机械设计基础齿轮传动思维导图

例 1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW ，小齿轮转速n 1=350r/min ，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。

解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数

1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故选择8级精度。

2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表11-1，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度217~255HBS ，σ

HLim1=595MPa ，σ

FE1=460MPa ；大齿轮选用45钢正火处理，齿面硬度162~217HBS ，σHLim2=390MPa ，σFE2=320MPa 。

3）选小齿轮齿数z 1=24，则z 2=iz 1=3.57×24=85.68，取z 2=86。故实际传动比i=z 2/z 1=86/24=3.58，和要求的传动比3.57的误差小于3%。齿数比u=i=3.58。

对于齿面硬度小于350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。

2. 按齿面接触强度设计

设计公式11-3 []321112???? ??+?Φ≥H H E d Z Z u u KT d σ

机械设计基础2各章练习题（齿轮传动）

一、选择题

1 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 。 （1）齿面点蚀 （2）轮齿折断 （3）齿面磨损 （4）齿面胶合 2 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是 。 （1）轮齿折断 （2）齿面点蚀 （3）齿面胶合 （4）塑性变形 3 对齿轮轮齿材料的性能的基本要求是 。 （1）齿面要硬、齿芯要韧 （2）齿面要硬、齿芯要脆 （3）齿面要软、齿芯要脆 （4）齿面要软、齿芯要韧

4 对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是 。 （1）小齿轮淬火、大齿轮调质 （2）小齿轮淬火、大齿轮正火 （3）小齿轮正火、大齿轮调质 （4）小齿轮调质、大齿轮正火 5 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用 的方法。

（1）采用闭式传动 （2）加大传动的中心距 （3）提高齿面硬度 （4）减小齿轮齿数，增大齿轮模数 6 直齿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。 （1）小端 （2）大端 （3）齿宽中点处

7 直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数，则可以 。 （1）提高齿轮的接触强度 （2

第六章 齿轮机构及传动

思 考 题

6-1、齿轮传动应满足的基本要求是什么？渐开线是怎样形成的？它具有哪些重要性质？P65-67

6-2、渐开线齿条的齿廓是直线，与其共轭的曲线是什么？P66-67 6-3、齿轮机构保持传动比不变的条件是什么？齿廓啮合基本定律如何用公式表达？P67 6-4、节圆与分度圆、压力角与啮合角有何区别？P71

6-5、渐开线圆柱齿轮正确啮合条件及连续传动的条件各是什么？P70-71

6-6、何谓根切现象？根切对齿轮带来什么影响？标准渐开线直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是多少？P73

6-7、什么是重合度，它的意义是什么？P71

6-8、一对斜齿轮在啮合传动时，齿廓接触线的长度是如何变化的？P86 6-9、在斜齿轮和锥齿轮中引入当量齿轮的目的是什么？ P87,P91

6-10、锥齿轮的标准参数在什么位置？计算强度在什么位置取模数？P91,P94 6-11、与齿轮传动比较，说明蜗轮蜗杆传动的特点和应用范围。P94-95

6-12、为什么在一对齿轮传动中小齿轮的材料和齿面硬度都要高于大齿轮？P85 6-13、为什么要应用轮系？齿轮系有几种类型？试举例说明。P101-102

6-14、定轴轮系中传动比大小应如何计算？怎样

作业五（齿轮传动、蜗杆传动）

一、选择题

1. 一对齿轮传动，小齿轮齿面硬度大于350HBS，大齿轮齿面硬度小于350HBS，传递动力时 。 A. 小齿轮齿面最大接触应力较大 B. 大齿轮齿面最大接触应力较大

C. 两齿轮齿面最大接触应力相等 D. 与齿数、材料有关，不一定哪个大 2. 两对齿轮的工作条件、材料、许用应力均相同，这两对齿轮的 。 A. 接触强度和弯曲强度均相同 B. 接触强度和弯曲强度均不同 C. 接触强度不同和弯曲强度相同 D. 接触强度相同和弯曲强度不同

3. 在确定齿轮传动中大小齿轮的宽度时，常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮稍宽一些， 目的是 。 A. 使小齿轮的弯曲强度比大齿轮的高一些 B. 便于安装，保证接触线长度 C. 使传动平稳，提高效率 D. 使小齿轮每个齿啮合次数 4. 高速重载闭式齿轮传动中的主要失效形式为 。

A. 轮齿疲劳折断

第四节 齿轮传动的计算载荷

齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷进行计算。沿齿面接触线单位长度上的平均载荷p(单位为N/mm)为，即：

p?FnLFn 为轮齿所受的公称法向载荷。

实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。接触线单位长度上的最大载荷为：

K为载荷系数，其值为：K＝KA Kv Kα Kβ

式中：KA ─使用系数 Kα─齿间载荷分配系数 Kv ─动载系数 Kβ─齿向载荷分布系数

1、KA--使用系数

使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。 这种动载荷取决于原动机和工作机的特性，质量比，联轴器类型以及运行状态等。KA的使用值应针对设计对象，通过实践确定。表10-2

2、Kv--动载系数

动载系数Kv是考虑齿轮副本身的啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿受载变形等）所引起的啮入、啮出冲击和振动而产生内部附加动载荷影响的系数。 影响动载系数Kv的主要因素： 1）基节误差和齿形误差

由于制造及装配的误差，轮齿受载后弹性变形的影响，使啮合轮齿的法向齿距Pb1与Pb2不相等，因而轮齿就不能正确的啮合传动，瞬时

齿轮传动

一 选择题

(1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 B 。

A. 齿面点蚀 B. 轮齿折断 C. 齿面磨损 D. 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面胶合 D. 齿面磨粒磨损 E. 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 A 。

A. 齿面要硬，齿心要韧 B. 齿面要硬，齿心要脆 C. 齿面要软，齿心要脆 D. 齿面要软，齿心要韧

(4) 已知一齿轮的制造工艺过程是：加工齿坯、滚齿、表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料是 B 。 A. 20CrMnTi B. 40Cr C. Q235 D. ZCuSn5Pb5Zn5 (5) 对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用

齿 轮 传 动

1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计准则。 【答】

齿轮传动常见的失效形式有以下几种：（1）轮齿折断；（2）齿面点蚀；（3）齿面磨损；（4）齿面胶合；（5）塑性变形。

闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主；闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主；开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。

2、简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。 【答】

齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。

3、软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS？ 【答】

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30~50HBS。

4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm？ 【答】

将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小

Harbin Institute of Technology

机械设计大作业说明书

课程名称： 机械设计

设计题目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 设计时间： 2014 年 11月 14日

目录

一．设计任务书 ....................................................................................................... 2 二．设计内容 ........................................................................................................... 2

1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 ............................................................. 2

第7章 齿轮传动

一、 思考题

1、齿轮传动有哪几种主要失效形式？各由什么原因引起的？

2、设计软齿面齿轮传动时，为什么要使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？设计时以哪一个齿轮的许用接触应力带入接触强强度的计算公式？

3、开式齿轮传动常见的失效形式有哪几种？按哪种失效形式设计计算？为什么？

4、计算齿轮传动承载能力时，为什么不直接用名义工作载荷而需用计算载荷？ 5、怎样提高齿轮的接触强度？怎样提高齿轮的弯曲强度？ 6、齿形系数的物理意义和影响因素是什么？ 7、齿宽系数对齿轮传动有何影响？

8、一对圆柱齿轮的齿宽为什么做成不相等？哪个齿轮的齿宽大些？在强度计算公式中以哪个齿轮的齿宽带入？为什么？ 9、小齿轮的齿数是按什么原则选取的？ 10、为什么斜齿圆柱齿轮传动的承载能力要比直齿圆柱齿轮传动的承载能力高？ 11、圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、直齿锥齿轮的标准模数m和标准压力角?在何处？ 12、直齿锥齿轮强度计算是按何处的直径与模数计算的？

13、设计直齿锥齿轮时，常用到三个直径及其相应的一些参数，试说出这三个直

径的名称及其使用场合。

14、齿轮的构造形式有几种？各取决于哪些因素？

15、齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触疲劳强

第7章 齿轮传动

一、 思考题

1、齿轮传动有哪几种主要失效形式？各由什么原因引起的？

2、设计软齿面齿轮传动时，为什么要使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？设计时以哪一个齿轮的许用接触应力带入接触强强度的计算公式？

3、开式齿轮传动常见的失效形式有哪几种？按哪种失效形式设计计算？为什么？

4、计算齿轮传动承载能力时，为什么不直接用名义工作载荷而需用计算载荷？ 5、怎样提高齿轮的接触强度？怎样提高齿轮的弯曲强度？ 6、齿形系数的物理意义和影响因素是什么？ 7、齿宽系数对齿轮传动有何影响？

8、一对圆柱齿轮的齿宽为什么做成不相等？哪个齿轮的齿宽大些？在强度计算公式中以哪个齿轮的齿宽带入？为什么？ 9、小齿轮的齿数是按什么原则选取的？ 10、为什么斜齿圆柱齿轮传动的承载能力要比直齿圆柱齿轮传动的承载能力高？ 11、圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、直齿锥齿轮的标准模数m和标准压力角?在何处？ 12、直齿锥齿轮强度计算是按何处的直径与模数计算的？

13、设计直齿锥齿轮时，常用到三个直径及其相应的一些参数，试说出这三个直

径的名称及其使用场合。

14、齿轮的构造形式有几种？各取决于哪些因素？

15、齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触疲劳强