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1、Harbin Institute of Technology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： 能源科学与工程学院 班 级： 1102301 设 计 者： 刘平成 学 号： 1110200724指导教师： 唐德威设计时间： 2013年 6月 15日齿轮传动设计1. 设计题目如图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 输出三种不同的转速。根据表中的传动系统原始参数设计该传 动系统。1.1 机构运动简图161.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
2、，16.圆锥齿轮1.2 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 最多传动 比模 数一对齿轮最多传动比模 数281450404550<=2.5<=42<=43<=432、传动比的分配计算电动机的转速 n =1450r /min ，输出转速 n1=50r/min ， n2 =45r/min ， n3 =40r/min, 带传动的最大传动比 ipmax = 2.5 ，滑移齿轮的传动的最大传动比 ivmax = 4 ， 定轴齿轮传动的最大传动比 idma
3、x = 4。根据系统的原始参数，系统的总传动比为 i1=n1 =1450/50=29.00nni2=n2 =1450/45=32.222i3=n3 =1450/40=36.25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 ，定轴齿轮传动的传动比为 i f 则总传动比为i1=i pmaxiv1ifi2=ipmaxiv2i fi3=ipmaxiv3i f令 iv3 =ivmax=4i336.25则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 i f =ipmax *ivmax = 2.5 * 4 =3.
4、625i129滑移齿轮传动的传动比为 iv1 = ipmax * i f =2.5* 2.9=4i232.22iv2=ipmax*if =2.5* 2.9 =4.444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 = i f = 3.625 =1.5363、齿轮齿数的确定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 23,z6 50,z7 17,z8 41,z9 19, z10 52它们的齿顶高系数 ha* =1，顶隙系数 *oc* = 0.25 ，分度圆压力角 a =20o，实际中心距取 a 73mm。 根
5、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，齿数： z11 z13 17， z12 z14 23。它们的齿顶高系 数ha =1，顶隙系数 c* = 0.25 ，分度圆压力角 a =20o，实际中心距 a' =56mm 。圆锥齿轮 15 和 16 选择为标准齿轮 z15 =17 ， z16 =29 ，齿顶高系数 ha =1，顶隙系*o数 c* =0.2 ，分度圆压力角 a =20oa - ay=my= 12 (z1 +z2)(cosa cosa1)D y = x1 +x2 - y4、变位系数的选择要充分发挥变位齿轮的优越性， 关键
6、是变位系数的选择， 为保证变位齿轮能 正常啮合传动，选择和分配变位系数必须满足如下条件： 齿轮啮合时不产生干涉。 齿轮加工时不产生根切或仅有微量根切。 齿轮的齿顶厚 sa >0.4m 。 齿轮啮合时的重合度 ea 31.2 。选择变位系数的方法有很多，一般采用外啮合渐开线齿轮变位系数线图。该 图分为左右两部分，右部分的横坐标为齿数和 z? ( =z1 + z2 )，纵坐标为总变位系 数 x? ( =x1 + x2 )，阴影区内为许用区，左部线图的横坐标为 x1 。具体操作：首先 通过 z? 和a '确定 x? ，再由 u = z2 / z1的大小分别按左部线图中的五条斜线之一分配
7、 x1 和 x2 。具体的数值见下表：序 号项目代 号计算公式及计算结果1齿数齿轮 5z523齿轮 6z6502模数m23压力角2004齿顶高系数ha*15顶隙系数* c0.256标准中心距a1am(z5 z6) 7327实际中心距a'a 738啮合角' arccos( a' cos ) 20o a9变位系数齿轮 5x5x5 0.320齿轮 6x6x6x50.032mm -10齿顶高齿轮 5ha5*ha5 m(ha x5y) 2.640mm齿轮 6ha6*ha6 m(ha* x6y) 1.360mm11齿根高齿轮 5hf 5*hf 5 m(ha c x5) 1.860m
8、m齿轮 6hf 6*hf 6 m(ha* c* x6) 3.140mm12分度圆直径齿轮 5d5d5 mz5 34.000mm齿轮 6d6d6 mz6 100.000mm13齿轮 5da5da5 d5 2ha5 39.280mm齿顶圆直径齿轮 6da6da6 d6 2ha6 102.720mm14齿根圆直径齿轮 5df5df 5 d5 2hf5 30.280mm齿轮 6df6df 6 d6 2hf 6 93.720mm15齿顶圆压力 角齿轮 5a5d5 cosoa5 arccos( 5 ) 35.573o da5齿轮 6a6d6 cosoa6 arccos( 6 ) 23.821o da616
9、重合度1 ' 'z5 (tan a5 tan ) z6 (tan a6 tan ) 1.5672序 号项目代 号计算公式及计算结果1齿数齿轮 7z717齿轮 8z8412模数m23压力角2004齿顶高系数* ha*15顶隙系数* c0.256标准中心距a1am(z7 z8) 5827实际中心距a'a 588啮合角' arccos( a' cos ) 20o a9变位系数齿轮 7x7x7 0.400齿轮 8x8x8x7 0.400 -10齿顶高齿轮 7ha7*ha7 m(ha x7y) 2.800mm齿轮 8ha8*ha8 m(ha x8y) 1.200m
10、m11齿根高齿轮 7hf7*hf 7 m(ha c x7) 1.700mm齿轮 8hf 8*hf 8 m(ha cx8) 3.300mm12分度圆直径齿轮 7d7d7 mz7 30.000mm齿轮 8d8d8 mz8 104.000mm13齿轮 7da7da7 d7 2ha7 35.600mm齿顶圆直径齿轮 8da8da8 d8 2ha8 106.400mm14齿根圆直径齿轮 7df7df 7 d7 2hf 7 26.600mm齿轮 8df8df 8 d8 2hf8 97.400mm15齿顶圆压力角齿轮 7a7d7 cosoa7 arccos( 7 ) 37.639 da7齿轮 8a8d8 c
11、osoa8 arccos( 8 ) 23.293o da816重合度1 ' 'z7 (tan a7 tan ) z8(tan a8 tan ) 1.5232序 号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮 9z919齿轮 10z10522模数m23压力角2004齿顶高系数ha*15顶隙系数* c0.256标准中心距a1a m(z9 z10) 712 9 107实际中心距a'a 718啮合角' a o arccos( ' cos ) 24.267 a9变位系数齿轮 9x9x9 0.580齿轮 10x10x10 0.570 -10齿顶高齿轮 9ha9*ha9 m(
12、ha* x9y) 2.860mm齿轮 10ha10*ha10 m(ha x10y) 2.840mm11齿根高齿轮 9hf 9*hf9 m(ha* c* x9) 1.340mm齿轮 10hf10*hf10 m(ha c x10 ) 1.360mm12分度圆直径齿轮 9d9d9 mz9 26.000mm齿轮 10d10d10 mz10 104.000mm13齿轮 9da9da9 d9 2ha9 31.720mm齿顶圆直径齿轮 10da10da10 d10 2ha10 109.680mm14齿根圆直径齿轮 9df9df 9 d9 2hf 9 23.320mm齿轮 10d f10df10 d10 2h
13、f10 101.280mm15齿顶圆压力角齿轮 9a9d9 cosoa9 arccos( 9 ) 39.625o da9齿轮 10a10d10 cosoa10 arccos( 10 ) 26.997o da1016重合度1 ' ' z9 (tan a9 tan ) z10(tan a10 tan ) 2.16425、定轴齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸的计算5.1圆柱齿轮 11与齿轮 12（齿轮 13和 14与 11和12的尺寸相同）序 号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮 11z1113齿轮 12z12232模数m33压力角2004齿顶高系数* ha*15顶隙系数* c0.2
14、56标准中心距a1a m(z11 z12 ) 542 11 127实际中心距a'a' 568啮合角' arccos( a' cos ) 20o a9变位系数齿轮 11x11x11 0.235齿轮 12x12x12 0.235 -10齿顶高齿轮 11ha11*ha11 m(ha x11y) 3.705mm齿轮 12ha12*ha12 m(ha* x12y) 2.295mm11齿根高齿轮 11hf11*hf11 m(ha c x11) 3.045mm齿轮 12hf12*hf12 m(ha* c* x12 ) 4.455mm12分度圆直径齿轮 11d11d11 mz1
15、1 39.000mm齿轮 12d12d12 mz12 156.000mm13齿轮 11da11da11 d11 2ha11 46.410mm齿顶圆直径齿轮 12da12da12 d12 2ha12 160.590mm14齿根圆直径齿轮 11df11d f11 d11 2hf 11 32.910mm齿轮 12df12df12 d12 2hf12 147.090mm15齿顶圆压力 角齿轮 11a11d11 cosoa11 arccos( 11 ) 37.846o da11齿轮 12a12d12 cosoa12 arccos( 12 ) 24.100o da1216重合度1 ' '
16、z11 (tan a11 tan ) z12 (tan a12 tan ) 1.159625.2圆锥齿轮 15 和 16序 号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮 15z1517齿轮 16z16292模数m33压力角2004齿顶高系数ha*15顶隙系数* c*0.26分度圆锥角齿轮 151515 =arc cot z15 /z16 59.621o齿轮 161616 90o 15 30.379o7分度圆直径齿轮 15d15d15 mz15 51.000mm齿轮 16d16d16 mz16 87.000mm8锥距RR 1 d125 d126 =50.423mm9齿顶高齿轮 15ha15*ha14
17、mha* 3.000mm齿轮 16ha16*ha16 mha 3.000mm10齿根高齿轮 15hf15*hf15 m(ha* c* ) 3.600mm齿轮 16hf16*hf 16 m(ha c ) 3.600mm11齿轮 15da15da15 d15 2ha15 cos 15 54.034mm齿顶圆直径齿轮 16da16da16 d16 2ha16 cos 16 92.176mm12齿根圆直径齿轮 15df15df15 d15 2hf15 cos 15 47.359mm齿轮 16df16df16 d16 2hf16 cos 16 80.789mm13齿轮 15zv15zv15z1533.6
18、16cos 15当量齿数齿轮 16zv16zv16z1633.615cos 1614当量齿轮齿 顶圆压力角齿轮 15va15mzv15 cosva15 arccos v15 28.21 mzv15 2ha15齿轮 16va16mzv16 cosva16 arccos v16 28.21 mzv16 2ha1615重合度1 ' ' zv15(tan va15 tan ) zv16(tan va16 tan ) 1.048426、实际输出转速if /i pmax14502313131749.965n1niv1502323/2.52917131317n2niv2if /i pmax1450412323/2.52945.03619131317n3niv3i f /i pmax1450522323/2.52939.788