齿轮传动-基础知识、习题

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1、第七章第七章 齿轮传动齿轮传动7-1 基础知识基础知识一、齿轮传动的主要类型及特点一、齿轮传动的主要类型及特点齿轮传动是最基本的机械传动形式之一，它的特点是传动准确、可靠、效率高，传递功率和速度的范围大。齿轮传动按工作条件划分，则可分为：开式齿轮传动、半开式齿轮传动以及闭式齿轮传动。 （1）开式齿轮传动的齿轮完全暴露在外边，因此杂物易于侵入、润滑不良，齿面容易磨损，通常用于低速 传动。 （2）半开式齿轮传动装有简单的防护装置，工作条件有一定的改善。 （3）闭式齿轮传动的的齿轮安装在封闭的箱体内，润滑及防护条件最好，常用于重要的场合。 齿轮传动按相互啮合的齿轮轴线相对位置划分，则可分为：圆柱齿轮

2、传动、圆锥齿轮传动以及齿轮齿条传 动。 （1）圆柱齿轮传动用于两平行轴之间的传动。 （2）圆锥齿轮传动用于两相交轴之间的传动。 （3）齿轮齿条传动可将旋转运动变为直线运动。二、齿轮传动的失效形式及设计准则二、齿轮传动的失效形式及设计准则1齿轮传动的失效形式 齿轮传动的失效主要发生在轮齿。常见的失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性 变形。 （1）轮齿折断 闭式传动中，当齿轮的齿面较硬时，容易出现轮齿折断。另外齿轮受到突然过载时，也可能发生轮齿折断 现象。 提高轮齿抗折断能力的措施有：增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕；增大轴及支承的刚性；采用合理 的热处理方法使齿芯具有足够的

3、韧性；进行喷丸、滚压等表面强化处理。 （2）齿面磨损 齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨损的最有效方法。 （3）齿面点蚀 齿面点蚀是闭式齿轮传动的主要失效形式，特别是在软齿面上更容易产生。 提高齿面抗点蚀能力措施有：提高齿轮材料的硬度；在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦，减缓点蚀。（4）齿面胶合 对于高速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合现象。另外低速重载的重型齿轮传动也会产生齿面胶合失效， 即冷胶合。 提高齿面抗胶合能力的措施：提高齿面硬度和降低齿面粗糙度值；加强润滑措施，如采用抗胶合能力高的 润滑油，在润滑油中加入添加剂等。 （5）塑性变形 塑性变形一般

4、发生在硬度低的齿面上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。 提高轮齿抗塑性变形能力的措施：提高轮齿齿面硬度；采用高粘度的或加有极压添加剂的润滑油等。 2设计准则 目前设计一般使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计 算。 （1）在闭式齿轮传动中，一般应先按接触疲劳强度设计，计算出齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（，等） ，然后对其轮齿的抗弯疲劳强度进行校核。但是当齿面的硬度较高（硬度350 HBS）时，弯曲折断1db是主要失效形式，其轮齿的弯曲疲劳强度相对较弱，此时一般按轮齿齿根的抗弯疲劳强度设计，然后再校核其 齿面接触疲劳强度。 （2）在开式（半开

5、式）齿轮传动中，齿轮的失效形式主要是齿面磨损和轮齿的弯曲疲劳折断，因此目前通 常以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则，并根据具体要求适当增大齿轮的模数。三、齿轮常用的材料、热处理及许用应力三、齿轮常用的材料、热处理及许用应力1齿轮常用的材料 根据齿轮传动的失效形式，对齿轮材料性能的基本要求是齿面要硬与齿心要韧。根据以上的要求，设计齿 轮时常采用的材料有：锻钢、铸钢、铸铁以及非金属材料。 （1）锻钢 锻钢为是齿轮设计中最常用的材料。 （2）铸钢 铸钢常用于大型的齿轮。 （3）铸铁 铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 （4）非金属材料 非金属材料齿轮可降低噪声，常用于高速、轻载及精度

6、不高的场合。 2热处理 （1）对锻钢材料，一般是采用正火或调质处理，然后进行切齿。但是当齿轮用于重要的场合时，通常是先 切齿，然后进行表面硬化处理（如表面淬火、渗碳、氮化等） ，再进行精加工。 （2）对铸钢材料，常采用退火与常化处理，必要时可进行调质。六、齿轮的结构设计与润滑六、齿轮的结构设计与润滑1齿轮的结构设计 进行齿轮的结构设计时，必须综合考虑齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工工艺、使用要求以及经济性等 因素。通常是先按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，然后再根据经验数据来完成结构设计。 另外齿轮的结构设计还要考虑齿轮与轴的联接问题。一般来说，齿轮与轴可采用单键联接；但是当齿轮转 速较高

7、时，应采用花键或双键联接；对于沿轴滑移的齿轮，可采用花键或双导键联接。 常用的齿轮结构形式有：齿轮轴、实心轴、腹板式、轮辐式、组装齿圈式结构。 2齿轮传动的润滑设计 （1）开式及半开式齿轮传动 通常采用人工周期性加润滑油或润滑脂的润滑方式。 （2）闭式齿轮传动 闭式齿轮传动的润滑方式主要根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮圆周速度时，可采用侵油润滑方式，即将大齿轮的轮齿浸入油；当齿轮圆周速度较高（12 m/sv ）时，应采用喷油润滑方式，即通过油路把具有一定压力的润滑油喷到轮齿的啮合面上。12 m/sv 7-4 习题习题一填空题一填空题 7-1 齿轮传动的主要失效形式有： 、 、 、 和、 。

8、7-2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是 。 7-3 根据齿轮传动的失效形式，对齿轮材料性能的基本要求是 与 。 7-4 计算齿轮强度用的载荷系数，包括 、 、 以及 。K 7-5 在齿轮传动中，将齿轮轮齿加工成鼓形齿的目的是 。7-6 在直齿圆柱齿轮传动中，主动轮所受的圆周力与其回转方向 ，而从动轮所受的圆周力与tF其回转方向 。7-7 一对直齿圆锥齿轮传动时，小齿轮上受到的轴向力应等于大齿轮上的 力，且两个力的方1aF向 。7-8 斜齿圆柱齿轮的齿形系数与齿轮参数 、 、 有关，而与 无关。FaY7-9 一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是 ；而其许用接触应力是 的

9、。7-10 一对标准直齿圆柱齿轮，若、，则这对齿轮的弯曲应力 。118z 272z 7-11 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径一定时，应选取较少的齿数，使模数增大，以提高齿轮的 m 。7-12 在一般情况下，齿轮强度计算中，大、小齿轮的弯曲应力与是 的；许用弯曲应力1F2F与是 。 F1 F27-13 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取 模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取 模 数为标准值。 7-14 直齿锥齿轮强度计算时，应以 为计算的依据。7-15 直齿锥齿轮的当量齿数 ；标准模数和压力均按 端选取；受力分析和强度计vz 算以 直径为准。二选择题二选择题 7-16 材料为 45 号钢的齿轮毛坯

10、加工成 6 级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造的工艺顺序是 。A滚齿表面淬火磨齿 B滚齿磨齿表面淬火C表面淬火一滚齿磨齿 D滚齿一调质磨齿 7-17 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在 。A靠近齿须处 B靠近齿根处 C靠近节线的齿顶部分 D靠近节线的齿根部分 7-18 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲强度计算主要针对的失效形式是 。 A齿面塑性变形 B轮齿疲劳折断 C齿面点蚀 D磨损7-19 下列 的措施，可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数。KA降低齿面粗糙度 B提高轴系刚度 C增加齿轮宽度 D增大端面重合度 7-20 一减速齿轮传动，主动轮 1 选用 45 号钢调质，

11、从动轮选用 45 号钢正火，则它们的齿面接触应力 。A B C DH1H2H1H2H1H2H1H27-21 标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数只取决于 。FaYA模数 B齿数 zmC分度圆直径 D齿宽系数人d 7-22 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径一定时，应取较少的齿数，使模数增大以 。A提高齿面接触强度 B提高轮齿的抗弯曲疲劳强度C减少加工切削量，提高生产率 D提高抗塑性变形能力 7-23 在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数 m，则可以 。A提高齿面的接触强度 B提高轮齿的弯曲强度 C弯曲与接触强度均可提高 D弯曲与接触强度均不变 7-24 设计一传递动

12、力的闭式软齿面钢制齿轮，精度为 7 级，如欲在中心距和传动比 不变的条件ai 下，提高齿面接触强度的最有效的方法是 。A增大模数（相应地减少齿数） B 提高加工精度 C提高主、从动轮的齿面硬度 D增大齿根圆角半径 7-25 在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况等一定情况下，轮齿的接触强度主要取决于 大小。 A模数 B齿数 C压力角 D中心距 7-26 对于一对齿轮传动，若保持其传动比、齿数和齿宽不变，改变其模数，则 。 A齿轮的弯曲强度不变，接触强度改变 B齿轮的弯曲强度改变，接触强度不变 C齿轮的弯曲强度不变，接触强度不变 D齿轮的弯曲强度改变，接触强度改变 7-27 对于闭式

13、硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是 。A提高齿面接触强度 B减小轮齿的切削量C保证轮齿的抗弯强度 D减小滑动系数，提高传动效率 7-28 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是 。A为使传动平稳 B为了提高传动效率 C为了提高齿面接触强度 D为了便于安装，保证接触线长7-29 设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角一般在范围内选取，太小斜齿轮传动的优点不明显，8 25太大则会引起 。A啮合不良 B制造困难 C轴向力太大 D传动平稳性下降 7-30 斜齿圆柱齿轮齿数、模数不变，螺旋角加大，则分度圆直径_。 A加大 B减小 C不变 D不一定 三简答题三简答题 7-3

14、1 载荷系数由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？K7-32 齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响的大小？FaYFaY7-33 现有一对啮合的大、小齿轮，问：（1）哪个齿轮的弯曲应力大？（2）大、小齿轮齿根弯曲疲劳强度 相等的条件的表达式；（3）若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，且寿命系数都为 l，那么哪一个齿轮齿 根弯曲疲劳强度高？ 7-34 齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中，为什么一般不出观点蚀破坏？如何提 高齿面抗点蚀的能力？ 7-35 齿轮传动的设计准则是什么？ 7-36 如题 7-36 图所示的斜齿圆柱齿轮传动，轮 1 通过轮 2（惰轮）带动从动轮 3 转动，已知：轮 1 转向 n1及螺旋线方向如图所示。1）画出