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133第11章 齿轮传动11.1考点提要11.1.1 重要的术语及概念软齿面、硬齿面、许用应力、弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、接触应力、弯曲应力、点蚀、胶合、载荷系数、齿宽系数、齿形系数、应力集中系数、应力循环次数、齿轮精度等级。
11.1.2 许用应力的计算接触疲劳强度的许用应力为： HH HN H S K lim ][σσ= （11—1） 式中：HN K 称为寿命系数，由应力循环次数确定；lim H σ是齿面材料的接触疲劳极限；H S 为安全系数。
即使两齿轮采用同样的材料和热处理，由于两齿轮会有齿数不同，所以应力循环次数也就不同，从而导致寿命系数HN K 不同，因此许用应力也不同。
只有两齿轮齿数相同或齿数虽不同但都按无限寿命取相同的寿命系数HN K 并取相同的安全系数H S ，许用应力才相同。
弯曲疲劳强度的许用应力为：FFE FN F S K σσ=][ （11—2） 式中：环次数确定）为寿命系数（由应力循FN K ；FE σ为齿面材料的弯曲疲劳极限；F S 为安全系数。
即使两齿轮采用同样的材料和热处理，由于两齿轮会有齿数不同，所以应力循环次数也就不同，从而导致寿命系数FN K 不同，因此许用应力也不同。
如果两齿轮齿数相同或齿数虽不同但都按无限寿命取相同的寿命系数FN K 并取相同的安全系数F S ，许用应力才会相同。
为实现等强度设计，如果采用软齿面（HBS 350≤），一般小齿轮比大齿轮硬度高30-50HBS，小齿轮对大齿轮有冷作硬化作用。
如采用硬齿面（HBS 350>），在淬火处理中难以做到如此的硬度差，设计时按同样硬度设计。
要注意：如果是开式齿轮传动，则极限应力要乘以0.7，由于极限应力是按单向转动所获得的数据，如果是双向转动，则也要乘以0.7。
11.1.3齿轮的失效形式和计算准则齿轮的失效形式有五种：（1）轮齿折断。
减缓措施：增大齿根的圆角半径，提高齿面加工精度，增大轴及支承的刚度。
机械设计基础第十一章齿轮传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种机械设备中。
在机械设计基础的第十一章中，我们将学习有关齿轮传动的基本概念、设计原则和计算方法。
第一节介绍了齿轮传动的基本概念。
齿轮是由齿轮齿和齿间空隙组成的圆柱形件，一般可分为直齿轮、斜齿轮和曲线齿轮等几种类型。
齿轮有着许多优点，如传动效率高、传动比稳定等。
齿轮传动的基本组成部分有主动轮和从动轮，它们通过齿轮齿的啮合实现传动。
第二节介绍了齿轮传动的设计原则。
齿轮传动的设计需要考虑多个方面的因素，如传动效率、传动比、齿轮强度和齿面接触疲劳强度等。
为了保证传动的可靠性和高效性，齿轮的模数、齿数和齿轮啮合角等设计参数需要合理选择。
此外，还需要考虑齿轮的装配和机械设备的运转平稳性。
第三节介绍了齿轮传动的计算方法。
齿轮传动的计算主要涉及齿轮的尺寸、传动比和齿面接触疲劳强度等方面。
齿轮的尺寸计算包括齿轮齿高、齿底高和压力角等参数的计算。
传动比的计算需要根据实际需求确定。
齿面接触疲劳强度的计算主要涉及齿轮齿面接触力和接触应力的计算。
第四节介绍了齿轮齿面的加工和齿轮的装配。
齿轮的齿面加工是关键的环节，直接影响齿轮传动的性能。
齿轮的加工方法包括铣削、滚削和磨削等。
齿轮的装配需要保证齿轮齿的正确啮合并保持一定的间隙，以确保传动的平稳运转。
总结起来，齿轮传动是一种常见的机械传动方式，具有传动效率高、传动比稳定等优点。
在进行齿轮传动的设计和计算时，需要考虑多个因素，并选择合适的设计参数。
齿轮的加工和装配也是关键的环节，对于传动的性能有着直接的影响。
通过对齿轮传动的学习，我们能够更好地理解和应用这种传动方式，从而提高机械设备的性能和可靠性。
第十一章 齿轮传动一 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(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(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(10) 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用 D 的方法。
A. 采用闭式传动B. 加大传动的中心距C. 提高齿面的硬度D. 减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数(14) 直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数m ，则可以 B 。
A. 提高齿面的接触强度B. 提高轮齿的弯曲强度C. 弯曲与接触强度均不变D. 弯曲与接触强度均可提高(15) 一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5~10mm ，其主要原因是 D 。
A. 为使小齿轮强度比大齿轮大些B. 为使两齿轮强度大致相等C. 为传动平稳，提高效率D. 为便于安装，保证接触线承载宽度(16) 闭式软齿面齿轮传动的设计方法为 B 。
A. 按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度B. 按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度C. 按齿面磨损进行设计D. 按齿面胶合进行设计(17) 下列措施中 D 不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。
A. 减轻加工损伤B. 减小齿面粗糙度值C. 表面强化处理D. 减小齿根过渡圆半径(19) 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在 D 。
A. 靠近齿须处B. 靠近齿根处C. 靠近节线的齿顶部分D. 靠近节线的齿根部分(20) 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲强度计算主要针对的失效形式是 B 。
A. 齿面塑性变形B. 轮齿疲劳折断C. 齿面点蚀D. 磨损(23) 在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况等一定情况下，轮齿的接触强度主要取决于 D 大小。
A. 模数B. 齿数C. 压力角D. 中心距(24) 对于闭式硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是 C 。
A. 提高齿面接触强度B. 减小轮齿的切削量C. 保证轮齿的抗弯强度D. 减小滑动系数，提高传动效率(25) 设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在8o ~25o范围内选取，β太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起 C 。
A. 啮合不良B. 制造困难C. 轴向力太大D. 传动平稳性下降(26) 斜齿圆柱齿轮齿数、模数不变，螺旋角加大，则分度圆直径 A 。
A. 加大B. 减小C. 不变D. 不一定(27) 对于圆柱齿轮传动，当保持齿轮的直径不变而减小模数时，可以 A 。
A. 改善传递的平稳性B. 提高轮齿的弯曲强度C. 提高轮齿的接触强度D. 提高轮齿的静强度(28) 对于闭式软齿面齿轮传动，在润滑良好的条件下，最常见的失效形式为 C 。
A. 齿面塑性变形B. 齿面磨损C. 齿面点蚀D. 齿面胶合(29) 在下面各方法中， C 不能增加齿轮轮齿的弯曲强度。
A. 直径不变，模数增大B. 由调质改为淬火C. 齿轮负变位D. 适当增加齿宽 (30) D 是开式齿轮传动最容易出现的失效形式之一。
A. 齿面点蚀B. 塑性流动C. 胶合D.磨损(33) 两个齿轮的材料、齿宽、齿数相同，模数mm m 21=，mm m 42=，它们的弯曲强度承载能力 B 。
A. 相同B. 第二个比第一个大C. 第一个比第二个大D. 承载能力与模数无关(35) 选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法与 B 有关。
A. 齿圈宽度B. 齿轮直径C. 齿轮在轴上的位置D.齿轮的精度(36) 斜齿圆柱齿轮，螺旋角取得大些，则传动的平稳性将 B 。
A. 越低B. 越高(42) 锥齿轮传动中，两轴线之间的交角用得最广泛的是 C 。
A. 60oB. 75oC. 90oD. 120o(43) 直齿锥齿轮的标准模数是 A 。
A. 大端模数B. 小端模数C. 平均模数D. 求出平均模数后圆整所得的模数(52) 在开式齿轮传动中，齿轮模数m 应依据 A 条件确定，再考虑磨损适当增大。
A. 齿根弯曲疲劳强度B. 齿面接触疲劳强度C. 齿面胶合强度D. 齿轮工作环境(56) 齿轮传动与蜗杆传动、带传动及链传动相比，其最主要优点在于 C 。
A. 适用于大中心距传递B. 单级传动比大C. 传动效率高D. 瞬时传动比准确(62) 齿轮接触强度计算中的材料弹性系数E Z 反映了 A 对齿面接触应力的影响。
A. 齿轮副材料的弹性模量和泊松比B. 齿轮副材料的弹性极限C. 齿轮副材料的强度极限D. 齿轮副材料的硬度(63) 因发生全齿折断而失效的齿轮，通常是 C 。
A. 人字齿轮B. 齿宽较大、齿向受载不均的直齿圆柱齿轮C. 齿宽较小的直齿圆柱齿轮D. 斜齿圆柱齿轮(67) 除了调质以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有 B 。
A. 渗碳淬火B. 正火C. 渗氮D. 碳氮共渗(72) 通常在一对变速齿轮传动中，两轮齿面接触应力1Ησ、2Ησ和两轮齿弯曲应力1F σ、2F σ的关系为 A 。
A.1Ησ =2Ησ， 2F 1F σσ≠ B. 1Ησ =2Ησ，2F 1F σσ= C.2H 1H σσ≠，2F 1F σσ= D. 2H 1H σσ≠，2F 1F σσ≠(74) 齿轮传动中，小齿轮与大齿轮齿面硬度差应取 C 较为合理。
A. 小于30HBSB. 大于30HBSC. 30～50HBS(78) 按齿面接触疲劳强度设计直齿轮传动时，设计公式中的许用接触应力[]H σ应取A 代入计算，而斜齿轮传动时[]H σ应取 C 。
A.[]1H σ和[]2H σ中的较小者 B. []1H σ和[]2H σ中的较大者C.[][]221H H σσ+ (当[][]223.1H H σσ>时，应取[][]223.1H H σσ>) D. 任何一个均可(79) 按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动时，应将[]111F Sa Fa Y Y σ和[]222F Sa Fa Y Y σ中 A 数值代入设计公式进行计算。
A. 较小者B. 较大者C. 平均值D. 任何一个(80) 一对相互啮合的圆柱齿轮，小齿轮用45号钢调质，大齿轮用45号钢正火，均按无限寿命计算，则在载荷作用下，实际应力与许用应力之间存在的关系是 B 。
A.2H 1H σσ=,2F 1F σσ=,[][]2H 1H σσ≠,[][]2F 1F σσ≠ B.2H 1H σσ=,2F 1F σσ≠,[][]2H 1H σσ≠,[][]2F 1F σσ≠ C.2H 1H σσ≠,2F 1F σσ=,[][]2H 1H σσ≠,[][]2F 1F σσ≠ D. 2H 1H σσ≠,2F 1F σσ=,[][]2H 1H σσ=,[][]2F 1F σσ≠(83) 对轮齿进行齿顶修缘的目的是 C ；把轮齿做成鼓形的目的是 B 。
A. 提高轮齿的弯曲强度B. 改善载荷沿接触线分布不均匀C. 减少动载荷D. 使齿轮装配方便E. 轮1的弯曲强度比轮2大F. 轮l 的弯曲强度比轮2小(91) 齿面硬度小于350HBS 的闭式齿轮传动计算，一般按 B 强度设计。
而校核 A 强度，弯曲应力是以 D 作计算点的，而接触应力是以 E 作计算点的。
A 弯曲B 接触C 齿顶D 齿根E 节点四 简答题(21) 图10-5所示为圆锥–圆柱齿轮减速器，已知齿轮1为主动轮，转向如图所示，若要使Ⅱ轴上两个齿轮所受的轴向力方向相反，试在图上画出：①各轴的转向；②齿轮3、4的轮齿旋向；③齿轮2、3所受各分力的方向；图10-5解：①各轴的转向如答图2所示。
②齿轮3、4的轮齿旋向分别为左旋和右旋，如答图2所示。
③齿轮2、3所受各分力的方向如答图2所示。
答图2五 计算题(13) 试图10-11所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动，已知蜗杆为主动，且按图示方向转动。
试在图中绘出：1) 各轮转向；2) 使II 、III 轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向；3) 斜齿轮3在啮合点所受各分力33r 3t ,,a F F F 的方向。
解：1) 各轴转动方向如答图8中的箭头所示；2) 斜齿轮3的螺旋线方向为右旋，斜齿轮4的螺旋线方向为左旋；3) 斜齿轮3所受各力(33r 3t ,,a F F F )的方向如答图8所示。
图10-11 答图8(14) 如试图10-12所示为斜齿轮－圆锥齿轮－蜗杆传动机构，试回答问题：1) 合理确定斜齿轮1，2和蜗杆5、蜗轮6的螺旋方向；2) 画出斜齿轮2、锥齿轮3及蜗轮6的受力情况；3) 标出各传动件的回转方向。
图10-12 答图9解：1) 为使各中间轴上传动件轴向力相互抵消一部分，斜齿轮1为左旋，斜齿轮2为右旋，蜗杆5和蜗轮6都为右旋，如答图9所示；2) 斜齿轮2、锥齿轮3及蜗轮6所受各力及方向如答图9所示；3) 各传动件的转动方向如答图9所示。
(43) 在图10-24所示的传动系统中，1，2，3为斜齿圆柱齿轮，4，5为直齿圆锥齿轮，6为蜗杆，7为蜗轮。
传动系统由电动机驱动，轮1转向如图10-24所示。
要求轴Ⅲ和轴Ⅳ上由斜齿圆柱齿轮3和直齿圆锥齿轮4，以及直齿圆锥齿轮5和蜗杆6所产生的轴向力相互抵消一部分。
试确定:图10-241) 斜齿圆柱齿轮1，2，3的齿轮螺旋线方向，蜗杆、蜗轮轮齿的螺旋方向；2) 蜗轮7的转动方向；3) 斜齿圆柱齿轮3、蜗杆6 和蜗轮7 在啮合点处的圆周力、轴向力、径向力（t F 、a F 、r F ）的方向。
解：本题求解步骤为：① 由I 轴给定转向判定各轴转向； ②由锥齿轮4、5轴向力方向及Ⅲ、Ⅳ轴转向可定出3、6的螺旋方向； ③继而定1、2的螺旋方向； ④由蜗杆轴力6a F 判定7t F ，从而确定蜗杆转动方向； ⑤判别各力的方向。
各力方如答图20所示。
答图20。
