直齿圆柱齿轮设计例题(变载荷)_校核接触强度.
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1.在疲劳曲线上,以循环基数N0为界分为两个区:当N≥N0时,为(无限寿命区)区;当N <N0时,为(有限寿命区)区。
2.刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗(弹性变形)的能力。
零件材料的弹性模量越小,其刚度就越(小)。
3.润滑油的(油)性越好,则其产生边界膜的能力就越强;(粘度)越大,则其内摩擦阻力就越大。
4.为改善润滑油在某些方面的性能,在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为(添加剂)。
5.正是由于(弹性滑动)现象,使带传动的传动比不准确。
带传动的主要失效形式为(打滑)和(带的疲劳破坏)。
6.蜗杆传动的主要缺点是齿面间的(相对滑动速度)很大,因此导致传动的(效率)较低、温升较高。
7.链传动水平布置时,最好(紧边)边在上,(松边)在下。
8.设计中,应根据被联接轴的转速、(转矩)和(直径)选择联轴器的型号。
9.径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为(相对间隙);而(偏心距)与(半径间隙)之比称为偏心率 。
10.对于普通平键,考虑到载荷分布的不均匀性,双键联接的强度按(1.5 )个键计算。
1.当所受轴向载荷通过(螺栓组形心)时,螺栓组中各螺栓承受的(轴向工作拉力)相等。
2.从结构上看,带轮由(轮毂)、轮辐和(轮缘)三部分组成。
3.在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中,以(节点)为计算点,把一对轮齿的啮合简化为两个(圆柱体)相接触的模型。
4.按键齿齿廓曲线的不同,花键分为(矩形)花键和(渐开线)花键。
5.请写出两种螺纹联接中常用的防松方法:(双螺母等)和(防松垫圈等)。
6.疲劳曲线是在(应力比)一定时,表示疲劳极限与(循环次数)之间关系的曲线。
γN7.理论上为(点)接触或(线)接触的零件,在载荷作用下,接触处局部产生的应力称为接触应力。
8.开式齿轮传动的主要失效形式是:(齿面的磨粒磨损)和(断齿)。
9.径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、(速度)和(pv值)不超过许用值。
10.在类型上,万向联轴器属于(无弹性元件的挠性)联轴器,凸缘联轴器属于(刚性)联轴器。
第6章:三、作业与练习1、图所示螺栓连接中采用2个M 20的螺栓,其许用拉应力为[σ]=160MPa ,被联接件结合面的摩擦系数μ=0.2,若考虑摩擦传力的可靠系数f k =1.2,试计算该连接允许传递的静载荷Q F 。
2、题2图所示,凸缘联轴器由HT 200制成,用8个受拉螺栓联接,螺栓中心圆直径D =220mm ,联轴器传递的转矩T =5000N.m ,摩擦系数μ=0.15,可靠性系数f k =1.2,试确定螺栓直径。
3、题3图所示两根钢梁,由两块钢盖板用8个M 16的受拉螺栓联接,作用在梁上的横向外力F R =1800N ,钢梁与盖板接合面之间的摩擦系数μs =0.15,为使联接可靠,取摩擦力大于外载的20%,螺栓的许用应力[σ]=160MPa ,问此联接方案是否可行?题2图题1图题3图4、题4图所示的气缸盖连接中,已知:气缸中的压力在0到1.5MPa 间变化,气缸内径D =250mm ,螺栓分布圆直径0D =346mm ,凸缘与垫片厚度之和为50mm 。
为保证气密性要求,螺栓间距不得大于120mm 。
试选择螺栓材料,并确定螺栓数目和尺寸。
5、题5图所示有一支架用一组螺栓与机座联接如图示,所受外载为F =10000N ,45=α。
结合面的摩擦系数为0.15,摩擦传力可靠系数2.1=f K ,螺栓的许用应力[]400=σMPa 。
试求螺栓的计算直径。
第7章 三、作业与练习1、题1图所示为在直径d =80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮,轮毂长L =1.5d ,工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸,并计算其能传递的最大转矩。
题5图第11章 带传动 三、作业与练习1、已知某单根普通V 带能传递的最大功率P =4.7kW,主动轮直径D 1=100mm ,主动轮转速n 1=1800r/min,小带轮包角α= 1350,带与带轮间的当量摩擦系数25.0=v μ。
求带的紧边拉力1F 、松边拉力及有效拉力F (忽略离心拉力)。
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 mC .45 钢齿面高频淬火D .铸钢 ZG310-5707-6.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 .H 1 =H 2B. H 1 <H 2C .H 1 >H 2D .H 1 ≤H 2 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. F 1 > F 2B. F 1 < F 2C.F 1=F 2D.F 1 ≤F 27-10.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z1的原则是。
A.z1越多越好B.z1越少越好C.z1≥17,不产生根切即可D.在保证弯曲强度的前提下选多一些7-12.设计硬齿面齿轮传动,当直径一定,常取较少的齿数,较大的模数以。
一、填空题:1.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变,增加两轮的齿数和,则弯曲强度____________,接触强度______________。
2.闭式软齿面齿轮传动首先按____________强度进行设计计算,确定传动的几何尺寸,然后校核____________强度。
3.在齿轮传动中,当其它条件不变,作用于齿轮轮齿上的载荷增加为2倍时,弯曲应力增加为___________倍;接触应力增加为______倍。
4.在单向转动的齿轮上,由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹,一般容易在轮齿的______________首先出现和扩展。
5.齿轮的主要失效形式有___________、_____________、____________、__________、__________。
6.在齿轮传动设计中,齿宽系数减小,则齿向载荷分布(不均)系数dK_____________。
7.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是________________________________,预防措施是___________________________________________________。
8.标准直齿圆柱齿轮传动,轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于。
9.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是、;特点为、;预防措施是________________、______________________。
10.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法,主要与____________有关。
二、单项选择题:1.圆柱齿轮传动,当齿轮直径不变,而增加齿数时,可以__________。
A.提高轮齿的弯曲强度B.提高齿面的接触强度C.改善传动的平稳性和降低振动噪声D.提高抗磨损寿命2.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法与_______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3.一对圆柱齿轮,在确定大小齿轮的宽度时,通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮的宽一些,其目的是______。
习题一一、填空题1、两构件通过____或_____接触组成的运动副称为高副。
机构要能够动,其自由度必须_______。
2、V带传动的主要失效形式是___________和_ __________。
3、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时,取__ _________处的接触应力为计算依据,其载荷由__ ________对齿轮承担。
4、工作时既受弯矩又传递转矩的轴称为_______轴。
传动轴只传递而不承受,心轴只承受. 而不传递。
强度进行设计,而按 5、对于闭式软齿面齿轮传动,主要按强度进行校核,这时影响齿轮强度的最主要几何参数是。
、6、一对标准渐开线斜齿圆柱齿轮要正确啮合,它们必须满足。
和7、凸轮机构中,从动件的运动规律取决于___ _______的形状。
8、带轮的基准直径越小,带所产生的弯曲应力越___ ________。
9、根据工作原理分类,螺栓联接采用对顶螺母防松是属于________防松。
10、普通螺栓联接在工作时主要承受拉力,它的主要失效形式是螺纹部分的__ ____________或_ ________________。
11、磨粒磨损和弯曲疲劳折断是_ ________________齿轮传动的主要失效形式。
12、型号为6307的滚动轴承,其内径____________mm,公差等级为____________。
二、选择题1.在曲柄摇杆机构中,为提高机构的传力性能,应该_________。
A.增大传动角B.减少传动角C.增大压力角D.减少极位夹角2.链条的节数宜采用____________。
A.奇数B.偶数C.5的倍数D.3的倍数3.带传动在工作时产生弹性滑动,是由于__________。
A.包角 1太小B.初拉力F0太小C.紧边与松边拉力不等D.传动过载4.对于普通螺栓联接,在拧紧的螺栓杆截面所受载荷是____ _______。
A.压力B.扭矩C.拉力D.拉力和扭矩5.渐开线标准齿轮的根切现象发生在__________。
第十章齿轮传动一、填空题1、在齿轮传动、带传动和链传动三种传动中,瞬时传动比恒定的是____________。
2、磨粒磨损和弯曲疲劳折断是_________________齿轮传动的主要失效形式。
3、在轮齿弯曲强度计算中,齿形系数Y Fa的大小与、变位系数x、斜齿轮的螺旋角β和分度圆上压力角α有关,而与无关。
4、一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是,其接触强度的关系是。
5、模数是齿轮的参数,是齿轮各部分几何尺寸计算的,齿形的大小和强度与它成。
6、齿数愈少,齿根厚度就愈;轮齿的弯曲应力就愈;因此,齿形系数Y f 就愈。
7、理想的齿轮材料性能应是齿面;齿芯。
8、在闭式齿轮传动中,当齿轮的齿面硬度HBS<350时,通常首先出现破坏,应首先按进行设计;但当齿面硬度HBS>350时,则易出现破坏,应首先按进行设计。
9、在齿轮传动中,若一对齿轮采用软齿面,则小齿轮的材料硬度应比大齿轮的材料硬度高HBS。
10、对于闭式软齿面齿轮传动,主要按进行设计;对于开式齿轮传动,虽然主要失效形式是磨损,但目前仅以作为设计准则,这时影响齿轮强度的主要参数是。
11、已知减速直齿锥齿轮传动,大齿轮所受三个分力的大小分别为:2360N,272N,816N,试分别指出:F t2=_________N,F a2=___________N,F r2=_________N。
12、开式齿轮传动的主要失效形式是:_________和_________。
二、判断题1、带传动和渐开线齿轮传动都能实现准确的传动比传动。
()2、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应该增加齿数。
()3、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。
()4、一对齿轮啮合时,其大、小齿轮的接触应力是相等的;而其许用接触应力是不相等的;小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的。
()5、为提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度应:在分度圆直径不变条件下增大模数。
()6、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应:增加齿数。
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mC .45钢齿面高频淬火D .铸钢ZG310-5707-6.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 .=B. <1H σ2H σ1H σ2H σC .> D .≤1H σ2H σ1H σ2H σ7-8.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. > B. < 1F σ2F σ1F σ2F σC. = D. ≤1F σ2F σ1F σ2F σ7-10.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。
第十章齿轮传动一、填空题1、在齿轮传动、带传动和链传动三种传动中,瞬时传动比恒定的是____________。
2、磨粒磨损和弯曲疲劳折断是_________________齿轮传动的主要失效形式。
3、在轮齿弯曲强度计算中,齿形系数Y Fa的大小与、变位系数x、斜齿轮的螺旋角β和分度圆上压力角α有关,而与无关。
4、一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是,其接触强度的关系是。
5、模数是齿轮的参数,是齿轮各部分几何尺寸计算的,齿形的大小和强度与它成。
6、齿数愈少,齿根厚度就愈;轮齿的弯曲应力就愈;因此,齿形系数Y f就愈。
7、理想的齿轮材料性能应是齿面;齿芯。
8、在闭式齿轮传动中,当齿轮的齿面硬度HBS<350时,通常首先出现破坏,应首先按进行设计;但当齿面硬度HBS>350时,则易出现破坏,应首先按进行设计。
9、在齿轮传动中,若一对齿轮采用软齿面,则小齿轮的材料硬度应比大齿轮的材料硬度高HBS。
10、对于闭式软齿面齿轮传动,主要按进行设计;对于开式齿轮传动,虽然主要失效形式是磨损,但目前仅以作为设计准则,这时影响齿轮强度的主要参数是。
11、已知减速直齿锥齿轮传动,大齿轮所受三个分力的大小分别为:2360N,272N,816N,试分别指出:F t2=_________N,F a2=___________N,F r2=_________N。
12、开式齿轮传动的主要失效形式是:_________和_________。
二、判断题1、带传动和渐开线齿轮传动都能实现准确的传动比传动。
()2、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应该增加齿数。
()3、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。
()4、一对齿轮啮合时,其大、小齿轮的接触应力是相等的;而其许用接触应力是不相等的;小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的。
()5、为提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度应:在分度圆直径不变条件下增大模数。
()6、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应:增加齿数。
1、为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧解题要点:(1)齿根弯曲疲劳强度计算时,将轮齿视为悬臂梁,受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。
(2)齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化,又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。
(3)在反复变应力的作用下,由于齿轮材料对拉应力敏感,故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。
2、有一闭式齿轮传动,满载工作几个月后,发现硬度为200~240HBS 的齿轮工作表面上出现小的凹坑。
试问:(1)这是什么现象(2)如何判断该齿轮是否可以继续使用(3)应采取什么措施解题要点:(1)已开始产生齿面疲劳点蚀,但因“出现小的凹坑”,故属于早期点蚀。
(2)若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀,该齿轮仍可继续使用。
(3)采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中,均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。
3、一对齿轮传动,如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀哪个轮齿不易产生弯曲疲劳折断并简述其理由。
解题要点:(1) 大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等,通常21HP HP σσ>, 而21H H σσ=,故小齿轮齿面接触强度较高,则不易出现疲劳点蚀。
(2)比较大、小齿轮的111Sa Fa FP Y Y σ与222Sa Fa FP Y Y σ,若111Sa Fa FP Y Y σ<222Sa Fa FP Y Y σ,则表明小齿的弯曲疲劳强底低于大齿轮,易产生弯曲疲劳折断;反之亦然。
4、图为两级斜齿圆柱齿轮减速器,已知条件如图所示。
试问: (1) 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(2) 低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值,才能使 轴Ⅱ轴上轴向力相互抵 解题要点:(1)轴Ⅱ上小齿轮为左旋;Ⅲ轴上大齿轮为左旋。
(2)若要求Ⅱ轴上轮1、2的轴向力能互相抵消,则必须满足下式: F a1=F a2即 12122211tan tan ,tan tan ββββt t t t F F F F == 由中间轴的力矩平衡,得222211d F d F t t = 则 1121211212tan cos /513cos /175tan tan tan ββββββ⨯⨯===d d F F t t 得1438.015sin 513175sin 2=︒⨯⨯=β 则 2161827.82'''︒=︒=β5、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°。
表1 使用系数K A数值备注使用系数K A 1表1动载系数K V1.27级精度均匀平稳齿间载荷分布K α 1.27级表面硬斜齿 8级表面软斜齿轻微冲击1.93968齿向载荷分布K β 1.347表4中等冲击齿宽系数Φd 齿宽b/小齿d11表5严重冲击3.220一般为20表2 动载系数Kv(锥形齿按低14直齿轮为01.900.318*Φd*Z 1*tan β0.881.64公式很打脑壳若已知P(kw)10若已知T(N.mm)99468.75参数小齿轮大齿轮备注齿数z 2477Z2=Z1*u斜齿轮当量齿数Z V 26.2784.29Zv=Zcos 3β齿形系数Y Fa 2.567 2.202应力矫正系数Y sa 1.59 1.77Y Fa *Y sa4.07 3.90相配合的齿轮数j11工作寿命L(h)班次*班时*天数*年限表3 齿间载荷分布K α转速n(r/min)960300应力循环次数N 4.15E+09 1.30E+09N=60njL 寿命系数K N 0.90.95表6齿面硬度(HBS)300250疲劳极限σFE 400380表8中ML与MQ表4 齿向载荷分布K β(8级精许用应力[σF ]240240.67[σ]=K N *σFE /S,Yfa*Ysa/[σF ]0.01700.0162选大的带入计算斜齿轮最小模数m1.79参数小齿轮大齿轮备注应力循环次数N 4.15E+09 1.30E+09N=60njL 寿命系数K N 0.950.95表7齿面硬度(HBS)300250疲劳极限σHlim 620550表9许用应力[σH ]589522.5[σ]=KN*σHlim/S,S取1圆柱齿轮强度计算与校核按齿根弯曲疲劳强度计算最小模数参数与条件载荷状态载荷分布系数K=K A *K V *K α*K β=齿间载荷分布Kα(β≤30°)传动比u压力角α斜齿轮螺旋角β(推荐8~20°)动载系数Kv斜齿轮纵向重合度εβ斜齿轮螺旋角影响系数Y β斜齿轮端面重合系数εα小齿轮传递功率与转矩2选1输入72000按齿面接触疲劳强度计算最小分度圆[]32112F SaFa d Y Y Z KT m σφ•≥取[σH ]小值取[σH ]小值189.8表102.448级精度直接查表;高于8级,斜齿轮最小分度圆d162.31表5 齿宽系数Φd(b/d1)小齿轮装置状况直齿和斜齿开式齿轮m≥ 2.06放大1.1~1.15倍人字齿轮m≥1.79d1≥62.31表8 弯曲疲劳强度极限σFE齿宽b=Φdxd1小齿轮一般+5~10表6 弯曲疲劳寿命系数K FN表9 接触疲劳强度极限σHlim表7 接触疲劳寿命系数K HN522.5弹性影响系数Z E (MPa1/2)斜齿轮区域系数Z H (α=20°时)根据工作环境确定最小模数与最小分度圆、齿宽闭式齿轮[]3211232.21⎪⎪⎭⎫⎝⎛•+•≥H E d Z u u KT d σφ。