MPaF1F2S5.1F⑨由弯曲强度计算齿轮的模数：因YY>YY,[σ]=[σ]，将齿轮1的参

7、数代入设计公式中得Fa1Sa2Fa2Sa2F1F222KT1YβcosβYFaYSam≥3nt2dz1εa[σF]2o2×6.1×106658×.089×cos14.262×.159=×2=.184mm25.0×23×.166434取标准值m=2mm。n⑩验算载荷系数：z1mn23×2小齿轮的分度圆直径d===47.4mm1ocosβcos14πd1n1.3141×474.×116470齿轮的圆周速度υ===28.9m/s60×100060×1000由教材图10-8查得：K=.116υ假设K