机械设计机械设计习题答案第六章习题答案

6—1 ．齿轮传动与其它机械传动比较有什么特点 ? 举出若干现代机械中应用齿轮传动的实例。 答：优点 : 齿轮传动效率高；结构紧凑、工作可靠、使用寿命长。 缺点：制造和安装精度较高，精度低时振动和噪音大；不适合大中心距传动。 6—2 ．齿轮传动的失效形式有哪些 ? 开式齿轮传动主要齿轮传动的失效形式有出现哪种失效 ? 答：齿轮传动的失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形。 开式齿轮传动主要失效形式有：齿面磨损、轮齿折断。 6—3 ．齿根危险点及危险剖面是如何确定的 ? 答 : 齿根危险剖面位置通常用 30度切线法确定。作与轮齿对称线成 30度夹角的两直线，与齿根过渡曲线相切，连接两切点的截面即为齿根危险剖面。 6—4 ．常用的齿轮材料有哪几种 ? 钢制齿轮常用的热处理方法有哪些 ? 形成软齿面或硬齿面齿轮时的热处理工艺有何不同 ? 答：制造齿轮的材料主要是各种钢材，其次是铸铁，还有其它非金属材料。 钢制齿轮常用的热处理有：对于软齿面齿轮经调质或正火处理，对于硬齿面齿轮切齿后经面淬火、渗碳淬火、氮化等表面硬化处理。 6—5 ．在软齿面齿轮传动时，为什么使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮齿面硬度 30~50HBS? 答：在啮合过程中，小齿轮的啮合次数比大齿轮多。为了使大、小齿轮的寿命接近，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高 30~50HBS 。 6—6 ．高速齿轮进行齿顶修缘的主要目的是什么 ? 答：进行齿顶修缘主要是为了减小动载荷。 6—7 ．哪些因素影响齿向载荷分布不均匀 ? 可以采取哪些减小齿向载荷分布不均匀程度 ? 影响齿间载荷分配的主要因素有哪些 ? 答： 1 ．影响齿向载荷分布的主要因素有：齿轮螺旋线总偏差（齿向偏差）；齿轮的布置型式及轴、轴承、箱体的刚度；齿轮的齿宽；齿面硬度及跑合效果等。      2 ．可采取的措施有：提高齿轮制造和安装精度 ( 如减小齿向误差和两轴线平行度误差等 ) ；提高轴、轴承及箱体的支承刚度；选取合理的齿轮位置，悬臂布置时应尽可能减小悬臂长度；适当限制齿轮的宽度等。另外，将轮齿做成鼓形齿可以有效地改善轮齿的载荷分布 ( 图 6—8c) 。      3 ． 齿轮的精度、齿轮传动的重合度、受载后轮齿的变形、齿顶修缘及跑合效果等均影响齿间载荷分配。 6—8 ．齿形系数 Y Fa 与齿轮的哪些参数有关 ? 相同齿数的直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿锥齿轮的 Y Fa 是否相同 ? 答： Y Fa 是一个无量纲数，只与轮齿的齿廓形状有关， Y Fa 值取决于齿数 z 和变位系数 x 。 因为斜齿圆柱、直齿锥齿轮的齿形系数是按当量齿数 Z v 来取值的，所以三者对应的当量齿数不相等，则 Y Fa 值也不相等 6—9 ．为提高接触或弯曲强度应如何选择变位传动类型 ? 答：采用正变位齿轮，可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。 6—10 ．相啮合齿轮，大、小齿轮齿面接触应力 σH 是否相等 ? 如何比较两齿轮齿面接触强度的高低？ 答：相啮合的大、小齿轮齿面接触应力 σH 相等。 许用接触应力一般不相等，许用接触应力 [σ]H 小的齿轮接触强度低。 答：1 ．相啮合的大、小齿轮齿面接触应力σH 相等，故两齿轮接触强度相等；     2 ．两齿轮齿数不等，系数 YFa YSa 不相等，齿数少，则系数 YFa YSa 大，齿根弯曲应力大，故小齿轮齿根弯曲强度低。   答：对闭式软齿面齿轮传动，一般都希望在保证弯曲强度的条件下，采用较多的齿数即较小的模数。对一般工业用齿轮传动， z1 ＝ 20 ～ 40 。对于高速或对噪声有严格要求的齿轮传动，建议取 zl ≥25 。 闭式硬齿面齿轮、开式齿轮和铸铁齿轮，因齿根弯曲强度往往是薄弱环节，应取较少齿数以保证齿轮具有较大的模数，以提高轮齿抗弯能力。一般取 zl ＝ 17 ～ 25 。 为避免出现轮齿根切现象，对标准直齿圆柱齿轮，应取 zl ≥17 。 6—14 ．说明选择齿宽系数、螺旋角时应考虑哪些因素的影响 ? 答：齿宽系数 ψ d 选大些时，可以使齿轮的直径和中心距减小，但是增大了齿宽和轴向尺寸，增加了载荷沿齿宽分布的不均匀性，提高了对轴系支承刚度的要求。另外，对变速器中的齿轮传动，齿宽还受到轴向移动距离的限制。 螺旋角 β 选大些时，可增大重合度，从而提高了传动的平稳性和承载能力。但 β 过大时，导致轴向力剧增。故一般选 β =8度 ～ 20度 。如 β 角过小，不能显示斜齿轮传动的优越性。从减小齿轮的振动和噪音角度来考虑，目前有采用大螺旋角齿轮的趋势。 6—15 ．齿轮精度的检验项目有哪几个方面？ 答：齿轮精度的检验项目有齿距、齿形和齿向三个方面 。 6—19 ．图 6—48a 所示直齿圆柱齿轮传动，已知动力由齿轮1输入，齿轮3输出，试： 1 ．说明齿轮 2 齿面接触应力和齿根弯曲应力的循环特性 r 。 2 ．如传动功率改由齿轮 2 输入，齿轮 1 和齿轮 3 输出，如图 6—48b 。这种情况下，齿轮 2 的齿面接触应力和齿根弯曲应力的循环特性 r 有何变化 ? 在确定许用接触应力 [σ] H 和许用弯曲应力 [σ] F 时与齿轮 1 主动时有何区别 ? 解： 1 ． 齿面接触应力总是脉动循环（ r =0 ）。动力由齿轮 1 输入，齿轮 2 为双齿面工作，故齿根弯曲应力为对称循环 ( r = － 1) 。 2 ． 动力由齿轮 2 输入，齿轮 2 为单齿面工作，故齿根弯曲应力为脉动循环（r =0) ；齿轮 2 转一转，接触应力变化 2 次，在确定许用接触应力 [σ]H 时，接触应力循环次数多，寿命系数小，许用接触应力小；齿根弯曲应力对称循环时的许用应力为脉动循环许用应力的 0.7 倍。 21-24请参考20。