机械原理作业齿轮传动设计

1、机械原理大作业三课程名称： 机械原理 设计题目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 完 成 者： 学 号： 指导教师： 林琳 刘福利 设计时间： 2014.6.1 哈尔滨工业大学一、设计题目 如图1所示一个机械传动系统，运动由电动机1输入，经过机械传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三种不同转速。选择一组传动系统的原始参数，据此设计该传动系统。图1 机构运动简图表1 机械传动系统原始参数序号电机转速（r/min）输出轴转速（r/min）带传动最大传动比滑移齿轮传动定轴齿轮传动最大传动比模数圆柱齿轮圆锥齿轮一对齿轮最大传动比模数一对齿轮最大传动比模数1914503035402.5424

2、343二、传动比分配 设电动机转速，输出转速为，带传动的最大传动比为,滑移齿轮传动的最大传动比为，定轴齿轮传动的最大传动比为。传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现，设带传动的传动比为，滑移齿轮的传动比为，定轴齿轮传动的传动比为，令，则对应的，根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 由于则可得定轴齿轮传动部分的传动比 故滑移齿轮传动的传动比为： 定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，故每对齿轮的传动比为 三、确定滑移齿轮传动系统参数 此滑移齿轮变速传动系统齿轮齿数满足下列要求：1、每对相互啮合的齿轮最好互为质数；2、每对相互啮合的齿轮的中心距相同；3、啮合齿轮5

3、、6的传动比约为，啮合齿轮7、8的传动比约为，啮合齿轮9、10的传动比约为4、齿轮不产生根切；5、齿轮啮合时重合度1.2。6、机构尺寸尽量小。 由，得，。由于中心距相同，故，即，求4000、4429和5000的最小公倍数得88580，故，。将、同时除以2000得、，故取、。它们的齿顶高系数，顶隙系数，分度圆压力角，实际中心距。 为了满足尺寸小的要求，令5、6、7、8号齿轮为角度变为正传动，令9、10号齿轮为高度变位。变位系数的选取参考后文定轴齿轮11、12的变位系数选取方法。齿轮的几何尺寸如表2、3、4所示。 表2 齿轮5、6的几何尺寸序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮511齿轮6332

4、模数m23压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c* 0.256标准中心距am(z5+z6)/2=447实际中心距a468啮合角 arccos(acos/a)=25.9959变位系数齿轮5x50.52齿轮6x6(tan()- -tan()+ )(z5+z6)/(2tan()-x5=0.629610齿顶高齿轮5ha5ha5=m( ha*+x5-y)=2.7407齿轮6ha6ha6=m( ha*+x6-y)=2.9611齿根高齿轮5hf5hf5=m(ha*+c*-x5)=1.46齿轮6hf6hf6=m(ha*+c*-x6)=1.240712分度圆直径齿轮5d5d5=mz5=22齿轮6d6d6=

5、mz6=6613齿顶圆直径齿轮5da5da5=d5+2ha5=27.4815齿轮6da6da6=d6+2ha6=71.9214齿根圆直径齿轮5df5df5=d5-2hf5=19.08齿轮6df6df6=d6-2hf6=63.518515齿顶圆压力角齿轮5a5a5=arccos(d5cos/da5)=41.21齿轮6a6a6=arccos(d6cos/da6)=30.4216重合度z5(tana5-tan)+z6(tana6- tan)/2=1.2025 表3 齿轮7、8的几何尺寸序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮710齿轮8352模数m23压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c*

6、0.256标准中心距am(z7+z8)/2=457实际中心距a468啮合角 arccos(acos/a)=23.1819变位系数齿轮7x70.48齿轮8x80.05910齿顶高齿轮7ha7ha7=m( ha*+x7-y)=2.8819齿轮8ha8ha8=m( ha*+x8-y)=2.0411齿根高齿轮7hf7hf7=m(ha*+c*-x7)=1.54齿轮8hf8hf8=m(ha*+c*-x8)=2.381912分度圆直径齿轮7d7d7=mz7=20齿轮8d8d8=mz8=7013齿顶圆直径齿轮7da7da7=d7+2ha7=25.7639齿轮8da8da8=d8+2ha8=74.0814齿根圆

7、直径齿轮7df7df7=d7-2hf7=16.92齿轮8df8df8=d8-2hf8=65.236115齿顶圆压力角齿轮7a7a7=arccos(d7cos/da7)=43.158齿轮8a8a8=arccos(d8cos/da8)=27.38516重合度z7(tana7-tan)+z8(tana8- tan)/2=1.311 表4 齿轮9、10的几何尺寸序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮99齿轮10372模数m23压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c* 0.256标准中心距am(z9+z10)/2=467实际中心距a468啮合角 arccos(acos/a)=209变位系数齿轮9

8、x90.4齿轮10x10-0.410齿顶高齿轮9ha9ha9=m( ha*+x9-y)=2.8齿轮10ha10ha10=m( ha*+x10-y)=1.211齿根高齿轮9hf9hf9=m(ha*+c*-x9)=1.7齿轮10hf10hf10=m(ha*+c*-x10)=3.312分度圆直径齿轮9d9d9=mz9=18齿轮10d10d10=mz10=7413齿顶圆直径齿轮9da9da9=d9+2ha9=23.6齿轮10da10da10=d10+2ha10=76.414齿根圆直径齿轮9df9df9=d9-2hf9=14.6齿轮10df10df10=d10-2hf10=67.415齿顶圆压力角齿轮9

9、a9a9=arccos(d9cos/da9)=44.416齿轮10a10a10=arccos(d10cos/da10)=24.47116重合度z9(tana9-tan)+z10(tana10- tan)/2=1.4091三、确定定轴齿轮传动系统参数 此定轴齿轮传动系统齿轮齿数满足下列要求：1、每对相互啮合的齿轮的传动比约为；2、每对相互啮合的齿轮最好互为质数；3、齿轮不产生根切；4、齿轮啮合时重合度1.2。5、机构尺寸尽量小。 由于，且每对相互啮合的齿轮最好互为质数，不妨设z11=z13=13，z12=z14=22，选择角度变位正传动方式，它们的齿顶高系数，顶隙系数，分度圆压力角，标准中心距a

10、=m(z11+z12)/2=52.5mm。 为了尽量提高齿轮的接触强度，应在书上图5-30右部线图上边界选择x。根据z=z11+z12=35线与上边界交点，初步决定x=1.0，则啮合角inv=inv+2xtan/(13+22)=0.035703，查表得=2625=26.417。实际中心距a=acos/cos=55.086mm。为了制造和测量方便，中心距需要圆整，故取实际中心距a=55mm，再按此中心距重新计算确定啮合角和x=arccos(acos/a)=26.236x=（z11+z12）(inv-inv)/(2tan)=0.96319根据x值和u=z12/z11=1.6923,按图5-30左部

11、斜线分配变位系数得x11=0.54x12= x- x11=0.42319齿轮的几何尺寸如表5所示(由于齿轮11与齿轮13、齿轮12与齿轮14的几何尺寸分别相同，故只列出齿轮11、12的几何尺寸)。 表5 齿轮11、12的几何尺寸序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮1113齿轮12222模数m33压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c* 0.256标准中心距am(z11+z12)/2=52.57实际中心距a558啮合角 arccos(acos/a)=26.23609变位系数齿轮11x110.54齿轮12x120.423210齿顶高齿轮11ha11ha11=m( ha*+x11-y)=4

12、.2303齿轮12ha12ha12=m( ha*+x12-y)=3.8811齿根高齿轮11hf11hf11=m(ha*+c*-x11)=2.13齿轮12hf12hf12=m(ha*+c*-x12)=2.480312分度圆直径齿轮11d11d11=mz11=39齿轮12d12d12=mz12=6613齿顶圆直径齿轮11da11da11=d11+2ha11=47.4606齿轮12da12da12=d12+2ha12=73.7614齿根圆直径齿轮11df11df11=d11-2hf11=34.74齿轮12df12df12=d12-2hf12=61.039415齿顶圆压力角齿轮11a11a11=arc

13、cos(d11cos/da11)=39.448齿轮12a12a12=arccos(d12cos/da12)=32.77316重合度z11(tana11-tan)+z12(tana12- tan)/2=1.2113四、确定圆锥齿轮传动系统参数 此定轴齿轮传动系统齿轮齿数满足下列要求：1、每对相互啮合的齿轮的传动比约为；2、每对相互啮合的齿轮最好互为质数；3、齿轮不产生根切；4、齿轮啮合时重合度1.2。 由于圆锥齿轮不能产生根切，所以最少齿数小于17。由于，大致取z15=14，z16=23，选择标准圆锥齿轮。齿顶高系数，顶隙系数，分度圆压力角为（等于啮合角）。表6 标准圆锥齿轮15和16的几何尺寸

14、序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮15z15z15=14齿轮16z16z16=232模数m33压力角 204齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.26分度圆锥角齿轮151515=arctan(z15/z16)=31.33齿轮161616=90-15=58.677分度圆直径齿轮15d15d15=mz15=42齿轮16d16d16=mz16=698锥距rr=0.5m(z152+z162)1/2=40.3899齿顶高齿轮15ha15ha15= h16 =mha*=3齿轮16ha1610齿根高齿轮15hf15hf15= hf16=m(ha*+c*)=3.6齿轮16hf1611齿顶圆直径齿轮15da15da15=d15+2ha15cos15=47.125齿轮16da16da16=d16+2ha16cos16=72.1212齿根圆直径齿轮15df15df15=d15-2hf15cos15=35.85齿轮16df16df16=d16