北京郵電大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后題解模塊七.doc
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模塊 七 一、填空 1、一般開式齒輪傳動的主要失效形式是 齒面磨損 和 輪齒折斷;閉式齒輪傳動的主要失效形式是 齒面點(diǎn)蝕 和 輪齒折斷;閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式是 齒面點(diǎn)蝕;閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是 輪齒折斷。 2、對于閉式軟齒面齒輪傳動,按 彎曲疲勞 強(qiáng)度進(jìn)行校核,這時影響齒輪強(qiáng)度的最主要幾何參數(shù)是 直徑(或中心距)。 3、對于開式齒輪傳動,通常只按 彎曲疲勞 強(qiáng)度計(jì)算。這時影響齒輪強(qiáng)度的主要幾何參數(shù)是 模數(shù)。 4、一對減速齒輪傳動,若保持兩輪分度圓的直徑不變,減少齒數(shù)并增大模數(shù),其齒面接觸應(yīng)力將 不變。 5、一對齒輪傳動,若兩輪的材料、熱處理方式及許用應(yīng)力均相同,只是齒數(shù)不同,則齒數(shù)多的齒輪彎曲強(qiáng)度 高;兩齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 相等。 6、在材料、熱處理及幾何參數(shù)均相同的直齒圓柱、斜齒圓柱和直齒圓錐三種齒輪傳動中,承載能力最高的是 斜齒圓柱齒輪 傳動,承載能力最低的是 直齒圓錐齒輪 傳動。 7、齒輪傳動的潤滑方式主要根據(jù)齒輪的圓周速度選擇。閉式齒輪傳動采用油浴潤滑時的油量根據(jù) 傳遞功率 確定。 二、選擇 1、對于軟齒面的閉式齒輪傳動,其主要失效形式為(C)。 A.輪齒疲勞折斷;B.齒面磨損;C.齒面疲勞點(diǎn)蝕;D.齒面膠合。 2、高速重載齒輪傳動,當(dāng)潤滑不良時,最可能出現(xiàn)的失效形式為(D)。 A.輪齒疲勞折斷;B.齒面磨損;C.齒面疲勞點(diǎn)蝕;D.齒面膠合。 3、齒輪的齒面疲勞點(diǎn)蝕經(jīng)常發(fā)生在(D)。 A.靠近齒頂處;B.靠近齒根處;C.節(jié)線附近的齒頂一側(cè);D.節(jié)線附近的齒根一側(cè)。 4、設(shè)計(jì)一對軟齒面減速齒輪傳動,從等強(qiáng)度要求出發(fā),選擇硬度時應(yīng)使(B)。 A.大、小齒輪的硬度相等; B.小齒輪硬度高于大齒輪硬度; C.大齒輪硬度高于小齒輪硬度;D.小齒輪用硬齒面,大齒輪用軟齒面。 5、一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,zl = 21,z2 = 63,則這對齒輪的彎曲應(yīng)力(C)。 A. > ;B. <;C. = ;D. ≤。 6、對于開式齒輪傳動,在工程設(shè)計(jì)中,一般(D)。 A.先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核彎曲強(qiáng)度;B.只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì); C.先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核接觸強(qiáng)度;D.只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 7、設(shè)計(jì)硬齒面齒輪傳動,當(dāng)直徑一定,常取較少的齒數(shù),較大的模數(shù)以(A)。 A.提高輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度;B.提高齒面的接觸疲勞強(qiáng)度; C.減少加工切削量,提高生產(chǎn)率;D.提高輪齒抗塑性變形能力。 8、一對減速齒輪傳動中,若保持分度圓直徑d1不變,而減少齒數(shù)并增大模數(shù),其齒面接觸應(yīng)力將(C)。 A.增大;B.減?。籆.保持不變;D.略有減小。 9、在下面的各種方法中,(A)不能提高齒輪傳動的齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 A.直徑d不變而增大模數(shù);B.改善材料;C.增大齒寬b ;D.增大齒數(shù)以增大d。 10、在下面的各種方法中,(B)不能增加齒輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。 A.直徑不變增大模數(shù) ;B.齒輪負(fù)變位;C.由調(diào)質(zhì)改為淬火;D.適當(dāng)增加齒寬。 11、為提高齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度,可采取的方法是:(B)。 A.采用閉式傳動 ;B.增大傳動的中心距; C.模數(shù)不變,減少齒數(shù);D.中心距不變,增大模數(shù)。 12、圓柱齒輪傳動的中心距不變,減小模數(shù)、增加齒數(shù),可以(C) A.提高齒輪的彎曲強(qiáng)度;B.提高齒面的接觸強(qiáng)度; C.改善齒輪傳動的平穩(wěn)性;D.減少齒輪的塑性變形。 13、在以下幾種工況中,(A)齒輪傳動的齒寬系數(shù)ψd可以取大些。 A.對稱布置; B.不對稱布置;C.懸臂布置;D.同軸式減速器布置 14、對于齒面硬度≤350 HBS的齒輪傳動,若大、小齒輪均采用45鋼,一般采取的熱處理方式為(C)。 A.小齒輪淬火,大齒輪調(diào)質(zhì) ;B.小齒輪淬火,大齒輪正火; C.小齒輪調(diào)質(zhì),大齒輪正火 ;D.小齒輪正火,大齒輪調(diào)質(zhì)。 15、一對圓柱齒輪,常把小齒輪的寬度做得比大齒輪寬些,是為了(C)。 A.使傳動平穩(wěn) ;B.提高傳動效率; C.提高小輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度;D.便于安裝,保證接觸線長。 16、錐齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度按當(dāng)量圓柱齒輪的公式計(jì)算,當(dāng)量齒輪的齒數(shù)、模數(shù)是錐齒輪的(B)。 A.實(shí)際齒數(shù),大端模數(shù);B.當(dāng)量齒數(shù),平均模數(shù); C.當(dāng)量齒數(shù),大端模數(shù);D.實(shí)際齒數(shù),平均模數(shù)。 17、選擇齒輪的精度等級時主要依據(jù)(D)。 A.傳動功率;B.載荷性質(zhì);C.使用壽命;D.圓周速度。 三、簡答(參考答案從略) 1、開式和閉式齒輪傳動的失效形式有什么不同?設(shè)計(jì)準(zhǔn)則各是什么?其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則針對的失效形式各是什么? 答:⑴ 閉式傳動的主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕和輪齒的彎曲疲勞折斷。當(dāng)采用軟齒面(齒面硬度≤350HBS)時,其齒面接觸疲勞強(qiáng)度相對較低。因此設(shè)計(jì)時首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算,并確定齒輪主要參數(shù)和尺寸,然后再按輪齒的抗彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。當(dāng)采用硬齒面(齒面硬度>350HBS)時,一般首先按齒輪的抗彎曲疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì),確定齒輪的模數(shù)及其主要幾何參數(shù),然后再校核其齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 ⑵ 開式傳動的主要失效形式為齒面磨粒磨損。通常按照抗彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,確定齒輪的模數(shù)及其他參數(shù),但考慮磨粒磨損的影響再將模數(shù)增大10%~20%,無須校核接觸強(qiáng)度。 2、齒輪的齒根彎曲疲勞裂紋發(fā)生在危險(xiǎn)截面輪齒的那一邊?為什么?為提高輪齒抗彎曲疲勞折斷的能力,可采取哪些措施? 答:疲勞裂紋首先發(fā)生在危險(xiǎn)截面受拉一側(cè)。因?yàn)榻蛔兊凝X根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力。措施:首先應(yīng)對輪齒進(jìn)行抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算,使齒輪必須具有足夠的模數(shù);其次采用增大齒根過渡圓半徑、降低表面粗糙度、進(jìn)行齒面強(qiáng)化處理(如噴丸)、減輕加工過程中的損傷等工藝措施,提高輪齒抗疲勞折斷的能力;再次應(yīng)盡可能消除載荷分布不均勻的現(xiàn)象,有效避免輪齒的局部折斷。 3、齒面點(diǎn)蝕首先發(fā)生在什么部位?為什么?防止點(diǎn)蝕可采取哪些措施? 答:一般首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線處的齒根表面上。因?yàn)檩嘄X進(jìn)入嚙合時,輪齒齒面上會產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力。對于輪齒表面上的某一局部來說,它受到的是交變的接觸應(yīng)力。如果接觸應(yīng)力超過了輪齒的許用接觸應(yīng)力,在載荷的多次反復(fù)作用下,齒面表層就會出現(xiàn)不規(guī)則的細(xì)微的疲勞裂紋。措施:可采用提高齒面硬度、降低齒面粗糙度、使用黏度較高的潤滑油等措施。 4、一對齒輪傳動,如何判斷大、小齒輪中哪個齒面不易出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕?哪個輪齒不易出現(xiàn)彎曲疲勞折斷?理由如何? 答:一對齒輪傳動,一般都是小齒輪容易出現(xiàn)齒面疲勞點(diǎn)蝕,小齒輪容易出現(xiàn)彎曲疲勞折斷;大齒輪不容易出現(xiàn)齒面疲勞點(diǎn)蝕,大齒輪不容易出現(xiàn)彎曲疲勞折斷。 因?yàn)?,大齒輪分度圓直徑大(基圓直徑大)漸開線齒廓曲率小、齒廓較為平直,接觸強(qiáng)度比小齒輪高。大齒輪在工作時,相同時間,比小齒輪循環(huán)次數(shù)少、應(yīng)變次數(shù)少,不易發(fā)生輪齒疲勞折斷。 5、齒輪傳動設(shè)計(jì)過程中,在確定小齒輪的齒數(shù)z1和模數(shù)m時,要考慮哪些因素? 答:齒數(shù)z:為避免根切,標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪最小齒數(shù)zmin=17,斜齒圓柱齒輪zmin=17cosβ。大齒輪齒數(shù)為小齒輪齒數(shù)的整數(shù)倍,跑合性能好。而對于重要的傳動或重載、高速傳動,大小齒輪的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù),這樣輪齒磨損均勻,有利于提高壽命。在滿足彎曲強(qiáng)度的前提下,適當(dāng)減小模數(shù),增大齒數(shù)。高速齒輪或?qū)υ肼曈袊?yán)格要求的齒輪傳動建議取z1≧25。 模數(shù)m:齒輪模數(shù)必須取標(biāo)準(zhǔn)值。為方便加工測量,一個傳動系統(tǒng)中,齒輪模數(shù)的種類應(yīng)盡量少。傳遞動力的齒輪,其模數(shù)不宜小于1.5mm。過小則加工檢驗(yàn)不便。 四、分析與計(jì)算 1、試設(shè)計(jì)兩級減速器中的低速級直齒輪傳動。已知:用電動機(jī)驅(qū)動,載荷有中等沖擊,齒輪相對于支承位置不對稱,單向運(yùn)轉(zhuǎn),傳遞功率P=10 kW,低速級主動輪轉(zhuǎn)速nl=400r/min,傳動比i=3.5。 解 (1)選擇材料,確定許用應(yīng)力 由表7-1,小輪選用45鋼,調(diào)質(zhì),硬度為220 HBS,大輪選用45鋼,正火,硬度為190 HBS。 由圖7-10c和圖7-12c分別查得: σHlim1=555 MPa σHlim2=530 MPa σFlim1=190 MPa σFlim2=180 MPa 由表7-8查得SH=1.1, SF=1.4,故 , , 因硬度小于350 HBS,屬軟齒面,按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核彎曲強(qiáng)度。 (2)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算中心距: ① 取[σH] = [σH]2=481 MPa ② 小輪轉(zhuǎn)矩 ③ 取齒寬系數(shù)φa=0.4,i=u=3.5 由于原動機(jī)為電動機(jī),中等沖擊,支承不對稱布置,故選8級精度。由表7-5選K=1.5。 將以上數(shù)據(jù)代入,得初算中心距ac=223.7mm (3)確定基本參數(shù),計(jì)算主要尺寸 ① 選擇齒數(shù) 取z1=20,則z2=u,z1=3.520=70 ② 確定模數(shù) 由公式a = m(z1+z2)/ 2可得:m= 4.98 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=5 ③ 確定中心距 a = m(z1+z2)/ 2=5(20+70)/2=225 mm ④ 計(jì)算齒寬 b=φaa=0.4225=90 mm 為補(bǔ)償兩輪軸向尺寸誤差,取b1=95 mm,b2=90 mm ⑤ 計(jì)算齒輪幾何尺寸(此處從略) (4)校核彎曲強(qiáng)度 按z1=20,z2=70由表7-9查得YFS1=4.34、YFS2=3.9,代入上式得: σF1=68.8MPa<[σF]1,安全 σF2=61.8MPa<[σF]2,安全 (5)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu),繪制齒輪工作圖。(略) 2、設(shè)計(jì)一對閉式斜齒圓柱齒輪傳動。已知:用單缸內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動,載荷平穩(wěn),雙向傳動,齒輪相對于支承位置對稱,要求結(jié)構(gòu)緊湊。傳遞功率P=12 kW,低速級主動輪轉(zhuǎn)速nl=350 r/min,傳動比i=3。 解:(1)選擇材料,確定許用應(yīng)力 由表7-1,兩輪均選用20CrMnTi,滲碳淬火,小輪硬度為59 HRC,大輪56 HRC。 由圖7-10d和圖7-12d分別查得: σHlim1=1440 MPa σHlim2=1360 MPa σFlim1=370 MPa σFlim2=360 MPa 由表7-8查得SH=1.3, SF=1.6,故 因硬度大于350HBS,屬硬齒面,按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核接觸強(qiáng)度。 (2)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算法向模數(shù): 1)由于原動機(jī)為單缸內(nèi)燃機(jī),載荷平穩(wěn),支承對稱布置,故選8級精度。由表7-5選K=1.6。 2)小輪轉(zhuǎn)矩 3)取齒寬系數(shù)ψa=0.4 4)初選螺旋角β=15 5)取z1=20,i=u=3,z2=uz1=320=60。當(dāng)量齒數(shù): zv1=22.19 zv2=66.57 由表7-9查得YFS1=4.3、YFS2=4, 比較YFS/[σF] YFS1/[σF]1=4.3/162=0.0265 YFS2/[σF]2=4/158=0.0253 YFS1/[σF]1的數(shù)值大,將該值與上述各值代入式中,得: 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取mn=4 mm (3)確定基本參數(shù),計(jì)算主要尺寸 1)試算中心距,由表13-3中公式a = mn(z1+z2)/ 2 cosβ得: ac=165.6 mm,圓整取a=168 mm 2)修正螺旋角 螺旋角在8~25之間,可用。 3)計(jì)算齒寬 b=φaa=0.4168=68 mm 為補(bǔ)償兩輪軸向尺寸誤差,取b1=72 mm,b2=68 mm 4)計(jì)算齒輪幾何尺寸(按表13-3計(jì)算,此處從略) (4)校核接觸強(qiáng)度 所以安全。 (5)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu),繪制齒輪工作圖。(略)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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