第5章 齿轮机构及其设计
5.1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮123, 1941m m m z ===，z ，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径，基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。
解：
()1212121219357,413123133,
1.253 3.753.7530.75,0.55712390572363,
12323129572 3.7549.5,1232 3.75115.557cos2053.563,123cos20a f a a f f b b d m m d m m h m m h m m
c m m a m m
d m m d m m
d m m d m m d m m d =?==?==?==?====?+==+?==+?==?==?==??==??=－－－115.58339.425m m
p ==m m
π
5.2 已知一正常齿标准直齿圆柱齿轮20,540m mm z α=?==，，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
解：分度圆上：0.554010020
sin 100sin 2034.20r m m
r m m αρα=??====?=
基圆上： 100c o s 2093.97
00
b b b r r
c o s m m ααρ=?=??=
=?
=
齿顶圆上：11005105cos (/ )26.5
sin 105sin26.546.85a a b a a a a r m m
r r r m m
αρα-=+=====?=
5.4 在某项技术革新中，需要采用一对齿轮传动，其中心距144a m m =，传动比2i =。现在库
房中存有四种现成的齿轮，已知它们都是国产的正常齿渐开线标准齿轮，压力角都是20°，这四种齿轮的齿数z 和齿顶圆直径a d 分别为：
1a12a23a34a424,=104m m ;47,196m m ; 48,250m m ; 48,
200m m.
z d z d z d z d =======
试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮来。 解：根据传动比要求，显然齿轮2不合适。又
11*
133*344*4104422422505248220042482
a a
a a a a d m m m z h d m m m z h d m m m
z h
===++===++=
=
=++
由于143m m m =≠，显然齿轮3不适用。
根据上述分析，显然应选齿轮1和齿轮4，这对齿轮能满足上面提出的诸条件。143m m m =≠，
1220αα==?
41
48224
z i z =
==，()()14424481442
2
m a z z m m =
+=
+=
5.5 有一个渐开线直齿圆柱齿轮如图5.4所示，用卡尺测量三个齿和两个齿的公法线长度分别为
361.84
W =，237.56mm W =，齿顶圆直径208mm a d =，齿根圆直径172m m f d =，数得其齿数
24z =。试求：
（1）该齿轮的模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数*
a h 和顶隙系数*c ； （2）该齿轮的基圆齿距
b p 和基圆齿厚b s 。 解：
（1）设*
1a h =，则*208822421
a a
d m m m z h
=
=
=++?
设*
0.8a h =，则 *
2088.12522420.8
a a
d m m m z h =
=
=++?
由于模数应取标准值，故*
8,
=1a m m m h =
由 ()**
2f a d mz m h c =-+
则 *
*
(2)(824172281)
0.25228
f a m z d m h c m --?--??=
==? （2）3261.84b b W p s m m =+=
237.56b b W p s m m =+=
32 61.8437.5624.28b p W W m m ===－－
2 37.5624.2813.28b b s W p mm ===－－
cos b p m πα=
11
cos [/()]cos
0.9647=15b p m απ--==
5.6 一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮机构，两轮的分度圆半径分别为
1230m m ,54m m ,20r r α===?，试求：
（1）当中心距86m m a '=时，啮合角α'是多少？两个齿轮的节圆半径1r '和2r '各为多少？ （2）当中心距87m m a '=时，啮合角α'和节圆半径1r '、2r '又各为多少？ 以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值是否相等，为什么？ 解：
（1）1284a r r m m =+=，86a m m '=
1
cos cos (
)23.388a a αα-'==?'
11cos 30.714cos r r m m αα'=
='
，22cos 55.286cos r r m m αα'=
='
（2）1284a r r m m =+=，87a m m '=
1
cos cos (
)24.867a a αα-'==?'
1231.071,55.929r mm r mm ''==
（3）半径的比值相同，因为
2211
b b r r const r r '=
='
5.7已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，1218, 41,4m m ,20,z m α====?z
*
1a h =，试求：
（1）两轮的几何尺寸,,,b f a r r r r 和标准中心距a ，以及重合度αε
（2）用长度比例尺[]0.5mm /mm l μ=画出理论啮合线12N N ，在其上标出实际啮合线12B B ，并标出一对齿啮合区和两对齿啮合区，以及节点C 的位置。 解：（1）1122/236/282r m z m m r m z m m ====，
1122 cos 33.83 cos 77.06b b r r m m r r m m αα====，
()(
)
***
*
112
2 31 77f a
f a
r r h c m m m
r r h c m m m
=+==+=－，－
**
1122 40 86a a a a r r h m m m r r h m m m =+==+=，
12118,
20
a r r m m αα'=+===
1
1
12121
2
cos
32.25,
cos
26.36b b a a a a r r r r αα--====
cos cos 11.81mm n p p m απα===
11221[(tan tan )(tan tan )] 1.632a a a z z εααααπ
''=
-+-=
（2） 1219.02 1.6111.81
b
B B p αε=
=
=
2
5.8 若将上题中的中心距加大，直至刚好连续传动，试求： （1）啮合角α'和中心距a '； （2）节圆半径1r '和2r '；
（3）在节点啮合时两轮齿廓的曲率半径1ρ'和2
ρ'； 解：（1）令 1122
1[(t a n t a n )(t a n t a n )]1
2a a z z αεααααπ
''=
-+-= 得 1122
12
tan tan 2tan 0.431a a z z z z ααπα+-'=
=+， 23.29α'=
cos 120.72cos a a αα'=
='
（2） 1212cos cos 36.83,
83.89cos cos r r r r αααα''===
='
'
（3）
114.56m m ρ'=
=，
233.17mm ρ'==
5.9 已知一对齿轮传动的有关参数为122436 2.25m m z z m ===，，，20α=?， 10.4x =-，
20.206x =-。试计算这对齿轮传动的中心距及啮合角。
解：()()
1212
220.40.206inv tan inv tan 20inv 200.0075522436
x x z z ααα+--'=
+=
+=++
16228α''''=
()()12 2.25243667.52
2
m a z z m m =
+=
+=
cos cos 20
67.565.999cos cos16228a a mm αα'==?
='
'''
5.10 图5.5所示为某车床进给箱中的三个齿轮，其中齿轮1为滑移齿轮。已知两轴的中心距为
131=66m m 1820 3.5m m 200a z z m x α'====?=，，，，，，试计算齿轮1若与齿轮3啮合时齿
轮所需的变位系数。
解：已知：13
66a m m '= ()()1313 3.5182066.52
2
m a z z m m =
+=
+=
13
13
1366.5arccos cos 20arccos cos 2018.771118461666a a α????''''==== ? ?'????
()
()131313
1820inv inv inv 184616inv 200.13872tan 2tan 20
z z x x ααα
++''''+=
-=
-=-
310.13870.1387x x =--=-
5.11 某牛头刨床中，有一渐开线外啮合标准齿轮传动，已知12171185m m z z m ===，，，
*
=1'337.5 m m a h a =，。检修时发现小齿轮严重磨损，必须报废。大齿轮磨损较轻，沿分度圆齿厚
共磨去0.91m m ，可获得光滑的新齿面。拟将大齿轮修理后使用，仍使用原来的箱体，试设计这对齿
轮。
解：由 2222t a n 2
m
s x m πα=+
得 220.912tan 0.91,
0.252tan x m x m αα
=-→
=-
=-
1212()337.5m m
,
02
m a a z z x x αα''==
+=→=+=
120.25x x =-= 1122/242.5m m /2295m m r m z r m z ====，
1122cos 39.937m m ,
cos 277.209m m b b r r r r αα====
()()**
*
*
111222
=37.5mm,
287.5mm f a f a r r h c
m x m r r h c
m x m -++==-++=
*
*
11122248.5m m ,
298.75m m a a a a r r h m x m r r h m x m =++==++=
1
1
12121
2
cos
34.57,
cos
21.89b b a a a a r r r r αα--====
11221[(tan tan )(tan tan )] 1.622a a a z z εααααπ
''=-+-=
5.12 在图 5.6所示机构中，已知各直齿圆柱齿轮的模数均为122mm,15,32,m z z ===
2'320,30z z ==，要求齿轮1，3 同轴线。试问：
（1）齿轮1，2 和齿轮2'，3应选什么传动类型最好？为什么？ （2）若齿轮1，2改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数、模数均不变时，斜齿轮的螺旋角为多少？ （3）当用范成法（如用滚刀）来加工齿数115z =的斜齿轮1时，是否会产生根切？ （4）这两个斜齿轮的当量齿数是多少？ 解：（1） ()()1212232347m m ,
50m m 2
2
m m a z z a z z ''=
+=
=
+=
选2' ，3为标准齿轮传动，而齿轮1，2为正变位传动，实际中心距取为50m m a '=，此方案为最佳。因为，齿轮2' ，3的中心距较大，选其为标准传动，使设计、加工简单，互换性好；同时齿轮1，2采用正传动，一方面可避免齿轮发生根切（如齿轮11517z =<， 故必须采用正变位），另一方面齿轮的弯曲强度及接触强度都有所提高。
（2）齿轮1，2改为斜齿轮传动时，由题意要求：两轮齿数不变，模数不变，其中心距为
()()12122153250mm 2cos 2cos n m a z z a β
β
'=
+=
+==
cos 0.9419.9484195654ββ'''=→
==
（3）用范成法加工斜齿轮不发生根切的最少齿数可以借助于当量齿数的概念
3
m in m in cos 17cos19.948414v z z β===
1min 15z z =>，故用范成法加工此斜齿轮时不会发生根切。
（4）两个斜齿轮的当量齿数
3
3
1122/cos 18.06,
/cos 38.53v v z z z z ββ====
5.13已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮122398 4 mm 250mm n z z m a ====，，，，试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。
解： 12()
cos 0.968
14.53372n m z z a
ββ+=
=→
=
()
()
1
2
123
3
3
3
1212*
*
*
*
11224.1322cos tan tan 0.376020.6064
cos 23
98
25.36,
108.05
cos cos 0.9680.96895.041,
404.959cos cos 2()85.041,2()3n t n t t v v n n f an n n f an n n m m m m
z z z z m z m z d m m d m m
d d h c m m m d d h c m β
αααβββ
β
β
=
===→
==
=
==
=
==
==
==-+==-+=
*
*
112294.9592103.041,2412.959a an n a an n
m m
d d h m
m m d d h m
m m
=+==+=
5.14 用范成法切制一齿数*
16201an an z h α==?=，，的斜齿轮，当其15β=?时，是否会产生
根切？仍用此滚刀切制一齿数15z =的斜齿轮，螺旋角至少应为多少时才能不发生跟切？
解：用范成法加工斜齿轮不发生根切的最少齿数可以借助于当量齿数的概念
（1）33m in m in cos 17cos 1515.32v z z β===
min 16z z =>，故用范成法加工此斜齿轮时不会发生根切。
（2）若取15z =，且不发生根切，则当量齿数至少应等于17
3
3
m in m in cos (/)cos (15/17)16.4358v arc z z arc β--===
即螺旋角至少应为16.4358°时才能避免根切。
5.16 已知阿基米德蜗杆传动的参数如下：121,8,35,10mm,20z q z m α=====?，
*
1a h =。试计算蜗杆及蜗轮的分度圆直径、齿顶圆直径、蜗杆升角、蜗轮的螺旋角和中心距。
解：
()()122*
*
11221212210880,
1035350280210100,
23502103701arctan arctan
7.125,
7.125
8
12152
2
a a a a d m q m m d m z m m
d d h m m m d d h m m m
z q
m a d d q z m m
γβγ==?===?==+=+?==+=+?=======
+=+=
例题10-3试设计一减速器中的直齿锥齿轮传动。已知输入功率P=10kw，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。 [解]1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为20°。 （2）齿轮精度和材料与例题10-1同。 （3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.224=76.8，取z2=77。 2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）由式（10-29）试算小齿轮分度圆直径，即 1) =1.3 计算小齿轮传递的转矩。 9.948 选取齿宽系数=0.3。 查得区域系数 查得材料的弹性影响系数。 [] 由图 由式（ ， 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即
2）试算小齿轮分度圆直径 (2) 1 3.630m/s ②当量齿轮的齿宽系数 0.342.832mm 2) ①由表查得使用系数 ②根据级精度（降低了一级精度） ④由表 由此，得到实际载荷系数 3)由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为 及相应的齿轮模数 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）由式（10-27）试算模数，即
1）确定公式中的各参数值。 ①试选 ②计算 由分锥角 由图 由图 由图查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 由图取弯曲疲劳寿命系数 ，由式（10-14）得 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 2)试算模数。 =1.840mm
习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D 中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45 钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 B 。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC 的合金钢齿轮的加工工艺过程为 C 。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 D 。 A. 45 钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 A 。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 D 。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设 计 8一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力 A 。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 9 对于齿面硬度≤350HBS 的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合 10 一减速齿轮传动，小齿轮1 选用45 钢调质；大齿轮选用45 钢正火，它们的齿面接触应力 C 。 A. σH1＞σH2 B. σH1＜σH2 C. σH1=σH2 D. σH1≤σH2 11 对于硬度≤350HBS 的闭式齿轮传动，设计时一般 A 。 A. 先按接触强度计算 B. 先按弯曲强度计算 1
第十章齿轮机构及其设计 一、填空题 1.一对渐开线齿廓啮合传动时，它们的接触点在____________线上，它的理论啮合线长度为____________。 2.渐开线齿廓上任一点的压力角是指___________，渐开线齿廓上任一点的法线与_________相切。 3.齿轮分度圆是指______________的圆，节圆是指___________的圆。 4.当采用_______________法切制渐开线齿轮齿廓时，可能会产生跟切。 5.一对渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是___________，___________，________________。 =____________(写6.一个锥顶角δ=25°，z=16的直齿圆锥齿轮，它的当量齿数z v 出公式和结果)。 7．一对渐开线直齿圆柱齿轮的重叠系数ε与齿轮的有关，而与齿轮的__________无关。 8．一对渐开线直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是、。 9．釆用法切制渐开线齿廓时发生根切的原因是。 10．渐开线齿廓能保证以定传动比传动，其传动比不仅与半径成反比，也与其半径成反比，还与其半径成反比。 11．一对渐开线齿轮正确啮合的条件是相等，亦即两齿轮的 和分别相等。 12．一对蜗杆蜗轮正确啮合条件是。 13．一对斜齿圆柱齿轮传动的重合度由、两部分组成。 14．渐开线上各处的压力角等。 15．生产上对齿轮传动的基本要求是。 16．渐开线上任一点的法线与基圆，渐开线上各点的曲率半径是的。 17．按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与重合，啮合角在数值上等于上的压力角。 18．渐开线斜齿圆柱齿轮的标准参数在面上；在尺寸计算时应按面参数代入直齿轮的计算公式。 19．基本参数相同的正变位齿轮与标准齿轮比较，其分度圆齿厚，齿槽宽，齿顶高，齿根高。 20．决定单个渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的五个基本参数是，其中参数是标准值。 21．用极坐标表示的渐开线方程式为：和。 22．渐开线齿轮上基圆的压力角是，分度圆压力角是或。 =3mm,分度圆螺旋角β=15度，其端面模数23．一斜齿轮法面模数m n = 。 m t 24．在设计直齿圆柱齿轮机构时，首先考虑的传动类型是 ,其次是，在不得已的情况下如，只能选择。25．用同一把刀具加工m,z, 均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆，基圆和齿距均。
第5章 齿轮机构及其设计 5.1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮123, 1941m mm z ===，z ，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径，基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。 解： ()1212121219357,413123133,1.253 3.753.7530.75,0.55712390572363, 12323129572 3.7549.5,1232 3.75115.557cos2053.563,123cos20a f a a f f b b d mm d mm h mm h mm c mm a mm d mm d mm d mm d mm d mm d =?==?==?==?====?+==+?==+?==?==?==??==??=－－－115.58339.425mm p ==mm π 5.2 已知一正常齿标准直齿圆柱齿轮20,540m mm z α=?==，，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解：分度圆上：0.554010020sin 100sin 2034.20r mm r mm αρα=??====?=o 基圆上： 100cos2093.9700 b b b r r cos mm ααρ=?=??==? = 齿顶圆上：1 1005105cos (/ )26.5 sin 105sin26.546.85a a b a a a a r mm r r r mm αρα-=+=====?=o 5.4 在某项技术革新中，需要采用一对齿轮传动，其中心距144a mm =，传动比2i =。现在库房中存有四种现成的齿轮，已知它们都是国产的正常齿渐开线标准齿轮，压力角都是20°，这四种齿轮的齿数z 和齿顶圆直径a d 分别为： 1a12a23a34a424,=104mm;47,196mm; 48,250mm; 48,200mm. z d z d z d z d ======= 试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮来。 解：根据传动比要求，显然齿轮2不合适。又
题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器, 第一级斜齿轮的螺旋角 1 β的旋 向已给出。 （1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向, 并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。 （2）若已知第一级齿轮的参数为:Z 1 =19,Z 2 =85,m n =5mm,0 20 = n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=,n 1 =275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。 解答: 1．各力方向：见题解10-6图。 2．各力的大小：m N 045 . 217 m N 275 25 .6 9550 9550 1 1 1 ? = ? ? = ? =n P T 148 . 11 , 9811 .0 265 2 ) 85 19 ( 5 2 ) ( cos2 1 1= = ? + ? = + =β β a z z n m ； mm 83 . 96 cos 1 1 = =β z n m d； N 883 tan , N 1663 cos tan , N 4483 2000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = = = = = =β β α t a t r t F F n F F d T F ； 题10-7图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力 抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向 力及圆周力的方向。 解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。 题解 题
↓ 题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。（建议两轮材料都选用硬齿面） 解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度 解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。 1. 选材料 大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图 11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ 2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计 （1）确定FP σ 按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F ST S Y ；齿轮的循环次数： 8111038.41000017306060?=???==at n N ,取11=N Y ,则: 538MPa MPa 16 .124301m in lim 1=??== N F ST F FP Y S Y σσ （2）计算小齿轮的名义转矩T 1
《机械设计基础》考试题库 一、填空题 1.机械是（机器）和（机构）的总称。 2.机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为 （自 由度）。 3.平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L-P H）。 4.已知一对啮合齿轮的转速分别为 n i、區，直径为D2，齿数为 z 1 > z 2，则其传动比 i= （n 1 /n 2 ）= （D 2 / D 1 ）= （z 2 / z°。 5.在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 6.在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 7.平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 8.平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 9.凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 10.带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 11.带传动工作时的最大应力岀现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为： b max= b 1 + b b1 + b c。 12.渐开线的形状取决于（基）圆。 13.一对齿轮的正确啮合条件为：（mi= m2）与（：? 1 = :- 2）。 14.一对齿轮连续传动的条件为：（重合度；■ 1 ）。 15.齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、 （塑性变形）和（轮齿折断）。 16.蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 17.常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 18.轴承6308,其代号表示的意义为（6:深沟球轴承、3 :直径代号，08:内径为①40 ）。 19.润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 20.轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 21.在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角）形螺纹自锁性最好。 22.轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 23.轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 24.平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）与（双摇杆机构）三种。 25.按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副）。 26.轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 27.螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹）两类。 28.轮系可分为（定轴轮系）与（周转轮系）两类。 29.构件是机械的（运动）单元；零件是机械的（制造）单丿元。 判断题 1.一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。x 2.一个高副可约束构件的两个自由度。X 3.在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。X 4.销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。V 5.两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。V 6.局部自由度是与机构运动无关的自由度。V 7.虚约束是在机构中存在的多余约束，计算机构自由度时应除去。V 8.在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。X 9.压力角越大对传动越有利。x 10.在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。X 11.减速传动的传动比i v 1oX 12.在V带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。X 13.带传动一般用于传动的高速级。X 14.带传动的小轮包角越大，承载能力越大。V 15.选择带轮直径时，直径越小越好。X 16.渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。X 17.基圆直径越大渐开线越平直°V 18.在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 X 19.只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。V 20.螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。V 21.受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险°X 22.仅传递扭矩的轴是转轴。V 23.用联轴器时无需拆卸就能使两轴分离。X 24.用离合器时无需拆卸就能使两轴分离。V 三、简答题: 1.机器与机构的主要区别是什么？ 2.构件与零件的主要区别是什么？ 3.蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 4.如何判断四杆机构是否有急回性质？极位夹角9与急回性质有何关系？ 5.何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？ 6.一对相啮合齿轮的正确啮合条件是什么？ 7.一对相啮合齿轮的连续传动条件是什么？ 8.齿轮为什么会发生根切现象？ 9.何谓定轴轮系，何谓周转轮系？ 10.为什么大多数螺纹联接必须防松？防松措施有哪些？ 11.机器有哪些特征？机构与机器的区别何在？ 五、单项选择题: 1.（ B）是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。 A.机器；E .零件；C .构件；D .机构。 2.两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为（_B）。 A.低副；E .高副；C .移动副；D .转动副。 3.一端为固定铰支座，另一端为活动铰支座的梁，称为（—。 A.双支梁；E .外伸梁；C .悬臂梁。 4.一端为固定端，另一端为自由的梁，称为（_ 。 A.双支梁；E .外伸梁；C .悬臂梁。 5.一般飞轮应布置在转速（B。的轴上。 A.较低；E .较高；C .适中。 6.在下列平面四杆机构中，有急回性质的机构是（ _C）。 A.双曲柄机构；B .对心曲柄滑块机构；C .摆动导杆机构； D.转动导杆机构。 7.带传动是借助带和带轮间的（B。来传递动力和运动的。 A.啮合；B .磨擦；C .粘接。 8.曲柄摇杆机构的死点发牛在（C。位置。 A .主动杆与摇杆共线； B .主动杆与机架共线； C .从动杆与连杆共线； D .从动杆与机架共线。 9.在带传动中（减速传动），带的应力最大值发生在带（C）。 A .进入大带轮处； B .离开大带轮处； C .进入小带轮处； D .离开小带轮处。 10.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（D）。 A.两齿轮的模数和齿距分别相等； B .两齿轮的齿侧间隙为零; C.两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等； D .两齿轮的模数和压力 角分别相等。 D .蜗杆圆周速度提高。
第十章齿轮机构及其设计 1 一个齿轮不同圆上的压力角和模数是否相同？是否都是标准值？ 2 为什么模数值要标准化？ 3 标准为什么规定压力角为20°？ 4 如果齿轮的五个基本参数中，除模数以外其余四个基本参数都相同，齿轮的几何尺寸有何不同？ 5 确定蜗杆头数和蜗轮的齿数要考虑哪些问题？ 6 何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？ 7 确定蜗杆直径系数的目的是什么？的大小对蜗杆蜗轮机构有什么影响？它与蜗杆分度圆直径是什么关系？ 8 何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿轮？引入背锥和当量齿轮的目的是什么？当量齿数如何计算？ 9 在直齿圆锥齿轮中何处为标准值？ 10 渐开线标准齿轮是指m、α、*a h、*c均为标准值，且分度圆齿厚齿槽宽的齿轮。 11 渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮上的压力角。 12 用标准齿条型刀具加工标准齿轮时，刀具的线与轮坯的圆之间作纯滚动。 13 一对渐开线圆柱齿轮传动，其圆总是相切并作纯滚动，而两轮的中心距不一定等于两轮的圆半径之和。 14 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时，两轮的节圆分别与其圆重合。 15 用同一把刀具加工m、z、α均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆、基因和齿距均。 16 正变位齿轮与标准齿轮比较其齿顶高，齿根高。 17 要求一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距略小于标准中心距，并保持无侧隙啮合，此时应采用传动。 18 斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高，无论从法面或端面来看都是的。 19一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为。 20 蜗杆的标准模数和标准压力角在面，蜗轮的标准模数和标准压力角在面。 21 直齿锥齿轮的几何尺寸通常都以作为基准。 22 渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是: 。 23 一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是。 24蜗杆蜗轮传动的正确啮合条件是。 25标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在端。 26一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，两轮的圆总是相切并相互作纯滚动的，而两轮的中心距不一定总等于两轮的圆半径之和。 27 共轭齿廓是指一对的齿廓。 28 用齿条刀具加工标准齿轮时，齿轮分度圆与齿条中线，加工变位齿轮时，中线与分度圆。被加工的齿轮与吃条刀具相"啮合"时，齿轮节圆与分度圆。 29 有两个模数、压力角、齿顶高系数及齿数相等的直齿圆柱齿轮，一个为标准齿轮1，另一个为正变位齿轮2，试比较这两个齿轮的下列尺寸，哪一个较大、较小或相等:d b1d b2； d a1d a2；d1d2；d f1d f2；s a1s a2；s1s2。 30标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是。 31斜齿轮在上具有标准模数和标准压力角。
一、选择题 1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿C＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损或轮齿疲劳折断 D、轮齿塑性变形 2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿A＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断 3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿B＿。 A、HRC＝45~50 B、HBS=220~270 C、HBS=160~180 D、HBS=320~350 4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿C＿。 A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 D、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火 5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿D＿。 A、45号钢 B、ZG340~640 C、20Cr D、20CrMnTi 6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿A＿。 A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段 C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段 7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿D＿。 A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C、只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计 8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿A＿。 A、sF1>sF2 B、sF1 齿轮设计题库 一 选择题： (1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 B 。 A. 齿面点蚀 B. 轮齿折断 C. 齿面磨损 D. 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面胶合 D. 齿面磨粒磨损 E. 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 A 。 A. 齿面要硬，齿心要韧 B. 齿面要硬，齿心要脆 C. 齿面要软，齿心要脆 D. 齿面要软，齿心要韧 (4) 已知一齿轮的制造工艺过程是：加工齿坯、滚齿、表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料是 B 。 A. 20CrMnTi B. 40Cr C. Q235 D. ZCuSn5Pb5Zn5 (5) 对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是 D 。 A. 小齿轮淬火，大齿轮调质 B. 小齿轮淬火，大齿轮正火 C. 小齿轮正火，大齿轮调质 D. 小齿轮调质，大齿轮正火 (6) 对于齿面硬度大于350HBS 的钢制齿轮，其加工的工艺过程一般为 C 。 A. 加工齿坯——淬火——切齿——磨齿 B. 加工齿坯——切齿——磨齿——淬火 C. 加工齿坯——切齿——淬火——磨齿 D. 加工齿坯——淬火——磨齿——切齿 (7) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数Fa Y 和应力校正系数Sa Y 应按 B 查图表。 A. 实际齿数 B. 当量齿数 C. 不发生根切的最少齿数 (8) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 B 。 A. 2H 1H σσ< B. 2H 1H σσ= C. 2H 1H σσ> D. 可能相等，也可能不等 (9) 一对标准圆柱齿轮传动，已知50,2021==z z ，它们的齿形系数是 C 。 A. 21Fa Fa Y Y < B. 21Fa Fa Y Y = C. 21Fa Fa Y Y > 齿根弯曲应力是 A 。 A. 2F 1F σσ> B. 2F 1F σσ= C. 2F 1F σσ< 第11章 齿轮系及其设计 I.填空题 1 平面定轴轮系传动比的大小等于 ；从动轮的回转方向可用 方法来确定。 2 所谓定轴轮系是指______，而周转轮系是指_______ 3 在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为_____；兼有自转和公转的齿轮称为_____；而这种齿轮的动轴线所在的构件称为_____。 II.判断题 1 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ） 2 周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ） 3 行星轮系中若系杆为原动件可驱动中心轮，则反之不论什么情况，以中心轮为原动件时也一定可驱动系杆。（ ） III.选择题 1 下面给出图示轮系的三个传动比计算式，为正确的。 （A ）H H H i ωωωω--= 2112 （B ）H H H i ωωωω--= 3113 (C )H H H i ωωωω--= 3223 IV.计算题 1 在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n 11440= r /min ,转动方向如图示， 其余各轮齿数为：z 240?=，z 220'=，z 330=，z 318'=，z 454?=，试： （1）说明轮系属于何种类型；（2）计算齿轮4的转速n 4；（3）在图中标出齿轮4的转动方向。 2 在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，又知齿数z 130=，z 468?=。试问： （1）z 2? ?=，z 3=? （2）该轮系属于何种轮系？ V.问答题 1 在图示轮系中，根据齿轮1的转动方向，在图上标出蜗轮4的转动方向。 VI.计算题 1 在图示的轮系中，已知各轮齿数为zz z z z 1235620=====，已知齿轮1、4、5、7为 同轴线，试求该轮系的传动比i 17。 2 在图示万能刀具磨床工作台横向微动进给装置中，运动经手柄输入，由丝杆传给工 作台。已知丝杆螺距P=50mm ，且单头。z z 1219==，z 318=，z 420=，试计算手柄 转一周时工作台的进给量s 。 齿轮传动 一、选择题 7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A ．靠近齿顶处 B ．靠近齿根处 C ．节线附近的齿顶一侧 D ．节线附近的齿根一侧 7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A ．40Cr 调质 B ．适当增大模数m C ．45钢齿面高频淬火 D ．铸钢ZG310-570 7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A ．大、小齿轮的硬度相等 B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7-7．一对齿轮传动，小轮材为40Cr ；大轮材料为45钢，则它们的接触应力________。 A ．1H σ=2H σ B. 1H σ＜2H σ C ．1H σ＞2H σ D ．1H σ≤2H σ 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力________。 A ．不变 B ．增为原应力的2倍 C ．增为原应力的4倍 D ．增为原应力的16倍 7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力________。 A. 1F σ＞2F σ B. 1F σ＜2F σ C. 1F σ =2F σ D. 1F σ≤2F σ 7-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般________。 A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B ．只需按接触强度设计 C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D ．只需按弯曲强度设计。 7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z 1的原则是________。 机械设计基础试题A 卷 2013年陕西省普通高等教育专升本招生专业课考试试题试题名称：机械设计基础（A卷）第 1 页，共 6 页 一、单项选择题（含15个小题，每小题2分，共30分） 1．下列连杆机构中，机构无急回运动特性。 A、曲柄摇杆 B、偏置曲柄滑块 C、摆动导杆 D、对心曲柄滑块 2．在凸轮机构从动件常用运动规律中，具有刚性冲击的是运动规律。 A．等速 B．等加速等减速 C．简谐 D．等加速等减速和简谐3．下列间歇运动机构中，机构的转角在工作中可调。 A．棘轮 B．槽轮 C．凸轮式间歇D．不完全齿齿轮 4．带传动的设计准则是在预期的寿命内保证带不发生。 A．打滑 B．打滑和疲劳断裂 C．弹性滑动 D．弹性滑动和疲劳断5．链传动设计中，对于高速重载传动，既要传动平稳，又要满足承载能力要求，则宜选择。 A．小节距单排链 B．小节距多排链 C．大节距单排链 D．大节距多排链 6．可实现两相交轴之间传动的齿轮机构是机构。 A．圆柱直齿轮 B．圆柱斜齿轮 C．锥齿轮 D．蜗杆蜗轮 7．下列对渐开线齿廓啮合特性的描述中，错误的是。 A．渐开线齿廓能实现定比传动，使传动平稳、准确 B．渐开线齿廓间的正压力方向在传动中保持不变，也使传动平稳 C．由于制造与安装误差、轴承磨损等引起中心距变化时，渐开线齿轮的瞬时传动比仍保持不变，因而具有可分性 D．渐开线齿廓间为纯滚动，因而摩擦磨损小 8．与直齿轮传动相比，斜齿轮传动的四个特点中，不完全正确的是。 A．轮齿逐渐进入啮合，逐渐退出啮合，传动平稳，噪声小 B．重合度大，不仅使传动平稳，且承载能力高 C．结构紧凑，尺寸小，通过改变螺旋角可配凑中心距 D．工作时会产生轴向力，对传动有利 9．在闭式齿轮传动设计中，计算齿根弯曲疲劳强度是为了避免失效。 A．轮齿折断 B．齿面点蚀 C．齿面磨损 D．齿面胶合 10．数控机床之所以采用滚动螺旋传动，是因为它比滑动螺旋。 A．自锁性好 B．制造容易，成本低 C．效率高、精度高、寿命长 D．结构简单 11．在机床、汽车等机器的齿轮变速箱中，滑移齿轮与轴之间应采用联接。 A．普通平键和半圆键 B．楔键和切向键 C．导向平键、滑键或花键D．花键 12．在滑动轴承中，最理想的工作状态（即摩擦最小）是处在状态。 A．干摩擦 B．边界摩擦 C．混合摩擦 D．液体摩擦 13．装有斜齿轮（或蜗杆、蜗轮、锥齿轮、螺杆等）的轴，若两支点的轴承完全相同，则不宜选择轴承。 A．深沟球 B．角接触球 C．圆锥滚子 D．圆柱滚子轴承（一套圈无挡边） 机械设计基础 单选 锥齿轮传动用于传递两相交轴之间的运动和动力。 收藏 错误 正确 回答错误!正确答案： A 直齿圆柱齿轮减速器，当载荷平稳、转速较高时，应选用＿＿＿＿＿轴承收藏 A. 深沟球 B. 角接触球 C. 推力球 回答错误!正确答案： A 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 收藏 A. 带在带轮上打滑 B. 带的材料不符合胡克定律 C. 带容易变形和磨损 D. 带的弹性滑动 回答错误!正确答案： D 常用来传递空间两交错轴运动的齿轮机构是 收藏 A. 直齿圆锥齿轮 B. 蜗轮蜗杆 C. 直齿圆柱齿轮 D. 斜齿圆锥齿轮 回答错误!正确答案： B 不属于非接触式密封。 收藏 A. 曲路密封 B. 间隙密封 C. 毛毡圈密封 D. 挡油环密封 回答错误!正确答案： C 下列4种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的是。 收藏 A. 弹性柱销联轴器 B. 齿式联轴器 C. 万向联轴器 D. 凸缘联轴器 回答错误!正确答案： A 不均匀系数δ对机械速度的影响是＿＿＿＿＿。 收藏 A. δ与机械速度的波动无关 B. δ越小，机械速度的波动越小 C. δ越小，机械速度的波动越大 回答错误!正确答案： B 需要进行静平衡的回转件，不论有几个不平衡质量，都必须加上＿＿＿＿＿校正质量才能平衡。 收藏 A. 2个 B. 有几个不平衡质量，就要加几个校正质量 C. 1个 回答错误!正确答案： C 在平面机构中，每增加一个高副将引入 收藏 A. 2个约束 B. 3个约束 C. 1个约束 D. 0个约束 回答错误!正确答案： C 在链传动中，链速的不均匀性主要取决于 收藏 A. 主动链轮齿数 B. 链的节距 C. 从动链轮齿数 D. 链的长度 回答错误!正确答案： B 对于圆柱螺旋压缩弹簧，在轴向载荷F2 的作用下，弹簧丝将产生＿＿＿＿＿的变形。 收藏 A. .剪切与扭转组合变形 B. 压缩与扭转组合变形 C. 侧向弯曲 回答错误!正确答案： A 生产实践中，一般电动机与减速器的高速级的连接常选用＿＿＿＿＿类型的联轴器。 收藏 A. 弹性套柱销联轴器 B. 十字滑块联轴器 C. 凸缘联轴器 回答错误!正确答案： A 例1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW ，小齿轮转速n 1=350r/min ，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。 解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数 1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故初选择8级精度。 2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表5-6，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度220~250HBS ，σHLim1=595MPa ， σFE1=230MPa ；大齿轮选用 45钢正火处理，齿面硬度170~200HBS ， σ HLim2=520MPa ，σFE2=200MPa 。 3）初选小齿轮齿数z 1=24，则z 2=iz 1=3.57×24=85.68，取z 2=87。故实际传动比i=z 2/z 1=87/24=3.62，与要求的传动比3.57的误差小于3%。 对于齿面硬度小于350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。 2. 按齿面接触强度设计 设计公式5-48 1d ≥1）查表5-8，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。 2）小齿轮传递的转矩 11 2.7 9550955073.671 350 P N m n T =?= ?= ? 3）查表5-13，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd =1。 4）查表5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数Z E =189.8 MPa 1/2。 5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数Z H =2.5，取重合度系数Z ε=0.9。 6）计算许用接触应力 N W X HLim H H Z Z Z S σσ??=?? ①应力循环次数 小齿轮N 1=60n 1jL h =60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108 大齿轮N 2= N 1/i=10.08×108/3.62=2.78×108 ②据齿轮材料、热处理以及N 1、N 2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数Z N1=1，Z N2=1，两齿轮均为软齿面故ZW=1，ZX=1。 ③一般传动，取安全系数S H =1.1。 ④计算许用接触应力 11115951540.91.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===??2222 5201427.71.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===?? 取小值[σ H2]代入计算。 7）计算 1 81.56mm d 8）计算主要尺寸 ①模数m=d 1/z 1=81.56/24=3.4mm 查表5-2，取标准值m=4mm 。 ②分度圆直径d 1=mz 1=4×24=96mm 齿轮机构及其设计 1. 工业的象征； 2. 历史悠久； 3. 研究（广泛）深入，分工细致。 二、齿轮的类型 1.平行轴：a.直齿圆柱齿轮:外啮合/内啮合 b.斜齿圆柱齿轮：外啮合/内啮合 c.人字齿轮 2.相交轴：a.直齿圆锥齿轮 b.曲齿圆锥齿轮 3.交错轴：a.螺旋齿轮（交错轴斜齿轮） b.蜗杆蜗轮 c.准双曲面齿轮 4.齿轮齿条：a.直齿 b.斜齿 c.螺旋齿 三、本章要求 1.齿形 ---- 掌握渐开线齿廓啮合特性。 2.几何尺寸 ----会计算渐开线齿轮传动的几何尺寸。. 四、本章特点 1.名词术语多、概念多、公式多。 2．注意归纳、掌握规律、化为少。 §5-2 齿廓啮合基本定律 一、齿廓啮合的基本定律 1.节圆 已知：两啮合中心距a=O 1O 2 传动比 2 1 12ωω=i a . 节点---两个齿轮的相对速度瞬心。 由于 v v p p 21 = 故有 p p o o 2 2 1 1 ωω= 得 121221i p o p o ==ωω ① 由图知 a p p o o =+21 ② 解上两式子 i o a p 1211+= 12 221i a p i o += [讨论] 如果i 12 为变量，则p o 1 亦为变量，p 点为动点，它在动平面上画出的曲线为非圆曲线。 如果 i 12 为常量，则 p o 1 亦为定值，p 点为定点，按在动平面上画出的轨迹为圆。 b ．节圆---当 c i =12 时，以 p o 1 、p o 2为半径的两个圆。 ① 节圆半径只决定与a 与12i 。 ② 节圆是一对相互啮合齿轮上作相切纯滚动的圆。 ③ 一对齿轮相啮合时才有节圆。（单个齿轮无节圆） 2．齿廓的几何要求 a. 设两齿廓在任意一点k 接触。主动轮1推动从动轮2转动。 b ．两齿轮在k 点的线速度分别为K O K O v v k k 2211 ,⊥⊥ 。 c ．沿公法线n-n 方向 v v kn kn 21 =，即1122cos cos k k k k v v αα= d ．也就是222111cos cos k k K O K O αωαω' = e ．作辅助线 f ．设n-n 线与连心线交于Q 点，则有Q N O 11?与Q N O 22?相似。 3.齿廓啮合的基本定律 当齿轮传动比为常数时，其齿廓必需是：不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的齿廓公法线都与连心线交于固定节点P ；如果传动比不是常数，则齿廓共法线与连心线交于相应的瞬时啮合节点。 二、共轭齿廓 1.定义 凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。 2. 共轭齿廓的求法 已知a 和12i 和其中一条齿廓曲线，则可用作图法求出另一条共轭曲线。 三、齿廓曲线的选择 十八齿轮传动习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是C 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 B 。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为C 。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 D 。 A. 45钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计 8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 9 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合 10 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。 A. σH1＞σH2 B. σH1＜σH2 C. σH1=σH2 D. σH1≤σH2 11 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。 A. 先按接触强度计算 B. 先按弯曲强度计算 齿轮传动设计计算的步骤 （1）根据题目提供的工作情况等条件，确定传动形式，选定合适的齿轮材料和热处理方法，查表确定相应的许用应力。 （2）分析失效形式，根据设计准则，设计m或d1； （3）选择齿轮的主要参数； （4）计算主要集合尺寸，公式见表9-2.表9-10或表9-11； （5）根据设计准则校核接触强度或弯曲强度； （6）校核齿轮的圆周速度，选择齿轮传动的静的等级和润滑方式等；（7）绘制齿轮零件工作图。 以下为设计齿轮传动的例题： 例题 试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中得齿轮传动。已知：用电动机驱动，传递功率P=10KW ，小齿轮转速n 1=950r/min ，传动比i=4，单向运转，载荷平稳。使用寿命10年，单班制工作。 解：（1）选择材料与精度等级 小轮选用45钢，调质，硬度为229~286HBS （表9-4）大轮选用45钢，正火，硬度为169~217HBS(表9-4)。因为是普通减速器，由表9-13选IT8级精度。因硬度小于350HBS ，属软齿面，按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度。 （2）按接触疲劳强度设计 ①计算小轮传递的转矩为 T 1 =9.55×106 n1 P =9.55×106×95510 =105N ·mm ②载荷系数K 查表9-5取 K=1.1 ③齿数Z 和齿宽系数ψ d 取z 1=25，则 100254iz1z2=?== 因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表9-12选取ψ d =1。 ④许用接触应力【 σ H 】 由图9-19（c ）查得 MPa H 5701 lim =σ MPa H 5302lim =σ 由9-7表查得S H =1 9h 11101.19=）8×5×52×10（×955×60=j 60=L n ?N ()8 9 1 2 10 34 1019.1i =N N ?=?= 查图9-18得 11 =Z N ， 1.082=Z N 由式（9-13）可得 []MPa H S Z H H N 5701570 11 lim 1 1=?= ?= σσ []MPa H S Z H H N 4.5721 530 08.12 lim 2 2 =?= ?=σσ 查表9-6得 MPa Z E 8.189=,故由式（9-14）得齿轮设计基础知识题库
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