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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(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. 20CrMnTiB. 40CrC. Q235D. 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<(10) 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用 D 的方法。
机械设计基础课件齿轮传动-(带特殊条款) 机械设计基础课件：齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式，广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。
齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点，因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。
2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。
齿轮副由两个或多个齿轮组成，其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮，从而实现动力和运动的传递。
齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的，齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。
3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。
直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式，具有结构简单、制造容易、精度高等优点。
斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点，适用于高速和重载的传动场合。
直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。
蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点，适用于低速、大扭矩的传动场合。
4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。
齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。
强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命，主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。
精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性，主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。
5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中，齿轮传动用于传递动力和运动，实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。
在风力发电、水力发电等能源领域，齿轮传动用于传递高速旋转的动力，实现能源的转换和利用。
在、自动化设备等高科技领域，齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递，提高设备的性能和效率。
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 ，σHLim2=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5-481d ≥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 112.79550955073.671350P 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 HZ Z Z Sσσ⎡⎤=⎣⎦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=2.78×108②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。
第十二章 齿轮传动1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。
试问：（1）画出轴II 和轴III 的转向。
（2）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ （3）低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消？ （4）画出各个齿轮所受轴向力。
2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。
试求各对齿轮传动轴向力的大小？3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。
已知：齿轮1的螺旋线方向和轴III 的转向，齿轮2的参数m n =3mm ，z 2=57，β2 =14°；齿轮3的参数m n =5mm ，z 3=21。
试求：（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，选择各齿轮的螺旋线方向，并在图上标出； （2）在图b 上标出齿轮2、3所受各分力的方向；（3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。
己知：小齿轮齿数221=z ，大齿轮齿数902=z ，法向模数mm m 2n =，中心距mm a 120=，传递功率KW P 2=，小齿轮转速m in /3201r n =，小齿轮螺旋线方向右旋。
求：（1) 大齿轮螺旋角β大小和方向；1234（2) 小齿轮转矩1T ；（3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向，并在图上画出。
11、有一齿轮传动如图所示，已知：281=z ，702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =，压力角 20=α，中心距mm a 2001=，mm a 4002=，输入轴功率kW P 101=，转速m in /10001r n =，不计摩擦。
（1) 计算各轴所受的转矩；（2)分析中间齿轮的受力，在图中画出，并计算所受各力的大小。
13、图示二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级和低速级的传动比相等，u 1=u 2=3，低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍，齿轮材料为45钢，小齿轮均调质处理，大齿轮均正火处理，其许用应力为：齿轮1：[H ]1=590MPa ；齿轮2：[H ] 2=490MPa ；齿轮1：[H ] 3=580MPa ；齿轮1：[H ] 4=480MPa两级齿轮的载荷系数K 、Z E 、Z H 、Z 均相同，其中高速级已根据接触强度算得d 1=75mm ，若使两对齿轮等接触强度，试问低速级小齿轮的直径d 3应为多少？附：[]H uu bd KT Z Z Z σσε≤+⋅=12211E H H14、一对闭式直齿圆柱齿轮，已知：z 1=20，z 2=60，m =3mm ，d =1，小齿轮转速n 1=950r/min ，主从动轮的许用应力[H 1]=700MPa ，[H 2]=650MPa ，载荷系数K=1.6，节点区域系数Z H =2.5，弹性系数Z E =189.9MPa ，重合度系数Z =0.9。
按接触疲劳强度，求该对齿轮所能传递的功率。
附：[]H uu bd KT Z Z Z σσε≤+⋅=12211E H H15、—对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：201=z ，402=z ，小轮材料为40镉，大轮材料为45钢，齿形系数4.2,8.221==Fa Fa Y Y ，应力修正系数55.11=Sa Y ，67.12=Sa Y ，许用应力[]MPa 6001 H =σ，[]MPa 5002 H =σ，[]MPa 1791 F =σ，[]MPa 1442 F =σ。
问：（1） 哪个齿轮的接触强度弱? 为什么? （2） 哪个齿轮的弯曲强度弱? 为什么? 附：[]H u u bd KT Z Z Z σσε≤+⋅=12211E H H ，[]F Sa Fa Y Y m bd KT σσ≤=11F 216、有两对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：第一对齿轮的201=z ，402=z ，mm m 41=，齿宽mm b 751=；第二对齿轮的401='z ，1002='z ，mm m 22=，齿宽mm b 702=。
已知两对齿轮的材料、热处理硬度相同，齿轮的加工精度、齿面粗糙度均相同，工况也一样，按无限寿命计算并忽略Sa Fa Y Y 的乘积及重合度的影响。
（1）按接触疲劳强度求该两对齿轮传递的转矩的比值11T T '； （2）按弯曲疲劳强度求该两对齿轮传递的转矩的比值11T T '。
附：[]H uu bd KT Z Z Z σσε≤+⋅=12211E H H []F Sa Fa Y Y mbd KT σσ≤=11F 2 17、如图所示为一蜗杆-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。
18、如图所示为斜齿轮－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。
19、如图所示二级斜齿圆柱齿轮减速器和一对开式圆锥齿轮组成的传动系统。
已知动力由轴I 输入， 转动方向如图所示，为使轴II 和轴III 的轴向力尽可能小，试确定各轴的转向和减速器中各斜齿轮的旋向， 并画出各对齿轮啮合处的受力方向。
20、如图所示的传动系统中，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：（1）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。
{参考答案}1、解：（1）轴II 向右，轴III 向左。
（2分，每个1分）（2）齿轮3左旋，齿轮4右旋。
（2分，每个1分）（3）F a2=F a3，即：23233322tan tan ,tan tan ββββt t t t F F F F ==（3分） 由中间轴的力矩平衡，得 223322d F d F t t = 则：2232232223tan cos /533cos /175tan tan tan ββββββ⨯⨯===d d F F t t （2分） 得 ：1438.015sin 533175sin 3=︒⨯⨯=β 则：2161827.83'''︒=︒=β（2分） （4）齿轮1，向下；齿轮2，向上；齿轮3，向下，齿轮1，向上。
（4分，每个1分）2、解：（1）因两对齿轮传递的P 1和n 1相等，故主动轴上的转矩也应相等，即=⋅⨯⨯=⨯=mm N n P T )200/131055.9(/1055.961161620750 mm N ⋅ （3分）（2）计算β=9°的齿轮传动的轴向力：)/(cos 6207502/21111z m d T F n t β⨯⨯===[2×620 750×cos9°/（4×6）]=5109 N （3分）F a 1=F t 1tan β=5109×tan 9°N=809N=F a 2 （3分） （3）计算β=18°的齿轮传动的轴向力：495060418cos 6207502cos 2211111=⨯︒⨯⨯==='z m T d T F n t βN （3分） 211159918tan 4920tan a t a F N F F '==︒⨯='='β （3分）3、解：（1）根据轴III 转向n III ，在图上标出n I 和n II 的转向。
（2分）而齿轮3应为右旋，齿轮4左旋，齿轮2右旋。
（3分）（2）根据主动轮左、右手定则判断出F a 1、F a 3；根据齿轮2是从动轮，齿轮3是主动轮判断F t 2、F t 3；根据径向力指向各自轴心的原则，判断径向力F r 2、F r 3；的方向。
F a 1、F a 3、F t 2、F t 3、F r 2、F r 3已在啮合点画出。
（6分）（3）若使轴Ⅱ轴承不受轴向力，则，|F a 2|=|F a 3|，333222tan tan ββt a t a F F F F == （2分）所以， 3322tan tan ββt t F F =22223332232323tan cos /cos /tan tan tan ββββββz m z m d d F F n n t t ===得 14855.014sin 573215sin sin 222333=︒⨯⨯⨯==ββz m z m n n β3=43238'''︒ （2分）10、解：（1）计算大齿轮螺旋角β由 ()βcos 221n z z m a +=得 ()()222210395.21120290222arccos 2arccos 21n '''==⨯+⨯=+= a z z m β （2分） 左旋。
（1分） （2）计算小齿轮转矩1Tmm N 5.5968732021055.91055.96161⋅=⨯⨯=⨯=n P T （3分） （3）计算齿轮的受力mm 143.470395.cos21222cos z 1n 1=⨯=⨯=βm d 切向力 N 2532143.475.596872211t1=⨯==d T F =F t 2 轴向力 N 9740395.21tan 2532tan t11=⨯==o βF F a = F a 2径向力 N 4.9870395.21cos 20tan 2532cos tan n 1r1=⨯==o o βαt F F = F r 2 （3分） 各个分力的方向。
（6分）11、（本题共15分）解：（1) m N n P T I ⋅=⨯=⋅=5.951000109550260 π， 0=II T ，m N i T T I III ⋅=⨯=⋅=75.429281265.95 （3分） （2) 受力（6分）()βcos 221n 1z z m a +=98.0cos =βa d z z d d 211221=⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=+ mm z z a d 286.1142870140012121=+=+=23112t 1671286.114105.9522t F N d T F '==⨯⨯== （2分）2r n 22r 62120tan 98.01671tan cos F N F F t '==⨯=⋅=αβ（2分） ()22t 233998.0arccos tan 1671tan a a F N F F '==⨯=⋅=β（2分）13、 解：两对齿轮接触疲劳强度相等的条件为：接触疲劳的安全系数相等。
