机械原理大作业2_齿轮机构分析

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业三题 目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 哈尔滨工业大学1、设计题目如图所示机械传动系统，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输出三种不同的转速，据下表中的原始数据，设计该传动系统。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12745232935小于等于2.8小于等于4.52小于等于43小于等于432、传动比的分配计算电动机转速n=745r/m

2、in，输出转速n1=23 r/min，n2=29 r/min，n3=35 r/min，带传动的最大传动比ipmax=2.8,滑移齿轮传动的最大传动比ivmax=4.5，定轴齿轮传动的最大传动比idmax=4.5。根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为 i1=n/n1=745/35=21.286, i2=n/n2=745/29=25.690, i3=n/n3=745/23=32.391,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ipmax=2.8，滑移齿轮的传动比为iv1, iv2 和iv3, 定轴齿轮传动的传动比为if，则总传动比 i1= i

3、pmax*iv1*if, i2= ipmax*iv2*if, i3= ipmax*iv3*if, 令iv3=ivmax=4.5，则可得定轴齿轮传动部分的传动比if=i3/(ipmax*ivmax) = 32.391/(2.8*4.5)= 2.571, 滑移齿轮传动的传动比 iv1 =i1/(ipmax*ivmax) =21.286/(2.8*2.571)= 2.957 iv2 =i2/(ipmax*ivmax) =25.690/(2.8*2.571)= 3.569定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 id= 3 if= 3 2.571 =1.370 小于等于 ipmax = 4

4、3、设定齿轮齿数及基本参数根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数：z5 = 13，z6 = 38，z7 = 11，z8 =39，z9 = 9，z10 = 40。它们的齿顶高系数ha* = 1，径向间隙系数c* = 0.25，分度圆压力角 = 20°，实际中心距a= 51mm。根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：z11=z13=14，z12=z14=19。它们的齿顶高系数ha* =1，径向间隙系数c* =0.25，分度圆压力角 = 20°,实际

5、中心距a=51mm。圆锤齿轮15和16选择为标准齿轮，其齿数：z15=17，z16=24。它们的齿顶高系数ha* =1，径向间隙系数c*=0.2，分度圆压力角=20°。4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮的几何尺寸及重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮5z513齿轮6z6382模数 m23压力角 20°4齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.256标准中心距aa = m* (z5+z6)/2 = 517实际中心距 a518啮合角 =arccos(a*cos/a) = 20°9变位系数齿轮5X50.700齿轮6X6-0.70010齿顶高齿轮5ha5 ha5= m*

6、ha*+x5-y = 3.400mm齿轮6ha6 ha6 = m*ha*+x6-y = 0.600mm11齿根高齿轮5hf5 hf5 = m*ha*-x5+c*= 1.100mm齿轮6hf6 hf6 = m*ha*-x6+c*= 3.900mm12分度圆直径齿轮5d5 d5= z5*m = 26.000mm齿轮6d6 d6 = z6*m = 76.000mm13齿顶圆直径齿轮5da5da5 = d5+ 2*ha5 = 32.800mm齿轮6da6da6= d6+ 2*ha6 = 77.200mm14齿根圆直径齿轮5df5df5= d5 - 2*hf5 = 23.800mm齿轮6df6 df6=

7、 d6 - 2*hf6 = 68.200mm15齿顶圆压力角齿轮5a5 a5 = arccos(d5*cos/da5)= 41.851°齿轮6a6 a6 = arccos(d6*cos/da6)= 22.319°16重合度=z5*(tana5-tan)+ z6*(tana6-tan) /2=1.382序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮7z711齿轮8z8392模数m23压力角 20°4齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.256标准中心距 aa = m* (z7+z8)/2 = 507实际中心距 a518啮合角 =arccos(a*cos/a) = 22.88

8、8°9变位系数齿轮7x70.400齿轮8x80.13510齿顶高齿轮7ha7 ha7 = m*ha*+x7-y = 2.729mm齿轮8ha8 ha8 = m*ha*+x8-y = 2.200mm11齿根高齿轮7hf7 hf7 = m*ha*-x7+c*= 1.700mm齿轮8hf8 hf8 = m*ha*-x8+c*= 2.229mm12分度圆直径齿轮7d7 d7= z7*m = 22.000mm齿轮8d8 d8 = z8*m = 78.000mm13齿顶圆直径齿轮7da7da7 = d7+ 2*ha7 = 27.459mm齿轮8da8da8= d8+ 2*ha8 = 82.400

9、mm14齿根圆直径齿轮7df7df7= d7 - 2*hf7 = 18.600mm齿轮8df8 df8= d8 - 2*hf8 = 73.541mm15齿顶圆压力角齿轮7a7 a7 = arccos(d7*cos/da7)= 41.159°齿轮8a8 a8 = arccos(d8*cos/da8)= 27.188°16重合度=z7*(tana7-tan)+ z8*(tana8-tan) /2=1.359序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮9z99齿轮10z10402模数m23压力角 20°4齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.256标准中心距 aa = m*

10、(z9+z8)/2 = 497实际中心距a518啮合角 =arccos(a*cos/a) = 25.466°9变位系数齿轮9x90.500齿轮10x100.73610齿顶高齿轮9ha9 ha9 = m*ha*+x9-y = 2.728mm齿轮10ha10 ha10 = m*ha*+x10-y = 3.000mm11齿根高齿轮9hf9 hf9 = m*ha*-x9+c*= 1.500mm齿轮10hf10 hf10 = m*ha*-x10+c*= 1.228mm12分度圆直径齿轮9d9 d9= z9*m = 18.000mm齿轮10d10 d10 = z10*m = 80.000mm13

11、齿顶圆直径齿轮9da9da9 = d9+ 2*ha9 = 23.456mm齿轮10da10da10= d10+ 2*ha10 = 86.000mm14齿根圆直径齿轮9df9df9= d9 - 2*hf9 = 77.544mm齿轮10df10 df10= d10 - 2*hf10 = 43.853mm15齿顶圆压力角齿轮9a9 a9 = arccos(d9*cos/da9)= 43.853°齿轮10a10 a10 = arccos(d10*cos/da10)= 29.058°16重合度=z9*(tana9-tan)+ z10*(tana10-tan) /2=1.2005、 定

12、轴齿轮变速传动中每对齿轮的几何尺寸及重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮11z1114齿轮12z12192模数m33压力角 20°4齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.256标准中心距 aa = m* (z11+z12)/2 = 49.5007实际中心距a518啮合角 =arccos(a*cos/a) = 242.209°9变位系数齿轮11x110.300齿轮12x120.25210齿顶高齿轮11ha11 ha11 = m*ha*+x11-y =3.744mm齿轮12ha12 ha12 = m*ha*+x12-y = 3.600mm11齿根高齿轮11hf11 hf

13、11 = m*ha*-x11+c*= 2.850mm齿轮12hf12 hf12 = m*ha*-x12+c*= 2.994mm12分度圆直径齿轮11d11 d11= z11*m = 42.000mm齿轮12d12 d12 = z12*m = 57.000mm13齿顶圆直径齿轮11da11da11 = d11+ 2*ha11 = 49.488mm齿轮12da12da12= d12+ 2*ha12 = 64.200mm14齿根圆直径齿轮11df11df11= d11 - 2*hf11 = 36.300mm齿轮12df12 df12= d12 - 2*hf12 = 51.012mm15齿顶圆压力角齿

14、轮11a11 a11 = arccos(d11*cos/da11)= 37.107°齿轮12a12 a12 = arccos(d12*cos/da12)= 33.456°16重合度=z11*(tana11-tan)+ z12*(tana112-tan) /2=1.322序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮15z1517齿轮16z16242模数m33压力角 20°4齿顶高系数ha*15顶隙系数c*0.26分度圆锥角齿轮15 1515 =arccot (z15/z16) = 35.311°齿轮161616 = 90°-15 = 54.689&#

15、176;7分度圆直径齿轮15 d15d15= z15*m = 51.000mm齿轮16d16d16= z16*m = 69.000mm8锥距RR= (d152+d162)/2 = 44.116mm9齿顶高齿轮15ha15 ha15 = m*ha* = 3.000mm齿轮16ha16ha16 = m*ha*= 3.000mm10齿根高齿轮15hf15 hf15 = m*ha*+c*= 3.600mm齿轮16hf16 hf16 = m*ha*+c*= 3.600mm11齿顶圆直径齿轮15da15da15 = d15+ 2*ha15*cos15 = 55.896mm齿轮16da16da16= d16

16、+ 2*ha16*cos16 = 75.468mm12齿根圆直径齿轮15df15df15= d15 - 2*hf15 *cos15= 45.125mm齿轮16df16 df16= d16 - 2*hf16*cos16 =67.838mm13当量齿数齿轮15zv15 zv15= z15/cos15 = 20.833齿轮16zv16 zv16= z16/cos16 = 41.52114当量齿轮齿顶圆压力角齿轮15va15 va15 = (m*zv15*cos)/(m*zv15+2*ha15)= 30.976°齿轮16va16 va16 =(m*zv16*cos)/(m*zv16+2*ha16)= = 26.297°15重合度=zv15*(tanva15-tan)+ z16*(tanv