機械原理作業(yè)齒輪傳動設(shè)計

1、機械原理大作業(yè)三課程名稱： 機械原理 設(shè)計題目： 齒輪傳動設(shè)計 院 系： 機電工程學(xué)院 班 級： 完 成 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 林琳 劉福利 設(shè)計時間： 2014.6.1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)一、設(shè)計題目 如圖1所示一個機械傳動系統(tǒng)，運動由電動機1輸入，經(jīng)過機械傳動系統(tǒng)變速后由圓錐齒輪16輸出三種不同轉(zhuǎn)速。選擇一組傳動系統(tǒng)的原始參數(shù)，據(jù)此設(shè)計該傳動系統(tǒng)。圖1 機構(gòu)運動簡圖表1 機械傳動系統(tǒng)原始參數(shù)序號電機轉(zhuǎn)速（r/min）輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）帶傳動最大傳動比滑移齒輪傳動定軸齒輪傳動最大傳動比模數(shù)圓柱齒輪圓錐齒輪一對齒輪最大傳動比模數(shù)一對齒輪最大傳動比模數(shù)1914503035402.5424

2、343待添加的隱藏文字內(nèi)容2二、傳動比分配 設(shè)電動機轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)速為，帶傳動的最大傳動比為,滑移齒輪傳動的最大傳動比為，定軸齒輪傳動的最大傳動比為。傳動系統(tǒng)的總傳動比由帶傳動、滑移齒輪傳動和定軸齒輪傳動三部分實現(xiàn)，設(shè)帶傳動的傳動比為，滑移齒輪的傳動比為，定軸齒輪傳動的傳動比為，令，則對應(yīng)的，根據(jù)傳動系統(tǒng)的原始參數(shù)可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比為： 由于則可得定軸齒輪傳動部分的傳動比 故滑移齒輪傳動的傳動比為： 定軸齒輪傳動由3對齒輪傳動組成，故每對齒輪的傳動比為 三、確定滑移齒輪傳動系統(tǒng)參數(shù) 此滑移齒輪變速傳動系統(tǒng)齒輪齒數(shù)滿足下列要求：1、每對相互嚙合的齒輪最好互為質(zhì)數(shù)；2、每對相互嚙合的齒輪的中心

3、距相同；3、嚙合齒輪5、6的傳動比約為，嚙合齒輪7、8的傳動比約為，嚙合齒輪9、10的傳動比約為4、齒輪不產(chǎn)生根切；5、齒輪嚙合時重合度1.2。6、機構(gòu)尺寸盡量小。 由，得，。由于中心距相同，故，即，求4000、4429和5000的最小公倍數(shù)得88580，故，。將、同時除以2000得、，故取、。它們的齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，分度圓壓力角，實際中心距。 為了滿足尺寸小的要求，令5、6、7、8號齒輪為角度變?yōu)檎齻鲃?，?、10號齒輪為高度變位。變位系數(shù)的選取參考后文定軸齒輪11、12的變位系數(shù)選取方法。齒輪的幾何尺寸如表2、3、4所示。 表2 齒輪5、6的幾何尺寸序號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)

4、齒輪511齒輪6332模數(shù)m23壓力角 20°4齒頂高系數(shù)ha*15頂隙系數(shù)c* 0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距am(z5+z6)/2=447實際中心距a468嚙合角 arccos(a×cos/a')=25.995°9變位系數(shù)齒輪5x50.52齒輪6x6(tan()- -tan()+ )×(z5+z6)/(2×tan()-x5=0.629610齒頂高齒輪5ha5ha5=m( ha*+x5-y)=2.7407齒輪6ha6ha6=m( ha*+x6-y)=2.9611齒根高齒輪5hf5hf5=m(ha*+c*-x5)=1.46齒輪6hf6hf6=m(

5、ha*+c*-x6)=1.240712分度圓直徑齒輪5d5d5=mz5=22齒輪6d6d6=mz6=6613齒頂圓直徑齒輪5da5da5=d5+2ha5=27.4815齒輪6da6da6=d6+2ha6=71.9214齒根圓直徑齒輪5df5df5=d5-2hf5=19.08齒輪6df6df6=d6-2hf6=63.518515齒頂圓壓力角齒輪5a5a5=arccos(d5cos/da5)=41.21°齒輪6a6a6=arccos(d6cos/da6)=30.42°16重合度z5(tana5-tan)+z6(tana6- tan)/2=1.2025 表3 齒輪7、8的幾何尺寸

6、序號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)齒輪710齒輪8352模數(shù)m23壓力角 20°4齒頂高系數(shù)ha*15頂隙系數(shù)c* 0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距am(z7+z8)/2=457實際中心距a468嚙合角 arccos(a×cos/a')=23.181°9變位系數(shù)齒輪7x70.48齒輪8x80.05910齒頂高齒輪7ha7ha7=m( ha*+x7-y)=2.8819齒輪8ha8ha8=m( ha*+x8-y)=2.0411齒根高齒輪7hf7hf7=m(ha*+c*-x7)=1.54齒輪8hf8hf8=m(ha*+c*-x8)=2.381912分度圓直徑齒輪7d7d7

7、=mz7=20齒輪8d8d8=mz8=7013齒頂圓直徑齒輪7da7da7=d7+2ha7=25.7639齒輪8da8da8=d8+2ha8=74.0814齒根圓直徑齒輪7df7df7=d7-2hf7=16.92齒輪8df8df8=d8-2hf8=65.236115齒頂圓壓力角齒輪7a7a7=arccos(d7cos/da7)=43.158°齒輪8a8a8=arccos(d8cos/da8)=27.385°16重合度z7(tana7-tan)+z8(tana8- tan)/2=1.311 表4 齒輪9、10的幾何尺寸序號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)齒輪99齒輪10372

8、模數(shù)m23壓力角 20°4齒頂高系數(shù)ha*15頂隙系數(shù)c* 0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距am(z9+z10)/2=467實際中心距a468嚙合角 arccos(acos/a')=20°9變位系數(shù)齒輪9x90.4齒輪10x10-0.410齒頂高齒輪9ha9ha9=m( ha*+x9-y)=2.8齒輪10ha10ha10=m( ha*+x10-y)=1.211齒根高齒輪9hf9hf9=m(ha*+c*-x9)=1.7齒輪10hf10hf10=m(ha*+c*-x10)=3.312分度圓直徑齒輪9d9d9=mz9=18齒輪10d10d10=mz10=7413齒頂圓直徑齒輪9da9

9、da9=d9+2ha9=23.6齒輪10da10da10=d10+2ha10=76.414齒根圓直徑齒輪9df9df9=d9-2hf9=14.6齒輪10df10df10=d10-2hf10=67.415齒頂圓壓力角齒輪9a9a9=arccos(d9cos/da9)=44.416°齒輪10a10a10=arccos(d10cos/da10)=24.471°16重合度z9(tana9-tan)+z10(tana10- tan)/2=1.4091三、確定定軸齒輪傳動系統(tǒng)參數(shù) 此定軸齒輪傳動系統(tǒng)齒輪齒數(shù)滿足下列要求：1、每對相互嚙合的齒輪的傳動比約為；2、每對相互嚙合的齒輪最好互為

10、質(zhì)數(shù)；3、齒輪不產(chǎn)生根切；4、齒輪嚙合時重合度1.2。5、機構(gòu)尺寸盡量小。 由于，且每對相互嚙合的齒輪最好互為質(zhì)數(shù)，不妨設(shè)z11=z13=13，z12=z14=22，選擇角度變位正傳動方式，它們的齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)中心距a=m×(z11+z12)/2=52.5mm。 為了盡量提高齒輪的接觸強度，應(yīng)在書上圖5-30右部線圖上邊界選擇x。根據(jù)z=z11+z12=35線與上邊界交點，初步?jīng)Q定x=1.0，則嚙合角inv=inv+2×x×tan/(13+22)=0.035703，查表得=26°25=26.417°。實際中心距a

11、9;=a×cos/cos=55.086mm。為了制造和測量方便，中心距需要圓整，故取實際中心距a'=55mm，再按此中心距重新計算確定嚙合角和x=arccos(acos/a')=26.236°x=（z11+z12）×(inv-inv)/(2tan)=0.96319根據(jù)x值和u=z12/z11=1.6923,按圖5-30左部斜線分配變位系數(shù)得x11=0.54x12= x- x11=0.42319齒輪的幾何尺寸如表5所示(由于齒輪11與齒輪13、齒輪12與齒輪14的幾何尺寸分別相同，故只列出齒輪11、12的幾何尺寸)。 表5 齒輪11、12的幾何尺寸序

12、號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)齒輪1113齒輪12222模數(shù)m33壓力角 20°4齒頂高系數(shù)ha*15頂隙系數(shù)c* 0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距am(z11+z12)/2=52.57實際中心距a558嚙合角 arccos(acos/a')=26.23609變位系數(shù)齒輪11x110.54齒輪12x120.423210齒頂高齒輪11ha11ha11=m( ha*+x11-y)=4.2303齒輪12ha12ha12=m( ha*+x12-y)=3.8811齒根高齒輪11hf11hf11=m(ha*+c*-x11)=2.13齒輪12hf12hf12=m(ha*+c*-x12)=2.480

13、312分度圓直徑齒輪11d11d11=mz11=39齒輪12d12d12=mz12=6613齒頂圓直徑齒輪11da11da11=d11+2ha11=47.4606齒輪12da12da12=d12+2ha12=73.7614齒根圓直徑齒輪11df11df11=d11-2hf11=34.74齒輪12df12df12=d12-2hf12=61.039415齒頂圓壓力角齒輪11a11a11=arccos(d11cos/da11)=39.448°齒輪12a12a12=arccos(d12cos/da12)=32.773°16重合度z11(tana11-tan)+z12(tana12-

14、 tan)/2=1.2113四、確定圓錐齒輪傳動系統(tǒng)參數(shù) 此定軸齒輪傳動系統(tǒng)齒輪齒數(shù)滿足下列要求：1、每對相互嚙合的齒輪的傳動比約為；2、每對相互嚙合的齒輪最好互為質(zhì)數(shù)；3、齒輪不產(chǎn)生根切；4、齒輪嚙合時重合度1.2。 由于圓錐齒輪不能產(chǎn)生根切，所以最少齒數(shù)小于17。由于，大致取z15=14，z16=23，選擇標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪。齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，分度圓壓力角為（等于嚙合角）。表6 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪15和16的幾何尺寸序號項目代號計算公式及計算結(jié)果1齒數(shù)齒輪15z15z15=14齒輪16z16z16=232模數(shù)m33壓力角 20°4齒頂高系數(shù)ha*15頂隙系數(shù)c*0.26分度圓錐角齒輪15

15、1515=arctan(z15/z16)=31.33°齒輪161616=90°-15=58.67°7分度圓直徑齒輪15d15d15=m×z15=42齒輪16d16d16=m×z16=698錐距rr=0.5×m×(z152+z162)1/2=40.3899齒頂高齒輪15ha15ha15= h16 =m×ha*=3齒輪16ha1610齒根高齒輪15hf15hf15= hf16=m×(ha*+c*)=3.6齒輪16hf1611齒頂圓直徑齒輪15da15da15=d15+2×ha15×cos15=47.125齒輪16da16da16=d16+2×ha16×cos16=72.1212齒根圓直徑齒輪15df15df15=d15-2×hf15×cos15=35.85齒輪16df16df16=d16-2×hf16×cos16=65.2561