齿面胶合高速和低速重载的齿轮传动
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第一章绪论习题答案思考题1)机器是由哪些基本部分构成?各部分作用是什么?2)什么是专用零件?什么是通用零件?试举例说明。
3)机械设计的研究对象是什么?学习时应注意哪些问题?4)机械零件的主要失效形式及设计准则是什么?5)设计机器应满足哪些基本要求?1)答:机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。
原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。
传动装置是按执行机构作业的特定要求,把原动机的运动和动力传递给执行机构。
执行机构也是工作部分,直接完成机器的功能。
2)答:所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。
如轴、轴承和齿轮等。
专用零件是某些机器使用的零件,例如:发动机中的曲轴、汽轮机中的叶片。
3)答:本课程是研究普通条件下,一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。
学习时应注意以下问题:1)理论联系实际。
2)抓住课程体系。
3)要综合运用先修课程的知识解决机械设计问题。
4)要理解系数引入的意义。
5)要努力培养解决工程实际问题的能力。
4)答:机械零件的主要失效形式有强度失效(因强度不足而断裂)、刚度失效(过大的变形)、磨损失效(摩擦表面的过度磨损),还有打滑和过热,联接松动,管道泄漏,精度达不到要求等等。
设计准则是1)强度准则2) 刚度准则3) 耐磨性准则4) 振动稳定性准则5) 热平衡准则6) 可靠性准则5)设计任何机器都必须满足如下要求1)使用要求2)经济性要求3)安全性要求4)其他要求(1)环保要求(2)外观要求(3)体积重量要求等第二章带传动习题1. 选择题1) 带传动中,在预紧力相同的条件下,V带比平带能传递较大的功率,是因为V带__3__.(1)强度高 (2)尺寸小 (3)有楔形增压作用 (4)没有接头2) 带传动中,若小带轮为主动轮,则带的最大应力发生在带__1__处(1)进入主动轮 (2)进入从动轮 (3)退出主动轮(4)退出从动轮3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为__4__.(1)带的材料不符合虎克定律 (2)带容易变形和磨损 (3)带在带轮上打滑 (4)带的弹性滑动4)带传动打滑总是__1__.(1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先开始 (3)在两轮上同时开始5) V带传动设计中,限制小带轮的最小直径主要是为了_2___.(1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角6) 带传动的主要失效形式之一是带的__3__。
第四章齿轮传动§4-4 齿轮的加工和失效形式一、填空题1.4.5.6.二、判断题(X)1.用展成法加工齿轮,精度低,生产效率低,一般用于单件、小批量生产。
(仿形法(又叫成形法))(X)2.用仿形法加工街轮的生产效率高,所以在成批、大量生产中广泛采用。
(展成法)(X)3.齿面磨损多发生在闭式齿轮传动中。
(开式)( )4.严重的齿面点蚀会造成齿轮传动不平稳,产生噪声,从而使齿轮失去工作能力。
(X)5.齿面点蚀多发生在开式齿轮传动中。
(闭式)三、选择题1.为防止轮齿折断,应采用的方法是( C )。
A.加润滑剂B.改善工作环境C. 避免过载冲击2.齿面胶合常发生在( A ) 中。
A.高速重载的闭式齿轮传动B.高速重载的开式齿轮传动C.低速轻载的开式齿轮传动3.齿轮传动时,由于接触表面裂纹扩展,使表层上小块金属脱落,形成麻点和斑坑,这种现象称为( A );较软轮齿的金属被熔焊在另一轮齿的齿面上,形成沟痕,这种现称为( D )。
A.齿面点蚀 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面胶合4.开式齿轮传动-般不会发生的失效形式为(A ) A.齿面点蚀 B.齿面磨损 C.轮齿折断5.以下齿轮加工方法中,不属于展成法的是( B )。
A.滚齿 B.铣齿 C.磨齿四、问答题1. 齿轮轮齿的加工方法有哪两类?各适用于什么场合?答:切削加工就齿形形成的原理,可分为仿形法和展成法两种。
仿形法适用于单件、小批量生产。
展成法适用于成批、大量生产。
2. 齿轮传动中的齿面点蚀是怎样发生的?怎样避免产生点蚀现象?答:齿轮工作时,轮齿工作表面反复受到接触挤压作用,当齿面接触应力的大小和循环次数超过一定限度时,齿面会产生细微的疲劳裂纹,在相啮合轮齿的挤压下,渗入裂缝的润滑油被封闭并且油压急剧升高,促使裂纹沿表层不断扩展,最终导致齿面表层小片金属的剥落,形成斑坑,这种现象称为齿面点蚀(简称点蚀)。
提高齿面硬度和减小齿面粗糙度、选用黏度高的润滑油都有利于防止点蚀的发生。
一、填空题及选择填空题(27分,每空1分)1.当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。
2. 一公称直径为d=16mm的螺纹副,螺纹头数n=2,螺距p=4mm, 螺纹中径d2=D2=14mm,牙侧角β=15º,螺纹副材料的当量摩擦系数f´=0.08~0.10, 经计算该螺纹副a自锁性要求。
a.满足 b.不满足3. 导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损,设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算;半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大,所以主要适用于轴端。
4. 作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为φ=40º,相应的V带轮轮槽的两侧面夹角则b。
a.大于40ºb.小于40ºc. 等于40º。
5. 传动带所能传递的最大有效圆周力F max与初拉力F0、带在小带轮上的包角α1、带与带轮间的摩擦系数f等因素有关,它们的值越大,F max就越大。
当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时,带在带轮上发生打滑现象;而且在传动比大于1的情况下,打滑总是先从小带轮上开始的,其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角(或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角)。
6. 齿轮传动的五种主要失效形式中,最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断;软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀;高速重载齿轮传动易发生热胶合;轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。
7. 下列齿轮参数中,对齿形系数Y F没有影响的是e。
a. 齿数b. 变位系数c. 齿顶高系数d. 压力角e. 模数8. 按国家标准GB/292-93规定,型号7212 C/DB轴承的类型为角接触球轴承,宽度类型为窄系列,精度等级为P0,公称接触角α=15º。
9. 对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀, 对于不转动、低速或摆动的轴承,主要失效形式是局部塑性变形, 对于高速轴承,发热以至胶合是其主要失效形式。
考试科目: 机 械 设 计 考试时间: 120分钟 试卷总分 100分一、简答题 (本大题共4小题,总计26分)1、齿轮强度计算中,有哪两种强度计算理论?分别针对哪些失效?若齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是什么? (6分)齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算,齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。
齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计,校核齿根的弯曲疲劳强度。
2、连接螺纹能满足自锁条件,为什么还要考虑防松?根据防松原理,防松分哪几类?(8分)因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时,螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失,不再满足自锁条件。
这种情况多次重复,就会使联接松动,导致机器不能正常工作或发生严重事故。
因此,在设计螺纹联接时,必须考虑防松。
根据防松原理,防松类型分为摩擦防松,机械防松,破坏螺纹副关系防松。
3、联轴器和离合器的功用是什么?二者的区别是什么?(6分)联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。
二者区别是:用联轴器联接的两轴在工作中不能分离,只有在停机后拆卸零件才能分离两轴,而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。
4、链传动产生动载荷的原因是什么?为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距?(6分)小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。
二、选择题 (在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。
本大题共12小题,总计24分)1、当两个被联接件之一太厚,不易制成通孔且需要经常拆卸时,往往采用 B 。
A .螺栓联接B .双头螺柱联接C .螺钉联接 2、滚动轴承中,为防止轴承发生疲劳点蚀,应进行 A 。
A. 疲劳寿命计算 B. 静强度计算 C. 极限转速验算 3、阿基米德蜗杆的 A 参数为标准值。
A. 轴面B. 端面C. 法面4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z 1<Z 2 , b 1>b 2,其齿面接触应力的大小为 A 。
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、机器设计的基本要求:功能要求、可靠性要求、经济性要求、操作方便和安全要求、造型色彩要求2、机器设计的一般程序:产品规划、运动系统方案设计、技术设计、试制生产及销售3、机械设计方法:传统设计方法(经验设计、类比设计、半经验设计)、现代设计方法4、机构的组成要素:构件和运动副5、机构运动简图:从运动学角度出发,将实际机器中与运动无关的因素加以简化和抽象,得到的与实际机器有完全相当运动特性的图形。
实际反映了机器中各个运动构件在某一瞬时相对机架的位置6、机构运动简图必须反映与机构运动情况有关的尺寸要素,正确标出转动副的转动中心,移动副的导路方向,高副的接触点。
7、复合铰链:由三个或三个以上构件同时在一处用转动副连接。
8、局部自由度:机构中某些构件具有的并不影响其他构件运动关系的自由度9、虚约束:某些情况下,机构中有些运动副与其他运动副引入的约束相重复。
此时,这些运动副对构件的约束形式上虽然存在实际上并不起作用。
10、速度瞬心:两个互作平面平行运动的构件上绝对速度相等的瞬时重合点11、平面连杆机构:由若干个刚性构件通过低副连接而成,且各构件均在相互平行的平面内运动的机构12、机构演化目的:主要是满足机构运动方面的要求和结构设计的要求,同时也改善构件受力状况13、四杆机构演化形式:(1)改变构件形状和尺寸:曲柄滑块机构、双滑块机构(2)变更机架[倒置]:导杆机构、摇块机构、定块机构(3)扩大转动副14、平面连杆机构运动设计问题:(1)实现给定的运动要求:要求实现连杆的几个给定位置、实现连架杆的给定运动规律、实现给定轨迹(2)满足各种附加要求15、铰链四杆机构基本形式:曲柄摇杆机构能实现(等速或不等速)整圈转动和(等速或不等速)往复摆动之间的转换;双曲柄机构:两连架杆可分别绕固定铰链中心整圈转动而均为曲柄(一个做等速运动时,另一个一般为非等速,特例平行四边形机构)双摇杆机构:两连架杆只能分别在一定角度范围内往复摆动而均为摇杆。
第十章齿轮传动本章主要内容⏹齿轮传动类型和特点;⏹齿轮传动的受力分析、计算载荷、各种载荷系数的物理意义及其影响因素;⏹齿轮传动的失效形式及其机理、特点、预防措施;⏹齿轮材料的基本要求、常用的热处理方法及材料的选用原则;⏹直齿圆柱齿轮承载能力计算,斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮承载能力计算特点;⏹齿轮的结构设计;⏹齿轮传动的润滑。
重点难点⏹齿轮传动的受力分析、计算载荷、各种载荷系数的物理意义及其影响因素;⏹齿轮传动的失效形式及其机理、特点、预防措施;⏹直齿圆柱齿轮承载能力计算。
第一节概述一、齿轮传动的特点、类型和基本问题齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一,其应用范围十分广泛,型式多样,传递功率从很小到很大(可高达近十万千瓦)。
1、齿轮传动的主要特点:◆效率高可达99%。
在常用的机械传动中,齿轮传动的效率为最高;◆结构紧凑与带传动、链传动相比,在同样的使用条件下,齿轮传动所需的空间一般较小;◆工作可靠,寿命长与各类传动相比◆传动比稳定无论是平均值还是瞬时值。
这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一;◆成本高,不适于远距离传动与带传动、链传动相比,齿轮的制造及安装精度要求高。
2、齿轮传动的分类按齿轮类型分:直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动锥齿轮传动按装置形式分:开式传动、半开式传动、闭式传动。
按使用情况分:动力齿轮─以动力传输为主,常为高速重载或低速重载传动。
传动齿轮─以运动准确为主,一般为轻载高精度传动。
按齿面硬度分:软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS)硬齿面齿轮(齿面硬度>350HBS)3、两个基本问题:(1)传动平稳就是要保证瞬时传动比恒定,从而尽可能减小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。
(2)足够的承载能力就是要在尺寸、质量较小的前提下.保证齿轮的强度、耐磨性等方面的要求。
保证在预定的使用期限内不发生失效。
二、精度选择齿轮精度等级应根据传动的用途,使用条件、传动功率和圆周速度等确定。
表10—8给出了各类机器所用齿轮的精度等级。
一、齿面点蚀
1、产生原因及现象:脉动偱环的接触应力→齿面产生微小裂纹,在齿轮的挤压下润滑油压上升→裂纹扩展,小块金属剥落→小坑(麻点)
2、发生部位:靠近节线的齿根面处
3、发生场合:闭式传动
4、预防措施:提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、合理选择润滑油的粘度及采用正角度变位齿轮传动
二、齿面磨损
1、产生原因及现象:铁屑、灰层进入,啮合齿面间的相对滑动摩擦而产生磨损,齿形变瘦
2、发生场合:开式传动
3、预防措施:采用闭式传动,提高齿面硬度,减小接触应力,降低表面粗糙度值,保持润滑油的清洁
三、齿面胶合
1、产生原因:高速重载时散热不好,低速重载时,压力过大,使油膜破坏,金属熔焊在一起而发生胶合。
2、发生部位:靠近节线的齿顶面
3、发生场合:高速、低速重载齿轮
4、预防措施:适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料
四、齿面塑性变形(飞边)
1、产生原因:较软齿面的齿轮在频繁起动和严重过载,由于齿面很大压力和摩擦力的作用使齿面金属局部塑性变形
2、发生部位:主动轮形成凹沟,从动轮齿面形成凸棱
3、预防措施:提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油,避免频繁起动和严重过载
五、轮齿折断
1、原因:变载(疲劳、过载)
2、发生后果:不能正常传动,甚至造成重大事故
3、发生场合:开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中
4、预防措施:选择适当的模数和齿宽,采用合适的材料及热处理工艺,减小齿根处的应力集中。