齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào) 設(shè) 計(jì) 者： 指導(dǎo)教師： 課程設(shè)計(jì)說明書一 設(shè)計(jì)題目：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件和要求：在下圖所示的齒輪變速箱中，兩軸中心距為80mm,各輪齒數(shù)為z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19， z6=59，模數(shù)均為m=2mm,試確定z1-z2,z3-z4和z5-z6各對(duì)齒輪的傳動(dòng)類型，并設(shè)計(jì)這三對(duì)齒輪傳動(dòng)。二 全部原始數(shù)據(jù)：z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19， z6=59, m=2mm,a=80 mm三 設(shè)計(jì)方法及原理：按照一對(duì)齒輪變?yōu)橐驍?shù)之和(x1+x2)的不同，齒輪

2、傳動(dòng)可分為下列三種類型。1零傳動(dòng)（x1+x2=0）標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。x1=x2=0，應(yīng)有如下關(guān)系式，即 > ,z2> ,'=,a=a,y=0, =0特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于互換。高度變?yōu)辇X輪傳動(dòng)。x1=-x2,一般小齒輪采用正變位，大齒輪采用負(fù)變,并應(yīng)有如下關(guān)系x>= (zmin-z1)/ zmin,x>=(zmin-z2)/ zminz1+z2>=2zmin, '=,a=a,y=0, =0特點(diǎn)：可能設(shè)計(jì)出z<zmin而又不跟切的齒輪；可相對(duì)提高齒輪機(jī)構(gòu)的承受能力；可改善兩齒輪的磨損情況；互換性差，須成對(duì)設(shè)計(jì)，制造和使用；重合度略有降低。2正傳動(dòng)（x

3、1+x2>0）'>,a>a, y=0, =0特點(diǎn)：可以減小齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸，因?yàn)閮奢嘄X數(shù)不收z1+ z22 zmin的限制；可以減輕輪齒的磨損程度，由于嚙合角增大和吃定的降低，使得實(shí)際嚙合線段更加遠(yuǎn)離極限嚙合點(diǎn)；可以配湊中心距；可以提高兩輪的承受能力；互換性差，須成對(duì)設(shè)計(jì)，制造和使用；重合度略有降低。3負(fù)傳動(dòng)（x1+x20）z1+z2>2zmin, '<,a<a,y<0, <0特點(diǎn)：重合度略有增加；互換性差，須成對(duì)設(shè)計(jì)，制造和使用；齒厚變薄，強(qiáng)度降低，磨損增大。綜上所述，根據(jù)各個(gè)傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)不同，應(yīng)優(yōu)先選擇正傳動(dòng)，而負(fù)傳動(dòng)是最不理想

4、的，在傳動(dòng)中心距等于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，為了提高傳動(dòng)質(zhì)量，可采用高度變?yōu)辇X輪傳動(dòng)代替標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。 變?yōu)橐驍?shù)可在封閉曲線上選擇，封閉曲線的繪制過程見附錄四 設(shè)計(jì)及計(jì)算過程：（1） 齒輪z1和齒輪z21. 求標(biāo)準(zhǔn)中心距a:a=（z1+z2）2=802. 求嚙合角'：cos'=acos/a' '=20°3. 求變位因數(shù)之和:由無側(cè)隙嚙合方程式得：x1+x2 =(z1+z2)(inv'-inv)/2tan= 04. 變?yōu)橐驍?shù)的選擇:在z1- z2的封閉曲線圖（見附錄一）上作直線x1+x2=0。在此直線上的點(diǎn)滿足變?yōu)橐驍?shù)和為0，中心距80mm。取該直線與=線

5、的交點(diǎn)（0.153，-0.153）.則x1=0.153，x2=-0.153 5.計(jì)算幾何尺寸：由變位因數(shù)值知，該傳動(dòng)為零傳動(dòng)。中心距變動(dòng)因數(shù) y=(a-a)/m=0齒頂高變動(dòng)因數(shù) =x1+x2-y=0齒頂高 ha1=(ha*+x1-)m=2.306 ha2=(ha*x2-)m=1.694齒根高 hf1=(ha*+c*-x1)m=2.194 hf2=(ha*+c*-x2)m=2.806齒全高 h1=ha1+hf1=4.5h2=hf1+hf2=9 4.5 分度圓直徑 d1=mz1=70d2=mz2=90齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=74.612da2=d2+2da2=93.388齒根圓直徑

6、df1=d1-2hf1=65.612 df2=d2-2hf2=84.388基圓直徑 db1=d1cos=65.778db2=d2cos=84.572頂圓壓力角 a1= arccos(db1/da1)=28.163° a2= arccos(db2/da2)=25.095°重合度 a=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)/2=1.702分度圓齒厚 s1=m/2+2x1mtan=3.364 s2=m/2+2x2mtan=2.918齒頂厚 sa1=s1ra1/r2-2ra1(inva1-inv)=1.428 sa2=s2ra2/r2-2ra2(inva2-inv)

7、=1.587（2） 齒輪z3和齒輪z41.求準(zhǔn)中心距a:a=（z3+z4）2=792.求嚙合角'：cos'=acos/a' '=21.883°3.求位因數(shù)之和:由無側(cè)隙嚙合方程式得：x3+x4 =(z3+z4)(inv'-inv)/2tan= 0.52284.變?yōu)橐驍?shù)的選擇:在z3- z4封閉圖（附錄二）上作直線x3+x4= 0.5228 此直線所有點(diǎn)均滿足變位因數(shù)之和為0.5228和中心距為80mm的要求。取該直線與=線的交點(diǎn)（0.3495,0.173）.則x3=0.3495 x3=0.1735.計(jì)算幾何尺寸：由變位因數(shù)值知，該傳動(dòng)為零傳動(dòng)。

8、中心距變動(dòng)因數(shù) y=(a-a)/m=0.5齒頂高變動(dòng)因數(shù) =x3+x4-y=0.0229齒頂高 ha3=(ha*+x3-)m=2.653 ha4=(ha*x4-)m=2.301齒根高 hf3=(ha*+c*-x3)m=1.801 hf4=(ha*+c*-x4)m=2.153齒全高 h3=ha3+hf3=4.454h4=hf4+hf4=4.454 分度圓直徑 d3=mz3=48d4=mz4=110齒頂圓直徑 da3=d3+2ha3=53.306da4=d4+2da4=114.602齒根圓直徑 df3=d3-2hf3=44.398 df4=d4-2hf4=105.693基圓直徑 db3=d3cos

9、=45.105db4=d4cos=103.366頂圓壓力角 a3= arccos(db1/da1)=32.204° a4= arccos(db2/da2)=25.583°重合度 a=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)/2=1.546分度圓齒厚 s3=m/2+2x1mtan=3.650 S4=m/2+2x2mtan=3.394齒頂厚 sa3=s1ra1/r2-2ra1(inva1-inv)=1.236 sa4=s2ra2/r2-2ra2(inva2-inv)=1.548（3） 齒輪z5和齒輪z61.求準(zhǔn)中心距a:a=（z5+z6）2=782.求嚙合角

10、9;：cos'=acos/a' '=23.623°3.求位因數(shù)之和:由無側(cè)隙嚙合方程式得：x5+x6 =(z5+z6)(inv'-inv)/2tan= 1.0894變?yōu)橐驍?shù)的選擇在z5- z6封閉圖（附錄三）上作直線x5+x6=1.089，此直線所有點(diǎn)均滿足變位因數(shù)之和為1.089和中心距為80mm的要求。取該直線與=線的交點(diǎn)（0.5821,0.507）。則X5 =0.5821 X6=0.5075.計(jì)算幾何尺寸：由變位因數(shù)值知，該傳動(dòng)為正傳動(dòng)。中心距變動(dòng)因數(shù) y=(a-a)/m=1齒頂高變動(dòng)因數(shù) =x5+x6-y=0.089齒頂高 ha5=(ha*+x

11、5-)m=2.985 ha6=(ha*x6-)m=2.836齒根高 hf5=(ha*+c*-x5)m=1.336 hf6=(ha*+c*-x6)m=1.486齒全高 h5=ha5+hf5=4.322h6=hf6+hf6=4.322 分度圓直徑 d5=mz5=38d6=mz6=118齒頂圓直徑 da5=d5+2ha5=43.972da6=d6+2da6=123.671齒根圓直徑 df5=d5-2hf5=35.328 df5=d6-2hf6=115.028基圓直徑 db5=d1cos=35.708db6=d2cos頂圓壓力角 a5= arccos(db5/da5)=35.701° a6=

12、 arccos(db6/da6)=26.285°重合度 a=z5(tana5-tan)+z6(tana6-tan)/2=1.381分度圓齒厚 s5=m/2+2x5mtan=3.989 s6=m/2+2x6mtan=3.879齒頂厚 sa5=s5ra5/r5-2ra5(inva1-inv)=1.072 sa6=s6ra6/r6-2ra6(inva6-inv)=1.563五 設(shè)計(jì)結(jié)果參數(shù)名稱符號(hào)z1-z2z3-z4z5-z6標(biāo)準(zhǔn)中心距a8079.78實(shí)際中心距a808080 中心距變動(dòng)因數(shù)y00.51齒頂高變動(dòng)因數(shù)o00.023 0.089 齒頂高h(yuǎn)a2.306 2.653 2.986

13、1.694 2.301 2.836 齒根高h(yuǎn)f2.194 1.801 1.336 2.806 2.153 1.486 齒全高h(yuǎn)4.5 4.454 4.322 4.54.454 4.322 分度圓直徑d70483890 110118 齒頂圓直徑da74.612 53.306 43.972 93.388 114.602 123.672 齒根圓直徑df65.612 44.398 35.328 84.388 105.694 115.028 基圓直徑db65.778 45.105 35.708 84.572 103.366 110.884 齒頂圓壓力角a28.163 32.205 35.701 25.0

14、96 25.583 26.286 重合度1.702 1.547 1.381 分度圓齒厚s3.364 3.650 3.989 2.919 3.394 3.880 齒頂厚sa1.428 1.236 1.072 1.587 1.548 1.563 六 設(shè)計(jì)分析：（1） z1- z2采用的是零傳動(dòng)中的高度變?yōu)辇X輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)小齒輪采用正變位，大齒輪采用負(fù)變位。這種設(shè)計(jì)可以提高齒輪嚙合的整體承載能力，使大小齒輪的磨損接近，改善磨損情況。但會(huì)使互換性和重合度略有降低。（2） z3- z4和z5- z6采用了正傳動(dòng)，可保證在無側(cè)隙嚙合的情況下可配湊中心距。增加了兩齒輪的齒根厚度，從而提高齒輪的抗彎能力。重

15、合度略有降低。七 參考文獻(xiàn)【1】 申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，1999【2】 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994【3】 王三民.機(jī)械原理與課程設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2005【4】 朱景梓.漸開線齒輪變?yōu)橄禂?shù)的選擇.北京：人民教育出版社。1982（附錄：封閉曲線的繪制）封閉圖中各條曲線的定義（1）不發(fā)生根切的限制線：根據(jù)不發(fā)生根切的最小變位因數(shù)min=(17-z)/17算出的兩個(gè)齒輪不發(fā)生根切的限制線1min，2min,它們分別平行于兩坐標(biāo)軸，如果要求所設(shè)計(jì)的齒輪完全不發(fā)生根切，變位因數(shù)1要在1min線的右邊選取，2要在2min線的上方選取。圖中8-28曲線和是

16、允許兩個(gè)子輪有微量根切的限制線。當(dāng)這種微量根切的根切點(diǎn)不進(jìn)入齒廓工作段時(shí)，將不致降低重合度。如果允許這種微量根切，則變位因數(shù)可取在曲線1右側(cè)和曲線的上方。（2）重合度限制曲線：曲線是=1的曲線，還有一條=1.2的曲線。當(dāng)在曲線的左下方選取變位因數(shù)時(shí)，則1，當(dāng)在=1.2曲線左下方選取變位因數(shù)時(shí)，則1.2。（3）齒頂厚度限制曲線：曲線是Sa1=0的限制曲線，另外兩條限制曲線是Sa1=0.25m和Sa1=0.4m的曲線。如果要求齒厚是Sa1>0.4m，則應(yīng)在Sa1=0.4m曲線的左上方選取1值（4）過度曲線不發(fā)生干涉限制曲線：曲線和是保證齒輪1不發(fā)生過渡曲線干涉的限制線，和是保證齒輪2不發(fā)生過

17、渡曲線進(jìn)一步干涉的曲線。變位因數(shù)要在這四條曲線所圍成的區(qū)域內(nèi)選取，才能保證該對(duì)齒輪傳動(dòng)不會(huì)發(fā)生過渡曲線干涉。（5）等滑動(dòng)磨損曲線：曲線=表示兩齒輪材質(zhì)相同時(shí)，它們的齒根部分的磨損相等。（6）節(jié)點(diǎn)位于一對(duì)嚙合區(qū)或雙齒嚙合區(qū)限制曲線：曲線1=0.0表示節(jié)點(diǎn)正好位于圖8-15中靠近B1點(diǎn)的C點(diǎn)位置上，C為一對(duì)輪齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)的分界點(diǎn)；曲線=0.6表示節(jié)點(diǎn)位于靠近B1點(diǎn)的雙齒嚙合區(qū)內(nèi)，于C點(diǎn)相距0.6m；曲線2=0.0表示節(jié)點(diǎn)正好位于另一單齒于雙齒嚙合區(qū)的分界點(diǎn)D；2=0.6m的曲線表示節(jié)點(diǎn)位于B2靠近點(diǎn)的雙齒嚙合區(qū)內(nèi)離D點(diǎn)距離為0.6m。而在曲線=0.0與=0.0之間的區(qū)域內(nèi)選擇變位因數(shù)，則節(jié)

18、點(diǎn)位于單齒嚙合區(qū)內(nèi)。（7）兩輪齒根等彎曲疲勞強(qiáng)度曲線：點(diǎn)畫線a是兩輪材料相同，小齒輪為主動(dòng)時(shí)，兩輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度相等的曲線；點(diǎn)畫曲線b是兩輪材料相同，大輪為主動(dòng)時(shí)，兩輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度相等的曲線。 由上述可知，對(duì)兩齒輪齒數(shù)不同是組合，就應(yīng)有不同的封閉圖，但在已有的封閉圖冊(cè)上，齒數(shù)組合是有限的，當(dāng)所設(shè)計(jì)的齒輪其齒數(shù)組合與圖冊(cè)上不相符時(shí)，可以參考齒數(shù)組合相近的封閉圖。附錄一：z1- z2齒輪嚙合封閉曲線附錄二：z3- z4齒輪嚙合封閉曲線附錄三：z5- z6齒輪嚙合封閉曲線參考文獻(xiàn)課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。通過一周的課程設(shè)計(jì)讓我們學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)讓我們合理的分析提高傳動(dòng)質(zhì)量，可采用高度變?yōu)辇X輪傳動(dòng)代替標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。 變?yōu)橐驍?shù)可在封閉曲線上選擇，封閉曲線的繪制過程見附錄四 設(shè)計(jì)及計(jì)算過程：（4） 齒輪z1和齒輪z25. 求標(biāo)準(zhǔn)中心距a:a=（z1+z2）2=806. 求嚙合角'：cos'=acos/a' '