机械设计复习题解答-齿轮.doc

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1、机械设计基础复习题齿轮传动基本要求：了解渐开线齿轮传动的特点及应用范围、失效形式及防止措施。掌握渐开线标准直齿轮的基本参数及选择、几何尺寸计算、受力分析、强度计算和设计方法。掌握斜齿圆柱齿轮的传动特点、几何尺寸计算和受力分析。1．与带传动、链传动相比，齿轮传动有哪些主要优缺点？优点：1）工作可靠，寿命长；2）瞬时传动比为常数；3）传动效率高；4）结构紧凑；5）适用性广。缺点：1）制造及安装精度要求高，成本高；2）不宜用于轴间距离大的传动。2、齿轮传动的基本要求：1）传动平稳：即要求瞬时传动比恒定；2）足够的承载能力：即要求在预期的使用期限内不失效。2．开式、闭式齿轮传动的失效形式及

2、设计准则有何不同？普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀。普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损。设计准则：为防止轮齿的疲劳折断，需计算齿根弯曲疲劳强度；为防止齿面点蚀，需计算齿面接触疲劳强度。对一般工况下的普通齿轮传动，其设计准则为：1）闭式传动，软齿面：按齿面接触疲劳强度进行设计计算（确定齿轮的参数和尺寸），然后校核齿根弯曲疲劳强度；硬齿面：按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算（确定齿轮的参数和尺寸），然后校核齿面接触疲劳强度。2）开式传动：只计算齿根弯曲疲劳强度，适当加大模数（预留磨损量）。此外，对高速重载传动，还应按齿面抗胶合能力进行计算。3．齿轮材料

3、的选择原则是什么？常用齿轮材料和热处理方法有哪些？为什么一对软齿面的大、小齿轮在其材料选择和热处理方法上常常不同？对齿轮材料性能的要求：齿面硬、芯部韧。齿轮材料选用的基本原则：·齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等；·应考虑齿轮的尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺；·钢制软齿面齿轮，小轮的齿面硬度应比大齿轮高20～50HBS。·硬齿面齿轮传动，两轮的齿面硬度可大致相同，或小轮硬度略高。软齿面：调质，正火：改善机械性能，增大强度和韧性；硬齿面：表面淬火，渗碳淬火，表面氮化：接触强度高、耐磨性好、可抗冲击。配对齿轮均采用软齿面时：小齿轮受载次数多，故材料

4、应选好些，热处理硬度稍高于大齿轮（约30~40HBS）。4．载荷系数K由几部分组成，各考虑什么因素的影响？载荷系数K由四使用系数KA、动载系数、齿向载荷分布系数Kβ、和齿间载荷分配系数四部分组成。其中，使用系数KA是考虑外部附加动载荷影响的系数；动载系数是考虑内部附加动载荷的系数；齿向载荷分布系数Kβ是考虑载荷沿齿宽方向分布不均影响的系数；齿间载荷分配系数是考虑载荷在同时啮合的齿对之间分配不均影响的系数。5．为防止轮齿失效，目前比较成熟的计算方法和计算模型是什么？设计得到的主要参数是什么？为防止轮齿“点蚀”失效，（计算方法）采用赫兹公式对齿轮传动的齿面进行接触疲劳强度计算；其计算的

5、力学模型为：将一对轮齿的啮合简化为两个圆柱体接触的模型；设计得到的主要参数是影响接触强度的因素：d（或a）和b，而与模数m无关。3为防止轮齿疲劳断齿失效，（计算方法）按30°切线法确定齿根危险截面，按在齿顶啮合计算齿根应力的方法对齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度进行计算；其计算模型为：将轮齿简化为悬臂梁模型；设计得到的主要参数是影响齿根弯曲强度的因素是：m和b。6．齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据各是什么？试分别解释接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算公式中的符号ZH、ZE和Ysa、YFa的意义。m＝3mm，z＝21；m＝5mm，z＝21；m＝5mm，z＝88三个标准齿轮的

6、齿形系数有何不同，齿的形状有何不同？齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据分别为赫兹公式和材料力学弯曲疲劳强度计算公式。弹性系数ZE：用以考虑材料弹性模量和泊松比对接触应力的影响而引入的应力修正系数。节点区域系数ZH：用以考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响而引入的应力修正系数。齿形系数YFa：只与齿形有关(随齿数和变位系数而异)，而与模数m无关应力修正系数Ysa，用以综合考虑齿根过渡曲线处的应力集中和除弯曲应力外其余应力对齿根应力的影响而引入的应力修正系数。7．相同中心距a＝120mm情况下，齿轮有两种参数方案如下（材料相同）：（1）Z1＝19，Z2＝41，m＝4mm

7、，α＝200，b＝40mm；（2）Z1＝38，Z2＝82，m＝2mm，α＝200，b＝40mm。试问：1）接触强度哪个方案高，为什么？2）弯曲强度哪个方案高，为什么？3）哪个方案运转较平稳？4）齿坯重量哪个大？5）用于磨床和冲床传动应选哪种方案，为什么？1）影响齿面接触强度的主要因素：d（或a）和b，而与模数m无关（与m和z的乘积有关），因此方案（1）和（2）的接触强度相同；2）影响齿根弯曲强度的主要因素是：m和b，因此方案（1）的弯曲强度高；3）齿数多的方案运转平稳