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第十章 齿轮传动

一、选择与填空题

10-1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有__________；应圆整的有_______；没有标准化也不应圆整的有___________。

(1)斜齿轮的法面模数mn (2)斜齿轮的端面模数mt (3)直齿轮中心距a (4)斜齿轮中心距a (5)齿宽B (6)齿厚s (7)分度圆压力角α (8)螺旋角β (9)锥距R (10)齿顶圆直径da 10-2 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是_________________。 (1)整体淬火 (2)渗碳淬火 (3)调质 (4)表面淬火

10-3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_______________为宜。

(1)滚齿、表面淬火、磨齿 (2)滚齿、磨齿、表面淬火 (3)表面淬火、滚齿、磨齿 (4)滚齿、调质、磨齿

10-4 在齿轮传动中，仅将齿轮分度圆的压力角α增大，则齿面接触应力将_____________。

(1)增大 (2)不变 (3)减小

10-5 在齿轮传动中，将轮齿进行齿顶修缘的目的是_____________________，将轮齿加工成鼓形齿的目的是_____________。

10-6 影响齿轮传动动载系数Kv大小的两个主要因素是_________________________ 。 10-7 一对正确啮合的渐开线标准齿轮作减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿根弯曲应力_______________。

(1) σF1>σF2 (2) σF1=σF2 (3) σF1<σF2

10-8 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm，齿数zl=30；齿轮2的模数m2=3mm，齿数z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积YFa1YSa1_________YFa2YSa2。

(1)大于 (2)等于 (3)小于 (4)不一定大于、等于或小于

10-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim是经持久疲劳试验并按失效概率为_________来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为________________循环。

10-10 直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以_________________的当量圆柱齿轮为计算基础的。

二、分析与思考题

10-11 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力? 2 10-12 为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上?在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏?如何提高齿面抗点蚀的能力?

10-13 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高齿面抗胶合的能力?

10-14 闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同?为什么?

10-15 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的?软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别?为什么?

10-16 导致载荷沿轮齿接触线分布不均的原因有哪些?如何减轻载荷分布不均的程度? 10-17 在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K?载荷系数K由哪几部分组成?各考虑了什么因素的影响?

10-18 齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算点?

10-19 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩T1、齿宽b均保持不变，试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化?

(1)模数m不变，齿数z1增加；

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(2)齿数z1不变，模数m增大；

(3)齿数zl增加一倍，模数m减小一半。

10-20 一对圆柱齿轮传动，大齿轮和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，则其许用接触应力是否相等?

10-21 配对齿轮(软对软，硬对软)齿面有一定量的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响?

10-22 在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数?齿宽系数υd的大小主要与哪两方面因素有关?

10-23 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些?在人字齿轮传动和圆锥齿轮传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些?

10-24 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号(齿轮1主动)。

a) b) c)

题10-24图

10-25 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向nl如图示，为使中间轴上两齿轮所受的轴向力相互抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr，和圆周力Ft，的方向(圆周力的方向分别用符号⑧或①表示向内或向外)。

题10-25图

10-26 图示定轴轮系中，已知齿数z1=z3=25，z2=20，齿轮，转速nl=450r/min，工作寿命Lh=2000h。若齿轮1为主动且转向不变，试问：

题10-26图

(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的应力比r各为多少? (2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少?

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10-27 直齿轮传动与斜齿轮传动在确定许用接触应力[σH]时有何区别? 10-28 对齿轮进行正、负变位修正，轮齿的抗弯能力有何变化?

10-29 齿轮传动的常用润滑方式有哪些?润滑方式的选择与齿轮圆周速度大小有何关系?润滑油粘度的选择与齿轮圆周速度大小有何关系?

10-30 圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有哪些优点?为什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的?

三、设计计算题

10-31 一对斜齿圆柱齿轮传动由电动机直接驱动，齿轮材料为45钢，软齿面，齿轮精度等级为8-7-7FL。已知法面模数mn=31mm，齿数z1=30，z2=93，螺旋角β=13.82°，齿宽B1=85mm，B2=80mm，转速n1=1440r/min，该齿轮对称布置在两支承之间，载荷平稳。试确定该齿轮传动的载荷系数K。

10-32 在上题的齿轮传动中，小齿轮调质处理，齿面硬度为220～240HBS，大齿轮常化处理，齿面硬度为190～210HBS，要求齿轮的工作寿命为5年(允许出现少量点蚀)，每年工作250天，每天工作8小时，齿轮单向转动。试确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯曲应力。

10-33 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为[σH]1=700MPa，[σH]2 =600MPa，求得中心距a=100mm；现改用[σH]1=600MPa，[σH]2=400MPa的材料，若齿宽和其它条件不变，为保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距。

10-34 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力[σH]1=500MPa，[σH]2=430MPa，许用弯曲应力[σF]1=340MPa， [σF]2=280MPa，弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩T2(不计功率损失)。

10-35 设计铣床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW，小齿轮主动，转速n1=1450r/min，齿数z1=26，z2=54，双向传动，工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大，工作中受轻微冲击，7级制造精度。

10-36 设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率Pl=40kW，转速n1=2800r/min，传动比i=3.2，工作寿命Lh=1000h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系数KA=1.25。

10-37 设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率P1=9.2kW，转速n1=970r/min，传动比i=3，小齿轮悬臂布置，单向转动，载荷平稳，每日工作8小时，工作寿命为5年(每年250个工作日)。

四、结构设计与分析题

10-38 一标准斜齿圆柱齿轮的局部结构如图所示。已知法面模数mn=5mm，齿数z=52，螺旋角β=13°10′25″，精度等级为8-7-7HK GB/T10095-1988。试确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差，并填写表中数值。

题10-38图

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第十一章 蜗杆传动

一、选择与填空题

11-1 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越________，自锁性越_________。一般蜗杆头数常取________。

11-2 对滑动速度vs≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用__________进行___________处理；蜗轮的材料可选用_____________。

11-3 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致_________。

(1)材料的力学性能下降 (2)润滑油变质 (3)蜗杆热变形过大 (4)润滑条件恶化

11-4 蜗杆传动的当量摩擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大而____________。 (1)增大 (2)不变 (3)减小

11-5 蜗杆传动的相对滑动速度vs<5m/s时采用_________润滑；vs>10m/s时应采用________润滑。

二、分析与思考题

11-6 蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点?常用于什么场合?

11-7 与普通圆柱蜗杆传动相比，圆弧圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动各有何特点?各适用于什么场合?

11-8 普通圆柱蜗杆主要有哪几种类型?其中哪几种蜗杆不便于磨削，精度较低?

11-9 在车床上用直线刀刃加工蜗杆，什么情况下用单刀?什么情况下用双刀?为什么? 11-10 在普通圆柱蜗杆传动中，为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值?

11-11 采用变位蜗杆传动的目的是什么?变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点? 11-12 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些?为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动?

11-13 蜗轮材料的许用接触应力，有的与相对滑动速度大小有关，而与应力循环次数无关，有的则相反，试说明其原因。

11-14 对于蜗杆传动，下面三式有无错误?为什么? (1)i=ω1/ω2=nl/n2=z2/zl=d2/dl； (2)a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2； (3)Ft2=2T2/d2=2Tli/d2=2Tl/dl=Ftl

11-15 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮(或蜗杆)的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。

a) b)

题11-15图

11-16 蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件?蜗轮能否作为主动件?为什么?

11-17 图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试确定： (1)蜗杆和蜗轮齿的旋向；

(2)蜗轮所受作用力的方向(画出)；

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