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=1.8

3、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=2.5

6、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

9、验算载荷系数：

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=2.5mm

11、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。

1、确定弯曲强度载荷系数：

2、查教材表10-5得

3、确定许用应力：

由教材图10-18查得：

取安全系数

由教材图10-20（c）得

按对称循环变应力确定许用弯曲应力

4、校核弯曲强度：

满足弯曲强度。以上所选参数合适。

10-7

解（1）材料及精度。

根据小齿轮材料38SiMnMo,调质，查表10-1得：硬度217-269HBS,大齿轮45号钢调质，查表10-1得：硬度217-255HBS,齿轮精度：8级。

（2）确定载荷系数。

使用系数：按轻微冲击查表10-2得：KA=1.25，小齿轮的分度圆直径

齿轮的圆周速度

由教材图10-8查得：Kv=1.21

假设由教材表10-3查得：

齿宽? b=160mm

齿宽系数

齿宽与齿高比

由教材表10-4查得,由教材图10-13查得=1.40 弯曲强度载荷系数

=2.33

接触强度载荷系数

=2.23

(3)确定强度计算各系数。

1、计算斜齿轮的当量齿数：

2、确定齿形系数和应力集中系数：

查教材表10-5得

3、确定斜齿轮端面重合度：查教材图10-26得

4、螺旋角影响系数：

斜齿轮的纵向重合度

查教材图10-28得：

5、确定弹性影响系数：据教材表10-6查得ZE=189.8MPa

6、确定区域载荷系数：据教材图10-30查得ZH=2.47

(4)计算许用应力。

1、计算循环次数：

（2）计算弯曲强度许用应力：

由教材图10-18查得：

取安全系数???????

由教材图10-20(C)得

按脉动循环变应力确定许用弯曲应力

(3)计算接触强度许用应力：

查教材图10-19中曲线1得

查教材图10-21（d）得

取安全系数SH=1.0，则

(4)由弯曲强度确定的最大转矩。

比较和

由公式得

（5）由接触强度确定的最大转矩。由公式

得

(6)齿轮行动的功率。由弯曲强度和接触强度计算的转矩可知，此齿轮传动所能传递的最大转矩为T1=1827280N.mm

10-8

解(1)选择齿轮的材料和精度等级。根据教材表10-1选大小齿轮材料均为

20CrMnTi,渗碳淬火。小齿轮齿面硬度取62HRC,大齿轮齿面硬度取58HRC，世部达300HBS.

选精度等级为6级。

（2）按齿根弯曲疲劳强度设计。

1、小齿轮传递的转矩：

2、初选载荷系数：初选Kt=1.6

3、确定齿宽系数：小齿轮作臂布置，据教材表10-7选取

4、初选螺旋角：

5、计算斜齿轮的当量齿数：

6、确定齿形系数和应力集中系数：

查教材表10-5得

7、确定斜齿轮端面重合度：查教材图10-26得

8、确定弯曲强度许用应力：

循环次数

由教材图10-18查得

取安全系数SF=1.5

由教材图10-20（d）得