机械设计作业集10答案新版河南科技大学

为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？ 答：拉应力导致疲劳裂纹的扩展。
?如何提高
在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用什么措施 提高弯曲强度？ 答： 1、增大模数 m；
2、适当增大齿宽 b； 3、采用正变位齿轮。
10— 38 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比 i ，、转矩 T1、齿宽 b 均保持不变，试问在下列条件下
10— 36 软齿面齿轮和硬齿面齿轮是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区 别？为什么？ 答：根据齿面硬度划分， HB<350 ，为软齿面； HB 350，为硬齿面。硬齿面齿轮的加工比软齿面 多了齿面硬化处理和精加工两道工序，主要是因为齿面硬化处理后有变形出现，需要精加工。
10— 37 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏 齿轮齿面抗胶合的能力 ?
C 减小轮齿的切削量
D 保证轮齿的弯曲强度
10— 20 设计一对齿数不同的齿轮传动，若需校核其弯曲强度时，一般应
___A___ 。
A 对大、小齿轮分别校核
B 只需校核小齿轮
C 只需校核大齿轮
D 应校核哪一个齿轮，无法判断
10— 21 在齿轮传动中，为减少动载荷，可采取的措施是
____B___ 。
A 改用好材料
B 提高齿轮制造精度
C 降低润滑油粘度 10— 22 直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以
D 加大模数 ___C___ 的当量圆柱齿轮为基础。
A 大端
B 小端
C 齿宽中点处
二、填空题
10— 23 对齿轮材料的基本要求是：齿面 硬 ，齿芯 韧 ；齿轮传动中，软、硬齿面是以 齿面硬
度 来划分的 ，当 HB<350 时为软齿面，一般取小、大齿轮的硬度 HBS 1-HBS 2 为 30~50 ，其原因
（ 3）弯曲应力 ↑ （ m 减小使 F 大量增大， z1增大使 F 少量减小），接触应力不变（ d1 不变）；
10— 39 一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等
?大、小齿轮的接触强度是否相等 ?
在什么条件下两齿轮的接触强度相等 ?
答：在任何情况下，大、小齿轮齿面接触应力都相等，但接触强度不一定相等，
A 齿轮自身制造精度引起的误差
B 载荷沿齿宽分布不均
C 双齿啮合时的载荷分配不均 10— 17 齿轮接触强度计算中的材料弹性系数
D 齿轮以外的其它 ZE 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
为什么一般不出现点蚀破
答：齿面点蚀一般首先发生在轮齿节线附近靠近齿根处。开式齿轮传动的主要失效是磨损，还没
有出现点蚀就可能已磨损了。
措施： 1、提高齿面硬度，降低粗糙度； 2、提高润滑油粘度； 3、采用正传动， 提高综合曲率半径，
减小接触应力。
班级 姓名 学号
成绩 任课教师 批改日期
-3-
机械设计作业集
B F1< F2
C F1= F2
1 选用 45 钢调质，大齿轮 2 选用 45 钢正火，它们的齿面接触应
A H1 > H2
B H1< H2
C H1= H2
10— 8 一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的
应力关系属于下列第
C 种。
A H1≠ H2， F1≠ F2， [ H]1 ＝[ H] 2， [ F]1＝ [ F] 2 B H1＝ H2， F1＝ F2，[ H ]1≠［H]2， [ F]1≠［F]2
C H1＝ H2， F1≠ F2， [ H] 1≠［H ]2， [ F]1≠［F] 2
D
H1≠ H2， F1＝ F2， [ H] 1≠［H ]2， [ F] 1≠［F]2
（ H、 F、 [ H]、 [ F]分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力）
10— 9 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同
8~20 ，可以通过调整 β而对 中心距 进行圆整。 10— 33 填注下表中参数的荐用范围（一般情况下） ：
齿
直齿圆柱齿轮齿数ｚ1
轮
闭式 开式
传 斜齿圆柱齿轮的螺旋角 β
动
传递动力的齿轮模数 m
软齿面 硬齿面
z1=20~40 z1=17~25(30) z1=17~20 β =8~20 ° m 2 mm
10— 5 为了提高齿轮齿根弯曲强度应 ___A_____ 。
A 增大模数
B 增大分度圆直径
C 增加齿数
D 减小齿宽
10— 6 一减速齿轮传动，主动轮 弯曲应力 _A_ 。
1 和从动轮 2 的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的
A F1> F2 10— 7 一减速齿轮传动，小齿轮 力 __C__。
们的齿形系数 ___ C___ 。
AY Fa1>Y Fa2
B Y Fa1<Y Fa2
C Y Fa1=Y Fa2
班级 姓名 学号
成绩 任课教师 批改日期
-1-
机械设计作业集
10— 12 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮 1 的模数 m1=5mm ，齿数 zl =30；齿轮 2 的模数 m2=3mm ，
齿数 z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积
10— 18 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度的前提下，齿数宜适当取 多些，其目的是 __C__。
A 提高轮齿的弯曲强度 C 提高传动的平稳性
B 提高齿面的接触强度
10— 19 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
__D__ 。
A 提高齿面接触强度
B 减小滑动系数，提高传动效率
10— 14 对于重要的齿轮传动，可将齿顶进行修缘，目的是
___C_____ 。
A 减小齿间载荷分配不均
B 减小齿向载荷分配不均
10— 15 在齿轮传动中，将齿轮轮齿加工成鼓形齿的目的是
C 减小附加动载荷 ___B_____ 。
A 减小动载荷
B 改善载荷沿齿向分布不均
C 提高齿轮的传动精度
10— 16 齿轮传动中，动载系数 Kv 主要是考虑 ___A___ 因素对齿轮传动的影响。
?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位
答：在高速重载工况下工作的闭式齿轮易出现胶合破坏， 提高齿轮齿面抗胶合的能力，可：
1、提高齿面硬度，降低粗糙度； 2、低速用粘度大的润滑油，高、中速及重载低速用极压润滑油；
3、采用变位齿轮，减小滑动系数； 4、减小模数，降低齿高，减小滑动系数；
5、两齿轮配对时，齿面有硬度差， HB 1- HB2=30~50。
且寿命系数 K N1=KN2，则两轮的弯曲强度为 ___A_____ 。
A 大齿轮较高
B 小齿轮较高
C 相同
10— 10 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力 的接触强度 ___C_____。
[ H1]= [ H2]，则两轮
A 大齿轮较高
B 小齿轮较高
C 相同
10— 11 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮 1 模数 m1=5mm，z1=25 ；齿轮 2 模数 m2=3mm，z2=25，它
齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化
?
(1)模数 m 不变，齿数 z1 增加； (2)齿数 z1 不变，模数 m 增大； (3)齿数 zl 增加一倍，模数 m 减小一半。
答：（ 1）弯曲应力 ↓ （ d1 增大， F n 减小， Y FaYsa 减小），接触应力 ↓ （d1 增大）；
（ 2）弯曲应力 ↓ （ m 增大， d1 增大， Fn 减小），接触应力 ↓ （ d1增大）；
因为大、小齿轮
的材料、热处理Biblioteka Baidu不同，许用接触应力不一定相等
。两齿轮的许用接触应力相等，即：
H1
H 2 ，两齿轮的接触强度相等。
10— 40 一对圆柱齿轮传动， 一般大、 小齿轮齿根弯曲应力是否相等
件是什么 ?
答：一般大、小齿轮齿根弯曲应力不相等， 大、小齿轮弯曲强度相等的条件是：
F1> F2。
?大、小齿轮弯曲强度相等的条
是 小齿轮的循环次数多 ；当 HB 350 时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度 HBS 1 = HBS 2。
10— 24 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有
调质 、 正火 ，而获得硬齿面的热处理方式
有 渗碳淬火 、 整体淬火 、 表面淬火 等。
10— 25 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是
C 调质
D 表面淬火
6 级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮， 该齿轮制造工艺顺序
A 滚齿、表面淬火、磨齿
B 滚齿、磨齿、表面淬火
C 表面淬火、滚齿、磨齿
D 滚齿、调质、磨齿
10— 4 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应 __B__ 。
A 分度圆直径不变增大模数
B 增大分度圆直径
C 分度圆直径不变增加齿数
D 减小齿宽
F1
F2 或
F1
F2
班级
F1
F2
YFa1YSa1 YFa2YSa2 姓 名
节线附近靠近齿根 处，其原因
10— 27 在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时， 数 m 。一对齿轮传动中，大、小齿轮的弯曲应力
其计算模型是 悬臂梁 ，设计的主要参数是 模 不相等 。
10— 28 齿轮齿面接触应力计算公式是在 赫芝 公式的基础上推导出的， 影响齿面接触应力最主要 的参数是 分度圆直径 d1（中心距 a） 。一对标准齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件保持 不变，仅增大齿数 z1，而减小模数 m，则齿轮的齿面接触疲劳强度 不变 。 10— 29 渐开线齿轮的齿形系数 YFa 的物理意义是 轮齿形状对弯曲应力的影响 ，标准直齿圆柱齿 轮的 YFa值只与齿轮的 齿数 有关。设有齿数相同的 A、 B、 C 三个标准齿轮， A 为标准直齿圆柱 齿轮， B 为 ＝ 15o 的斜齿圆柱齿轮， C 为 =30o 的直齿锥齿轮，试比较这三个齿轮的齿形系数，
大、小齿轮的齿宽
b 1=b 2+(5~10)mm
三、分析与思考题
10— 34 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力
?
答： 1、加大齿根圆角半径，以减小应力集中；
2、增加轴的刚性，使受载均匀；
3、采用合适的热处理使齿芯具有足够的韧性；
4、对齿根进行强化处理。
10— 35 齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中， 坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？
F 齿厚 s
C 直齿轮中心距 a G 分度圆压力角 α
H 螺旋角 β
I 锥距 R
J 齿顶圆直径 da
10— 2 材料为 20Cr 钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是 ______B____ 。
A 整体淬火
B 渗碳淬火
10— 3 将材料为 45 钢的齿轮毛坯加工成为
应是 _______A______ 为宜。
1
而其齿面接触应力按 脉动循环 变化。若求得其齿根
2
3
最大弯曲应力为 300MPa，则最小应力值为 -300MPa ， 应力幅值为 300MPa，平均应力为 0 。
10— 32 在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角 β既不宜过小，也不宜过大，因为 β过小，会使得 斜齿 轮的优点不能充分发挥 ，而过大又会使得 轴向力过大 。因此，在设计计算中， β 的取值应为
点蚀 ，闭式硬齿面齿轮传动的主要失
效形式是 断齿 ，开式齿轮传动的主要失效形式是
磨损 ，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最
可能出现的失效形式是 胶合 。
班级
成绩
姓名
任课教师
学号
批改日期
-2-
机械设计作业集
10— 26 在闭式软齿面齿轮传动中， 齿面疲劳点蚀经常首先出现在 是该处 为单齿啮合区 、 摩擦力 大 润滑不良 。
YFa1YSa1___A____ YFa2YSa2。
A 大于
B 等于
C 小于
D 不一定大于、等于或小于
10— 13 圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽 b1 略大于大齿轮齿宽 b2，其目的是 __C___。
A 提高小齿轮齿面接触强度
B 提高小齿轮齿根弯曲强度
C 补偿安装误差，以保证全齿宽接触
D 减少小齿轮载荷分布不均
机械设计作业集
第十章 齿轮传动
一、选择题
10— 1 在齿轮传动的设计计算中， 对下列参数和尺寸应标准化的有 __A 、G__；应圆整的有 D 、E__； 没有标准化也不应圆整的有 B、 C、 F、H 、 I、 J。
A 斜齿轮的法面模数 mn B 斜齿轮的端面模数 mt
D 斜齿轮中心距 a
E 齿宽 B
最小的是 C ，最大的是 A 。
10— 30 齿轮的弯曲疲劳强度极限 σFlim 和接触疲劳强
度极限 σHlim 是经持久疲劳试验并按失效概率为
1%
来确定的， 试验齿轮的弯曲应力循环特性为脉动循环。
10— 31 一齿轮传动装置如图所示， 轮 1 为主动， 在传
动过程中，轮 2 的齿根弯曲应力按 对称 循环变化，