哈工大—机械原理齿轮大作业

1、一、 设计题目1.题目要求及机构运动简图如图一所示一个齿轮传动系统，运动由电动机1输入，经过齿轮传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三种不同转速。传动系统参数见表一，据此设计该传动系统。1.电动机 2，4.皮带轮 3.皮带 5，6，7，8，9，10，11，12，13，14.圆柱齿轮15，16.圆锥齿轮图一 齿轮传动系统运动简图2.齿轮传动系统原始参数表一 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247453337412.5424343二、传动比的分配计算电

2、动机转速n = 745r/min，输出转速n1 = 33r/min，n2 = 37 r/min，n3 = 41r/min，带传动的最大传动比ipmax=2.5，滑移齿轮传动的最大传动比ivmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比idmax=4。根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为i1=nn1 = 745/33 = 22.5758i2=nn2 = 745/37 = 20.1351i3=nn3 = 745/41 = 18.1707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=2.5，滑移齿轮的传动比为iv1、iv2和iv3，定轴齿轮传动的传

3、动比为if，则总传动比i1=ipmaxiv1ifi2=ipmaxiv2ifi3=ipmaxiv3if令iv1=ivmax=4则可得定轴齿轮传动部分的传动比为:if = i1ipmax×ivmax = 22.57582.5×4 = 2.2576滑移齿轮传动的传动比:iv2=i2ipmax×if=20.13512.5×2.2576 = 3.5676iv3=i3ipmax×if= 18.17072.5×2.2576 = 3.2195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=3if=32.2576=1.3118idmax=4表

4、2 传动比的分配i1i2i3iv1iv2iv3ipmaxifid22.575820.135118.170743.573.222.52.25761.3118三、滑移齿轮中心距及几何尺寸和重合度计算1.滑移齿轮齿数和中心距计算首先由前面计算的传动比可得：iv1=z10z9 = 4， iv2=z8z7 = 3.57，iv3=z6z5 = 3.22。其次，由于齿轮在传递动力时要求传动的平稳性和啮合精度，因此一般情况下最小齿数不能小于12，对于传动齿轮的小齿轮，齿数选择17到23之间比较好。另外，3对滑移齿轮中心距必须相同，齿数最好互质，不能产生根切以及尺寸尽可能小。综上，可选择齿轮5、6为高度变位齿轮

5、，其齿数z5= 23，z6= 74，实际中心距a=a=m*(z5+ z6)/2 = 97mm。选择7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数z7= 21，z8= 75，z9=19，z10=76；实际中心距a= 97mm。2.滑移齿轮5、6的几何尺寸和重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮5z523齿轮6z6742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a = (z5+z6)/2=97mm7实际中心距97mm8啮合角=arccosacosa=20°9变位系数齿轮5x50.4齿轮6x6-0.410齿顶高齿轮5ha5ha5=mha*+x5

6、-y=2.80mm齿轮6ha6ha6=mha*+x6-y=1.20mm11齿根高齿轮5hf5hf5=mha*+c*-x5=1.70mm齿轮6hf6hf6=mha*+c*-x6=3.30mm12分度圆直径齿轮5d5d5=mz5=46.00mm齿轮6d6d6=mz6=148.00mm13齿顶圆直径齿轮5da5da5=d5+2ha5=51.60mm齿轮6da6da6=d6+2ha6=150.40mm14齿根圆直径齿轮5df5df5=d5-2hf5=42.60mm齿轮6df6df6=d6-2hf6=141.40mm15齿顶圆压力角齿轮5a5a5=arccosd5cosda5=33.10°齿轮

7、6a6a6=arccosd6cosda6=22.38°16重合度=z5tana5-tan+z6tana6-tan /2 =1.6163.滑移齿轮7、8的几何尺寸和重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮7z721齿轮8z8752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=96mm7实际中心距97mm8啮合角=arccosacosa=21.56°9变位系数齿轮7x70.48齿轮8x80.1210齿顶高齿轮7ha72.76mm齿轮8ha82.04mm11齿根高齿轮7hf7hf7=mha*+c*-x7

8、=1.54mm齿轮8hf8hf8=mha*+c*-x8=2.26mm12分度圆直径齿轮7d7d7=mz7=42.00mm齿轮8d8d8=mz8=150.00mm13齿顶圆直径齿轮7da7da7=d7+2ha7=47.52mm齿轮8da8da8=d8+2ha8=154.08mm14齿根圆直径齿轮7df7df7=d7-2hf7=38.92mm齿轮8df8df8=d8-2hf8=145.48mm15齿顶圆压力角齿轮7a7a7=arccosd7cosda7=33.85°齿轮8a8a8=arccosd8cosda8=23.82°16重合度=z7tana7-tan+z8tana8-ta

9、n /2 =1.4734.滑移齿轮9、10的几何尺寸和重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮9z919齿轮10z10762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=95mm7实际中心距97mm8啮合角=arccosacosa=23.03°9变位系数齿轮9x90.53齿轮10x100.5210齿顶高齿轮9ha92.96mm齿轮10ha102.94mm11齿根高齿轮9hf9hf9=mha*+c*-x9=1.44mm齿轮10hf10hf10=mha*+c*-x10=1.46mm12分度圆直径齿轮9d9d9

10、=mz9=38.00mm齿轮10d10d10=mz10=152.00mm13齿顶圆直径齿轮9da9da9=d9+2ha9=43.92mm齿轮10da10da10=d10+2ha10=157.88mm14齿根圆直径齿轮9df9df9=d9-2hf9=35.12mm齿轮10df10 df10=d10-2hf10=149.08mm15齿顶圆压力角齿轮9a9a9=arccosd9cosda9=35.61°齿轮10a10a10=arccosd10cosda10=25.22°16重合度=z9tana9-tan+z10tana10-tan /2 =1.435四、定轴齿轮中心距及几何尺寸和

11、重合度计算1.定轴齿轮传动齿数及中心距确定有前面传动比分配可得：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=3if=32.2576=1.3118。对于圆柱齿轮，选择齿轮11、12、13和14为高度变位齿轮，其齿数为：z11=z13=17，z12=z14=22。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=a=m*(z11+ z12)/2 = 43mm。圆锤齿轮15和16选择为标准齿轮，选择齿数为：z15=17，z16=23，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.2。2.圆柱齿轮11、12的几何尺寸和重合度序号项目代号计

12、算公式及计算结果1齿数齿轮11z1117齿轮12z12222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a = (z11+z12)/2=58.5mm7实际中心距a58.5mm8啮合角=arccosacosa=20°9变位系数齿轮11x110.12齿轮12x12-0.1210齿顶高齿轮11ha11ha11=mha*+x11-y=2.20mm齿轮12ha12ha12=mha*+x12-y=1.80mm11齿根高齿轮11hf11hf11=mha*+c*-x11=2.30mm齿轮12hf12hf12=mha*+c*-x12=2.70mm12分度圆直

13、径齿轮11d11d11=mz11=34mm齿轮12d12d12=mz12=44mm13齿顶圆直径齿轮11da11da11=d11+2ha11=38.40mm齿轮12da12da12=d12+2ha12=47.60mm14齿根圆直径齿轮11df11df11=d11-2hf11=29.40mm齿轮12df12df12=d12-2hf12=38.60mm15齿顶圆压力角齿轮11a11a11=arccosd11cosda11=33.69°齿轮12a12a12=arccosd12cosda12=29.70°16重合度=z11tana11-tan+z12tana12-tan /2 =1

14、.5422.圆柱齿轮13、14的几何尺寸和重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮13z1317齿轮14z13222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a = (z13+z14)/2=58.5mm7实际中心距a58.5mm8啮合角=arccosacosa=20°9变位系数齿轮13x130.12齿轮14x14-0.1210齿顶高齿轮13ha13ha13=mha*+x13-y=2.20mm齿轮14ha14ha14=mha*+x14-y=1.80mm11齿根高齿轮13hf13hf13=mha*+c*-x13=2.30mm齿轮14hf

15、14hf14=mha*+c*-x14=2.70mm12分度圆直径齿轮13d13d13=mz13=34mm齿轮14d14d14=mz14=44mm13齿顶圆直径齿轮13da13da13=d13+2ha13=38.40mm齿轮14da14da14=d14+2ha14=47.60mm14齿根圆直径齿轮13df13df13=d13-2hf13=29.40mm齿轮14df14df14=d14-2hf14=38.60mm15齿顶圆压力角齿轮13a13a13=arccosd13cosda13=33.69°齿轮14a14a14=arccosd14cosda14=29.70°16重合度=z1

16、3tana13-tan+z14tana14-tan /2 =1.5423.圆锥齿轮15、16的几何尺寸和重合度序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮15z1517齿轮16z16232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151515=arccot(z16/z15)=36.47°齿轮161616=90°-15=53.53°7分度圆直径齿轮15d15d15=mz15=51.00mm齿轮16d16d16=mz16=69.00mm8锥距RR=12d152+d162=42.90mm9齿顶高齿轮15ha15ha15=mha

17、*=3.00mm齿轮16ha16ha16=mha*=3.00mm10齿根高齿轮15hf15hf15=mha*+c*=3.60mm齿轮16hf16hf16=mha*+c*=3.60mm11齿顶圆直径齿轮15da15da15=d15+2ha15cos15=55.83mm齿轮16da16da16=d16+2ha16cos16=72.57mm12齿根圆直径齿轮15df15df15=d15-2hf15cos15=45.21mm齿轮16df16df16=d16-2hf16cos16=64.72mm13当量齿数齿轮15z15z15=z15cos15=21.14齿轮16z16z16=z16cos16=38.7

18、014当量齿轮齿顶圆压力角齿轮15a15a15=arccosmz15cosmz15+2ha15=30.85°齿轮16a16a16=arccosmz16cosmz16+2ha16=26.68°15重合度=z15tana15-tan+z16tana16-tan /2=1.639五、齿轮传动系统实际输出转速当齿轮9与齿轮10啮合时，机构输出轴的实际输出转速为： n1=n÷ i_pmax * (z_10*z_12*z_14*z_16) / (z_9*z_11*z_13*z_15) =745÷2.5×76×22×22×2319×17×17×17=32.88rmin 33 rmin当齿轮7和齿轮8啮合时，机构输出轴的实际输出转速为：n2=n÷ i_pmax * (z_8*z_12*z_14*z_16) / (z_7*z_11*z_13*z_15) =745÷