机械设计习题集答案第十章 齿轮传动(100323修改)
机械设计(第八版)课后答案 高等教育出版社 第十章
1 =1±1
ρΣ ρ1 ρ2
2008年11月19日
机械设计——齿轮传动
54
接触疲劳强度公式
校核公式：σ H =
2 KT1
φ
d
d
3 1
⋅
u± u
1
⋅
Z
H
⋅
ZE
≤
[σ
H
]
σ H = 2.5Z E
2 KT1 ⋅ u ± 1
φ
d
d
3 1
u
≤ [σ H ]
ZE—弹性影响系数，p198表10-6； ZH—区域系数，标准直齿轮α=20°时， ZH=2.5 u—齿数比 u2 / u1 φd—齿宽系数，φd =b/d1
• 开式传动中一般不会出现点蚀现象 采取措施:
• 提高材料硬度⇒增强抗点蚀能力 • 合理选择润滑油⇒防止裂纹扩展
2008年11月19日
机械设计——齿轮传动
18
4 齿面胶合
产生原因:
• 高速重载；散热不良； • 滑动速度大；齿面粘连后撕脱 发生机理：
• 压力大、温度高 ⇒ 润滑失效 ⇒ 表面
粘接 ⇒ 相对运动撕裂
发生部位：
• 齿面相对滑动大的地方 • 沿运动方向撕裂 发生状况：
• 高速重载齿轮传动 采取措施:
• 减小模数，降低齿高 • 采用粘度大的润滑油
• 抗胶合能力强的润滑油 • 材料的硬度及配对
2008年11月19日
机械设计——齿轮传动
20
5 塑性变形
产生原因: • 重载，齿面软 发生机理： • 过大应力 ⇒ 齿面、齿体塑性流动⇒ 脊
• 失效形式 设计准则
• 一般设计时采用的准则：
• 齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度准则
机械设计第十章作业答案
分析题1、2、1、设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知电机型号为Y132M-4，其功率为P1＝7.5kw，转速n1＝1450rpm，z1＝26，z2＝54，寿命L h＝12000h，小齿轮轴通过联轴器直接和电机相连，相对其轴的支撑为不对称布置，并画出大、小齿轮的零件图（小齿轮和大齿轮的孔径分别为25mm和42mm）。
解一、采用直齿圆柱齿轮传动一、选定齿轮类型、精度等级、材料和热处理齿轮为直齿轮，精度为7级，由表10－1选定：小齿轮材料为40Cr ，调质处理，硬度为241－286HBS ，取260HBS ；大齿轮为45号钢，调质处理，硬度为217－255HBS ，取230HBS 。
二、按齿面接触疲劳强度设计1、由公式：3211)][(132.2H E d t Z u u KT d σφ+≥ 1）载荷系数初选K t ＝1.32）计算小齿轮的转矩Nmm n P T 45161109.414505.71055.91055.9⨯=⨯⨯=⨯= 3）由表10－7选取齿宽系数1=d φ4）由表10－6查得材料的弹性影响系数218189MPa .Z E =5）由图10－21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为MPa H 600lim =σ，大齿轮的接触疲劳强度为MPa H 550lim =σ6）由式10－13计算应力循环次数91110044.112000114506060⨯=⨯⨯⨯==h jL n N 07.2265412===z z u ，89121004.507.210044.1⨯=⨯==u N N 7）由图10－19取接触疲劳寿命KHN1＝0.96，KHN2＝0.968）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数取S ＝1，由式10－12得MPa S K H HN H 576160096.0][1lim 11=⨯==σσ MPa S K H HN H 539155096.0][2lim 22=⨯==σσ 待入较小的MPa H 539][2=σ得：mm Z u u KT d H E d t 814.52)5398.189(07.2107.211094.43.132.2)][(132.23293211=+⨯⨯=+≥σφ2、计算圆周速度s m n d v t /41000601450814.5210006011=⨯⨯⨯=⨯=ππ3、计算齿宽bmm d b t d 814.52814.5211=⨯==φ4、计算齿宽与齿高之比模数mm z d m t t 031.226814.5211=== 齿高mm m h t 57.4031.225.225.2=⨯==齿宽与齿高之比56.1157.4814.52==h b 5、计算载荷系数1）根据v ＝4m/s 、7级精度，由图10－8查得动载荷系数K v ＝1.13，直齿轮1==ααF H K K 。
齿轮传动习题含答案(可编辑修改word版)
齿轮传动一、选择题7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为 。
A ．轮齿疲劳折断B ．齿面磨损C ．齿面疲劳点蚀D ．齿面胶合7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是。
A ．轮齿疲劳折断B ．齿面磨损C ．齿面疲劳点蚀D ．齿面胶合7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为 。
A ．轮齿疲劳折断B ．齿面磨损C ．齿面疲劳点蚀D ．齿面胶合7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在 。
A ．靠近齿顶处B ．靠近齿根处C ．节线附近的齿顶一侧D ．节线附近的齿根一侧7-5．一对 45 钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用 的齿轮代替。
A ．40Cr 调质B ．适当增大模数 mC ．45 钢齿面高频淬火D ．铸钢 ZG310-5707-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使 。
A ．大、小齿轮的硬度相等B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面7-7．一对齿轮传动，小轮材为 40Cr ；大轮材料为 45 钢，则它们的接触应力 。
A ．H 1 =H 2B. H 1 ＜H 2C ．H 1 ＞H 2D ．H 1 ≤H 2 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的 4 倍，其齿面接触应力 。
A ．不变B ．增为原应力的 2 倍C ．增为原应力的 4 倍D ．增为原应力的 16 倍7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力。
A. F 1 ＞ F 2B. F 1 ＜ F 2C.F 1=F 2D.F 1 ≤F 27-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 。
A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度B ．只需按接触强度设计C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度D ．只需按弯曲强度设计。
7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数 z 1 的原则是。
机械设计习题集答案10-1
（2）m 增大则 d1 增大， 在 T1 不变的条件下，Fn 将减小。 对于接触应力，d1 增大和 Fn 减小都使得 H 减小。对于弯曲应力， Fn 减小和 m 增大都使得 F 减小。 （3） z1 增加一倍， m 减小一半，则 d1 不变，Fn 也不变。对于接触应力， d1 不变则 H 不变。对于 弯曲应力， z1 增大使得 F 少量减小，而 m 减小则使得 F 大量增大。因此， F 增大。 10—20 答： 在任何情况下，大、小齿轮的接触应力都相等。若大、小齿轮的材料和热处理情况相同，许用接触 应力不一定相等，这与两齿轮的接触疲劳寿命系数 K HN 是否相等有关，如果 K HN1 K HN 2 ，则两者的许 用接触应力相等，反之则不相等。 10－21 答： 当相互啮合的两齿轮之一为软齿面齿轮时，或两齿轮均为软齿面齿轮时，较硬齿面的齿轮将会对 较软齿面的齿轮的齿面造成冷作硬化效应， 从而使较软齿面的齿面硬度得以提高， 即提高了较软齿面齿 轮的疲劳极限。 10－22 答： 在进行齿轮尺寸的设计计算时，齿轮的分度圆直径 d1 和齿宽 b 都是待求参数，而使用弯曲疲劳强 度或接触疲劳强度设计计算时，只能将其中的分度圆直径 d1 作为设计值，而将齿宽 b 转化为与 d1 成比 例的齿宽系数φ d，设计时φ d 由表查取，齿宽系数的大小主要与支承方式以及齿面硬度有关。 10—23 答： 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，轴系零件和支承箱体存在加工和装配偏差，使得两齿轮轴向错位而 减少了轮齿的接触宽度。为此将小齿轮设计得比大齿轮宽一些，这样即使有少量轴向错位，也能保证轮 齿的接触宽度为大齿轮宽度。在人字齿轮传动中，一齿轮为双向固定支承，另一齿轮为游动支承，靠齿 形定位，大、小齿轮两端面平齐，没有轴向错位，故两齿轮应设计成相同宽度。在圆锥齿轮传动中，两 齿轮的锥顶应当重合，大端面应当对齐，故两齿轮的齿宽应当设计成相同尺寸。 10—24 解：
机械设计作业集10、11答案
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m n B斜齿轮的端面模数m t C直齿轮中心距aD斜齿轮中心距a E齿宽B F齿厚s G分度圆压力角αH螺旋角βI锥距R J齿顶圆直径d a10—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C调质D表面淬火10—3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_______A______为宜。
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，则两轮齿根的弯曲应力_A_。
A F1>F2B F1<F2C F1=F210—7一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质，大齿轮2选用45钢正火，它们的齿面接触应力__C__。
A H1>H2B H1<H2C H1=H210—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]2B H1＝H2，F1＝F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2C H1＝H2，F1≠F2，[H]1≠[H]2，[F]1≠[F]2D 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且寿命系数K N1=K N2，则两轮的弯曲强度为___A_____。
第10章 齿轮传动 作业题 答案
第十章齿轮传动作业题答案一、填空题1．齿轮的齿形系数Y Fa的大小与模数无关，主要取决于齿形。
2．一对软齿面的闭式齿轮传动，小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度大，原因是使大小齿轮的强度和寿命比较接近。
3．齿轮传动强度设计中，σH是接触应力，[σ]H是许用接触应力，σF是弯曲应力，[σ]F 是许用弯曲应力。
5．二级圆柱齿轮减速器中，轮1、2为高速级小、大齿轮，轮3、4为低速级小、大齿轮，若z1=z3，z2=z4，z1< z2，四齿轮的模数、齿宽、材料、热处理均相同，在有限寿命内，接触强度最高的齿轮为2，最低的为 3 ；弯曲强度最高的为 2 ，最低的为 3 。
6．齿轮传动中，齿面点蚀一般易出现在轮齿的节线附近的齿根表面处，轮齿折断易出现在轮齿的齿根过渡圆角处。
7．一对直齿圆柱齿轮传动比i：1，大小齿轮在啮合处的接触应力是相等；如大、小齿轮的材料及热处理相同，则其许用接触应力是不相等。
两轮的接触疲劳强度是不等的。
8．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。
9．设计一对减速软齿面齿轮时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择应使小齿轮硬度高些。
11．对于闭式软齿面齿轮传动，主要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是主动轮直径d1 。
12．齿轮传动强度计算中，齿形系数Y Fa值，直齿圆柱齿轮按齿数z选取，而斜齿圆柱齿轮按当量齿数z v选取。
13．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比大齿轮的硬度高 30~50 HBS。
14．多级齿轮传动减速器中传递的功率是一定的，但由于低速级轴的转速低而使得该轴传递的扭矩大，所以低速级轴的直径要比高速级轴的直径粗的多。
15．设计软齿面圆柱齿轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度大于大齿轮的齿面硬度；小齿轮的齿宽大于大齿轮的齿宽。
16．对于一般渐开线圆柱齿轮传动，其齿面接触疲劳强度的计算应以节点处的接触应力作为计算应力。
机械设计第十章习题答案
机械设计第十章习题答案机械工程学系资料机械设计第十章习题答案10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示的里的作用位置及方向）。
解：受力图如下：机械工程学系资料注：斜齿轮各个受力方向1. 径向力指向各自的轴心；2. 轴向力的方向按主动轮螺旋线方向和转向，右旋用右手，左旋用左手，四肢弯曲方向与主动轮转向一致，拇指即为主动轮轴向力方向；3. 圆周力的方向在主动轮上，与运动方向相反；从动轮上，与运动方向相同。
10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知1 = 7.5 kW，1 = 1450 r/min ，1 = 26 ，2 = 54 ，寿命= 12022年h ，小齿轮相对其轴承的支撑为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。
解：1. 选择齿轮类型、精度等级、材料（1 ）选用直齿圆柱齿轮传动（2 ）铣床为工作母机，速度不高，故选用6级精度（GB__-88 ）。
（3 ）材料选择由表10-1选择小齿轮材料为20CrMnTi（渗碳后淬火），60HRC ，大齿轮材料为40Cr（调质后表面淬火），53HRC 。
2. 按齿面接触强度设计1 ≥32 1+12（（1 ）确定公式中的各计算值1 ）试选载荷系数= 1.4 机械工程学系资料2 ）计算小齿轮传递的力矩1 = 9.55 × 106 ×7.__1 1= 9.55 × 106 ×= __.55 Nmm3 ）小齿轮作不对称布置，查表10-7 ，选取= 0.94 ）由表10-5查得材料的弹性影响系数= 189.85 ）确定区域系数= 2.56 ）计算接触疲劳强度用重合度系数1 = arcos [ 29.241°2 = arcos [ 25.024°= =26 × tan29.241° tan20° +54 × tan20.024° tan20°21 tan tan ′ +2 tan tan ′22cos2+211cos1+2] = arcos26cos20°26+2 ×1=] = arcos54cos20°54+2 ×1== 1.694 = 7 ）齿数比u =2 14 3=4 1.6943= 0.877= 2.088 ）计算接触疲劳许用应力由小齿轮20CrMnTi ，渗碳后淬火，得1机械工程学系资料= 1300 MPa由大齿轮40Cr ，调质后淬火，得2 = 1300 MPa9 ）计算应力循环次数1 , 21 = 60 1 j = 60 × 1450 × 1 × 12022年= 1.044 ×1092 =1= 5.02 × 10810 ）确定接触疲劳寿命系数由图10-23 ，查表得：1 = 0.95 ，2 = 0.9511 ）计算接触疲劳许用应力取失效概率1% ，安全系数S = 1 [ ] 1 = 1368.42 MPa [ ] 2 = 1368.42 MPa得[ ] = 1368.42 MPa （2 ）计算1 ≥ =331 lim 1=0.95 ×13001=2 lim 2=0.95 ×13001=2 1+12 ×1.4 __.550.8×2.08+1 2.08× (2.5 ×189.8 ×0.87921368.42机械工程学系资料= 28.71 mm 圆周速度v = m/s（3 ）计算齿宽bb = × 1 = 0.8 × 28.71 = 22.97 mm（4 ）计算齿宽和吃高比1 160 × 1000=×28.71 __ ×1000= 2.18=1 1=28.7126= 1.10齿宽h = 2.25 = 2.48 mm 因而= 9.26（5 ）计算载荷系数1 ）使用系数= 1.252 ）动载系数由v = 2.18 m/s ，6级精度，取= 1.04 3 ）齿间载荷分配系数直齿轮及修行齿轮，取= 1 ，= 14 ）齿向载荷分布系数由= 0.8 ，硬齿面，非对称布置，6级精度，b = 22,97 mm ，线性插值得= 1.284 ，由= 9.26 ，= 1.284得=机械工程学系资料1.26载荷系数K = = 1.25 × 1.04 × 1 × 1.284 = 1.67（6 ）按实际载荷系数算得分度圆直径1 = 1 = 28.71 × =1.4331.6730.45 mm（7 ）计算模数mm = = 1.17mm3. 按齿根弯曲强度设计由弯曲疲劳强度的计算公式m ≥32 11（1 ）确定公式各变量的值1 ）由小齿轮：渗碳淬火钢1 = 850 MPa 由大齿轮：调制后表面淬火2 = 720 MPa2 ）取弯曲疲劳寿命系数1 = 0.91 , 2 = 0.93 3 ）计算弯曲许用应力取安全系数S = 1.4 ，由[ ] = 得[ ]1 = MPa1 1=0.91 ×8501.4= 552.5机械工程学系资料[ ]2 = MPa4 ）计算[ ]2 2=0.93 ×7201.4= 478.29由图10-17 ，10-18查取齿形系数得1 = 2.60 ，1 = 1.5950.0082181.26 = 1.6380.6932 = 2.296 ，2 = 1.712 1 1[ ]1 = 0.__-__2 2[ ]2= 0.008128可见大齿轮的数值大一些，取较大值5 ）计算载荷系数K = = 1.25 × 1.04 × 1 ×6 ）计算弯曲疲劳强度重合度系数由10-5得=0.25 + 0.75= 0.25 +0.751.694=2 ）试算模数3≥ 2 11=32 ×1.638 __.55 ×0.6390.8 × 26 ×0.008128= 1.194 mm（机械工程学系资料4. 结果分析和选择对比两种计算方法，可以看出齿根弯曲疲劳强度m ≥ 1.194mm及按齿面接触算得的模数m ≥ 1.17 ，故可取m ≥ 1.194 mm ，将模数标准化圆整，取m =2 mm 。
机械设计习题集答案第十章 齿轮传动(100323修改)
题10-5在图示的直齿圆柱齿轮传动中,齿轮1为主动齿轮,齿轮2为中间齿轮,齿轮 3为从动齿轮。
已知齿轮3所受的扭矩m N 983⋅=T ,其转速n 3=180r/min,Z 3=45,Z 2=25, Z 1=22,m=4mm 。
假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求:（1） 啮合传动时,作用在各齿轮上的圆周力F t 和径向力F r ,并将各力及齿轮转向标于图上；（2）说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题；（3）若把齿轮2作为主动齿轮,则在啮合传动时其应力性质有何变化,其强度计算与前面有何不同?解答: 1．m N 444.54m N 4525983233232⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T T ；mN 911.47m N 2522444.542122121⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T T N9.1088N 224911.47200020002000111112=⨯⨯====mz T d T F F t t N3.39620tan tan 01112====t t r r F F F F αN 8.1158N 20cos 9.1088cos 0112====αt n n FF F ； 由齿轮2受力平衡条件得：N 9.1088,N 3.3962'22'2====t t r r F F F F ；3r F 与'2r F ,3t F 与'2t F 是作用力与反作用力的关系, ∴3r F ='2r F ,3t F ='2t F2．齿轮2在啮合传动时,齿轮根部弯曲应力:对称循环,双向受载。
齿面接触应力:脉动循环。
在校核弯曲强度时，应将齿根弯曲疲劳极限值乘以0.7。
3．若齿轮2为主动,则其弯曲应力和接触应力都为脉动循环,但2轮每转一周时，轮齿同侧齿面啮合次数为2，则其应力循环次数增加2倍。
题10-5图 题解10-5图题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。
机械设计第十章课后习题答案详解
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得，粗牙，螺距，中径螺纹升角，细牙，螺距，中径螺纹升角对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得粗牙螺距中径小径螺纹升角普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数当量摩擦角拧紧力矩由公式可得预紧力拉应力查教材表 9-1得 35钢的屈服极限拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角当量摩擦角工作台稳定上升时的效率：（ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩（ 3）螺杆的转速螺杆的功率（ 4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，需制动装置。
其制动力矩为10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限，查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数由许用应力查教材表 10-1得的小径由公式得预紧力由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数牵曳力10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力所需拉杆最小直径查教材表 10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力查教材表 10-1得，的小径螺栓所能承受的最大预紧力所需的螺栓预紧拉力则施加于杠杆端部作用力的最大值10-8解在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。
挤压强度验算公式为：其中；为螺栓杆直径。
螺栓杆的剪切强度验算公式其中表示接合面数，本图中接合面数。
机械设计习题集第十章答案-2022年学习资料
10一29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Y值只与齿轮 齿数z和变位系-数x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b=15的斜齿 柱齿轮，C为d=30°的直齿锥齿轮，-试比较这三个齿轮的齿形系数，最小的是C,最大的是A。-l0一30齿轮 弯曲疲劳强度极限oim和接触疲劳强度极限oim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。-10一31一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 按对称循环变化，而其齿-面接触应力按脉动循环变化。若求-得其齿根最大弯曲应力为300MPa,则-最小应力值 -300MPa,应力幅值-为300MPa,平均应力为0。
三、分析与思考题-10一38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 下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<增加一倍，模数m减小一半。-答：-2KT.YpaYso-2KTu±1-0H=-ZHZE-bmd-1 曲应力↓-d增大，YFaYsa减小，-接触应力↓d增大；-2弯曲应力↓m增大，d增大，，接触应力↓d1增大 -3弯曲应力个m减小使二相比较，应采用方案二更合理，因为在强度均-满足的条件下，齿数多、模数小有如下优点：-1、重 度0↑，传动平稳；-2、齿高h,滑动系数↓，磨损↓、切削量↓；-3、da,齿坯小，齿轮重量↓。
10一46一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中-心距和许用应力不变，小齿轮转速n1从960 min降为720rmin。-试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证-该传动具有原来的抗 曲强度？-T=9550³106-Ti-3-∝-T'-KF-2KT-6F=-bm-bmd-YFaYsa-强度 变即=0，：-三
10 机械设计功课 齿轮传动答案
因齿轮 2 和齿轮 3 传递的转矩相同
整理后可得
评语：
21 ）
Fr4
Ft4
Fa1
Fa2 Ft2 tan 2 , Fa3 Ft3 tan 3
T
Ft 2
d 2 z2 mn2 / cos 2 , d3 z3mn3 / cos 3
任课教师：
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
第10章齿轮传动复习题参考答案
第10章齿轮传动复习题参考答案1．选择题7-1C；7-2B；7-3D；7-4D；7-5C；7-6B；7-7A；7-8B；7-9C；7-10D；7-11D；7-12A；7-13C；7-14A；7-15A；7-16B；7-17C；7-18B；7-19A；7-20C；7-21B；7-22C；7-23A；7-24B；7-25B；7-26D；7-27C；7-28A；7-29B；7-30C；7-31C；7-32C；7-33B；7-34D；7-35D；2．填空题7-36齿面磨损轮齿折断齿面点蚀轮齿折断齿面点蚀轮齿折断7-37齿面点蚀接触疲劳弯曲疲劳直径（或中心距）7-38齿面磨损弯曲疲劳模数7-39接触应力节线附近齿根一侧7-40大较少模数较少7-41对称7-42调质处理正火处理7-43提高齿轮制造精度降低工作速度沿齿廓修形7-44齿数螺旋角变位系数7-45分度圆直径d齿宽b齿轮材料种类齿面硬度（热处理方式）7-46不变7-47高相等7-48直径不变，增大模数减少齿数提高齿面硬度采用正变位7-49斜齿圆柱齿轮直齿圆锥齿轮7-50齿轮的圆周速度传递功率3．简答题（参考答案从略）4．分析计算题7-61 解题要点：1）各轴的转向如题7-61解图所示。
2）2、3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。
3）齿轮2、3 所受各分力的方向如图所示。
计算齿轮2所受分力大小：740.49=9605×9550=9550=11n P T Nm 225.41=°14cos 20×2=cos =3111βz m d n mm 2413=225.4110×740.49×2=2==31112d T F F t t N 602=°14tan ×2413=tan ==1112βt a a F F F N°14cos /°20tan ×2413=cos /tan ==1112βαn t r r F F F = 905 N计算齿轮3所受分力大小： 194.154=20/740.49×62===11223T i T T Nm676.76=°12cos 25×3=cos =3333βz m d n mm 4022=676.7610×194.154×2=2=3333d T F t N 855=°12tan ×4022=tan =33βt a F F N1496=°12cos /°20tan ×4022=cos /tan =333βαn t r F F N4）为使Ⅱ轴不受轴向力，必须：|Fa 2|=|Fa 3|根据： 122tan =βt a F F333tan βt a F F =得到： =tan 12βt F 33tan βt F即： 3213=tan tan t t F F ββ 忽略摩擦损失：T 2 = T 3，Ft 2 = 2T 2/d 2，Ft 3 = 2T 3/d 3则： 1312233323332232tan tan =cos /cos /==/2/2=ββββz m z m d d d T d T F F n n t t 将上式整理得到：122333sin =sin ββz m z m n n =°14sin ×62×225×3== 0.1463 β= 8.4139°= 8°24′50″7-62 解题要点：两对齿轮接触疲劳强度相等的条件为：接触强度的安全系数相等。
河海大学机械设计习题——第十章齿轮传动
12.3.10软齿面和硬齿面的界限是如何划分的？设计中如何选择软硬齿面？
12.3.11为对软齿面的大，小齿轮在其材料选择和热处理方法上常常不同？
12.3.12什么叫计算载荷？载荷系数由几部分组成？各考虑什么因素影响？
12.3.13齿轮传动中，为何引入动载荷系数KV？减小动载荷的方法有哪些？
12.2填空题
12.2.1齿轮材料的基本要求①，②，和③
12.2.2接触疲劳强度计算应以节点为计算依据，因为在节点处虽然不是最小，但该处
，而且。
12.2.3齿形系数YFa只取决于，而与无关，当齿廓的基本参数已定时，
齿形取决于和。
12.2.4直齿圆锥齿轮的强度计算，一般是从圆锥齿轮
进行的。
12.2.5承载条件，材料及工艺均相同的标准直齿圆柱齿轮，第一对：m=5mm，Z1=40，Z2=120。第二对：
⑤从图表中查取动载荷系数。
12.3.27在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般是用高速级还是低速级，为什
么？
12.3.28为什么直齿圆锥齿轮传动的载荷沿齿宽的分布不均匀程度比直齿圆柱齿轮严重？
12.3.29要设计一个由直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮组成的多级传动，它们之间应如何安排
的弯曲应力。
a )σF1＞σF2b)σF1＜σF2c)σF1=σF2d）不一定
12.1.22一圆柱齿轮传动，其他条件均不变，仅将齿轮的宽度提高一倍，则轮齿的齿根弯曲应力σb’与原来
的σb相比较，有关系。
a )σb’=2σbb)σb’=σb
c)σb’略大于0.5σbd)σb’略小于0.5σb
12.1.23一对啮合齿轮，其大小齿轮的齿根对于弯曲疲劳为等强度的条件是。
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。
机械设计习题集答案10-2
10—33 解： 齿轮传递的转矩 T1 不变，将 Ft 2T1 / d1 代入公式（10-8a） ，得分度圆直径
d1 2 KT1 u 1 2.5Z E b u [ H ]
v d1n1 92.68 1440 7m/s 60 1000 60 1000
d b / d1 80 / 92.68 0.86
h 2.25mn 2.25 3 6.75mm
b / h 80 / 6.75 11.85
由表 10-2 查得 K A 1.0 ，由图 10-8 按第Ⅱ公差组 7 级精度查得 K v 1.17 。对于软齿面齿轮，假设
K A Ft / b 100 N/mm ，由表 10-3 按第Ⅱ公差组 7 级精度查得 K H K F 1.4 ，由表 10-4 按第Ⅲ公差组
7 级精度插值查得 K H 1.27 ，由图 10-13 查得 K F 1.25 。 接触载荷系数
K K A K V K H K H 1.0 1.17 1.4 1.27 2.08
[ H1 ]
[ H 2 ]
K HN1 H lim1 1.01 580 586MPa SH 1
K HN 2 H lim 2 SH 1.09 390 425MPa 1
3． 计算许用弯曲应力 查图 10-18，从安全可靠考虑，取 K FN 1 K FN 2 1 。由图 10-20c 查得 F lim 1 420MPa ，由图 10-20b 查得 F lim 2 320MPa ，取 S F 1.4 ，两齿轮的许用弯曲应力分别为 K 1 420 [ F1 ] FN 1 F lim1 300MPa
机械设计基础习题答案第10章
10-1 自行车链传动的主动大链轮齿数：z 1=48，小链轮齿数z 2=18，车轮直径为28英寸(D=711.2 mm)。
试问：（1）自行车为什么采用升速传动？能不能采用带传动？为什么？（2）自行车行走1 km 时，车轮和大链轮各要转几圈？答：（1）自行车转动轮转速较低，因此采用升速传动。
不能。
带传动多用于整个传动链中的高速段，一般用于电动机与减速装置之间，并且带传动容易出现打滑现象，因此不能采用带传动。
（2）需要车轮转n 2转，则10000002.71122=⨯=ππn n D n 2=447.8转48181221===z z n n i n 1=167.9转10-2 如图题10-2所示为水泥磨传动简图。
已知：磨机4直径D=950mm ，磨机长度L=3000mm ，电动机功率P=30kW ，电动机转速n=730r/min ，磨机转速n 4=35r/min ，V 带传动2传动比i=2.78。
试分析如果将开式齿轮传动3改成下列传动之一有何利弊？为什么？（1）链传动；（2）V 带传动；（3）蜗杆传动；（4）闭式直齿圆柱齿轮传动。
答：（1）链传动：若选用链传动对轴的作用力较小；传递的功率较大，低速时能传递较大的圆周力；可在温度较高、淋水、淋油、日晒等恶劣环境下工作。
但工作传动中有一定的动载荷和冲击，传动平稳性差；工作时有噪声。
（2）带传动：带传动比较平稳，但不能保证准确的传动比，多用于整个传动链中的高速级。
如果过载，带与带轮之间会产生相对滑动，出现打滑现象，带传动失效。
（3）蜗杆传动：蜗杆传动具有结构紧凑、传动比大，传动平稳、噪声较小等优点。
但为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常用贵重的青铜材料，成本较高。
（4）闭式齿轮传动：润滑与保护条件好，多用于重要场合。
习题10-2图本资料由百万课件网收集。
濮良贵《机械设计》(第8版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(齿轮传动)【圣才出品】
使用系数 KA 是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。这种动载荷取
决于原动机和工作机的特性、质量比、联轴器类型以及运行的工况等。
2．动载系数 KV
4 / 40
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平
台
为了在计算中考虑动载荷的影响，引入动载荷系数 KV。提高制造精度，减少齿轮直径
提高抗胶合能力的措施：减小模数、降低齿高、采用角度变位齿轮以减小滑动系数，
提高齿面硬度，采用抗胶合能力强的润滑油，在润滑油中添加极压添加剂等。
（5）塑性变形：一般发生在硬度较低的齿轮上。
提高抗塑性变形能力的措施：提高齿面硬度、采用高粘度润滑油或添加极压添加剂等。
2．设计准则 闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面点蚀，因此按齿面接触疲劳强度进行设计,按 齿根弯曲疲劳强度校核； 闭式硬齿面传动主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，因此按齿根弯曲疲劳强度进行设 计，按齿面接触疲劳强度校核； 开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损，只按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并通过增 大模数和降低许用应力来考虑磨损的影响。
四、齿轮传动的计算载荷
齿轮传动的计算载荷是考虑载荷波动、载荷沿齿宽方向的不均匀性和轮齿齿廓曲线误
差等对强度的影响时，单位接触线长度的最大载荷，有
pca
Kp
KFn L
p Fn
式中， p 为沿齿面接触线单位长度上的平均载荷， L ；Fn 为为轮齿所受的公称法
向载荷；K 为载荷系数，其值为
。
1．使用系数 KA
（4）齿面胶合：首先发生在较软齿面上。
齿面胶合的形式及产生原因：
2 / 40
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平
机械原理第十章 齿轮机构及其设计(3)习题答案
题10-11
解：1）计算中心距a
初取
取
2）计算几何尺寸及当量齿数：见下表（尺寸单位为mm）
尺寸名称
小齿轮
大齿轮
分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
基圆直径
齿顶高
齿根高
法面及端
面齿厚
法面及端
面齿距
当量齿数
1）计算重合度
题10-12
解：1）确定基本参数
选取 （因为 ）
查表确定 计算
2）计算几何尺寸
， ，
3）中心距
题10-13
解：
题10-14
解：将各参数尺寸名称和几何尺寸计算公式及其结果填写于下表内：(尺寸单位为mm）
名称
小齿轮
大齿轮
分度圆錐角
分度圆直径
齿顶圆直径齿根圆直径 Nhomakorabea齿顶高齿根高
顶隙
分度圆齿厚、
齿槽宽
錐距、齿宽
（圆整）
齿顶角
齿根角
顶锥角
根锥角
当量齿数
机械设计第十章课后题答案
一、课本10-2 解：（1）B 轮是惰轮，齿根弯曲应力是对称循环变应力。
查图10-21d)，接触疲劳极限应力MPa 580lim =H σ，弯曲疲劳极限应力MPa 3084407.0=⨯=FE σ。
许用应力为：MPa 58015801][lim =⨯==S K H HN H σσ；MPa 2964.13081][=⨯==S K FE FN F σσ （2）B 轮是主动轮，齿根弯曲应力是脉动循环变应力。
查图10-21d)，接触疲劳极限应力MPa 580lim =H σ，弯曲疲劳极限应力MPa 440=FE σ。
许用应力为：MPa 58015801][lim =⨯==S K H HN H σσ；MPa 3144.1440][===S K FE FN F σσ 如齿轮的工作寿命不是无限寿命时，上述两种情况下的许用应力值均相应增大。
二、课本10-7 解：该齿轮传动的承载能力由齿面接触强度所限定。
1．计算按齿面接触强度所限定的转矩，由式（10-21）得：()2311][12⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+≤E H H d z z u K u d T σεφα1）小齿轮分度圆直径 mm 95.145229cos 246cos 11='︒⨯==βz m d n 。
2）齿宽系数 096.195.1451601===d b d φ。
3）查图10-26，765.01=αε，925.02=αε端面重合度 685.1925.0765.021=+=+=αααεεε。
4）齿数比 5.42410812===z z u 。
5）由表10-6查得材料的弹性影响系数 21MPa 8.189=E z 。
6）由图10-30查得区域系数 455.2=H z 。
7）小齿轮合金钢调质260HBS ，由图10-21d 查得小齿轮的接触疲劳极限MPa 5801lim =H σ；大齿轮碳钢调质220HBS ，由图10-21d 查得大齿轮的接触疲劳极限MPa 5202lim =H σ。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
题10-5 在图示的直齿圆柱齿轮传动中,齿轮1为主动齿轮,齿轮2为中间齿轮,齿轮 3为从动齿轮。
已知齿轮3所受的扭矩m N 983⋅=T ,其转速n 3=180r/min,Z 3=45,Z 2=25, Z 1=22,m=4mm 。
假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求:（1） 啮合传动时,作用在各齿轮上的圆周力F t 和径向力F r ,并将各力及齿轮转向标于图上；（2）说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题；（3）若把齿轮2作为主动齿轮,则在啮合传动时其应力性质有何变化,其强度计算与前面有何不同?解答: 1．m N 444.54m N 4525983233232⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T T ；m N 911.47m N 2522444.542122121⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T TN 9.1088N 224911.47200020002000111112=⨯⨯====mz T d T F F t t N3.39620tan tan 01112====t t r r F F F F αN 8.1158N 20cos 9.1088cos 0112====t n n F F F ； 由齿轮2受力平衡条件得：N 9.1088,N 3.3962'22'2====t t r r F F F F ；3r F 与'2r F ,3t F 与'2t F 是作用力与反作用力的关系, ∴3r F ='2r F ,3t F ='2t F2．齿轮2在啮合传动时,齿轮根部弯曲应力:对称循环,双向受载。
齿面接触应力:脉动循环。
在校核弯曲强度时，应将齿根弯曲疲劳极限值乘以0.7。
3．若齿轮2为主动,则其弯曲应力和接触应力都为脉动循环,但2轮每转一周时，轮齿同侧齿面啮合次数为2，则其应力循环次数增加2倍。
题10-5图 题解10-5图题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。
（1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向,并画出各轮轴向力 、径向力及圆周力的方向。
（2） 若已知第一级齿轮的参数为:Z 1=19,Z 2=85,m n =5mm,020=n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=6.25kW,n 1=275 r/min 。
试求轮1上所受各力的大小。
解答:1．各力方向：见题解10-6图。
2．各力的大小：m N 045.217m N 27525.695509550111⋅=⋅⨯=⨯=n PT148.11,9811.02652)8519(52)(cos 211==⨯+⨯=+=ββa z z n m ； mm 83.96cos 11==βz n m d ； N 883tan ,N 1663cos tan ,N 448320*********11======ββαt a t r t F F n F F d T F ；题10-7 图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向力及圆周力的方向。
解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。
题解10-6图题10-6图题解10-7图题10-7图题10-8 在题10-7图所示的减速器中,已知在高速级传动中，Z 1= 19, Z 2= 38, m = 3 mm,d m 2 =99 mm, 020=α;在低速级传动中，Z 3 = 19,Z 4 = 76,m n = 5 mm,020=n α。
若m N 1001⋅=T ,n 1 = 800 r/min,齿轮与轴承效率取1,Ⅲ轴转向如图所示。
（1）试计算各轴的转矩与转速,并标出Ⅰ、Ⅱ轴的转向；（2）当斜齿圆柱齿轮Z 3的螺旋角3β为多少时,方能使大锥齿轮和小斜齿轮的轴向力完全抵消;若要求斜齿圆柱齿轮传动的中心距达到圆整值时,3β的精确值应是多少?解答:1.,m N 2002111223⋅====T T z z T T m N 800433344⋅===T T z zT ;400r/min r/min 800381912123=⨯===n z zn n ,100r/min r/min 40076193434=⨯==n z zn ;Ⅰ、Ⅱ轴的转向见题解10-7图的n Ⅰ、n Ⅱ2． 00057.2690,43.63z zarctan 21122=-===δδδ；N 4.404020002221===m t t d T F F ； N 3.1315cos tan 1112===δαt r a F F F ； 333333cos 20002000z m T d T F n t β==； 33333333333sin 2000cos sin cos 2000tan z m T z m T F F n n t a βββββ=⨯== 当23a a F F =时，轴向力可完全抵消，∴应有：3.1315sin 2000333=z m T n β， 0204.18,3124.0sin 33==ββ；若要求中心距为圆整值：mm 01.250204.18cos 2)7619(5cos 2)(00343=⨯+⨯=+=βz z m n a ，取mm 250=a ，则：95.02502)7619(52)(cos 433=⨯+⨯=+=a z z m n β 3β的精确值为：0195.183=β题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。
（建议两轮材料都选用硬齿面）解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。
1. 选材料大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图 11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计 （1）确定FP σ按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F ST S Y ；齿轮的循环次数：8111038.41000017306060⨯=⨯⨯⨯==at n N ,取11=N Y ,则:538MPa MPa 16.124301minlim 1=⨯⨯==N F STF FP Y S Y σσ（2）计算小齿轮的名义转矩T 1m 196.23N m N 7301595509550111⋅=⋅⨯==n PT（3）选取载荷系数KK =K A K V K βK α= 1.5× 1.02× 1.1× 1.0 = 1.68（4)初步选定齿轮参数选,769.134130/24730/,2421121=⨯===n Z n Z Z 取1352=Z取 625.5,12,6.01200====Z Z u d βψ （5)确定复合齿形系数FS Y因两轮所选材料及热处理相同,则FP σ相同,小齿轮齿根强度弱，故设计时按小齿轮的复合齿形系数1FS Y 代入即可。
645.2512cos /24cos 0303/11===βZ Z v ，由[1]图11-18查得20.41=FS Y将上述参数代入求n m 的式中，得：2.461mm mm 538246.020.423.19668.16.126.1232312111=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=FP FS n Z d Y KT m σψ 按[1]表4-1取标准模数mm 5.2=n m ，则中心距：mm 203.19mm 12cos 2)13524(5.2cos 2)(0021=⨯+⨯=+=βZ Z m a n ， 取mm 205=a ，9695.02052)13524(5.22)(cos 21=⨯+⨯=+=a Z Z m n β，01872.14=β=14°11′14″（6)计算几何尺寸md Z m d n m 348.176mm 9695.01355.2mm,61.888mm 9695.0245.2cos 211=⨯==⨯==β mm 37.133mm 888.616.01=⨯=⨯=d b d ψ,取mm 382==b b48mm ~43mm )10~5(21=+=b b ,取m b m 451=3.校核齿面的接触强度由[1]式（11-21）：)1(109211u u bd KT Z EH +=σ，取MPa 8.189=E Z MPa 1068.55MPa 625.51625.5888.613823.19668.18.1891092=+⨯⨯⨯⨯⨯=H σ 因可靠性要求较高，取1,3.1min ==W H Z S ，由[1]图11-15，取04.11=N ZMPa 1200MPa 104.13.115001minlim=⨯⨯==W N H H HP Z Z S σσ因为HP H σσ<，故接触疲劳强度也足够。
4. 校核速度: s n d v /m 2.364m/s 100060730888.6114.310006011=⨯⨯⨯=⨯=π由[1]表11-4知，选8级精度合格。
题10-10 设计一对由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动(∑ = 900 ),已知:P 1 = 4 kW, n 1 = 1440 r/min,i = 3.5,齿轮为8级精度,载荷有不大的冲击,单向转动工作,单班制,要求使用10年,可靠度要求一般。
(小齿轮一般为悬臂布置)解题分析：选材料→确定许用应力→软齿面，按齿面接触疲劳强度确定齿轮大端的分度圆直径→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的弯曲疲劳强度解答: 根据题意，选用软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀。
1. 选材料，定许用应力:两轮均选用45号钢，小齿轮调质齿面硬度为229～286 HBS ，大齿轮正火齿面硬度为169～217 HBS ，由[1]图11-12b 查得：MPa 210,MPa 2202lim 1lim ==F F σσ；由[1]图11-13b ， 查得： MPa 550,MPa 6002lim 1lim ==H H σσ1,1,2,3.121min min =====W W H ST F Z Z S Y S10111028.2)830010(114406060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==at n N ；9/12105.6⨯==i N N由[1]图11-14和[1]图11-15：取1,1212===N N N Z Y Y ，所以：550MPaMPa 111550323MPa MPa 13.12210338MPaMPa 13.122202min2lim 22min2lim 21min1lim 1=⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯==W N H H HP N F STF FP N F STF FP Z Z S Y S Y Y S Y σσσσσσ2.接触疲劳强度设计: 由[1]式(5-57),一对齿轮为钢制时，有3121][)5.01(32460uKTd RHPRψσψ-≥ （1).计算小齿轮的名义转矩m 26.53N m N 1440495509550111⋅=⋅⨯==n PT（2).选取齿宽系数. 取3.0=R ψ （3).选取载荷系数.因小齿轮悬臂布置,取K =1.25×1.06×1.08×1.05 = 1.5 （4).计算小齿轮大端分度圆直径 mm 56.745mm 5.33.053.265.1550)3.05.01(32460321][=⨯⨯⨯⨯⨯-≥d（5).确定齿数和模数. 取91,26121===iZ Z Z ,大端模数mm 2.183mm 26745.5611===Z d m ,查[1]表4-6,mm 25.2=m （6).计算主要几何尺寸mm47.106)5.0()5.0(mm 75.204,mm 5.582221211=+====d d R d mZ d ,31.94mmmm 47.1063.0=⨯==R b R ψ,取mm 32=b 3.校核齿根弯曲疲劳强度由[1]式(11-25)可知:FS R F Y Z bm KT 2121)5.01(2360ψσ-=（1).确定FP FS Y σ/的大值00005.7490,95.159126arctan arctan12211=-====δδδZ Z , 15.331cos ,04.27cos 222111====δδZ Z Z Z v v 由[1]图11-18查得: 9.3,19.421==FS FS Y Y ,0121.03239.3,0124.033819.42211====FP FS FP FS Y Y σσ 因为2211FP FS FP FS Y Y σσ>,所以校核小齿轮即可。