第12章 齿轮传动作业
齿轮机构作业及答案
第5章 思考题5-1 齿轮传动要匀速、连续、平稳地进行必须满足哪些条件?答 齿轮传动要均匀、平稳地进行，必须满足齿廓啮合基本定律．即i 12=ω1/ω2=O 2P ／O 1P ，其中P 为连心线O 1P 2与公法线的交点。
齿轮传动要连续、平稳地进行，必须满足重合度ε≥l ，同时满足一对齿轮的正确啮合条件。
5-2渐开线具有哪些重要的性质?渐开线齿轮传动具有哪些优点? 答：参考教材。
5-3具有标准中心距的标准齿轮传动具有哪些特点?答 若两齿轮传动的中心距刚好等于两齿轮节圆半径之和，则称此中心距为标准中心距．按此中心距安装齿轮传动称为标准安装。
（1)两齿轮的分度圆将分别与各自的节圆重合。
(2)轮齿的齿侧间隙为零。
(3)顶隙刚好为标准顶隙，即c=c*m=O.25m 。
5-4何谓重合度?重合度的大小与齿数z 、模数m 、压力角α、齿顶高系数h a *、顶隙系数c*及中心距a 之间有何关系?答 通常把一对齿轮的实际啮合线长度与齿轮的法向齿距p b 的比值εα。
称为齿轮传动的重合度。
重合度的表达式为：εα=[z 1(tan αal —tan α’)±z 2(tan αa2-tan α’)/2π由重合度的计算公式可见，重合度εα与模数m 无关．随着齿数z 的增多而加大，对于按标准中心距安装的标准齿轮传动，当两轮的齿数趋于无穷大时的极限重合度εα=1.981 此外重合度还随啮合角α’的减小和齿顶高系数h a *的增大而增大。
重合度与中心距a 有关(涉及啮合角α’)，与压力角α、顶隙系数c*无关。
5-5 齿轮齿条啮合传动有何特点?为什么说无论齿条是否为标准安装，啮合线的位置都不会改变?答 由于不论齿条在任何位置，其齿廓总与原始位置的齿廓平行．而啮合线垂直于齿廓，因此，不论齿轮与齿条是否按标准安装，其啮合线的位置总是不变的，节点位置确定，齿轮的节圆确定；当齿轮与齿条按标准安装时，齿轮的分度圆应与齿条的分度线相切。
《机械设计基础》第十二章 齿轮传动
（1）软齿面齿轮 齿面硬度≤350HBS，热处理后切齿。常用 材料为45钢、50钢等正火处理或45钢、40Cr、35SiMn等作调质 处理。为了使大、 小齿轮的寿命接近相等，推荐小齿轮的齿面 硬度比大齿轮高30~50HBS，这类齿轮常用于对强度与精度要求 不高的传动中。
机械设计基础
（2）硬齿面齿轮 齿面硬度﹥350HBS，一般用锻钢经正火 或调质后切齿，再作表面硬化处理，最后进行磨齿等精加工。表 面硬化的方法可采用表面淬火、渗碳淬火、氮化等。硬齿面齿轮 常用的材料为40Cr、20Cr、20CrMnTi、38CrMoAlA等。这类齿 轮由于齿面硬度高，承载能力高于软齿面齿轮，常用于高速、重 载、精密的传动中。 2.铸铁 铸铁的抗弯和耐冲击性能较差，但价格低廉、浇铸简单，加 工方便。主要用于低速、工作平稳、传递功率不大和对尺寸与重 量无严格要求的开式齿轮。常用材料有HT300、HT350、QT5007等。
机械设计基础
（二）齿面点蚀
轮齿工作时，齿面接触应力是按脉动循环变化的。当这种 交变接触应力重复次数超过一定限度后，轮齿表层或次表层就 会产生不规则的细微的疲劳裂纹，疲劳裂纹蔓延扩展使金属脱 落而在齿面形成麻点状凹坑，即为齿面点蚀。
机械设计基础
轮齿在啮合过程中，因为 在节线处同时啮合齿对数少，接 触应力大，且在节点处齿廊相对 滑动速度小，油膜不易形成，摩 擦力大，所以点蚀大多出现在靠 近节线的齿根表面上。 对于软齿面（齿面硬度 ≤350HBS）的闭式齿轮传动常因 齿面疲劳点蚀而失效。 ■抗点蚀措施：提高齿面硬度和齿面加工精度；选用黏度合 适的润滑油等。 机械设计基础
机械设计基础
12.2 齿轮常用的材料及热处理
12.2.1 齿轮对材料的基本要求
由轮齿的失效分析可知，设计齿轮传动时应使轮齿的齿面 具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力， 而齿根则要求有较高的抗折断、抗冲击载荷能力。因此，对 轮齿材料性能的基本要求为： 1．齿面要有足够的硬度； 2．齿芯要有足够的强度和较好的韧性； 3．材料应具有良好的加工工艺性能以及热处理性能。 12.2.2 常用材料及热处理选择 齿轮常用材料是钢、铸铁、非金属材料。
齿轮传动作业
减轻或防止齿面塑性变形的方法有：①适当提高齿面硬度；②采用粘 度高的润滑油。
齿轮传动作业
齿轮的主要失效模 式
产生原因 后果 齿轮断一齿后都会成对将齿轮换 是在齿轮传动中由于各种以外原因，一个或多 掉，因为在转速高的设备上，断齿 个轮齿折断使齿轮失效 后振动会增加，影响设备的使用寿 命 磨损后的粉末加速磨损， 齿轮间 齿轮传动过程中，齿面上的相对滑动会引起磨 隙增大 噪声变大 效率降低，齿 损 轮强度降低 易发生安全事故 齿面被破坏了，渐开线形状不对 齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应 了，振动、噪声大、瞬时传动比变 力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于 了；实际接触面积小了，表面硬度 接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹， 高的被破坏，承载能力下降，容易 裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀 胶合，不抗磨损 在高速重载的环境下工作，由于齿 面有较高的相对滑动速度，产生大 当齿轮在高速、大载荷或润滑失效的情况下， 量的热，同时在重载的作用，使得 两齿面直接接触形成局部高温，接触区出现较 齿面近似于熔融状态，A齿轮齿面 大面积粘连现象，为胶合 上的材料与B齿轮齿面上的相互有 粘连，会有这样的现象：A齿轮的 材料被B齿轮粘走一些，B齿轮多一 塑性变形程度的大小对金属组织和 性能有较大的影响。变形程度过 小，不能起到细化晶粒提高金属力 性变形属于轮齿永久变形，是由于在过大的应 学性能的目的；变形程度过大，不 力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生的齿 仅不会使力学性能再增高，还会出 面或齿体塑性流动所形成的 现纤维组织，增加金属的各向异 性，当超过金属允许的变形极限 时，将会出现开裂等缺陷。源自断齿磨损点蚀
胶合
齿面塑性变形
作业
预防/减轻的方法 为避免轮齿折断，设计时要进行轮齿弯曲疲劳强度计算和静弯曲强度 计算，为了提高齿轮的抗折断能力，除设计时满足强度条件外，还可 采取下列措施：①采用高强度钢；②采用合适的热处理方式增强轮齿 齿芯的韧性；③增大齿根过度圆角半径，消除齿根加工刀痕，齿根处 强化处理；④加大齿轮模数；⑤采用正变位齿轮。 提高抗磨粒磨损能力的措施：①改善密封条件（采用闭式传动代替开 式传动或加防护装置）；②提高齿面硬度；③改善润滑条件、在润滑 油中加入减摩添加剂、保持润滑油的清洁 高齿轮的接触疲劳强度的措施：①提高齿面硬度和降低齿面粗糙度； ②合理选用润滑油粘度，采用黏度较高的润滑油（实践证明：润滑油 黏度越低，越易渗入裂纹，点蚀扩展越快）；③减小动载荷；④采用 正变位齿轮传动，增大综合曲率半径。 设计时为避免齿面点蚀， 应进行齿面接触疲劳强度计算。 提高抗齿面胶合的方法有：①减小模数，降低齿高，降低滑动系数； ②加入极压添加剂的润滑油；③采用齿廓修形，提高传动平稳性；采 用抗胶合能力强的齿轮材料；④提高齿面硬度和降低齿面粗糙度；⑤ 材料相同时，使大、小齿轮保持适当硬度差。
机械原理大作业齿轮传动
机械原理大作业（三）作业名称：机械原理大作业设计题目：凸轮机构设计院系：机电工程学院班级： 1108102设计者：张修文学号： 11108103213指导教师：陈明设计时间： 2013年6月25日哈尔滨工业大学机械设计1、设计题目1.1机构运动简图1.2机械传动系统原始参数2、传动比的分配计算电动机转速n=745r/min，输出转速n1=27r/min，n2=31r/min，n3=37r/min，带传动的最大传动比i pmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比i vmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比i dmax=4。
根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为i1=n=745/27=27.593n1i2=n=745/31=24.032n2i3=n=745/37=20.135n3传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。
设带传动的传动比为i pmax =2.5，滑移齿轮的传动比为i v1、i v2和i v3，定轴齿轮传动的传动比为i f ，则总传动比i 1=i pmax i v1i f i 2=i pmax i v2i f i 3=i pmax i v3i f 令i v3=i vmax =4则可得定轴齿轮传动部分的传动比为i f=i 3i pmax ×i vmax=27.5932.5×4=2.759滑移齿轮传动的传动比 i v1=i 1i pmax ×i f= 24.0322.5×2.759=3.484i v2=i 2i pmax×i f =20.1352.5×2.759=2.919定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为i d =√i f 3=√2.7593=1.403 ≤i dmax =43、齿轮齿数的确定根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数：z 5= 17，z 6= 68，z 7= 19，z 8= 66，z 9=22，z 10=63；它们的齿顶高系数h a ∗=1，径向间隙系数c ∗=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a ＇=86mm根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：z 11=z 13=15，z 12=z 14=21。
齿轮传动(第12章)汇总
m越大，σF越小，则强度越高； b越大，强度越高；
d=mz，当d一定时（接触疲劳强度一定），增大m，减小z，
可提高强度。
44
④设计计算时，设εα=1，则Yε=1，取载荷系数K=1.2～2，则 设计公式可简化为
m
Am 3
T1
d z12
YFaYSa
F
此式对于直齿或斜齿圆柱齿轮均适用。
表面硬度：硬度愈高，载荷分配愈不均 精度等级： 精度低，载荷分配不均严重
32
§11.5直齿圆柱齿轮的强度计算 设计准则
闭式传动：按保证齿根弯曲疲劳强度和 齿面接触疲劳强度进行计算。
开式传动：按保证齿根弯曲疲劳强度进 行计算，考虑磨损的影响适当 增大模数。（10～15%）
必要时进行：散热能力计算；抗胶合能力计算
鼓形
29
30
• 设计时
• 1，可采取提高轴、轴承和机座的刚度，选取合理 的齿轮布置（悬臂布置时应尽量减小悬臂长度， 非对称布置的小齿轮应远离输入端）
• 2，选择合理齿宽，提高制造与安装精度 • 3，把轮齿制成鼓形齿等均可减小齿向载荷分布的
不均匀性。
31
4.齿间载荷分配系数： K
两对以上齿轮啮合时，载荷分配不均
内
圆
啮
锥
合 齿
齿 轮
轮
传
传
动
动
人
斜
字
齿
齿
轮
轮
传
传
动
动
4
矿石球磨机
5
齿轮传动的特点：
1、优点：与带、链传动比较 齿轮传动具有工作可靠、使用寿 命长、传动比为常数（包括瞬时传动比及平均传动比）、传 动效率高、结构紧凑、传递功率与速度范围广。
机械设计基础教案——第12章轮系
第 12 章轮系（一）教学要求1、掌握定轴轮系，周转轮系传动比的计算2、了解其他新型齿轮传动装置（二）教学的重点与难点1、定轴轮系转向判别2、转化机构法求解周转轮系传动比2、复合轮系的分析（三）教学内容12.1轮系的分类轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。
定轴轮系（普通轮系）周转轮系复合轮系定 +周（复杂轮系）周 +周12.2定轴轮系及其传动比计算一、传动比A ——输入轴B ——输出轴i AB W A n A W B n B二、定轴轮系的传动比计算i 15W1W2W3 W4Z 2 Z3 Z 4 Z5i12i23i3 4i4 5Z1Z 2 Z3 Z 4W2W3W4W5所有从动轮齿数的乘积∴ i15所有主动轮齿数的乘积三、输出轴转向的表示1、首末两轴平行，用“+”、“ -”表示。
Z——惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向2、首末两轴不平行（将轮 5 擦掉）用箭头表示3、所有轴线都平行i W1( 1)m所有从动轮齿数的乘积W5所有主动轮齿数的乘积m——外啮合的次数12.3周转轮系的传动比计算一、周转轮系F 3 4 2 4 22差动轮系： F=2行星轮系： F=1（轮 3 固定）（F 3 3 2 3 2 1）二、周转轮系的构件行星轮行星架（系杆）、中心轮基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）行星架绕之转动的轴线称为主轴线。
ZK-H （ K —中心轮； H —行量架； V —输出构件）还有其他： 3K ， K-H-V三、周转轮系传动比的计算以差动轮系为例（反转法）-W H（绕 O H—主轴线）转化机构（定轴轮系）i13H W1H W1W H( 1)Z 3W H W3W H Z13举例：图示为一大传动比的减速器， Z 1=100， Z 2=101， Z 2'=100， Z 3=99 求：输入件 H 对输出件 1 的传动比 i H1解： 1， 3 中心轮2， 2'行星轮H行星架给整个机构（ -W H）绕 OO 轴转动i13H W1WH( 1)2Z2Z3 W3W H Z1 Z2周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。
《传动的齿轮作业设计方案》
《传动的齿轮》作业设计方案一、设计背景齿轮是一种常见的机械传动元件，通过齿轮的互相啮合，可以实现机械系统的传动和转动。
了解齿轮的结构、原理和传动方式对于机械设计和制造非常重要。
本作业旨在帮助学生深入了解齿轮的相关知识，掌握齿轮的设计和应用技能。
二、设计目标1. 了解齿轮的基本结构和原理；2. 掌握齿轮的分类和传动方式；3. 能够进行简单的齿轮设计和计算；4. 能够应用齿轮进行机械传动设计。
三、设计内容1. 阅读相关资料，了解齿轮的基本观点和原理；2. 进修齿轮的分类和传动方式；3. 进行齿轮设计的实践操作，包括绘制齿轮的结构图、计算齿轮的参数等；4. 设计一个简单的机械传动系统，应用所学的齿轮知识进行传动设计。
四、设计步骤1. 第一阶段：理论进修（1）阅读相关教材和资料，了解齿轮的基本观点和原理；（2）进修齿轮的分类和传动方式，掌握各种类型齿轮的特点和应用途景。
2. 第二阶段：实践操作（1）绘制齿轮的结构图，包括齿轮的齿数、模数、齿厚等参数；（2）计算齿轮的传动比和啮合角，掌握齿轮设计的基本方法。
3. 第三阶段：设计应用（1）设计一个简单的机械传动系统，确定传动比和转速比；（2）选择合适的齿轮类型和规格，进行传动设计和计算。
五、作业要求1. 提交齿轮设计的结构图和计算表格，包括齿轮的参数和传动比等；2. 提交设计的机械传动系统图纸，包括齿轮的安置和传动方式；3. 撰写设计报告，总结齿轮设计的过程和经验，分析传动系统的性能和优缺点。
六、评分标准1. 齿轮设计的准确性和合理性；2. 传动系统的稳定性和效率；3. 设计报告的完备性和逻辑性。
七、参考资料1. 《机械设计基础》2. 《机械传动系统设计与计算》3. 《齿轮设计手册》以上是本次作业设计方案的详细内容，希望同砚们能够认真进修和完成，掌握齿轮设计的基本知识和技能。
祝大家顺利完成作业！。
河科大机械设计作业第12.13章作业解答[1]
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第十二章滑动轴承一、分析与思考题12-20 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？答： 1、应开设在非承载区；2、油槽沿轴向不能开通。
12-21 一般轴承的宽径比在什么范围内？为什么宽径比不宜过大或过小？答：一般B/d为0.3—1.5；B/d过小，承载面积小，油易流失，导至承载能力下降。
但温升低；B/d过大，承载面积大，油易不流失，承载能力高。
但温升高。
12-22 滑动轴承常见的失效形式有哪些？答：磨粒磨损，刮伤，咬粘（胶合），疲劳剥落和腐蚀。
12-23 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求？答： 1、良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性。
2、良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。
3、足够的强度和抗腐蚀能力。
4、良好的导热性、工艺性、经济性。
12-24 在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系？答：速度愈高，ψ值应愈大；载荷愈大，ψ值应愈小。
12-25 验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度的乘积pv，是不完全液体润滑滑轴承设计的内容，对液体动力润滑滑动轴承是否需要进行此项验算？为什么？答：也应进行此项验算。
因在起动和停车阶段，滑动轴承仍处在不完全液体润滑状态。
另外，液体动力润滑滑动轴承材料的选取也是根据[p]、[pv]、[v]值选取。
12-26 试说明液体动压油膜形成的必要条件。
答： 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；有相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出； 润滑油必须有一定的粘度，且充分供油； 12-27 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改变下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。
⑴ 转速n=500r/min 改为n=700r/min ； ⑵ 宽径比B/d 由1.0改为0.8;⑶ 润滑油由采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油 ⑷ 轴承孔表面粗糙度由R z =6.3μm 改为R z =3.2μm 。
答：（1）承载能力↑ （2）承载能力↓ （3）η↑，承载能力↑（4）R Z ↓，允许h min ↓，偏心率↑，承载能力↑。
第12章齿轮传动PPT课件
增大润滑油的粘度
开式传动一般不会 发生点蚀，点蚀未 经形成，便被磨掉
7
齿面点蚀
8
4. 齿面胶合
发生场所
高速重载（润滑破坏,也称热焊现象）
低速重载（动力润滑无法形成，齿面表面膜被刺破。 也称冷焊现象）
改善措施
1)减小模数，降低齿高； 2)采用抗胶合能力强的润滑油； 3)提高材料的硬度，降低粗糙度
121概述12122齿轮传动的失效形式及设计准则123齿轮的材料及其选择原则124齿轮的计算载荷125标准直齿圆柱齿轮的强度计算121概述本章讨论的对象渐开线齿轮传动渐开线齿轮传动的主要特点1效率高2结构紧凑3工作可靠寿命长4传动比稳定按封闭形式的齿轮分类闭式开式半开式轮齿折断按折断的原因分疲劳折断循环变化的弯曲应力长期作用的结果过载折断短时过载或冲击载荷作用的结果齿根危险截面的弯曲应力的作用是产生齿根裂纹的主要原因122齿轮传动的失效形式及设计准则按折断的形式分整体折断常见于直齿轮局部折断常见于斜齿轮和制造精度低的直齿轮疲劳折断与过载折断断口区别疲劳折断断口光滑区过载折断断口粗糟区折断后果常导致严重事故齿面磨损预防折断的措施
齿数比 u=i=3.3
30
2
a
u
1
3
335
H
KT1
a
3.3
1
3
335 518
2
1.4
1.94 105 0.4 3.3
189.8mm
取z1=30(z1=20~40), 则z2=iz1=3.3×30=99
m 2a 2189.82.94(m m ) z1z2 3099
原整为标准值,取m=3mm,
SH
570 1.1
高职《机械设计基础》齿轮系、教案
****职业技术学院教案第23 次课教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□主要教学内容第12章齿轮系12.1 轮系及类型12.2 定轴轮系传动比的计算12.3 行星轮系传动比的计算重点、难点定轴轮系传动比的计算教学目的要求：1. 轮系的基本类型2. 定轴轮系传动比的计算教学方法和教学手段：多媒体讲授讨论、思考题、作业：1.定轴齿轮系与行星齿轮系的主要区别是什么？2.各种类型齿轮系的转向如何确定？（-1）m方法适用于何种类型的齿轮系参考资料：多媒体材料，网络资料讲 稿 内 容备注 第12章 齿轮系12.1 轮系及其类型在实际的机械工程中，为了满足各种不同的工作需要，仅仅使用一对齿轮是不够的。
例如，在各种机床中，为了将电动机的一种转速变为主轴的多级转速；在机械式钟表中，为了使时针、分针、秒针之间的转速具有确定的比例关系；在汽车的传动系中等，都是依靠一系列的彼此相互啮合的齿轮所组成的齿轮机构来实现的。
这种由一系列的齿轮所组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系在工程上，我们根据轮系中各齿轮轴线在空间的位置是否固定，将轮系分为两大类：定轴轮系和行星轮系。
如图12-1和12-2所示。
十分明显，所有齿轮轴线相对于机架都是固定不动的轮系称为定轴轮系，定轴轮系也称作普通轮系；反之，只要有一个齿轮的轴线是绕其它齿轮的轴线转动的轮系即为行星轮系。
如果在轮系中，兼有定轴轮系和周转轮系两个部分，则称作混合轮系。
轮系可以由各种类型的齿轮所组成——圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等组成。
本章仅从运动分析的角度研究轮系设计，即只讨论轮系的传动比计算方法和轮系在机械传动中的作用。
行星轮系的组成图12-2所示，在周转轮系中，一般都以太阳轮或行星架作为运动的输入和输出构件，所以它们就是周转轮系的基本构件。
OO 轴线称作主轴线。
由上可以看出，一个基本周转轮系必须具有一个行星架、具有一个或若干个行星轮以及与行星轮啮合的太阳轮。
齿轮传动作业
齿轮传动作业1.在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。
2.两级展开式齿轮减速器如图所示。
已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力F a、径向力F r和圆周力F t的方向。
提示3.图示定轴轮系，已知z1=z3=25，z2=20，齿轮1的转速为450r/min，工作寿命为L h=2000h。
齿轮1为主动且转向不变，试问：(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的循环特性系数r各为多少？(2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少？4.设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW,小齿轮主动,转速n1=1450r/min,齿数z1=26,z2=54,双向传动,工作寿命L h=12000h。
小齿轮对轴承非对称布置,轴的刚性较大,工作中受轻微冲击,7级制造精度。
5.设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=40kW，转速n1=2800r/min，传动比为3.2,工作寿命L h=1000h,小齿轮作悬臂布置,工作情况系数为1.25。
6.设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。
已知功率P1=9.2kW,转速n1=970r/min,传动比为3,小齿轮悬臂布置,单向转动,载荷平稳,每日工作8小时,工作寿命为5年(每年250个工作日)。
7.图示的两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知小齿轮分度圆直径d1=d3=d1′=d3′=80mm，大齿轮分度圆直径d2=d4=d2′=d4′=2d1，输入扭矩T1=T1′=1.65×105N.mm，输入轴转速n1=n1′，齿轮寿命t h=t h′，若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响，试作：1）计算高速级和低速级齿轮啮合点的圆周力和径向力，标出上述各力的方向和各轴的转向；2）计算两种齿轮传动方案的总传动比i∑和i∑′；3）分析轴和轴承受力情况，哪种方案轴承受力较小？4）对两种方案中高速级齿轮进行强度计算时应注意什么不同点？对其低速级齿轮进行强度计算时又应注意什么不同点？8.有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，其尺寸如下表所示，其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。
《机械基础(第2版)》 第12课 齿轮传动
问题导入（5 min）⏹【教师】提出以下问题：上节课我们学习了链传动，知道了链传动的特点，我们先来回顾一下。
⏹【学生】思考、举手回答⏹【教师】总结学生回答，引入新的课题：链传动的特点是传动效率高，能保证平均传动比恒定，适用于中心距较大的场合并能在同一平面内传递运动和动力。
那么我们来想一下有没有一种机械传动是在不同平面内传递运动和动力的呢？今天我们就来学习这样的传动。
通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知（13 min）一．齿轮传动的类型、特点及应用⏹【教师】新知讲解1．齿轮的类型根据齿轮轴线位置的不同，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。
（1）平行轴齿轮传动直齿圆柱齿轮传动：齿轮的齿向与齿轮轴线方向相同，如图所示。
【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“文旌课堂”APP扫描二维码“直齿圆柱齿轮传动”，观看微课视频，了解直齿圆柱齿轮传动的特点✈【学生】扫码观看、思考斜齿圆柱齿轮传动：齿轮的齿向与齿轮轴线方向倾斜了一个角度，如图所示。
【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“文旌课堂”APP扫描二维码“斜齿圆柱齿轮传动”，观看微课视频，了解斜齿圆柱齿轮传动的特点✈【学生】扫码观看、思考人字形圆柱齿轮传动：它可看作由两个轮齿齿向倾斜方向相反的斜齿圆柱齿轮组合而通过教师讲解、课堂互动、举例分析等教学方式，帮助学生掌握齿轮传动的类型、特点及应用，渐开线齿廓的形成和性质，渐开线齿轮的几何尺寸和基本参数，渐开线便准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算等相关知识成，如图所示。
【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“文旌课堂”APP扫描二维码“人字形圆柱齿轮传动”，观看微课视频，了解人字形圆柱齿轮传动的特点✈【学生】扫码观看、思考（2）相交轴齿轮传动直齿圆锥齿轮传动：如图所示。
【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“文旌课堂”APP扫描二维码“直齿圆锥齿轮传动”，观看微课视频，了解直齿圆锥齿轮传动的特点✈【学生】扫码观看、思考斜齿圆锥齿轮传动：如图所示。
齿轮传动作业.pdf
齿轮传动作业.pdf
1、题目：设计铣床变速箱中的一对直齿圆柱齿轮传动。
已知传递功率P1=7.5kW，小齿轮转速n1=720r/min，齿数z1=26，z2=54，预期使用寿命th=24000h，齿轮轴不对称布置，6级制造精度，要求结构紧凑。
一、选择齿轮材料、毛坯、热处理、精度等级要求结构紧凑，依据表15-13，大、小齿轮材料选择渗碳钢，材料牌号为20CrMnMo。
由表15-12可知，此材料经渗碳淬火回火后齿面硬度为HRC56~62。
查图15-16和15-18得σHlim=1500N/mm2，σFlim=500N/mm2依据题意，该铣床变速箱中的直齿圆柱齿轮传动接受6级精度。
由表15-7知，齿面最终成形工艺可接受磨齿，齿面粗糙度为Ra=0.4um。
硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀力量，故先按齿根弯曲疲
2、劳强度设计，再校核齿面接触疲乏强度。
二、弯曲疲乏强度设计[]131F21asa2dFKYYYTmzεφσ⎧⎧⎧⎧≥⋅⋅⎧⎧⎧⎧⎧⎧⋅1计算小齿轮传递的转矩
T1T1=9.55x106P/n1=9.55x106x7.5/720=99479Nmm2确定齿数z1闭式硬齿面，取z1=26,z2=543初选齿宽系数表15－16，非对称布置，载荷变动较大，取φd=0.94载荷系数K工作机械中等冲击，原动机平稳，表15－9KA=1.25，初选圆周速度v=3m/s，vz1/100=3*26/100=0.78，图15－4(a)KV=1.04，图15-7(c)曲线IIKβ=1.33，端面重合度εγ=εα=1.88-3.2(1/z1+1/z2)=1.88-3.2(1/26+1/54)≈1.70
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齿轮传动大作业
题目: 设计行车驱动装置中的齿轮传动行车驱动装置的传动方案结构简图见下图:要求：室内工作、工作平稳、机器成批生产原始数据如下：方案电动机工作功率P d/kW 电动机满载转速n m/(r/min)工作机的转速n w/(r/min)第一级传动比1i轴承座中心高H/mm最短工作年限5.4.2 3 960 50 3.3 250 3年3班一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级行车驱动装置为一般机械，且要求成批生产，故毛坯需选用锻造工艺，大小齿轮均选用45号钢，采用软齿面。
由课本《机械设计》表6.2查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW ，平均硬度236HBW ； 大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW ，平均硬度190HBW 。
大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBS ，在30~50HBS 范围内，选用8级精度。
二、初步计算传动主要尺寸因为齿轮采用软齿面开式传动，齿面不会发生疲劳点蚀，其主要的失效形式是齿面磨损。
因此初步确定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸（考虑到磨损的影响，在设计过程中将会把模数加大10%~15%）。
齿根弯曲疲劳强度设计公式[]31122FS F d Y Y Y z KT m σφε≥式中各参数为:FY ——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力Fσ的影响；sY ——应力修正系数，用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响；Y ε——重合度系数，是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单对齿啮合区上界点时的齿根应力系数；[]Fσ——许用齿根弯曲应(MPa)1、小齿轮传递的转矩1T齿轮传动的功率是从前一级的带传动输出，前一级带传动的名义功率为3P kW =，由参考文献[3]查得普通V 带的传动效率为87%~92%，此处选择为89%η=，则130.89 2.67P PkW η==⨯= 所以：66111 2.679.55109.551091066280P T N mm n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ mm N ∙=⨯876513.3/96067.22、载荷系数K 的确定由于v 值未知，v K 不能确定，故可初选载荷系数t K = 1.1 ~ 1.8 ，这里初选载荷系数t K = 1.33、齿宽系数d φ的确定由教材《机械设计》表6.6，选取齿宽系数0.1=d φ4、齿数的初步确定根据齿根弯曲疲劳强度设计时1z 取小些，一般为17~20，以免传动尺寸过大，即初选小齿轮1z =20设计要求中齿轮传动比82.5503.39601=⨯==w w n i n i ，故4.1162082.512=⨯==iz z圆整后，取2z =116，此时传动比误差%5%34.0%10082.520/116820.5%1000<=⨯-=⨯-=i i i ε 误差很小，可以忽略不计5、齿形系数F Y 和应力修正系数s Y由教材《机械设计》图6.20查得 齿形系数:75.21=F Y ，2 2.25F Y = 由教材《机械设计》图6.21查得应力修正系数:54.11=S Y ,85.12=S Y6、重合度系数Y ε的确定初选螺旋角0β=︒,即选用标准圆柱直齿齿轮，其重合度为：121111[1.88 3.2()]cos [1.88 3.2()]1 1.6531782z z αεβ=-+=-+⨯=692.11)]1161201(=⨯+ 根据经验公式，确定0.750.750.250.250.7041.6533Y εαε=+=+=693.0692.175.0=7、许用弯曲应力的确定lim[]N F F FY S σσ=式中：1）lim F σ——计入了齿根应力修正系数之后，试验齿轮的齿根弯曲疲 劳极限应力；由教材《机械设计》图6.29(f)、(b)查得lim1220F MPa σ=，lim2170F MPa σ=2）F S ——齿根弯曲疲劳强度计算的安全系数，弯曲强度计算的寿命系数与疲劳点蚀相比，断齿的后果更为严重，所以，一般取 1.25F S =。
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第12章齿轮传动一、选择题12－1 在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是___.（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动（4）摩擦轮传动12－2 在机械传动中，传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是___.（1）带传动（2）摩擦轮传动（3）链传动（4）齿轮传动12－3 成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是___.（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动12－4 能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的是___.（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动12－5 要实现两平行轴之间的传动，可采用___.（1）圆柱齿轮传动（2）直齿锥齿轮传动（3）准双曲面齿轮传动（4）曲线齿锥齿轮传动12－6 要实现两相交轴之间的传动，可采用___.（1）圆柱直齿轮传动（2）圆柱斜齿轮传动（3）直齿锥齿轮传动（4）准双曲面齿轮传动12－7 要实现两交错轴之间的传动，除了采用交错轴斜齿轮传动外，还可采用___.（1）圆柱直齿轮传动（2）曲线齿锥齿轮传动（3）直齿锥齿轮传动（4）准双曲面齿轮传动12－8 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是___.（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合12－9 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是___.（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合12－10 高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是___.（1）轮齿折断（2）齿面磨粒磨损（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合12－11 齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在___齿轮传动中.（1）高速轻载的闭式硬齿面（2）低速重载的闭式软齿面（3）润滑油粘度较高的硬齿面12－12 一般参数的开式齿轮传动，其主要的失效形式是___。
（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面胶合（4）齿面塑性变形12－13 发生全齿折断而失效的齿轮，一般是___。
（1）齿宽较小的直齿圆柱齿轮（2）齿宽较大、齿向受载不均的直齿圆柱齿轮（3）斜齿圆柱齿轮（4）人字齿轮12－14 下列措施中，___不利于提高轮齿抗疲劳折断能力。
（1）减小齿面粗糙度值（2）减轻加工损伤（3）表面强化处理（4）减小齿根过渡曲线半径12－15 下列措施中，___不利于减轻和防止点蚀，不利于提高齿面接触强度。
（1）提高齿面硬度（2）采用粘度低的润滑油（3）降低齿面粗糙度值（4）采用较大的变位系数和12－16 下列措施中，___对防止和减轻齿面胶合不利。
（1）减小模数，降低齿高（2）选用抗胶合性能好的齿轮材料和润滑油（3）降低齿面硬度（4）大、小齿轮有一定的硬度差12－17 下列措施中，不利于减轻和防止齿轮磨粒磨损的是___.(1)降低齿面硬度（2）减小齿面粗糙度值（3）降低滑动系数（4）经常更换润滑油12－18 防止或减轻齿面塑性变形的有效措施是___。
（1）提高齿面硬度（2）选用粘度较高的润滑油（3）提高加工精度等级（4）采用变位齿轮12－19 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触强度是为了避免___失效。
（1）胶合（2）磨粒磨损（3）齿面点蚀（4）轮齿折断12－20 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度计算主要针对的失效形式是___。
（1）齿面塑性变形（2）轮齿疲劳折断（3）齿面点蚀（4）磨损12－21 磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，一般按弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的方法以考虑___的影响。
（1）齿面点蚀（2）齿面塑性变形（3）磨粒磨损（4）齿面胶合12－22 对齿轮轮齿材料的基本要求是___。
（1）齿面要硬，齿芯要韧（2）齿面要硬，齿芯要脆（3）齿面要软，齿芯要脆（4）齿面要软，齿芯要韧12－23 机床传动齿轮应用最广泛的齿轮材料是___。
（1）铸铁（2）优质碳素钢或合金钢（3）工程塑料（4）铸钢12－24 航空上使用的齿轮，要求质量小、传递功率大和可靠性高。
因此，常用的齿轮材料是___。
（1）铸铁（2）铸钢（3）高性能合金钢（4）工程塑料12－25 矿山机械中使用的齿轮，一般工作速度较低、传递功率较大、环境粉尘含量高。
因此往往选用的齿轮材料是___。
（1）高性能合金钢 (2)铸铁或铸钢（3）工程塑料（4）尼龙12－26 家用电器如录像机中使用的齿轮，传递功率很小，但要求传动平稳、低噪声和无润滑。
比较适宜的齿轮材料是___。
（1）铸铁 (2)铸钢（3）锻钢（4）工程塑料12－27 灰铸铁齿轮常用于___场合。
（1）低速、无冲击和大尺寸（2）高速和有较大冲击（3）有较大冲击和小尺寸12－28 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___。
（1）20CrMnTi (2)40Cr (3)Q235 (4)ZChSnSb12-612－29 材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适宜的热处理方法是___。
（1）整体淬火（2）渗碳淬火（3）调质（4）表面淬火12－30 材料为45钢的硬齿面齿轮常用的热处理方法是___。
（1）表面淬火（2）渗碳（3）渗碳淬火（4）碳氮共渗12－31 各种齿面硬化处理方法中，___处理的轮齿变形最小，因此处理后不许再磨齿，适用于内齿轮和难于磨削的齿轮。
（1）渗碳（2）渗碳淬火（3）高频淬火（4）整体淬火12－32 除了正火以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有___。
（1）渗碳（2）调质（3）碳氮共渗（4）渗碳淬火12－33 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1和大齿轮齿面硬度HBS2的关系为___。
（1）HBS1<HBS2 (2)HBS1=HBS2 (3)HBS1>HBS212－34 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是___。
（1）小齿轮淬火，大齿轮调质（2）小齿轮淬火，大齿轮正火（3）小齿轮调质，大齿轮正火（4）小齿轮正火，大齿轮调质12－35 一对材料为45钢要求6级精度的硬齿面齿轮，其制造工艺过程可在齿坯加工以后顺序进行___。
（1）滚齿、表面淬火、磨齿（2）滚齿、磨齿、表面淬火（3）渗碳淬火、滚齿、磨齿（4）渗碳淬火、磨齿、滚齿12－36 一材料为20CrMnTi的齿轮要达到5级精度，其制造工艺过程可在齿坯加工以后顺序进行___。
（1）滚齿、表面淬火、剃齿（2）滚齿、渗碳淬火、磨齿（3）插齿、磨齿、剃齿（4）插齿、磨齿、珩齿12－37 一材料为45钢的软齿面齿轮，要求8级精度，加工轮齿适宜的工艺过程是___。
（1）滚齿后调质（2）正火后滚齿（3）滚齿后表面淬火再磨齿（4）调质后滚齿再磨齿12－38 一材料为35SiMn的软齿面齿轮，要求6级精度，其轮齿的加工工艺过程可顺序进行___。
（1）插齿、淬火（2）滚齿、剃齿（3）珩齿、插齿（4）磨齿、滚齿12－39 选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件以外，主要依据是___。
（1）承受的转矩（2）传递的功率（3）圆周速度12－40 仪表和机床分度机构中的齿轮传动，主要要求传递运动的准确性。
因此，在选择等级精度时，应首先考虑第___公差组的精度要求。
（1）Ⅰ（2）Ⅱ（3）Ⅲ12－41 轧钢机或锻压机械中的低速重载齿轮传动，对齿面载荷分布的均匀性要求较高，以传递较大动力。
因此，应首先考虑第___公差组精度的选取。
（1）Ⅰ（2）Ⅱ（3）Ⅲ12－42 选择齿轮毛坯的成型方法时（锻造、铸造、轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据___。
（1）齿轮的几何尺寸（2）齿轮的精度（3）齿轮的齿面粗糙度（4）齿轮在轴上的位置12－43 计算载荷中的使用系数K A不包含___对齿轮实际承受载荷的影响。
（1）工作机性能（2）原动机性能（3）载荷变动情况 (4)齿轮制造及装配误差12－44 为了降低齿轮传动的附加动载荷，除了提高齿轮的精度外，还可以___。
（1）在设计时尽量减少齿轮直径以减少质量和圆周速度（2）提高表面粗糙度（3）提高齿面硬度12－45 有A、B两对齿轮传动，尺寸和运转条件都相同，但A对齿轮的精度高，则转动中的附加载荷___。
（1）A对齿轮大（2）B对齿轮大（3）A、B两对齿轮相同12－46 有A、B两对齿轮传动、尺寸和精度相同，但A对齿轮的圆周速度较高，则转动的附加载荷___。
（1）A对齿轮大（2）B对齿轮大（3）A、B两对齿轮相同12－47 对于重要的齿轮传动，可将齿轮进行齿顶修缘，目的是___。
（1）减小齿间载荷分配不均（2）减小齿向载荷的分布不均（3）减小附加动载荷12－48 齿轮传动中，齿间载荷分配不均，除与轮齿变形有关外，还主要与___有关。
（1）齿面粗糙度（2）润滑油粘度（3）齿轮制造精度12－49 有A、B两对齿轮传动，材料、热处理和制造精度相同，但A对齿轮重合度较大。
则齿间载荷分配系数Kα___。
（1）A对齿轮大（2）B对齿轮大（3）A、B两对齿轮相同12－50 计算载荷中的齿向载荷分布系数Kβ与___无关。
（1）齿轮所在轴的刚度（2）齿轮在轴上的位置（3）工作机性能（4）齿轮的宽度（5）齿面硬度12－51 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮宽度比B对大，其它条件相同。
则齿向载荷分布不均的程度___。
（1）A对小（2）B对小（3）A、B对相同12－52 有A、B、C三对齿轮传动，A对齿轮相对两轴承对称布置，B对为非对称布置，C对为悬臂布置，其它条件相同。
则它们的齿向载荷分布不均的程度为___。
（1）A对最大（2）B对最大（3）A、B、C对相同（4）C对最大12－53 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮所在轴的刚性比B对大的多，其它条件相同。
则它们的齿向载荷分布不均的程度为___。
（1）A对大（2）B对大（3）A、B对相同12－54 有A、B两对齿轮传动，A对为硬齿面齿轮，B对为软齿面齿轮，其它条件相同。
则齿向载荷分布不均系数Kβ为___。
（1）A对小（2）B对小（3）A、B对相同12－55 为了降低齿轮传动中齿向载荷分布不均的程度，可以___。
（1）增大重合度（2）进行轮齿齿顶修缘（3）将轮齿作鼓形修整（4）降低齿轮支承系统的刚度12－56 齿轮接触强度计算中的弹性系数Z E反映了___对齿面接触应力的影响。
（1）齿轮副材料的强度极限（2）齿轮副材料的弹性模量和泊松比（3）齿轮副材料的弹性极限（4）齿轮副材料的硬度12－57 齿轮接触疲劳强度计算中的节点区域系数Z H与___无关。
（1）变位系数（2）分度圆压力角（3）分度圆螺旋角（4）齿数12－58 斜齿轮接触强度计算中的重合度系数Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它___。
（1）与端面重合度和纵向重合度有关（2）只与端面重合度有关（3）只与纵向重合度有关12－59 齿轮抗弯强度计算中的重合度系数Yε与___有关。