1、哈工大机械原理大作业齿轮传动设计 机械原理大作业（三）课程名称： 设计题目： 院 系： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学（威海） 设计说明书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.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 表 机械传动系统原始参数电机转速（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
2、数一对齿轮最大传动比模数14501217232.54243432.传动比的分配计算 电动机转速ni=1450r/min，输出转速n1=12r/min，n2=17r/min，n3=23r/min，带传动的最大传动比idmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比ihmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比ifmax=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=145012=120.833 i2=145017=85.294 i3=145023=63.043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id，滑移齿轮的传动比为ih1、ih2和ih3，定轴
3、齿轮传动的传动比为if，则总传动比 i1=id*ih1*if i2=id*ih2*if i3=id*ih3*if 令=ih1=ihmax=4则可得： 定轴齿轮传动部分的传动比为if=i1/(id*ih1)=120.833/(2.5*4)=12.083 滑移齿轮传动的传动比ih2=i2/(id*if)=85.294/(2.5*12.083)=2.824 Ih3=i3/(id*if)=63.043/(2.5*12.083)=2.087 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 iv*iv*iv=if=12.083,iv=2.295 3.计算滑移齿轮变速传动中每对齿轮的基本几何尺寸根据滑
4、移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮。由计算结果： ih1=z6/z5=4 ih2=z8/z7=2.824 ih3=z10/z9=2.087其齿数：z5=11，z6=47，z7=15，z8=43，z9=19，z10=39；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，模数m=2。（1）齿轮5、齿轮6 z5=11，z6=47，角度变位正传动。为了尽量提高齿轮的接触强度，在选择变位系数线图右部线图上边界上选择x，根据z=z5+z6=11+47=58线与上边界交点，x=1.6。再求出啮合角 ， inv = inv+ tan
5、 解得： =20.856中心距a =0.5m(z5+z6)=58.32mm,根据x=1.7和u=z6/z5=47/12=3.9173,按选择变位系数线图左部斜线分配变位系数，得x5=0.62,x6=1.08。中心距变位系数y=(a -a)/m=0.16齿高变动系数y=x-y=1.54（2）齿轮7、齿轮8 z7=15，z8=43，此时已知条件为a =58.32mm， a=0.5m(z7+z8)=58mm, =arccos(cos)=20.847总变位系数x =(inv-inv) =0.16，根据x=0.16和u=z8/z7=2.867,2.2u3.0，按选择变位系数线图左部斜线分配变位系数，得
6、x7=0.16,x8=0。中心距变位系数y=(a -a)/m=0.16齿高变动系数y=x-y=0（3）齿轮9、齿轮10 z9=19，z10=39,此时已知条件为a =58.32mm， a=0.5m(z9+z10)=58mm,=arccos(cos)=20.847总变位系数x =(inv-inv) =0.16，根据x=0.16和u=z10/z9=2.053,1.6u2.2，按选择变位系数线图左部斜线分配变位系数，得 x9=0.28,x10=-0.12。中心距变位系数y=(a -a)/m=0.16齿高变动系数y=x-y=04.计算定轴齿轮传动中每对齿轮的基本几何尺寸。根据定轴齿轮变速传动系统中对齿
7、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。由计算结果： iv=2.295其齿数：=17，=41。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，模数m=3。圆锤齿轮15和16选择为标准齿轮=17，=41，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.2，分度圆压力角=20，模数m=3。（1）齿轮11、齿轮12 z11=17，z12=41，角度变位正传动。为了尽量提高齿轮的接触强度，在选择变位系数线图右部线图上边界上选择x，根据z=z11+z12=17+41=58线与上边界交点，x=1.6。再求出啮合角 ， inv = inv+ tan 解得：
8、=20.856 中心距a =0.5m(z11+z12)=88mm,根据x=1.6和u=z12/z11=41/17=2.412,2.2u3.0,按选择变位系数线图左部斜线分配变位系数，得x11=0.67,x12=0.93。中心距变位系数y=(a -a)/m=0.333齿高变动系数y=x-y=1.267（2）齿轮13、齿轮14 z13=17，z14=41，此时已知条件为a =88mm， a=0.5m(z13+z14)=87mm, =arccos(cos)=21.718总变位系数x =(inv-inv) =0.35，根据x=0.35 和u=z8/z7=2.412,2.2u3.0，按选择变位系数线图左
9、部斜线分配变位系数，得 x13=0.25,x14=-0.10。中心距变位系数y=(a -a)/m=0.333齿高变动系数y=x-y=0.017（3）齿轮15、齿轮16 z15=17，z16=41，=20 a=0.5m(z15+z16)=87mm 分度圆锥角15=arccot(z16/z15)=22.52 16=90-15=67.48 5.每对齿轮的几何尺寸及重合度。 表 1 滑移圆柱齿轮5、齿轮6几何尺寸表序号项目代号计算公式及计算结果1 齿数齿轮511齿轮647序号项目代号计算公式及计算结果2模 数m23压 力 角4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.256标准中心距aa=m(z5+z6)=58
10、7实际中心距a 58.328啮 合 角20.8569变位系数齿轮50.52齿轮61.0810齿顶高齿轮5ha5=m(ha*+x5-y)=0.16齿轮6ha6=m(ha*+x6-y)=1.0811齿根高齿轮5hf5=m(ha*+c*-x5)=1.26齿轮6hf6=m(ha*+c*-x6)=0.3412分度圆直径齿轮5d5=mz5=22齿轮6d6=mz6=9413齿顶圆直径齿轮5da5=d5+2ha5=22.32齿轮6da6=d6+2ha6=96.1614齿根圆直径齿轮5df5=d5-2hf5=19.48齿轮6df6=d6-2hf6=93.3215齿顶圆压力角齿轮5a5=arccos(db5/da
11、5)=22.15齿轮6a6=arccos(db6/da6)=23.2816重 合 度=z5(tana5-tan)+z6(tana6-tan)=0.57 表 2 滑移圆柱齿轮7、齿轮8几何尺寸表序号项目代号计算公式及计算结果1 齿数齿轮7z715齿轮8z8432模 数m23压 力 角4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.256标准中心距aa=m(z7+z8)=587实际中心距a 58.328啮 合 角20.8479变位系数齿轮7x70.16齿轮8x8010齿顶高齿轮7ha7ha7=m(ha*+x7-y)=2.32齿轮8ha8ha8=m(ha*+x8-y)=211齿根高齿轮7hf7hf7=m(ha*+
12、c*-x7)=2.18齿轮8hf8hf8=m(ha*+c*-x8)=2.512分度圆直径齿轮7d7d7=mz7=30齿轮8d8d8=mz8=86序号项目代号计算公式及计算结果13齿顶圆直径齿轮7da7da7=d7+2ha7=34.64齿轮8da8da8=d8+2ha8=9014齿根圆直径齿轮7df7df7=d7-2hf7=25.64齿轮6df8df8=d8-2hf8=8115齿顶圆压力角齿轮5a7a7=arccos(db7/da7)=35.53齿轮6a8a8=arccos(db8/da8)=26.1116重 合 度=z7(tana7-tan)+z8(tana8-tan)=1.699表 3 滑移
13、圆柱齿轮9、齿轮10几何尺寸表序号项目代号计算公式及计算结果1 齿数齿轮9z919齿轮10z10392模 数m23压 力 角4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.256标准中心距aa=m(z9+z10)=587实际中心距a 58.328啮 合 角20.8479变位系数齿轮7x90.28齿轮8x10-0.1210齿顶高齿轮7ha9ha9=m(ha*+x9-y)=2.56齿轮8ha10ha10=m(ha*+x10-y)=1.76序号项目代号计算公式及计算结果11齿根高齿轮7hf9hf9=m(ha*+c*-x9)=1.94齿轮8hf10hf10=m(ha*+c*-x10)=2.7412分度圆直径齿轮7d
14、9d9=mz9=38齿轮8d10d10=mz10=7813齿顶圆直径齿轮7da9da9=d9+2ha9=43.12齿轮8da10da10=d10+2ha10=81.5214齿根圆直径齿轮7df9df9=d9-2hf9=34.12齿轮6df10df10=d10-2hf10=72.5215齿顶圆压力角齿轮5a9a9=arccos(db9/da9)=34.09齿轮6a10a10=arccos(db10/da10)=25.9616重 合 度=z9(tana9-tan)+z10(tana10-tan)=1.709表 4 定轴圆柱齿轮11、齿轮12几何尺寸表序号项目代号计算公式及计算结果1 齿数齿轮11z
15、1117齿轮12z12412模 数m33压 力 角4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.256标准中心距aa=m(z11+z12)=877实际中心距a 888啮 合 角20.856序号项目代号计算公式及计算结果9变位系数齿轮11x110.67齿轮12x120.9310齿顶高齿轮11ha11ha11=m(ha*+x11-y)=1.209齿轮12ha12ha12=m(ha*+x12-y)=1.98911齿根高齿轮11hf11hf11=m(ha*+c*-x11)=1.74齿轮12hf12hf12=m(ha*+c*-x12)=0.9612分度圆直径齿轮11d11d11=mz11=51齿轮12d12d12=
16、mz12=12313齿顶圆直径齿轮11da11da11=d11+2ha11=53.418齿轮12da12da12=d12+2ha12=126.97814齿根圆直径齿轮11df11df11=d11-2hf11=47.52齿轮12df12df12=d12-2hf12=121.0815齿顶圆压力角齿轮11a11a11=arccos(db11/da11)=26.599齿轮12a12a12=arccos(db12/da12)=24.46016重 合 度=z11(tana11-tan)+z12(tana12-tan)=0.806表 5 定轴圆柱齿轮13、齿轮14几何尺寸表序号项目代号计算公式及计算结果1
17、齿数齿轮13z1317齿轮14z14412模 数m33压 力 角4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.256标准中心距aa=m(z13+z14)=87序号项目代号计算公式及计算结果7实际中心距a 888啮 合 角21.7189变位系数齿轮13x130.25齿轮14x140.1010齿顶高齿轮13ha13ha13=m(ha*+x13-y)=3.699齿轮14ha14ha14=m(ha*+x14-y)=3.24911齿根高齿轮13hf13hf13=m(ha*+c*-x13)=3齿轮14hf14hf14=m(ha*+c*-x14)=3.4512分度圆直径齿轮9d13d13=mz13=51齿轮10d14d
18、14=mz14=12313齿顶圆直径齿轮7da13da13=d13+2ha13=53.418齿轮8da14da14=d14+2ha14=126.97814齿根圆直径齿轮7df13df13=d13-2hf13=47.52齿轮6df14df14=d14-2hf14=121.0815齿顶圆压力角齿轮5a13a13=arccos(db13/da13)=26.599齿轮6a14a14=arccos(db14/da14)=24.46016重 合 度=z13(tana13-tan)+z14(tana14-tan)=0.806表 6 定轴圆锥齿轮15、齿轮16几何尺寸表序号项 目代号计算公式及计算结果1齿数齿
19、轮15z1517齿轮16z16412模 数m33压 力 角20序号项 目代号计算公式及计算结果4齿顶高系数15顶 隙 系 数0.26分度圆锥角齿轮151522.52齿轮161667.487分度圆直径齿轮15d1551齿轮16d161238锥距R66.399齿顶高齿轮15ha153齿轮16ha16310齿根高齿轮15hf153.75齿轮16hf163.7511齿顶圆直径齿轮15da15da15=d15+2ha15cos15=56.54齿轮16da16da16=d16+2ha16cos16=125.3012齿根圆直径齿轮15df15df15=d15-2hf15cos15=44.07齿轮16df16
20、df16=d16-2hf16cos16=120.1313当量齿轮齿数齿轮15zv15zv15=z15/cos15=18.40齿轮16zv16zv16=z16/cos16=107.0514当量齿轮分度圆锥角齿轮15v15v15=arccot(zv16/zv15)=9.75齿轮16v16v16=90-v15=80.2515当量齿轮分度圆正直径齿轮15dv1555.2齿轮16dv16321.1516当量齿轮齿顶圆直径齿轮15dva15dav15=dv15+2ha15cosv15=61.11齿轮16dva16dav16=dv16+2ha16cosv16=322.16序号项 目代号计算公式及计算结果17当量齿轮齿顶圆压力角齿轮15va15=arccos(dbv15/dav15)=31.92齿轮16va16=arccos(dbv16/dav16)=20.4918重 合 度=zv15(tanva15-tan)+zv16(tanva16-tan) =0.9247.实际设计参数序号电机转速（r/min）输出轴转速（r/min）带传动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齿轮传动比模数齿轮传动比模数对应齿轮5、67、89、105、611、1213、1415、161714509.6814.4220.142.5422.29532.2953
