齿轮传动设计

习题与参考答案

一、复习思考题

1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？

2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论： （1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线； （2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变； （3）渐开线齿条的齿廓是直线；

（4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓；

（5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。

3．节圆和分度圆有何区别？压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。

4．什么是渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距能不能传动？有什么不良影响？

5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动？ 6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段？何谓重合度？重合度等于1和小于1各会出现什么情况？重合度等于2表示什么意义？

7．何谓根切想象？什么条件下会发生根切现象？根切的齿轮有什么缺点？根切与齿数有什么关系？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少？

8．何谓变位齿轮？为什么要使用变位齿轮？移距系数的正负是怎样规定的？正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小？

9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件？与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点？ 10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处？当量齿数是否一定是整数？ 11．什么叫标准齿轮？什么叫标准安装？什么叫标准中心距？

12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关？一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同？若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同？若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同？

13．斜齿圆柱齿轮的重合度大小与螺旋角有什么关系？

14．有两对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，其中一对的有关参数为：m=5mm， ha*=1，α=20°，Z1=24，Z2=45；另一对的有关参数为：m=2mm，ha*=1，α=20°，Z1=24， Z2=45，试问这两对齿轮传动的重合度哪一对大？

15．若一对渐开线齿轮传动的重合度εα=1.4，它是否表示在一对齿轮的啮合过程中，有40%的时间在啮合区内有两对齿啮合，而其余的60%的时间只有一对齿啮合？

16．一个标准齿轮可以和一个变位齿轮正确啮合吗？

17．用α=20°的滚刀加工一个β=12°，Z=14的标准斜齿轮，是否会产生根切？

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18．斜齿轮的实际齿数Z和当量齿数ZV之间有什么关系？在计算传动比、分度圆直径和中心距、选择齿轮铣刀号应分别选何种齿数？

19．渐开线齿轮的几何尺寸中共有几个圆？哪些圆可直接测量？哪些圆不能直接测量？ 20 齿轮传动的主要失效形式有哪些？开式、闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则通常是按哪些失效形式制订的。

21 齿根弯曲疲劳裂纹首先发生在危险截面的哪一边？为什么？为提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力，可采取哪些措施？

22 齿轮为什么会产生齿面点蚀与剥落？点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀有哪些措施？

23 齿轮在什么情况下发生胶合？采取哪些措施可以提高齿面抗胶合能力？

24 为什么开式齿轮齿面严重磨损，而一般不会出现齿面点蚀？对开式齿轮传动，如何减轻齿面磨损？

25 为什么一对软齿面齿轮的材料与热处理硬度不应完全相同？这时大、小齿轮的硬度差值多少才合适？硬齿面是否也要求硬度差？

26 齿轮材料的选用原则是什么？常用材料和热处理方法有哪些？

27 进行齿轮承载能力计算时，为什么不直接用名义工作载荷，而要用计算载荷？ 28 载荷系数K由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？ 29 齿轮设计中，为何引入动载系数Kv？试述减小动载荷的方法。

30 影响齿轮啮合时载荷分布不均匀的因素有哪些？采取什么措施可使载荷分布均匀？ 31 简述直齿圆柱齿轮传动中，轮齿产生疲劳折断的部位、成因及发展过程，并绘出简图表示。设计时采取哪些措施可以防止轮齿过早发生疲劳折断？

32 直齿圆柱齿轮进行弯曲疲劳强度计算时，其危险截面是如何确定的？ 33 齿形系数YFa与模数有关吗？有哪些因素影响YFa的大小？ 34 试述齿宽系数?d的定义。选择?d时应考虑哪些因素？

35 试说明齿形系数YFa的物理意义。如果两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，试问齿形系数YFa是否有变化？

36 一对钢制标准直齿圆柱齿轮，z1=19，z2=88。试问哪个齿轮所受的接触应力大？哪个齿轮所受的弯曲应力大？

37 一对钢制(45钢调质，硬度为280 HBS）标准齿轮和一对铸铁齿轮（HT300，硬度为230HBS），两对齿轮的尺寸、参数及传递载荷相同。试问哪对齿轮所受的接触应力大？哪对齿轮的接触疲劳强度高？为什么？

38 为什么设计齿轮时所选齿宽系数?d既不能太大，又不能太小？

39 一对标准直齿圆柱齿轮，分度圆压力角为?，模数为m，齿数为z1、z2（z1＜z2。另有一对标准斜齿圆柱齿轮，法向压力角为αn，模数为mn，齿数为z3、z4（z3＜z4）。且?=?n,m=mn，z1=z3，z2=z4。在其他条件相同的情况下，试证明斜齿轮比直齿轮的抗疲劳点蚀能力强。

40 在某设备中有一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知z1=26，i12=5，m=3mm，?=20°。在技术改造中，为了改善其传动的平稳性，要求在不降低强度、不改变中心距和传动比的条件下，将直齿轮

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改为斜齿轮。若希望分度圆螺旋角在β≤25°之内，试确定z1、z2、mn。及β。

41 在设计闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动时，若σ何参数，才能提高齿轮的接触强度？并简述其理由。

42 一对渐开线圆柱直齿轮，若中心距、传动比和其他条件不变，仅改变齿轮的齿数，试问对接触强度和弯曲强度各有何影响？

43 一对齿轮传动，如何判断其大、小齿轮中哪个齿面不易出现疲劳点蚀？哪个轮齿不易出现弯曲疲劳折断？理由如何？

44 试说明齿轮传动中，基节误差引起内部附加动载荷的机理。如何减少内部附加动载荷？ 45 一对圆柱齿轮的实际齿宽为什么做成不相等？哪个齿轮的齿宽大？在强度计算公式中的齿宽b应以哪个齿轮的齿宽代入？为什么？锥齿轮的齿宽是否也是这样？

46 在选择齿轮传动比时，为什么锥齿轮的传动比常比圆柱齿轮选得小些？为什么斜齿圆柱齿轮的传动比又可比直齿圆柱齿轮选得大些？

47 什么叫齿廓修形，正确的齿廓修形对载荷系数中哪个系数有较明显的影响？ 48 一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮弯曲疲劳强度相等的条件是什么？ 49 一对直齿圆柱齿轮传动中，大、小齿轮接触疲劳强度相等的条件是什么？

50 有两对齿轮，模数m及中心距a不同，其余参数都相同。试问它们的接触疲劳强度是否相同？如果模数不同，而对应的节圆直径相同，又将怎样？

51 一对齿轮传动中，大、小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，它们的许用接触应力是否相等？如许用接触应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？

52 在二级圆柱齿轮传动中，如其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，另一级为直齿锥齿轮传动。试问斜齿轮传动应布置在高速级还是低速级？为什么？

53 在圆柱齿轮--锥齿轮减速器中，一般应将锥齿轮布置在高速级还是低速级？为什么？ 54 要设计一个由直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮组成的多级传动，它们之间的顺序应如何安排才合理？为什么？

55 为什么在传动的轮齿之间要保持一定的侧隙？侧隙选得过大或过小时，对齿轮传动有何影响？

56 在什么情况下要将齿轮与轴做成一体？为什么往往齿轮与轴分开制造？

57 要求设计传动比i=3的标准直齿圆柱齿轮，选择齿数zl=12，z2=36，行不行？为什么？ 58 现设计出一标准直齿圆柱齿轮（正常齿），其参数为m=3.8mm，z1=12，?=23°。试问： （1）是否合理，为什么？ （2）若不合理，请提出改正意见。

59 设计一对闭式齿轮传动，先按接触强度进行设计，校核时发现弯曲疲劳强度不够，请至少提出两条改进意见，并简述其理由。

60 在齿轮设计中，选择齿数时应考虑哪些因素？ 61 为什么锥齿轮的轴向力Fa的方向恒指向该轮的大端？

62 在闭式软齿面圆柱齿轮传动中，在保证弯曲强度的前提下，齿数z1选多些有利，试简述其理由。

HP

与?d不变，主要应增大齿轮的什么几

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二、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1．渐开线上任意一点法线必 基圆。 A .交于

B .垂直于

C .切于

2．渐开线上各点的压力角 ，基圆上压力角 。 A .相等

B .不相等

C .不等于零 D .等于零

3．渐开线上各点的曲率半径 。 A .不相等

B.相等

4．渐开线齿廓的形状与分度圆上压力角大小 。 A .没关系

B .有关系

5．分度圆上的压力角 20°时，齿根变窄，齿顶变宽，齿轮的承载能力 。 A.大于

B .小于

C .较大

D .降低

6．对于齿数相同的齿轮，模数 ，齿轮的几何尺寸及齿形都越大，齿轮的承载能力也越大。

A .越大

B .越小

7．对于模数相同的齿轮，如果齿数增加，齿轮的几何尺寸 ，齿形 ，齿轮的承载能力 。

A .增大

B .减小

C .没变化

8．标准压力角和标准模数均在 上。 A .分度圆

B .基圆

C .齿根圆

9．斜齿轮端面齿廓的几何尺寸比法面的 。 A .大

B .小

10．斜齿轮有端面模数和法面模数，规定以 为标准值。 A .法面模数

B .端面模数

11．斜齿轮的压力角有法面压力角和端面压力角两种，规定以 为标准值。 A .法面压力角

B .端面压力角

12．标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 。 A. mn1=mn2=m, αn1=αn2=α β1= -β2 B . m1=m2 α1=α2 αan1=αan2

13．齿轮工作的平稳性精度，就是规定齿轮在一转中，其瞬时 的变化限制在一定范围内。

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