哈工大机械原理大作业齿轮01号

Harbin Institute of Technology

机械原理大作业设计说明书(三)

设计题目： 齿轮机构设计 院 系： 船舶与海洋工程学院 班 级： 1313*** 设 计 者： 学 号： 指导教师：

哈尔滨工业大学

一、设计题目

如下图所示一个机械传动系统，运动由电动机1输入，经机械传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三中不同的转速。从下表中选择一组传动系统的原始参数，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

机械传动系统的原始参数

序电机转速 输出轴转速 号 （r/min） （r/min） 带传动最大传动比 滑移齿轮传动 最大传 模数 动比 定轴齿轮传动 圆柱齿轮 一对齿轮最大传动比 圆锥齿轮 模数 一对齿轮最大传动比 模数 1 1450

12 17 23 ?2.5 ?4 2 ?4 3 ?4 3 2、传动比的分配计算

0/min，输出转速n01?23r/min，n02?17r/min，电动机转速n?145rn03?12r/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?n1450??63.043 n0123 i2?n1450??85.294 n0217n1450??120.833 n0312 i3?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、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?

i3120.833??12.0833

ipmaxivmax2.5*4滑移齿轮传动的传动比为

iv1?i1ipmaxifi2ipmaxif?63.043?2.087

2.5*12.083385.294?2.824

2.5*12.0833 iv2??设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 id?3if?312.0833?2.2947?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?20,z6?41,z7?16,z8?45,z9?12,z10?49；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

0a'?63mm。

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

为高度变位齿轮，其齿数：z11?z13?14,z12?z14?32。它们的齿顶高系数ha?1，径向间隙系

?0?'数c?0.25，分度圆压力角??20,实际中心距a?69mm。圆锥齿轮15和16选择为标

?准齿轮z15?17,z16?39，齿顶高系数ha?1，径向间隙系数c?0.25，分度圆压力角为

???200（等于啮合角?'）。

4、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 序项目 号 齿轮5 1 齿数 齿轮6 2 3 4 5 6 7 8 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 标准中心距 实际中心距 啮合角 齿轮5 9 变位系数 齿轮6 X6 0.62 ?ha5?m(ha?x5??y)?2.76 代号 z5 z6 m 计算公式及计算结果 20 41 2 200 1 0.25 m(z5+z6)/2=61 63 arccos(a*cos?/a')=24.50 0.55 ? ? hac? a a' ?' X5 齿轮5 ha5 10 齿顶高 齿轮6 11 齿根高 齿轮5 ha6 hf5 ?ha6?m(ha?x6??y)?2.9 ?hf5?m(ha?c??x5)?1.4 齿轮6 hf6 ?hf6?m(ha?c??x6)?1.26 齿轮5 12 分度圆直径 齿轮6 d5 d6 d5?mz5?40 d6?mz6?82 da5?d5?2ha5?45.5 da6?d6?2ha6?87.8 齿轮5 13 齿顶圆直径 齿轮6 齿轮5 14 齿根圆直径 齿轮6 齿轮5 齿顶圆压力15 角 齿轮6 da5 da6 df5 df6 ?a5 df5?d5?2hf5?37.2 df6?d6?2hf6?79.48 ?a5?arccos(db5)?34.20 da5db6)?28.60 da6?a6 ?a6?arccos(16 重合度 ? ??1z5(tan?a5?tan?')?z6(tan?a6?tan?') 2??1.297??4.2 滑移齿轮7和齿轮8 序项目 代号 号 齿轮7 1 齿数 齿轮8 2 3 4 5 6 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 标准中心距 z8 m z7 计算公式及计算结果 16 45 2 200 1 0.25 m(z5+z6)/2=61 ? ?ha c? a

7 8 实际中心距 啮合角 齿轮7 a' 63 arccos(a*cos?/a')=24.50 0.570 0.600 ?ha7?m(ha?x7??y)?2.8 ?ha8?m(ha?x8??y)?2.86 ?' X7 X8 9 变位系数 齿轮8 齿轮7 10 齿顶高 齿轮8 ha7 ha8 齿轮7 11 齿根高 齿轮8 齿轮7 12 分度圆直径 齿轮8 齿轮7 13 齿顶圆直径 齿轮8 hf7 hf8 ?hf7?m(ha?c??x7)?1.36 ?hf8?m(ha?c??x8)?1.3 d7 d7?mz7?32 d8?mz8?90 da7?d7?2ha7?37.6 d8 da7 da8 da8?d8?2ha8?95.72 齿轮7 14 齿根圆直径 齿轮8 df7 df7?d7?2hf7?29.28 df8 df8?d8?2hf8?87.4 db7)?36.890 da7db8)?27.930 da8齿轮7 ?a7 齿顶圆压力15 角 齿轮8 ?a8 ?a7?arccos(?a8?arccos(16 重合度 ??? 1z7(tan?a7?tan?')?z8(tan?a8?tan?')2??1.284 ??4.3 滑移齿轮9和齿轮10 序项目 代号 号 1 2 3 4 5 6 7 8 齿数 齿轮9 齿轮10 z9 z10 m 计算公式及计算结果 12 49 2 200 1 0.25 61 63 arccos(a*cos?/a')=24.50 0.58 O.59 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 标准中心距 实际中心距 啮合角 齿轮9 ? ? hac? a a' ?' X9 X10 9 变位系数 齿轮10 齿轮9 ha9 10 齿顶高 齿轮10 齿轮9 ?ha9?m(ha?x9??y)?2.82 ?ha10?m(ha?x10??y)?2.84 ha10 11 齿根高 齿轮10 hf9 hf10 d9 ?hf9?m(ha?c??x9)?1.34 ?hf10?m(ha?c??x10)?1.32 分度圆直12 径 齿顶圆直13 径 齿轮9 齿轮10 齿轮9 d9?mz9?24 d10?mz10?98 da9?d9?2ha9?29.64 d10 da9 齿轮10 齿根圆直14 径 齿轮9 齿轮10 齿轮9 齿顶圆压15 力角 da10 df9 da10?d10?2ha10?103.68 df9?d9?2hf9?21.32 df10?d10?2hf10?95.36 df10 ?a9 ?a9?arccos(db9)?40.460 da9db10)?27.350 da10齿轮10 ?a10 ?a10?arccos(16 重合度 ??? 1z9(tan?a9?tan?')?z10(tan?a10?tan?')2??1.238 ??注：上述三式中?y?x??(a??a)/m，dbi?mzicos? (i?5,6,7,8,9,10)

4.4 圆柱齿轮11与齿轮12 (齿轮13与14和齿轮11与12对应相同) 序项目 代号 计算公式及计算结果 号 齿轮z11 14 11 1 齿数 齿轮z12 32 12 2 3 4 5 6 7 8 9 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 标准中心距 实际中心距 啮合角 变位系数 齿轮11 m 3 200 1 0.25 69 69 200 0.300 ? ? hac? a a' ?' X11 齿轮12 齿轮11 10 齿顶高 齿轮12 齿轮11 11 齿根高 齿轮12 齿轮11 分度圆直径 12 齿轮12 齿轮11 齿顶圆直径 13 齿轮12 齿轮11 14 齿根圆直径 齿轮12 齿轮11 齿轮12 X12 -0.300 ha11 ?ha11?m(ha?x11)?3.9 ha12 ?ha12?m(ha?x12)?2.1 hf11 ?hf11?m(ha?c??x11)?2.85 hf12 ?hf12?m(ha?c??x12)?4.65 d11 d12 d11?mz11?42 d12?mz12?96 da11 da12 df11 da11?d11?2ha11?49.8 da12?d12?2ha12?100.2 df11?d11?2hf11?36.3 df12?d12?2hf12?86.7 d11cosα)?37.58o da11df12 ?a11 ?a11?arccos( 齿顶圆压力15 角 ?a12 ?a12?arccos(d12cosα)?25.80° da1216 重合度 ? ??1z11(tan?a11?tan?')?z12(tan?a12?tan?') 2??1.512??

4.5 圆锥齿轮15与16 序项目 号 齿轮15 1 齿数 齿轮16 2 3 4 5 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 齿轮15 6 分度圆锥角 齿轮16 齿轮15 7 分度圆直径 齿轮16 8 锥距 齿轮15 9 齿顶高 齿轮16 代号 计算公式及计算结果 17 39 3 20° 1 0.2 z15 z16 m ? ?ha c? ?15 ?16 d15 d16 ?15?arctanz15?23.550 z16?16?900-?15?66.450 d15?mz15?51 d16?mz16?117 R?122d15?d16?63.82 2?ha15?ham?3 R ha15 ha16 ?ha16?ham?3 齿轮15 10 齿根高 齿轮16 hf15 ?hf15?(ha?c?)m?3.6 hf16 ?hf16?(ha?c?)m?3.6 11 齿顶圆直径 齿轮15 da15 da15?d15?2hacos?15?52.83 齿轮16 da16 da16?d16?2hacos?16?117.80 齿轮15 12 齿根圆直径 齿轮16 df15 df15?d15?2hfcos?15?44.40 df16 df16?d16?2hfcos?16?114.12 齿轮15 13 当量齿数 齿轮16 zv15 zv16 zv15?z15/cos?15?18.54 zv16?z16/cos?16?97.61 mzv15cos?)?31.980 mzv15?2ha15齿轮15 14 当量齿轮 齿顶圆压力角 齿轮16 ?va15 ?va15?arccos(?va16 ?va16?arccos(mzv16cos?)?22.950 mzv16?2ha1615 重合度 ? ??1zv15(tan?va15?tan?')?zv16(tan?va16?tan?') 2??1.692??iv1?41/20?2.05,iv2?45/16?2.81,iv3?37/9?4.08,5、 实际输出转速 if?(32/14)239/17?11.98,ipmax?2.5

n1?n/(iv1ifipmax)?23.62r/min n2?n/(iv2ifipmax)?17.23r/min n3?n/(iv3ifipmax)?11.87r/min

齿轮16 da16 da16?d16?2hacos?16?117.80 齿轮15 12 齿根圆直径 齿轮16 df15 df15?d15?2hfcos?15?44.40 df16 df16?d16?2hfcos?16?114.12 齿轮15 13 当量齿数 齿轮16 zv15 zv16 zv15?z15/cos?15?18.54 zv16?z16/cos?16?97.61 mzv15cos?)?31.980 mzv15?2ha15齿轮15 14 当量齿轮 齿顶圆压力角 齿轮16 ?va15 ?va15?arccos(?va16 ?va16?arccos(mzv16cos?)?22.950 mzv16?2ha1615 重合度 ? ??1zv15(tan?va15?tan?')?zv16(tan?va16?tan?') 2??1.692??iv1?41/20?2.05,iv2?45/16?2.81,iv3?37/9?4.08,5、 实际输出转速 if?(32/14)239/17?11.98,ipmax?2.5

n1?n/(iv1ifipmax)?23.62r/min n2?n/(iv2ifipmax)?17.23r/min n3?n/(iv3ifipmax)?11.87r/min

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