哈工大机械原理齿轮传动设计23题.docx
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哈工大机械原理齿轮传动设计23题
HarbinInstituteofTechnology
机械原理大作业三
课程名称：
机械原理
设计题目：
连杆机构运动分析
院系：
机电工程学院
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
赵永强唐德威
设计时间：
2014/5/8
哈尔滨工业大学
1、设计题目
如图3-1所示一个机械传动系统，运动自电动机1输入，经过机械传动系统变速后有圆锥齿轮16输出三种不同的转速。
从表3-1中选择一组传动系统的原始参数，据此设计该传动系统。
1.1机构运动简图
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
一对齿轮最大传动比
模数
一对齿轮最大传动比
模数
23
970
33
37
41
2
3
3
2、传动比的分配计算
电动机转速n=970r/min，输出转速n1=41r/min，n2=37r/min，n3=33r/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=
=970/41=23.659i2=
=970/37=26.216i3=
=970/33=29.394
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if，则总传动比
i1=ipmaxiv1if
i2=ipmaxiv2if
i3=ipmaxiv3if
令iv3=ivmax=4
则可得定轴齿轮传动部分的传动比为if=
=
=2.939
滑移齿轮传动的传动比iv1=
=3.220
iv2=
=3.568
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=
1.432≤idmax=4
3、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=12，z6=38，z7=11，z8=39，z9=10，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α=20°，实际中心a`=52mm。
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=12，z12=z14=17。
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α=20°,实际中心距a`=45mm。
圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮z15=17,z17=25，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.2，分度圆压力角α=20°（等于啮合角a`）。
4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算
4.1滑移齿轮5和齿轮6
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮5
z5
12
齿轮6
z6
38
2
模数
m
2
3
压力角
α
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
=
（z5+z6）/2=50
7
实际中心距
a`
52
8
啮合角
α`
a`=
=25.371°
9
变位系数
齿轮5
x5
0.550
齿轮6
x6
0.584
10
齿顶高
齿轮5
ha5
ha5=mha*+x5-Δy=2.832mm
齿轮6
ha6
ha6=mha*+x6-Δy=2.900mm
11
齿根高
齿轮5
hf5
hf5=mha*-x5+c*=1.400mm
齿轮6
hf6
hf6=mha*-x6+c*=1.332mm
12
分度圆直径
齿轮5
d5
d5=mz5=24.000mm
齿轮6
d6
d6=mz6=76.000mm
13
齿顶圆直径
齿轮5
da5
da5=d5+2ha5=29.664mm
齿轮6
da6
da6=d6+2ha6=81.800mm
14
齿根圆直径
齿轮5
df5
df5=d5-2hf5=21.200mm
齿轮6
df6
df6=d6-2hf6=73.336mm
15
齿顶圆压力角
齿轮5
αa5
=40.512°
齿轮6
αa6
29.183°
16
重合度
ε
=1.236
4.2滑移齿轮7和齿轮8
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮7
z7
11
齿轮8
z8
39
2
模数
m
2
3
压力角
α
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
a
=
（z5+z6）/2=50
7
实际中心距
a`
52
8
啮合角
a`
a`=
=25.371°
9
变位系数
齿轮7
x7
0.550
齿轮8
x8
0.584
10
齿顶高
齿轮7
ha7
ha7=mha*+x7-Δy=2.832mm
齿轮8
ha8
ha8=mha*+x8-Δy=2.900mm
11
齿根高
齿轮7
hf7
hf7=mha*-x7+c*=1.400mm
齿轮8
hf8
hf8=mha*-x8+c*=1.332mm
12
分度圆直径
齿轮7
d7
d7=mz7=22.000mm
齿轮8
d7
D8=mz8=78.000mm
13
齿顶圆直径
齿轮7
da7
da7=d7+2ha7=27.664mm
齿轮8
da8
da8=d8+2ha8=83.800mm
14
齿根圆直径
齿轮7
df7
df7=d7-2hf7=19.200mm
齿轮8
df8
df8=d8-2hf8=75.336mm
15
齿顶圆压力角
齿轮7
αa7
41.643°
齿轮8
αa8
=28.996°
16
重合度
ε
=1.223
4.3滑移齿轮9和齿轮10
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮9
z9
10
齿轮10
z10
40
2
模数
m
2
3
压力角
α
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
=
（z10+z9）/2=50
7
实际中心距
a`
52
8
啮合角
a`
a`=
=25.371°
9
变位系数
齿轮9
x9
0.550
齿轮10
x10
0.584
10
齿顶高
齿轮9
ha9
ha9=mha*+x9-Δy=2.832mm
齿轮10
ha10
ha10=mha*+x10-Δy=2.900mm
11
齿根高
齿轮9
hf9
hf9=mha*-x9+c*=1.400mm
齿轮10
hf10
hf10=mha*-x10+c*=1.332mm
12
分度圆直径
齿轮9
d9
d9=mz9=20.000mm
齿轮10
d10
d10=mz10=80.000mm
13
齿顶圆直径
齿轮9
da9
da9=d9+2ha9=25.664mm
齿轮10
da10
da10=d10+2ha10=85.800mm
14
齿根圆直径
齿轮9
df9
df9=d9-2hf9=17.200mm
齿轮10
df10
df10=d10-2hf10=77.336mm
15
齿顶圆压力角
齿轮9
αa9
42.920°
齿轮10
αa10
28.816°
16
重合度
ε
[]/2π=1.208
5、定轴齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算
5.1圆柱齿轮11与齿轮12（齿轮13与14和齿轮11与12对应相同）
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮11
z11
12
齿轮12
z12
17
2
模数
m
3
3
压力角
α
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.25
6
标准中心距
=
（z12+z11）/2=43.500
7
实际中心距
a`
45
8
啮合角
a`
a`=
=25.371°
9
变位系数
齿轮11
x11
0.330
齿轮12
x12
0.228
10
齿顶高
齿轮11
ha11
ha11=mha*+x11-Δy=3.816mm
齿轮12
ha12
ha12=mha*+x12-Δy=3.510mm
11
齿根高
齿轮11
hf11
hf11=mha*-x11+c*=2.760mm
齿轮12
hf11
hf12=mha*-x12+c*=3.066mm
12
分度圆直径
齿轮11
d11
d11=mz11=36mm
齿轮12
d12
d12=mz12=51mm
13
齿顶圆直径
齿轮11
da11
da11=d11+2ha11=43.632mm
齿轮12
da12
da12=d12+2ha12=58.020mm
14
齿根圆直径
齿轮11
df11
df11=d11-2hf11=30.480mm
齿轮12
df12
df12=d12-2hf12=44.868mm
15
齿顶圆压力角
齿轮11
αa11
39.166°
齿轮12
αa12
34.310°
16
重合度
ε
[]/2π=1.277
5.2圆锥齿轮15与16
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
1
齿数
齿轮15
z15
17
齿轮16
z16
25
2
模数
m
3
3
压力角
α
20°
4
齿顶高系数
ha*
1
5
顶隙系数
c*
0.2
6
分度圆锥角
齿轮15
x15
34.216°
齿轮16
x16
55.784°
7
分度圆直径
齿轮15
d15
d15=mz15=51.000mm
齿轮16
d16
d16=mz16=75.000mm
8
锥距
R
45.349mm
9
齿顶高
齿轮15
ha15
ha15=mha*=3.000mm
齿轮16
ha16
ha16=mha*=3.000mm
10
齿根高
齿轮15
hf15
hf15=mha*+c*=3.600mm
齿轮16
hf16
hf16=mha*+c*=3.600mm
11
齿顶圆直径
齿轮15
da15
da15=d15+2ha15cosδ15=55.962mm
齿轮16
da16
da16=d16+2ha16cosδ16=278.374mm
12
齿根圆直径
齿轮15
df15
df15=d15-2hf15cosδ15=45.046mm
齿轮16
df16
df16=d16-2hf16cosδ16=70.951mm
13
当量齿数
齿轮15
zv15
20.558
齿轮16
zv16
44.459
14
当量齿轮
齿顶圆压力角
齿轮15
αva15
31.088°
齿轮16
αva16
25.942°
15
重合度
ε
1.649
6、实际输出转速
n1=n*iv1*if÷ipmax=41.515r/min
n2=n*iv2*if÷ipmax=37.079r/min
n3=n*iv3*if÷ipmax=32.886r/min
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