第12章 齿轮传动
一、选择题
1．对于齿面硬度HBS＞350的钢齿轮，其加工的工艺过程应为：（ ）。[上海交通大学2008年研]
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】对于软齿面齿轮(硬度HBS＜350)，一般是将齿轮毛坯经调质或正火(常化)处理后进行切齿，切齿即为成品，主要用于对于强度、速度及精度要求不高的齿轮传动中。对于硬齿面齿轮(硬度HBS＞350)，目前的加工工序是先对齿轮毛坯进行切齿，再作表面硬化处理，最后进行精加工。表面硬化的方法有表面淬火、渗碳淬火、氮化、氰化等，精加工如磨齿等一方面可消除热处理产生的变形，另一方面可满足低的粗糙度的要求。它主要用于高速、重载及精密机器所用的齿轮传动中。故选C项。
2．某齿轮箱中一对45号钢制调质齿轮，经常发生齿面疲劳点蚀，修配更换时，可采取的措施有（ ）和（ ）。[国防科学技术大学2000研]
A．用40Cr钢调质后代替
B．适当增大齿轮模数m
C．仍用45号钢，改为齿面淬火
D．适当增大齿数z
E．改用铸钢ZG45
【答案】A；C
【解析】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，故选项A，C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。
二、填空题
1．在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，则会使轮齿的弯曲强度______，接触强度______，传动的平稳性______。[山东大学2004研]
【答案】降低；不变；提高
【解析】根据齿轮的强度校核公式即可知减小模数，齿根弯曲应力增大，弯曲强度降低；齿面接触应力不变，接触强度不变；直径不变的条件下，减小模数，齿数增加，传动的平稳性提高。
2．齿轮的齿形系数与______有关，齿形系数越大，轮齿的弯曲强度越______。[中科院2007研]
【答案】齿形；越小
【解析】齿根危险截面的弯曲应力：
，可见齿形系数
越大，弯曲应力越大，弯曲强度就越小。
3．设计闭式硬齿面渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知齿轮材料为40Cr，其热处理方式应选用______。[哈尔滨工业大学2005研]
【答案】表面淬火
4．一软齿面的齿轮传动，小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度______，原因是______。[华中科技大学2001研]
【答案】高；小齿轮的啮合次数多于大齿轮，因而小齿轮容易失效，为了使大小齿轮寿命比较接近
5．齿轮传动中的功率损失主要包括______、______、______三部分。[华东理工大学2005研]
【答案】啮合面的摩擦损失；轮齿搅动润滑油时的油阻损失；轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失
6．斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β过小，会使得______，β过大，又会使得______。在设计过程中，β的取值应为______值，______可以通过调整β来进行圆整。[北京航空航天大学2001研]
【答案】重合度过小；轴向力过大；8°～20°；中心距
【解析】由重合度
可知
；轴向力
可知
；中心距由
计算得到，按圆整之后的中心距来修正螺旋角。
7．减少齿轮动载荷的主要措施有______和______。[中南大学2003研]
【答案】提高齿轮制造精度；减小齿轮直径
【解析】提高齿轮制造精度，减小齿轮直径以降低圆周速度均可减小动载荷。
8．一对啮合齿轮，其齿形系数为YF1，YF2，齿根应力集中系数为YS1，YS2，许用弯曲应力为[σ]F1，[σ]F2，这两个齿轮的轮齿对齿根弯曲疲劳为等强度的条件是______。[中南大学2002研]
【答案】
三、判断题
1．直齿锥齿轮传动中，作用于两齿轮上的力有如下关系：
，
。（ ）[上海交通大学2006研]
【答案】错
【解析】直齿锥齿轮传动中，作用于两齿轮上的力的关系是：
，
。
2．在材料和热处理条件相同的情况下，提高齿轮接触疲劳承载能力的有效方法是尽量增大模数。（ ）[上海交通大学2006研]
【答案】错
【解析】在材料和热处理条件相同的情况下，影响齿轮接触疲劳承载能力的主要因素是齿轮直径，与模数无关。
3．闭式软齿面齿轮传动设计中，小齿轮齿数的选择应从不根切为原则选少些。（ ）[山东大学2004研]
【答案】错
【解析】闭式软齿面齿轮传动，一般转速较高，为保证传动平稳性，以齿数多一些为好，小齿轮齿数取为20~40。
4．滚动轴承的公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。（ ）[山东大学2004研]
【答案】对
5．材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适当的热处理方式是表面淬火。（ ）［山东大学2004研］
【答案】错
【解析】因为20Cr为低碳钢，所以要达到硬齿面，热处理方式应为渗碳淬火。
6．一对齿轮圆柱若接触强度不够时，应增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加大分度圆直径。（ ）[华南理工大学2006研]
【答案】错
【解析】根据若齿轮接触应力接触强度不够时，应增大分度圆直径，和齿根弯曲应力的公式可知强度不够时，两种说法正好相反。应增大模数。
7．开式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯断，故应按齿根弯曲疲劳强度设计。（ ）[大连理工大学2004研]
【答案】错
【解析】开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损引起齿轮折断。
8．采用鼓形齿是减小高速圆柱齿轮基圆齿距误差对传动平稳性不利影响的重要措施。（ ）[大连理工大学2002研]
【答案】错
【解析】采用鼓形齿的目的是改善载荷分布不均匀。轮齿进行齿顶修缘是减小动载荷，改变传动平稳性的重要措施。
9．齿轮传动中，主、从动齿轮面上产生塑性变形的方向是相同的。（ ）[上海大学2006研]
【答案】错
【解析】齿轮传动中，主动齿轮受到的摩擦力背离节线，分别朝向齿顶和齿根作用；从动齿轮受到的摩擦力分别由齿顶及齿根朝向节线作用。因此产生塑性变形的方向是相反的。
10．经过热处理的齿面是硬齿面，未经热处理的齿面是软齿面。（ ）[中南大学2004研]
【答案】错
【解析】硬齿面、软齿面都是需要经过热处理的，只是热处理的方式不同。
11．直齿圆锥齿轮的模数是以大端为基础的，所以其强度计算也应以大端为基础。（ ）[中南大学2004研]
【答案】错
【解析】强度计算时，要先把直齿圆锥齿轮转化为相应的当量圆柱齿轮，再按当量圆柱齿轮进行强度分析和参数计算，然后再将圆柱齿轮的设计参数转化为锥齿轮的大端参数。
12．齿向载荷分布系数Kβ与齿轮的布置情况无关。（ ）[北京理工大学2006研]
【答案】错
【解析】不同的齿轮布置情况使得齿向载荷分布不均的程度不同。
13．计算齿根弯曲疲劳强度的齿形系数与齿轮的模数无关。（ ）[北京理工大学2004研]
【答案】对
【解析】齿形系数只与齿形（随齿数和变位系数而异）有关，而与模数无关。
14．锥齿轮只能传递相互正交的两轴之间的运动和动力。（ ）[北京理工大学2004研]
【答案】错
【解析】锥齿轮是用来传递空间两相交轴之间的运动和动力，不仅仅是正交的两轴。
15．齿轮传动中通常采用齿顶修缘，即切去部分渐开线的办法来降低齿向载荷分布不均匀性。（ ）[北京理工大学2002研]
【答案】错
【解析】齿顶修缘是减小内部附加动载荷的措施，采用鼓形齿可降低齿向载荷分布不均匀性。
四、计算分析题
图12-19所示两种方案，你认为哪种方案较好？试分析、说明原因。[北京理工大学2004研]
图12-19
答：B方案较好。
原因如下：
（1）带传动应放在高速级。在功率一定的条件下，带传动的速度越高，带传动所需要的有效拉力就越小，带传动的总体尺寸也越小。
（2）带传动可缓和冲击和振动，带的打滑还能起到过载保护的作用。B方案中直接连电动机，有利于保护电机。
（3）B方案中，齿轮传动第一级的小齿轮远离转矩输入端，第二级的大齿轮远离转矩输出端，可降低齿轮的载荷分布不均匀性。
（4）B方案中，斜齿圆柱齿轮减速器放在高速级，提高传动的平稳性。
（5）B方案的总体尺寸较小，结构紧凑。