① 按齿面接触的疲劳强度设计
大学机械设计B考试试题及答案 (1)
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，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。
得分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 。
机械设计期中考试和答案
杭州师范大学钱江学院2010 —2011学年第二学期期中试卷________ __专业《 机械设计》答案一、单选题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的序号填入题后的横线上。
每小题2分，共20分。
）1.螺纹联接防松的根本问题在于 C 。
A 、增加螺纹联接的轴向力B 、增加螺纹联接的横向力C 、防止螺纹副的相对转动D 、增加螺纹联接的刚度 2．普通螺栓受横向工作载荷时，主要靠 B 来承担横向载荷。
A 、挤压力B 、摩擦力C 、剪切力3．变应力特性可用σmax 、σmin 、σa 、σm 、r 等五个参数中的任意 B 个来描述。
A ．一个 B ．两个 C ．三个 D ．四个 4. 带传动工作时产生弹性滑动是因为 B 。
A ．带的预紧力不够B ．带的紧边拉力和松边拉力不等C ．带绕过带轮时有离心力D ．带和带轮间的摩擦力不够的弹性滑动 5．在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，对轮齿的弯曲强度是 A A. 下降 B.不变 C.提高 D.不确定 6．在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是 A 。
A 、三角形螺纹B 、梯形螺纹C 、锯齿形螺纹D 、矩形螺纹 7．链传动中链节数取偶数，链轮齿数取奇数，最好互为质数，其原因是 A 。
A ．磨损均匀 B.具有抗冲击力 C.减少磨损与胶合 D.瞬时传动比为定值 8．带传动主要是依靠 C 来传递运动和功率的。
A ．带与带轮接触面之间的正压力B ．带的紧边拉力C.带与带轮接触面之间的摩擦力 D ．带的初拉力9. 标准平键的承载能力通常取决于 CA 键的抗剪强度 B.键的弯曲强度C.键联接工作表面的挤压强度D.轮毂的挤压强度 10.齿轮的齿面疲劳点蚀首先发生在 A 的部位。
A ．靠近节线的齿根表面上 B.靠近节线的齿顶表面上； C ．在节线上 D.同时在齿根和齿顶表面上。
二、填空题（每空1分，共20分。
）1．滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其 套筒和内链板 之间外链板与销轴之间分别为过盈配合，而 滚子与套筒 之间、 套筒与销轴 之间分别为间隙配合。
机械设计考研《机械设计基础》2021考研真题库
机械设计考研《机械设计基础》2021考研真题库第一历年考研真题34一普通螺栓连接，未承受外部拉力时所受预紧力为F1，在受工作拉力F后，残余预紧力变为F2，则此时螺栓所受的总拉力F0为（）。
[湘潭大学2016研] A．F1＋FB．F2＋FC．F1＋F2D．F1＋F－F2【答案】B查看答案【解析】受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接中，螺栓受的总拉力等于工作拉力与被连接件作用的剩余预紧力之和，即。
此外，螺栓所受总拉力还可以表示为：，其中相对刚度系数Kc＝C1/（C1＋C2），与螺栓刚度C1和被连接件刚度C2相关。
35斜齿轮当量齿轮的齿数主要用于（）。
[浙江理工大学2019研]A．确定斜齿轮不发生根切的最少齿数B．选取齿轮铣刀的刀号C．用来计算斜齿轮的强度D．以上都是【答案】D查看答案【解析】斜齿轮当量齿轮的齿数与加工和强度计算校核都有关系，即与A、B、C三个选项的内容均有关。
36软齿面闭式齿轮传动的设计准则是（）。
[浙江理工大学2019研]A．按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度B．按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度C．按齿根弯曲疲劳强度设计，并考虑磨损的影响，将模数适当增大D．按齿面胶合强度设计，校核齿面接触疲劳强度【答案】A查看答案【解析】齿轮设计校核准则：①闭式软齿面齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核；②闭式硬齿面齿轮传动：按齿面弯曲疲劳强度设计，按齿根接触疲劳强度校核；③开式齿轮传动：按齿面弯曲疲劳强度设计，为考虑磨损，需要放大10%模数。
37有三个齿轮，齿轮1是标准齿轮，齿轮2是正变位齿轮，齿轮3是负变位齿轮，它们的模数、齿数和压力角均相同，则它们的齿形系数关系为（）。
[浙江理工大学2019研]A．Y F3＞Y F1＞Y F2B．Y F1＞Y F3＞Y F2C．Y F1＞Y F2＞Y F3D．Y F2＞Y F1＞Y F3【答案】D查看答案【解析】齿形系数与齿制、变位系数和齿数有关，与模数无关，且与变位系数成正比。
机械设计复习题(十)
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。
齿轮传动的强度设计计算
1. 齿面接触疲劳强度的计算齿面接触疲劳强度的计算中，由于赫兹应力是齿面间应力的主要指标，故把赫兹应力作为齿面接触应力的计算基础，并用来评价接触强度。
齿面接触疲劳强度核算时，根据设计要求可以选择不同的计算公式。
用于总体设计和非重要齿轮计算时，可采用简化计算方法；重要齿轮校核时可采用精确计算方法。
分析计算表明，大、小齿轮的接触应力总是相等的。
齿面最大接触应力一般出现在小轮单对齿啮合区内界点、节点和大轮单对齿啮合区内界点三个特征点之一。
实际使用和实验也证明了这一规律的正确。
因此，在齿面接触疲劳强度的计算中，常采用节点的接触应力分析齿轮的接触强度。
强度条件为：大、小齿轮在节点处的计算接触应力均不大于其相应的许用接触应力，即：⑴圆柱齿轮的接触疲劳强度计算1）两圆柱体接触时的接触应力在载荷作用下，两曲面零件表面理论上为线接触或点接触，考虑到弹性变形，实际为很小的面接触。
两圆柱体接触时的接触面尺寸和接触应力可按赫兹公式计算。
两圆柱体接触，接触面为矩形（2axb），最大接触应力σHmax位于接触面宽中线处。
计算公式为：接触面半宽:最大接触应力:•F——接触面所受到的载荷•ρ——综合曲率半径，（正号用于外接触，负号用于内接触）•E1、E2——两接触体材料的弹性模量•μ1、μ2——两接触体材料的泊松比2）齿轮啮合时的接触应力两渐开线圆柱齿轮在任意一处啮合点时接触应力状况，都可以转化为以啮合点处的曲率半径ρ1、ρ2为半径的两圆柱体的接触应力。
在整个啮合过程中的最大接触应力即为各啮合点接触应力的最大值。
节点附近处的ρ虽然不是最小值，但节点处一般只有一对轮齿啮合，点蚀也往往先在节点附近的齿根表面出现，因此，接触疲劳强度计算通常以节点为最大接触应力计算点。
参数直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮节点处的载荷为综合曲率半径为接触线的长度为，3）圆柱齿轮的接触疲劳强度将节点处的上述参数带入两圆柱体接触应力公式，并考虑各载荷系数的影响，得到：接触疲劳强度的校核公式为：接触疲劳强度的设计公式为：•KA——使用系数•KV——动载荷系数•KHβ——接触强度计算的齿向载荷分布系数•KHα——接触强度计算的齿间载荷分配系数•Ft——端面内分度圆上的名义切向力，N；•T1——端面内分度圆上的名义转矩，N.mm；•d1——小齿轮分度圆直径，mm；•b ——工作齿宽，mm，指一对齿轮中的较小齿宽；•u ——齿数比；•ψd——齿宽系数，指齿宽b和小齿轮分度圆直径的比值（ψd=b/d1）。
单级直齿圆柱齿轮减速器计算
单级直齿圆柱齿轮减速器计算、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。
查阅表[1] 表6-8，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数：Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78由课本表6-12取φd=1.1(3)转矩T1T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm(4)载荷系数k : 取k=1.2(5)许用接触应力[σH][σH]= σHlim ZN/SHmin 由课本[1]图6-37查得：σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108查[1]课本图6-38中曲线1，得ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=49.04mm模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度σ bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×78mm=195mm齿宽：b=φdd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mm b1=60mm(7)复合齿形因数YFs 由课本[1]图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)许用弯曲应力[σbb]根据课本[1]P116：[σbb]= σbblim YN/SFmin由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为：σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa校核计算σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s 因为V＜6m/s，故取8级精度合适．六、轴的设计计算从动轴设计1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。
机械制造及自动化专业毕业论文--摇摆式输送机设计
绪论当今社会，随着科技的发展，人们对于各种资源的需求和消耗是非常巨大的，因此就会牵涉到资源的开采问题，如何能够高效率,低风险,无污染的开发矿物资源是当今社会面临的重大难题。
所以针对矿产资源而开发的矿山摇摆式输送机的应用就越来越广泛。
事实上人们对输送机的研究从来没有停止过，为了满足不同的要求，出现了各式各样的输送机，有摇摆式输送机和带式输送机等。
矿山摇摆式运输机能够在恶劣的生产条件下进行工作，可以满足很多种工作条件，适用范围非常广泛。
初粘性大的物料以外，一般的固体散状物料和成件物品均可输送。
由于它的牵引构件和承载构件大多由金属材料制成，因而与其他输送机械相比所输送物料的适应性更强。
摇摆式运输机可输送重的、具有锐利棱边的、磨损性及腐蚀性强的散状物料或物品，同时适宜输送高温物体。
另外在输送过程中，还可以进行干燥、冷却、分类、请选等各种工艺作业。
但是由于其结构原因，自重大，所以消耗也多，空载功率大等原因，严重限制了它的推广和发展，这些问题都是需要进行设计和优化的。
随着人类的进步，越来越多并且越来越好的摇摆式输送机将会被制造出来，来满足生产发展的需求，它对提高生产率，降低工人劳动强度具有积极的意义。
摇摆式运输机在设计时应注意到特殊的工作环境和工作需求，转运是矿用运输机故障较多的一个环节，以德国佩雷斯露天煤矿为例,皮带运输机每年因转运站故障停车的时间平均达70小时,而由其它环节的故障引起的停车时间却很少.因此,在确定运输机系统时应尽量减少物料的转运次数.而在设计转运站时,则应特别注意此类问题。
我国摇摆式运输机，自上世纪七十年代中期开发以来，取得长足进步，但是与国外相比，仍存在较大的差距。
首先是整机性能的落后，生产输送能力相对较低，事故率高；再者使用寿命短，关键零部件使用寿命短，可靠性低；还有生产自动化程度不高，过载保护张力调节能力不足。
国外摇摆式运输机技术发展很快，其主要表现在两个方面；一方面是摇摆式运输机的功能的多元化，应用范围扩大化，发展成在各个领域可以使用的运输机械。
机械设计考研《机械设计基础》2021考研真题库
机械设计考研《机械设计基础》2021考研真题库第一历年考研真题34 —普通螺栓连接，未承受外部拉力时所受预紧力为Fi,在受工作拉力F后，残余预紧力变为F2 ,则此时螺栓所受的总拉力卩。
为（）。
［湘潭大学2016研］A . Fi + FB . F2 + FC . F1 + F2D . F1 + F-F2【答案】B查看答案【解析】受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接中，螺栓受的总拉力等于工作拉力与被连接件作用的剩余预紧力之和，即丘二尸+巧。
此外，螺栓所受总拉力还可以表示为：%=% +心，其中相对刚度系数Kc = Ci/（Ci + C2）,与螺栓刚度Ci和被连接件刚度C2相关。
35斜齿轮当量齿轮的齿数主要用于（）。
［浙江理工大学2019硏］A.确定斜齿轮不发生根切的最少齿数B.选取齿轮铳刀的刀号C.用来计算斜齿轮的强度D.以上都是【解析】斜齿轮当量齿轮的齿数与加工和强度计算校核都有关系,即与A、B、C三个选项的内容均有关。
36软齿面闭式齿轮传动的设计准则是（）。
［浙江理工大学2019硏］A•按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度B.按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度C•按齿根弯曲疲劳强度设计,并考虑磨损的影响，将模数适当增大D•按齿面胶合强度设计，校核齿面接触疲劳强度【答案】A查看答案［解析】齿轮设计校核准则：①闭式软齿面齿轮传动:按齿面接触疲劳强度设计,按齿根弯曲疲劳强度校核；②闭式硬齿面齿轮传动：按齿面弯曲疲劳强度设计,按齿根接触疲劳强度校核；③开式齿轮传动：按齿面弯曲疲劳强度设计,为考虑磨损，需要放大10%模数。
37有三个齿轮,齿轮1是标准齿轮,齿轮2是正变位齿轮,齿轮3是负变位齿轮, 它们的模数、齿数和压力角均相同，则它们的齿形系数关系为（）。
［浙江理工大学2019研］A . Y F3>Y FI >Y F2B . Y FI >Y F3>Y F2C . Y FI >Y F2>Y F3D . Y F2>Y FI >Y FS【解析】齿形系数与齿制、变位系数和齿数有关，与模数无关，且与变位系数成正比。
2011-最新陈立德版机械设计基础第10、11章课后题答案
第十章齿轮传动10.1渐开线性质有哪些？。
答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即NK=NA （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线。
（3）切点N是渐开线上K点的曲率中心，NK是渐开线上K点的曲率半径。
离基圆越近，曲率半径越少。
（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。
基圆越大，渐开线越平直。
当基圆半径无穷大时，渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？答：分度圆为人为定的一个圆。
该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准值。
节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p的距离为半径所作的圆。
标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分度圆是不重合的。
对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传动情况所决定。
10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。
10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：（1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。
（2）用变位修正的直齿轮传动。
（3）用标准斜齿轮传动。
试比较这三种方法的优劣。
答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加剧。
（2）采用变位齿轮传动，因a'>a，所以应采用正传动。
可使传动机构更加紧凑，提高抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降也较多。
（3）采用标准斜齿轮传动，结构紧凑，且进入啮合和脱离啮合是一个逐渐的过程，传动平稳，冲击、噪声小，而斜齿轮传动的重合度比直齿轮大，所以传动平稳性好。
10.5 一渐开线齿轮的基圆半径rb=60mm，求（1）rK=70mm时渐开线的展角θK，压力角αK以及曲率半径ρK；（2）压力角α=20时的向径r、展角θ及曲率半径ρ。
齿轮传动设计计算实例
各类齿轮传动设计计算实例例 1 设计铣床中的一对标准直齿圆柱齿轮传动。
已知：传递功率kW P 5.7=、小齿轮转速min /14501r n =、传动比08.2=i ，小齿轮相对轴承为不对称布置，两班制，每年工作300d（天），使用期限为5a（年）。
解：（1）选择齿轮材料及精度等级考虑此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。
小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为240～260HBS；大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度为220 HBS（表8.5）。
因是机床用齿轮，由表8.10选7精度，要求齿面粗糙度m ～R a μ2.36.1≤。
（2）按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢制齿轮，所以由（8.28）式得()[]3211143.76H d u u KT d σϕ+≥确定有关参数如下： 1）齿数z 和齿宽系数d ϕ取小齿轮齿轮301=z ，则大齿轮齿数4.623008.212=⨯==iz z ，圆整622=z 。
实际传动比067.23062120===z z i 传动比误差 %5.2%6.008.2067.208.20＜i i i =-=- 可用。
齿数比067.20==i u 由表8.9 取0.9d ψ=（因非对称布置及软齿面） 2）转矩T 1mm N mm N n P T ⋅⨯=⋅⨯⨯=⨯=461611094.414505.71055.91055.9 3）载荷系数K 由表8.6 取35.1=K 4）许用接触应力[]H σ[]NNTH H S Z lim σσ=由图8.33c 查得 MPa MPa ，H H 5207752lim 1lim ==σσ由式（8.33）计算应力循环次数L N()9111009.2530016114506060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==h L rt n N99121001.1076.21009.2⨯=⨯==i N N L L由图8.34查得接触疲劳的寿命系数89.01=NT Z ，93.02=NT Z通过齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数0.1=H S 。
齿轮设计原则
方法二：
不论软硬齿面都分别按弯曲疲劳强度设计公式求出模数m,按接触疲劳强度设计公式求பைடு நூலகம்小齿轮分度圆直径d1，再按d1=mZ1调整齿数Z1。与方法一相比，这样设计出的齿轮传动，既刚好满足接触疲劳强度，又刚好满足弯曲疲劳强度，所以结构紧凑，避免浪费。
1）开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大10%-15%（考虑磨损影响。传递动力的齿轮模数一般不小于1.5-2mm（以防意外断齿）
2）闭式齿轮传动：
方法一：
软齿面闭式齿轮传动传动，接触疲劳点蚀是主要失效形式，计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径d1和接触齿宽b，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进行校核。
(华南理工大学)机械设计选择填空题答案
1一、选择题（每小题2分）1. 优质碳素钢与普通碳素钢的主要区别在于 C 。
A. 含有害杂质少B. 机械性能良好C. 保证化学成分和机械性能2. 带传动中V带是以 B 作为公称长度的。
A. 外周长度B. 内周长度C. 基准长度3. 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[σ]H1≠[σ]H2，在计算公式中应代入 B 进行计算。
A. 大者B. 小者C. 两者分别代入4. 链传动设计时，链条的型号是通过 C 而确定的。
A. 抗拉强度计算公式B. 疲劳破坏计算公式C. 功率曲线图5. 平键联接中的平键截面尺寸b×h是按 C 选定的。
A. 转矩TB. 功率PC. 轴径d6. 一根转轴承受一径向静载荷时，此转轴产生的弯曲应力是 C 。
A. 静应力B. 脉动循环变应力C. 对称循环变应力7. 滚动轴承的额定寿命是指一批同规格的轴承在规定的试验条件下运转，其中 C 轴承发生破坏时所达到的寿命（运转转数或工作小时数）A. 1％B. 5％C. 10％8. 螺栓的强度计算是以螺纹的 A 来计算的。
A. 小径B. 中径C. 大径9. 非液体摩擦滑动轴承主要失效形式是 CA. 点蚀B. 胶合C. 磨损10. 为了提高轴的刚度，一般采用的措施是 B 。
A. 用合金钢代替碳素钢B. 增大轴的直径C. 采用降低应力集中的结构措施二、填空题（每小题2分）1. 机构要能够动，自由度必须大于或等于1 ，机构具有确定运动的条件是原动件数等于自由度。
2. 机构中的相对静止件称为机架，机构中按给定运动规律运动的构件称为原动件。
3. 工作中只受弯矩不传递扭矩的轴叫心轴；只传递扭矩不受弯矩的轴叫转轴；同时承受弯矩和扭矩的轴叫传动轴。
4. 带传动由于过载引起的全面滑动称为打滑，而由于带的弹性变形和拉力差而引起的滑动称为弹性滑动。
5. 蜗杆传动的正确啮合条件是模数相等，压力角相等，导程角等于螺旋角且旋向相同。
机械的设计选择题汇总
一、选择题（每小题1分，共10分）1.只受预紧力作用的螺栓连接，在强度计算时，将所受的拉力（预紧力）乘以1.3，就可按拉伸强度计算，这是由于⎽⎽C⎽⎽。
A）安全可靠B）保证足够的预紧力C）考虑扭剪应力D）防止松脱2.为了提高蜗杆传动效率，，在润滑良好条件下，最有效的是采用哪种方法？⎽B⎽⎽⎽。
A）单头蜗杆B）多头蜗杆C）大直径系数蜗杆D）提高蜗杆转速3.当轴作单向回转时，若键位于轴上方，平键工作面在键的⎽⎽D⎽⎽。
A）上下两面B)上表面或下表面C）一侧面D）两侧面4.同种型号材质的单根V带所能传递的功率，主要取决于⎽D⎽⎽⎽。
A）传动比B）中心距a和带长L d C）小轮包角α1D）小轮直径D1和带速v5.在蜗杆传动中，对于滑动速度v1≥3 m/s的重要传动，应采用⎽B⎽⎽⎽做蜗轮齿圈材料。
A）ZCuSn10P1 B）HT200 C)45钢调质D）20CrMnTi渗碳淬火6.齿轮传动引起附加动载荷和冲击振动的根本原因是⎽E⎽⎽⎽。
A）齿面误差B）周节误差C）基节误差D）中心距误差E）以上都不是7.直齿圆锥齿轮的强度计算是以⎽A⎽⎽⎽为计算依据的。
A)大端当量圆柱齿轮B）平均分度圆柱齿轮C）平均分度圆处的当量圆柱齿轮8.为提高齿轮传动的抗点蚀能力，有人提出下列几种方法，你认为正确的是哪几种⎽⎽⎽⎽⎽C⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽？A）采用闭式传动B）加大中心距C）提高齿面硬度D）减少齿数，加大模数9.按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其破坏率最大为⎽⎽⎽C⎽⎽⎽⎽⎽。
A．1% B．5% C．10% D．50%10.根据轴的承载情况， A 的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩B．只承受弯矩不承受转矩C．只承受转矩不承受弯矩D．承受较大轴向载荷一、选择题（共30分、每小题2分）1、链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为（ C ）。
A、链传动只用来传递较小功率B、链速较高，在传递相同功率时圆周力小C、链传动是啮合传动，无需大的张紧力D、链的质量大，离心力大2、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数增加齿数时，则（ C ）。
齿面接触疲劳强度计算
齿面接触疲劳强度计算由齿面接触疲劳强度计算公式：d≥1、材料弹性系数ZE根据参考文献《机械设计》表8.5查取，材料都为铸铁。
查取ZE =188.0。
2、节点区域系数ZH根据参考文献《机械设计》图8.14查取，此系数反映了节点齿廓形状对接触应力的影响。
查取ZH=2.5。
3、重合度系数Zε根据参考文献《机械设计》图8.15查取，次系数是考虑重合度对齿面接触应力影响的系数。
查处Zε=0.975。
4、齿宽系数dφ，根据参考文献《机械设计》表8.6查取，dφ=0.6。
5、齿宽b根据计算公式b=dφ*d= 0.6×30=18mm。
6、齿轮传递的转矩T1根据计算公式T1= 2F1d1=2×1.2×9.8×50=1176N·mm ZN接触强度计算的寿命系数根据参考文献《机械设计》图8.29查取，ZN=1.15齿面接触疲劳极限minHσ根据参考文献《机械设计》图8.28查取，minHσ=750MPa9接触强度计算的安全系数SH根据参考文献《机械设计》表8.7查取，一般选取SH=1.0。
10许用接触应力[]H σ根据参考文献《机械设计》公式8.26min []/H H N H Z S σσ=代入数据[]H σ=862.5MPa 。
11、设计计算根据公式 其中数据由上可知，带入数据：d=30≥ =11.4所求得满足齿面接触疲劳强度要求。
则可取齿轮的标准分度圆直径d=30。
齿面接触疲劳设计公式
齿面接触疲劳设计公式
齿面接触疲劳设计公式如下：
1. 柯赛尔公式（Koester formula）：
T = K × (p × d)^(1/2)
其中，T表示齿面接触疲劳设计寿命（单位：小时），K为材
料系数，p为齿轮齿数，d为模数。
2. 承载能力公式：
P = K × (b × m × Y) / (d × Fd)
其中，P表示齿面接触疲劳承载能力（单位：N），K为齿轮
系数，b为齿轮宽度（单位：mm），m为模数（单位：mm），Y为弯曲强度几何修正系数，d为齿轮分度圆直径（单位：mm），Fd为齿面接触疲劳强度进给修正系数。
3. 耐疲劳强度公式：
[σ] = σ × (GH × GV)^0.5
其中，[σ]表示齿面接触疲劳强度（单位：MPa），σ为材料疲
劳强度（单位：MPa），GH为齿轮齿高系数，GV为齿轮齿
顶系数。
请注意，以上公式仅供参考，具体的齿面接触疲劳设计需要综合考虑材料特性、工作条件等因素，并结合实际情况进行合理调整。
机械设计第十章齿轮设计课后习题答案
机械设计第⼗章齿轮设计课后习题答案机械设计第⼗章齿轮设计课后习题答案10-2解（1）齿轮A为主动轮，齿轮B为“惰轮”，也就是说齿轮B既是主动轮⼜是从动轮。
当齿轮B与主动轮A啮合时，⼯作齿⾯是王侧，当齿轮B与从动轮C啮合时，⼯作齿⾯是另⼀侧。
对于⼀个轮齿来讲，是双齿⾯⼯作双齿⾯受载，弯曲应⼒是对称循环，接触⼒是脉动循环，取10-3 答：齿⾯接触应⼒是脉动循环，齿根弯曲应⼒是对称循环。
在作弯曲强度计算时，应将图中查出的极限应⼒值乘以0.7. 10-4 答：⼀般齿轮材料主要选⽤锻钢（碳钢或全⾦钢）。
对于精度要求较低的齿轮，将齿轮⽑坯经正⽕或调质处理后切齿即为成，这时精度可达8级，精切合⾦钢主要是渗碳后淬⽕，最后进⾏滚齿等精加⼯，其精度可达7，6级甚或5级。
对于尺⼨较⼤的齿轮，可适⽤铸钢或球墨铸铁，正⽕后切齿也可达8级精度。
10-5提⾼轮齿抗弯疲劳强度的措施有：增⼤齿根过渡圆⾓半径，消除加⼯⼑痕，可降低齿根应⼒集中;增⼤轴和⽀承的则度，可减⼩齿⾯局部受载；采取合适的热处理⽅法使轮世部具有⾜够的韧性；在齿根部进⾏喷丸、滚压等表⾯强度，降低齿轮表⾯粗糙度，齿轮采⽤正变位等。
提⾼齿⾯抗点蚀能⼒的措施有：提⾼齿⾯硬度；降低表⾯粗糙度；增⼤润滑油粘度；提⾼加⼯、发装精度以减⼩动载荷；在许可范围内采⽤较⼤变位系数正传动，可增⼤齿轮传动的综合曲率半径。
10-6解（1）选⽤齿轮的材料和精度等级，由教材表10-1可知，⼤⼩齿轮材料均为45号钢调质，⼩齿轮齿⾯硬度为250HBS,⼤齿轮齿⾯硬度为220HBS.选精度等级为7级。
（2）按齿⾯接触疲劳强度设计。
1、⼩齿轮传递的转矩2、初选载荷系数：初选Kt=1.83、确定齿宽系数：⼩齿轮不对称布置，据教材表10-7选⽤4、确定弹性影响系数：据教材表10-6查得5、确定区域载荷系数：按标准直齿圆柱齿轮传动设计ZH=2.56、齿数⽐：7、确定接触许⽤应⼒：循环次数查教材图10-19曲线I得查教材10-21（d）得8、由接触强度计算⼩齿轮的分度圆直径齿轮的使⽤系数：载荷状况以轻微冲击为依据查教材表10-2得KA=1.25齿轮的圆周速度由教材图10-8查得：Kv=1.12对于软齿⾯齿轮，假设,由教材表10-3查得齿宽齿宽与齿⾼⽐由教材表10-4查得,由教材图10-13查得：,接触强度载荷系数：10、校正直径：取标准值m=2.5mm11、齿轮的相关参数：12、确定齿宽：圆整后，取b2=50mm,b1=55mm.(3)校核齿根弯曲疲劳强度。
齿轮常见的失效形式与设计准则
• 调质，即淬火和高温回火的综合热处理工艺 • 调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉 伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩 擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合 应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件， 如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等 制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大 型部件，调质处理用得更多．因此，调质处理在热处理中 占有很重要的位置。 • 在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求 的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有 优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以 保证零件长期顺利工作。
试验齿轮的接触疲劳极限sHlim查表
铸铁
正火结构钢和铸钢
调质钢和铸钢
试验齿轮的弯曲疲劳极限sFlim查表
渗碳淬火及表面 淬火钢
铸铁
正火结构钢和铸钢
调质钢和铸钢
弯曲疲劳寿命系数YN
接触疲劳寿命系数ZN
渗碳淬火及表面 淬火钢
渐开线圆柱齿轮精度国标简介
• 我国颁布的渐开线圆柱齿轮精度国 家标准中对齿轮和齿轮传动规定了12个 精度等级。精度由高到低的顺序依次用 数字1、2、3、…、12表示。
•
对传动性能的主要影响分别为： Ⅰ——传递运动的准确性；Ⅱ——传动 的平稳性；Ⅲ——载荷分布的均匀性。 • 常用的精度等级是5、6、7、8级。 这几级精度齿轮传动的应用范围见表
常用圆柱齿轮传动的精度等级及其应用范围
圆周速度m/s
精 度 等 级 直 齿 应 用 范 围 斜 齿 精密的分度机构用齿轮；用于高速、并对 传动平稳性和噪声有较高要求的齿轮；高 速汽轮机用齿轮；８级或９级精度齿轮的 标准齿轮 效 率
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① 按齿面接触的疲劳强度设计
齿轮是一种常见的传动装置，不仅广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机等工业领域，也被用于农业机械和家用电器等领域。
齿轮的设计需要综合考虑多种因素，其中疲劳强度是一项重要的考虑因素。
本文主要讨论按齿面接触的疲劳强度设计。
1. 齿轮疲劳破坏的原因
齿轮在长时间使用过程中，可能会发生疲劳破坏，主要原因有以下三点。
1.1 循环载荷作用
循环载荷是齿轮疲劳破坏的主要原因之一。
齿轮在运行过程中，由于受到循环载荷的作用，导致齿表表面和内部产生裂纹，最终导致齿轮疲劳破坏。
1.2 齿面接触疲劳
齿轮在运行过程中，齿面之间不断摩擦接触，产生接触疲劳。
长时间的齿面摩擦作用会导致齿面磨损和裂纹，从而加速齿轮的疲劳破坏。
1.3 齿轮微小杂质
齿轮制造过程中，可能会留下一些微小的杂质，这些杂质会影响齿轮的强度和寿命。
在齿轮运转过程中，这些杂质可能被挤入齿轮表面和内部，从而导致齿轮疲劳破坏。
2. 按齿面接触的疲劳强度指标
2.1 等效应力法
等效应力法基于最大主应力和平均应力在作用方向上的不同，通过等效应力来判断齿轮的疲劳寿命。
等效应力法是一种基于静态强度计算经验公式修正的方法，适用于齿轮低速、半精度、低载荷情况下的疲劳寿命预测。
等效应力法无法同时考虑多种载荷作用下的疲劳寿命，无法准确反映实际疲劳寿命。
2.2 AGMA方法
AGMA方法是由美国齿轮制造商协会（AGMA）提出的一种疲劳分析方法。
通过综合考虑齿轮中各种载荷的作用，将其合成为一个等效载荷，然后根据这个等效载荷计算齿轮的疲劳寿命。
AGMA方法具有比等效应力法更高的精度和适用范围，适用于不同载荷作用下的齿轮疲劳分析。
3. 基于齿面接触的疲劳强度设计
3.1 齿轮材料的选择
齿轮材料的选择与齿轮的设计和使用相关联。
通常情况下，齿轮材料需要具有高强度、高韧性和高疲劳强度等特性。
传统的齿轮材料有合金钢、碳素钢和铸铁等，而现代材料则
有硬质合金、陶瓷和高分子材料等。
同时需要考虑的是，齿轮材料的选择还应考虑到齿轮
生产成本、机械加工性能和耐热性能等方面。
3.2 齿面接触疲劳强度的计算
齿轮的疲劳强度计算需要考虑到载荷作用、齿面接触、材料性能和设计参数等多个因素。
按照齿面接触进行疲劳强度设计的关键在于确定载荷作用于齿面的方式和大小。
按照AGMA方法进行疲劳强度设计，其主要计算步骤包括以下几个方面：
1) 计算齿轮的传动比和转矩大小。
2) 根据设计的齿轮尺寸、齿数和齿轮得分，计算齿轮几何参数。
3) 分析齿轮传动时的载荷情况，包括齿轮齿面的弹性接触所产生的正常力、切向力，以及轴向力。
4) 计算载荷作用于齿轮齿面并考虑载荷的变化，得到等效载荷。
5) 根据等效载荷和材料性能参数，计算齿轮的疲劳强度，并进行寿命预测。
3.3 齿形修正
在进行齿轮设计时，为了减少载荷集中和齿面接触不利影响，一般会采用齿形修正来
增加齿面接触范围、改善接触应力分布和减轻齿面弯曲应力等不利影响。
齿形修正是在齿
轮制造过程中通过对齿形尺寸进行修正，来改善齿轮接触疲劳强度。
3.4 加工工艺
加工工艺对齿轮的质量和寿命有直接影响。
加工工艺优化可以提高齿轮的表面质量，
减小表面粗糙度和磨损，从而提高齿轮的疲劳强度和寿命。
4. 结论
齿轮疲劳强度是齿轮设计中需要综合考虑的重要因素之一，采用适当的计算方法和齿
形修正，可以显著提高齿轮的疲劳强度和寿命。
在齿轮设计和制造中，需要综合考虑多种
因素，如材料、加工工艺、载荷作用和齿形修正等，以确保齿轮的寿命和安全性。
随着新
材料和新技术的不断发展，齿轮设计和制造工艺也将不断得到改进和优化，从而进一步提
高齿轮疲劳强度和寿命。
5. 齿面接触疲劳强度设计的应用
齿面接触疲劳强度设计广泛应用于机械传动系统中，如减速器、传动轴、变速箱、传
动链等。
运用合理的齿轮材料和优化的齿轮设计，可以提高齿轮在长时间运行下的疲劳强
度和寿命。
传动系统中的齿轮设计需要综合考虑多种因素，例如载荷、齿数、齿轮大小和材料等。
齿面接触疲劳强度设计能够分析载荷作用下齿轮表面的接触点位置和应力分布，准确评估
齿轮的疲劳强度和寿命。
在实际应用中，齿轮设计还需要结合实际情况进行调整，例如在农业机械领域中，齿
轮应考虑到环境中的灰尘和泥土的侵蚀，需要不定期进行清洁，并添加防腐剂和润滑油来
保护齿轮。
在齿轮的使用中，还应注意保证齿轮传动的平稳性和减小冲击和振动，提高整个传动
系统的可靠性和稳定性。
6. 结论
按齿面接触的疲劳强度设计是齿轮设计和制造工艺中需要综合考虑的重要因素之一，
运用合理的计算方法和齿形修正技术可以显著提高齿轮的疲劳强度和寿命。
在齿轮制造和
使用中，应注意保证齿轮质量、降低齿面接触疲劳的发生，并提高整个传动系统的可靠性
和稳定性。
未来，随着科学技术的进一步发展，新材料和新工艺技术的应用将会在齿轮设计和制
造中发挥更为重要的作用，进一步提高齿轮的疲劳强度和寿命，满足机械传动系统中的更
为高效、精确、稳定等要求。