机械设计第十章答案

10-1解各齿轮的受力分析如图10.7所示

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。

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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。

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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

7；-9.55x10^ = 49397^-^

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S=ro

4、确定弹性影响系数：据教材表10-6查得i 「丿―一.

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

u = ^=2.08

6、齿数比：\

7、确定接触许用应力：循环次数

N、= 厶=1.04x1 tf*

=60^ = 5 03x1(^

查教材图10-19曲线I得

KanTQKjaraT °，

查教材10-21 ( d)得

［%］二二COOMPa

［如卜= 599MPa

&由接触强度计算小齿轮的分度圆直径

=54.9翻

怖

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

60*1000

由教材图10-8查得：Kv=1.12

对于软齿面齿轮，假设心耳仏vlOOMmw,由教材表10-3查得

皿=G =菖

齿宽

| 应= 549

齿宽与齿高比

b!h- ―-—=--------- ---- = 11.5

2,2翊2.25如金

由教材表10-4查得」皿-二，由教材图10-13查得：- -，J ,接触强度载荷系数：

K也心鬼陶= 2.22

10、校正直径：

右=d^K/K t = 58.

m = —=2 27购幡

珂

取标准值m=2.5mm

11、齿轮的相关参数：

12、确定齿宽：

“2 如+1

0>—7^ ——

百U

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：

4则石心

2、查教材表10-5得

^ = 2.6,^ = 1.595,^ = 2.3,42=1715

3、确定许用应力：

由教材图10-18查得：—二-

取安全系数忌二1-4

由教材图10-20(c)得

為/1= 440Affl^£T加=425MPa

按对称循环变应力确定许用弯曲应力厲卜％邑曲五=22QMPa

[cv 1= = 2A3MPa L也％

4、校核弯曲强度：

bd^n

cr F2 =比:丫盹<购二103MPa <0初]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

右二迢二14,9切用

齿轮的圆周速度

v = 曲1处=5.7细/ s

60*1000

由教材图10-8查得：Kv=1.21

假设2100M仃卿由教材表10-3查得：K旳=K屁=1一1 齿宽？ b=160mm

亦二|■二

齿宽系数二

-11.85

齿宽与齿高比丁二

由教材表10-4查得K耶= L34,由教材图10-13查得」=1.40

弯曲强度载荷系数

&F 二=2.33

接触强度载荷系数

(3) 确定强度计算各系数。

1、计算斜齿轮的当量齿数:

K&kgJ［耶=2.23

2、确定齿形系数和应力集中系数:

查教材表10-5得

血1 = 2.62,&=1.59 爲广217 爲2 =让

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：

N、== 5.4x10s

2V2= 60«a J^ =1.2x10®

(2)计算弯曲强度许用应力：由教材图10-18查得: