第10章 齿轮传动一．选择与填空1.一对标准圆柱齿轮传动，已知z1=20，z2=50，它们的齿形系数是_________；Ａ． 21Fs Fa Y Y < Ｂ．21Fs Fa Y Y = Ｃ．21Fs Fa Y Y >齿根弯曲应力是_________；Ａ． 21F F σσ< Ｂ．21F F σσ= Ｃ． 21F F σσ>齿面接触应力是_________。

Ａ． 21H H σσ< Ｂ．21H H σσ= Ｃ． 21H H σσ>2. 在下面各方法中，_________不能增加齿轮轮齿的弯曲强度。

Ａ．ｄ不变模数增大 Ｂ．由调质改为淬火 Ｃ．齿轮负变位 Ｄ．适当增加齿宽3. 设计一对减速软齿面齿轮时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使_________。

Ａ．两者硬度相等 Ｂ．小齿轮硬度高些 Ｃ．大齿轮硬度高些Ｄ．小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面4. 为了提高齿轮传动的接触强度，可考虑采取_________。

Ａ．采用闭式传动 Ｂ．增大传动中心距 Ｃ．减小齿数，增大模数5. 某齿轮箱中一对４５号钢调质齿轮，经常发生齿面疲劳点蚀，修配更换时，可采取的措施有_________和_________。

Ａ．用40Cr 钢调质后代替 Ｂ.适当增大齿轮模数mＣ．仍用45号钢，改为齿面淬火 Ｄ.适当增大齿数ｚＥ．改用铸钢ZG456. 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式为_________。

A. 轮齿疲劳折断 Ｂ．齿面磨损 C.齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合7. 对于HBS ≤350的齿轮传动，当采用同一钢材制造时，一般将进行_________ 处理。

A ．小齿轮表面淬火，大齿轮调质 Ｂ．小齿轮表面淬火，大齿轮正火Ｃ.小齿轮调质、大齿轮正火 Ｄ．小齿轮正火，大齿轮调质8. 在齿轮传动中，为了减小动载系数，可采取的措施有_________、_________。

A ．提高齿轮的制造精度 Ｂ．减小齿轮的平均单位载荷Ｃ．减小外加载荷的变化幅度 Ｄ. 低齿轮的圆周速度9. 计算齿轮传动时，选择许用应力与_________没关系。

Ａ．材料硬度 Ｂ．应力循环次数 Ｃ．安全系数 Ｄ. 齿形系数10. 直齿圆锥齿轮强度计算中，是以_________为计算依据的。

Ａ．大端当量直齿圆柱齿轮 Ｂ．大端分度圆柱齿轮Ｃ．平均分度圆处的当量直齿圆柱齿轮 Ｄ．平均分度圆柱齿轮11. 在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况一定情况下，轮齿的接触强度主要取决于_________，而弯曲强度主要取决于_________。

Ａ．模数 Ｂ．齿数 Ｃ．中心距 Ｄ．压力角12. 在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽略大于大齿轮齿宽，其目的是_________。

Ａ．提高小齿轮齿面接触强度 Ｂ．提高小齿轮齿根弯曲强度Ｃ．补偿安装误差，以保证全齿宽的接触 Ｄ．减少小齿轮载荷分布不均13. 斜齿圆柱齿轮的齿形系数和相同齿数的直齿圆柱齿轮相比是_________Ａ．相等 Ｂ．较大 Ｃ．较小 Ｄ．视实际工作条件可能性大也可能小14.选择齿轮毛坯的型式（轧制制圆钢、锻造、铸造）时，主要考虑_________。

A. 齿宽B.齿轮直径 Ｃ．齿轮在轴上的布置位置 Ｄ．齿轮精度15. 选择齿轮传动的平稳性精度等级时，主要依据_________。

Ａ．圆周速度 Ｂ．转速 Ｃ．传递的功率 Ｄ．承受的转矩16．闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在_______________处，提高材料_________可以增强轮齿抗点蚀能力。

17. 在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度比大齿轮的硬度____________HBS 。

18. 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过_________加工，否则不能保证齿轮精度。

19. 齿轮传动的强度计算中，齿形系数YFa 的大小与_________无关，主要取决于________________。

直齿圆柱齿轮按_________选取，而斜齿圆柱齿轮按_____________选取。

20. 圆柱齿轮传动设计时，齿宽系数φd = b/d ，当ｂ愈宽，承载能力也愈________，但使__________________现象严重。

选取φd 的原则是：两齿面均为软齿面时，取偏________值；精度高时，取偏________值；对称布置比悬臂布置，取偏________值。

二、简答题1．轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些2. 齿轮传动中为何两轮齿面要有一定的硬度差？3. 如图所示为两级标准斜齿圆柱齿轮传动的减速器。

已知齿轮2的参数mm m n 3=，512=z ，︒=15β，左旋；齿轮3的参数mm m n 5=，142=z ，试问：（1）低速级斜齿圆柱齿轮3的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上的两齿轮的轴向力方向相反？若轴Ⅰ转向如图所示，试标明轴Ⅱ上轮２，３的圆周力、径向力和轴向力的方向。

（2）低速级齿轮的螺旋角应取多大值才能使轴Ⅱ的轴向力完全相互抵消？4. 图中为直齿圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的两级传动装置。

动力由轴Ⅰ输入，轴Ⅲ输出。

轴Ⅲ的转向如图箭头所示，试分析：1）在图中画出各轮的转向；2）为使中间轴Ｈ所受的轴向力可以抵消一部分，确定斜齿轮３和螺旋方向；3）画出圆锥齿轮２和斜齿轮３所受各分力的方向。

5. 对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在作强度计算时应怎样考虑？6. 齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系？7. 要提高轮齿的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的第10章 齿轮传动 答案一． 选择与填空1. C ；C ；B 。

【评注】（１）齿形系数表征齿形对轮齿抗弯能力的综合影响，它只与齿数和变位系数有关，与模数大小无关。

随着齿数的增加，其齿形系数值下降。

斜齿轮和锥齿轮的齿形系数是按其当量齿数来确定的。

同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数值是不同的。

对于斜齿轮，其当量齿数β3cos /z z v =与齿数和螺旋角有关，并且同一齿数的直齿轮和斜齿轮，因v z z <，斜齿轮的齿形系数值要小。

对于锥齿轮δcos /z z v =也有同样的规律。

当齿数一定时，可以用正变位的方法使齿根变厚，从而使齿形系数值下降，而且变位系数越大，齿形系数值下降越多。

综上所述，与齿形系数有关的因素有：齿数、螺旋角、节锥角和变位系数。

（ 2 ）由轮齿弯曲疲劳强度计算公式可知，齿轮的弯曲应力与齿形系数成正比，使齿形系数值下降的因素，都可使齿根弯曲应力降低。

2. C【评注】 提高齿轮弯曲强度的措施可从两方面考虑：一方面是采取措施降低其齿根弯曲应力；另一方面是采取措施提高齿轮的许用弯曲应力。

影响齿根弯曲应力最主要参数是模数。

为提高弯曲强度，首先应加大模数，其次可适当增加齿宽，但过多地加大齿宽，会使齿向载荷分布系数值增大，从而增大载荷系数，反而会降低弯曲强度。

再次可减小系数值，如齿轮正变为会使齿形系数值下降，从而达到提高齿根弯曲疲劳强度的目的。

齿轮的许用弯曲应力与齿轮的材料及热处理方法等有关。

如提高齿面硬度可提高其许用应力值，也即提高齿轮的弯曲强度。

如题中选项Ｂ把材料的热处理由调质改为淬火，即可提高其轮齿的弯曲强度。

3. B【评注】金属制的软齿面齿轮，配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱；且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。

所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大 ３ ０～５ ０ Ｈ ＢＳ。

4. B【评注】当外载荷和齿数比Ｕ不变时，要提高齿轮的接触强度，一方面可首先增大齿轮的分度圆直径（中心距相应增大），其次可适当增加齿宽，以使接触应力下降。

另一方面可采用热处理方法提高表面硬度，从而提高许用接触应力。

5. A ，C【评注】经常发生点蚀，说明其接触强度不足。

提高接触强度的措施主要从两个方面考虑，一方面降低其接触应力，一方面提高其许用接触应力。

合金钢４０Ｃｒ调质后齿面硬度高于４５号钢调质后的齿面硬度；４５号钢经齿面淬火后形成硬齿面，而４５号钢调质后的齿面为软齿面，故 Ａ此均可使其许用接触应力提高，从而增强其抗点蚀能力。

碳素铸钢ＺＧ４５调质后比碳钢调质后的齿面硬度还弱。

故Ｅ不可能。

齿轮的大小要受齿轮箱中齿轮传动中心距的限制，增大齿轮模数和齿数均使齿轮的尺寸变大，故 Ｂ，Ｄ不可取。

6. D7. C8. A ，D9. D 10. C11. C ，A 12. C 13. C 14. B 15. A16. 靠近节线的齿根面，硬度 17.大 ３０～５０ 18. 磨齿19. 模数，齿廓形状，齿数Ｚ，当量齿数Ｚ。

20. 高，齿向载荷分布不均，大，大，大二、简答题1. 轮齿的主要失效形式有轮齿折断和齿面损坏两类。

轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式。

齿面失效主要有疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形。

一般情况下，若设计正确、润滑条件良好，闭式软齿面轮齿的主要失效形式是疲劳点蚀。

闭式硬齿面的主要失效形式是弯曲疲劳折断。

高速大功率闭式传动主要出现点蚀和胶合。

开式齿轮传动的主要失效形式是磨损。

2. 齿轮传动中，小齿轮齿面硬度比大齿轮大一些，一般要大30～50HBS 。

这是由于：①小齿轮的齿根厚度小于大齿轮；②若软硬齿面配对啮合，因冷作硬化，可提高齿面接触疲劳强度；③小齿轮的应力循环次数比大齿轮多；④提高啮合性能。

3. （1）Ⅱ轴上轮２，３的各分力方向如下图所示。

由轴Ｉ转向判断出轴Ⅱ转向为顺时针方向。

要使轮２顺时针旋转，其工作齿面应为左侧齿面。

轴向力沿轴线方向指向工作齿面，故轮２的轴向力Fa2应指向后方。

也可按左（右）手法则。

轮2为左旋，按左手法则，大拇指指向前方，但轮２为从动轮，故轴向力Fa2指向后方。

要使轴Ⅱ上轮２，３的轴向力Fa2反向，应使轮３的轴向力Fa3指向前方，顺时针旋向，符合左手法则，轮3又是主动轮，故轮3的螺旋线方向为左旋。

Fr2，Fr3由啮合点沿着径线方向指向转动中心。

轮２为从动轮，Ft2与啮合点的圆周速度方向相同。

轮３为主动轮，Ft3与啮合点处的圆周速度方向相反。

（2）使轴Ⅱ上轮２和轮３的轴向力互相完全抵消，只要满足32a a F F =。

因 222tan βt a F F = ， 333tan βt a F F =故 3223tan tan t t F F =ββ 因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 223322d F d F T t t ==，且 222cos /βn z m z d = ， 3333cos /βn m z d =故 2223332332cos cos ββn n t t m z m z d d F F == 因此可得222333233223cos cos tan tan ββββn n t t m z m z d d F F === 所以 1438.015sin 513175sin sin 222333=︒⨯⨯==ββn n m z m z 可得 "2'1683︒=β 4.5. 齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。