機械原理課程設計-齒輪傳動設計

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：齒輪傳動設計</p><p><b>　　學 院：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></

2、p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　學 號: </b></p><p><b>　　設 計 者：</b></p><p><b>　　指導教師：</b></p><p>　　2014.01.

3、13</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　一 設計題目：齒輪傳動設計</p><p>　　設計條件和要求：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各對齒輪

4、的傳動類型，并設計這三對齒輪傳動。</p><p><b>　　二 全部原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19， z6=59, m=2mm,a’=80 mm</p><p>　　三 設計方法及原理：</p><p>　　按照一對齒輪變?yōu)橐驍?shù)之和(x1+x2)

5、的不同，齒輪傳動可分為下列三種類型。</p><p>　　1零傳動（x1+x2=0）</p><p>　?、艠藴数X輪傳動。x1=x2=0，應有如下關系式，即</p><p>　　> ,z2> ,α'=α,a’=a,y=0, δ=0</p><p>　　特點：設計簡單，便于互換。</p><p>　　

6、⑵高度變?yōu)辇X輪傳動。x1=-x2,一般小齒輪采用正變位，大齒輪采用負變,并應有如下關系</p><p>　　x>= (zmin-z1)/ zmin,x>=(zmin-z2)/ zmin</p><p>　　z1+z2>=2zmin, α'=α,a’=a,y=0, δ=0</p><p>　　特點：①可能設計出z<zmin而又不跟切的齒

7、輪；②可相對提高齒輪機構的承受能力；③可改善兩齒輪的磨損情況；④互換性差，須成對設計，制造和使用；⑤重合度略有降低。</p><p>　　2正傳動（x1+x2>0）</p><p>　　α'>α,a’>a, y=0, δ=0</p><p>　　特點：①可以減小齒輪機構的尺寸，因為兩輪齒數(shù)不收z1+ z2≥2 zmin的限制；②可以減輕輪齒

8、的磨損程度，由于嚙合角增大和吃定的降低，使得實際嚙合線段更加遠離極限嚙合點；③可以配湊中心距；④可以提高兩輪的承受能力；⑤互換性差，須成對設計，制造和使用；⑥重合度略有降低。</p><p>　　3負傳動（x1+x2﹤0）</p><p>　　z1+z2>2zmin, α'<α,a’<a,y<0, δ<0</p><p>　　特

9、點：①重合度略有增加；②互換性差，須成對設計，制造和使用；③齒厚變薄，強度降低，磨損增大。</p><p>　　綜上所述，根據(jù)各個傳動的優(yōu)缺點不同，應優(yōu)先選擇正傳動，而負傳動是最不理想的，在傳動中心距等于標準中心距時，為了提高傳動質(zhì)量，可采用高度變?yōu)辇X輪傳動代替標準齒輪傳動。</p><p>　　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</p><p>

10、　　四 設計及計算過程：</p><p><b>　　齒輪z1和齒輪z2</b></p><p><b>　　求標準中心距a:</b></p><p>　　a=ｍ（z1+z2）／2=80㎜</p><p><b>　　求嚙合角α'：</b></p><

11、;p>　　cosα'=acosα/a' α'=20°</p><p><b>　　求變位因數(shù)之和:</b></p><p>　　由無側隙嚙合方程式得：</p><p>　　x1+x2 =(z1+z2)(invα'-invα)/2tanα= 0</p><p><

12、;b>　　變?yōu)橐驍?shù)的選擇:</b></p><p>　　在z1- z2的封閉曲線圖（見附錄一）上作直線x1+x2=0。在此直線上的點滿足變?yōu)橐驍?shù)和為0，中心距80mm。取該直線與η＇=η＇＇線的交點（0.153，-0.153）.則x1=0.153，</p><p>　　x2=-0.153 </p><p><b>　

13、　5.計算幾何尺寸：</b></p><p>　　由變位因數(shù)值知，該傳動為零傳動。</p><p>　　中心距變動因數(shù) y=(a’-a)/m=0</p><p>　　齒頂高變動因數(shù) δ=x1+x2-y=0</p><p>　　齒頂高 ha1=(ha*+x1-δ)m=2.306</p>

14、<p>　　ha2=(ha*x2-δ)m=1.694</p><p>　　齒根高 hf1=(ha*+c*-x1)m=2.194 </p><p>　　hf2=(ha*+c*-x2)m=2.806</p><p>　　齒全高 h1=ha1+hf1=4.5</p><p>　　h2=hf1+hf2=9 4.5

15、 </p><p>　　分度圓直徑 d1=mz1=70</p><p><b>　　d2=mz2=90</b></p><p>　　齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=74.612</p><p>　　da2=d2+2da2=93.388</p><p>

16、;　　齒根圓直徑 df1=d1-2hf1=65.612</p><p>　　df2=d2-2hf2=84.388</p><p>　　基圓直徑 db1=d1cosα=65.778</p><p>　　db2=d2cosα=84.572</p><p>　　頂圓壓力角 αa1= arccos(db1

17、/da1)=28.163°</p><p>　　αa2= arccos(db2/da2)=25.095°</p><p>　　重合度 εa=[z1(tanαa1-tanα’)+z2(tanαa2-tanα’)]/2π=1.702</p><p>　　分度圓齒厚 s1=πm/2+2x1mtanα=3.364<

18、;/p><p>　　s2=πm/2+2x2mtanα=2.918</p><p>　　齒頂厚 sa1=s1ra1/r2-2ra1(invαa1-invα)=1.428</p><p>　　sa2=s2ra2/r2-2ra2(invαa2-invα)=1.587</p><p><b>　　齒輪z3和齒輪z4<

19、/b></p><p><b>　　1.求準中心距a:</b></p><p>　　a=ｍ（z3+z4）／2=79</p><p><b>　　2.求嚙合角α'：</b></p><p>　　cosα'=acosα/a' α'=21.883°&

20、lt;/p><p><b>　　3.求位因數(shù)之和:</b></p><p>　　由無側隙嚙合方程式得：</p><p>　　x3+x4 =(z3+z4)(invα'-invα)/2tanα= 0.5228</p><p>　　4.變?yōu)橐驍?shù)的選擇:</p><p>　　在z3- z4封閉圖（附錄

21、二）上作直線x3+x4= 0.5228 此直線所有點均滿足變位因數(shù)之和為0.5228和中心距為80mm的要求。取該直線與η＇=η＇＇線的交點（0.3495,0.173）.則x3=0.3495</p><p><b>　　x3=0.173</b></p><p><b>　　5.計算幾何尺寸：</b></p><p>　　由

22、變位因數(shù)值知，該傳動為零傳動。</p><p>　　中心距變動因數(shù) y=(a’-a)/m=0.5</p><p>　　齒頂高變動因數(shù) δ=x3+x4-y=0.0229</p><p>　　齒頂高 ha3=(ha*+x3-δ)m=2.653</p><p>　　ha4=(ha*x4-δ)m=2.301&l

23、t;/p><p>　　齒根高 hf3=(ha*+c*-x3)m=1.801</p><p>　　hf4=(ha*+c*-x4)m=2.153</p><p>　　齒全高 h3=ha3+hf3=4.454</p><p>　　h4=hf4+hf4=4.454 </p><p>　　

24、分度圓直徑 d3=mz3=48</p><p>　　d4=mz4=110</p><p>　　齒頂圓直徑 da3=d3+2ha3=53.306</p><p>　　da4=d4+2da4=114.602</p><p>　　齒根圓直徑 df3=d3-2hf3=44.398</p><p>

25、;　　df4=d4-2hf4=105.693</p><p>　　基圓直徑 db3=d3cosα=45.105</p><p>　　db4=d4cosα=103.366</p><p>　　頂圓壓力角 αa3= arccos(db1/da1)=32.204°</p><p>　　αa4= arccos(db2/d

26、a2)=25.583°</p><p>　　重合度 εa=[z1(tanαa1-tanα’)+z2(tanαa2-tanα’)]/2π=1.546</p><p>　　分度圓齒厚 s3=πm/2+2x1mtanα=3.650</p><p>　　S4=πm/2+2x2mtanα=3.394</p><p>　

27、　齒頂厚 sa3=s1ra1/r2-2ra1(invαa1-invα)=1.236</p><p>　　sa4=s2ra2/r2-2ra2(invαa2-invα)=1.548</p><p><b>　　齒輪z5和齒輪z6</b></p><p><b>　　1.求準中心距a:</b></p>

28、<p>　　a=ｍ（z5+z6）／2=78</p><p><b>　　2.求嚙合角α'：</b></p><p>　　cosα'=acosα/a' α'=23.623°</p><p><b>　　3.求位因數(shù)之和:</b></p><p

29、>　　由無側隙嚙合方程式得：</p><p>　　x5+x6 =(z5+z6)(invα'-invα)/2tanα= 1.089</p><p><b>　　4變?yōu)橐驍?shù)的選擇</b></p><p>　　在z5- z6封閉圖（附錄三）上作直線x5+x6=1.089，此直線所有點均滿足變位因數(shù)之和為1.089和中心距為80mm的要求

30、。取該直線與η＇=η＇＇線的交點（0.5821,0.507）。則X5 =0.5821</p><p><b>　　X6=0.507</b></p><p><b>　　5.計算幾何尺寸：</b></p><p>　　由變位因數(shù)值知，該傳動為正傳動。</p><p>　　中心距變動因數(shù) y=(

31、a’-a)/m=1</p><p>　　齒頂高變動因數(shù) δ=x5+x6-y=0.089</p><p>　　齒頂高 ha5=(ha*+x5-δ)m=2.985</p><p>　　ha6=(ha*x6-δ)m=2.836</p><p>　　齒根高 hf5=(ha*+c*-x5)m=1.

32、336 </p><p>　　hf6=(ha*+c*-x6)m=1.486</p><p>　　齒全高 h5=ha5+hf5=4.322</p><p>　　h6=hf6+hf6=4.322 </p><p>　　分度圓直徑 d5=mz5=38</p><p>　　d6=mz6=118<

33、/p><p>　　齒頂圓直徑 da5=d5+2ha5=43.972</p><p>　　da6=d6+2da6=123.671</p><p>　　齒根圓直徑 df5=d5-2hf5=35.328</p><p>　　df5=d6-2hf6=115.028</p><p>　　基圓直徑

34、 db5=d1cosα=35.708</p><p>　　db6=d2cosα=154.110.48</p><p>　　頂圓壓力角 αa5= arccos(db5/da5)=35.701°</p><p>　　αa6= arccos(db6/da6)=26.285°</p><p>　　重合度

35、 εa=[z5(tanαa5-tanα’)+z6(tanαa6-tanα’)]/2π=1.381</p><p>　　分度圓齒厚 s5=πm/2+2x5mtanα=3.989</p><p>　　s6=πm/2+2x6mtanα=3.879</p><p>　　齒頂厚 sa5=s5ra5/r5-2ra5(invαa1-invα)=1.072

36、</p><p>　　sa6=s6ra6/r6-2ra6(invαa6-invα)=1.563</p><p><b>　　五 設計結果</b></p><p><b>　　六 設計分析：</b></p><p>　　z1- z2采用的是零傳動中的高度變?yōu)辇X輪傳動，這種傳動小齒輪采用正變位，大齒輪

37、采用負變位。這種設計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。但會使互換性和重合度略有降低。</p><p>　　z3- z4和z5- z6采用了正傳動，可保證在無側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。重合度略有降低。</p><p><b>　　七 參考文獻</b></p><p&

38、gt;　　申永勝.機械原理教程.北京：清華大學出版社，1999</p><p>　　孟憲源.現(xiàn)代機構手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　王三民.機械原理與課程設計.機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　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</p><p>　　（附錄：封閉曲線的繪制）&

39、lt;/p><p>　　封閉圖中各條曲線的定義</p><p>　?。?）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)χmin=(17-z)/17算出的兩個齒輪不發(fā)生根切的限制線χ1min，χ2min,它們分別平行于兩坐標軸，如果要求所設計的齒輪完全不發(fā)生根切，變位因數(shù)χ1要在χ1min線的右邊選取，χ2要在χ2min線的上方選取。</p><p>　　圖中8-28

40、曲線①和②是允許兩個子輪有微量根切的限制線。當這種微量根切的根切點不進入齒廓工作段時，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右側和曲線②的上方。</p><p>　?。?）重合度限制曲線：曲線③是εα=1的曲線，還有一條εα=1.2的曲線。當在曲線③的左下方選取變位因數(shù)時，則εα≥1，當在εα=1.2曲線左下方選取變位因數(shù)時，則εα≥1.2。</p><p>　?。?/p>

41、3）齒頂厚度限制曲線：曲線④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，則應在Sa1=0.4m曲線的左上方選取χ1值</p><p>　　（4）過度曲線不發(fā)生干涉限制曲線：曲線⑤和⑥是保證齒輪1不發(fā)生過渡曲線干涉的限制線，⑦和⑧是保證齒輪2不發(fā)生過渡曲線進一步干涉的曲線。變位因數(shù)要在這四條曲線所圍成的區(qū)域內(nèi)選取，才能保證該對齒輪傳動不

42、會發(fā)生過渡曲線干涉。</p><p>　　（5）等滑動磨損曲線：曲線η＇=η＇＇表示兩齒輪材質(zhì)相同時，它們的齒根部分的磨損相等。</p><p>　?。?）節(jié)點位于一對嚙合區(qū)或雙齒嚙合區(qū)限制曲線：曲線δ1=0.0表示節(jié)點正好位于圖8-15中靠近B1點的C點位置上，C為一對輪齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)的分界點；曲線δ=0.6表示節(jié)點位于靠近B1點的雙齒嚙合區(qū)內(nèi)，于C點相距0.6m；曲線δ2=0.0

43、表示節(jié)點正好位于另一單齒于雙齒嚙合區(qū)的分界點D；δ2=0.6m的曲線表示節(jié)點位于B2靠近點的雙齒嚙合區(qū)內(nèi)離D點距離為0.6m。而在曲線δ=0.0與δ=0.0之間的區(qū)域內(nèi)選擇變位因數(shù)，則節(jié)點位于單齒嚙合區(qū)內(nèi)。</p><p>　?。?）兩輪齒根等彎曲疲勞強度曲線：點畫線a是兩輪材料相同，小齒輪為主動時，兩輪齒根彎曲疲勞強度相等的曲線；點畫曲線b是兩輪材料相同，大輪為主動時，兩輪齒根彎曲疲勞強度相等的曲線。</

44、p><p>　　由上述可知，對兩齒輪齒數(shù)不同是組合，就應有不同的封閉圖，但在已有的封閉圖冊上，齒數(shù)組合是有限的，當所設計的齒輪其齒數(shù)組合與圖冊上不相符時，可以參考齒數(shù)組合相近的封閉圖。</p><p>　　附錄一：z1- z2齒輪嚙合封閉曲線</p><p>　　附錄二：z3- z4齒輪嚙合封閉曲線</p><p>　　附錄三：z5- z6齒輪嚙

45、合封閉曲線</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　課程設計心得體會</b></p><p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。通過一周的課程設計讓我們學會了如何應用自己所學的知識，同時讓我們合理的分析</p>

46、<p>　　提高傳動質(zhì)量，可采用高度變?yōu)辇X輪傳動代替標準齒輪傳動。</p><p>　　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</p><p>　　四 設計及計算過程：</p><p><b>　　齒輪z1和齒輪z2</b></p><p><b>　　求標準中心距a:</b&g

47、t;</p><p>　　a=ｍ（z1+z2）／2=80㎜</p><p><b>　　求嚙合角α'：</b></p><p>　　cosα'=acosα/a' α'=20°</p><p><b>　　求變位因數(shù)之和:</b></p>

48、<p>　　由無側隙嚙合方程式得：</p><p>　　x1+x2 =(z1+z2)(invα'-invα)/2tanα= 0</p><p><b>　　變?yōu)橐驍?shù)的選擇:</b></p><p>　　在z1- z2的封閉曲線圖（見附錄一）上作直線x1+x2=0。在此直線上的點滿足變?yōu)橐驍?shù)和為0，中心距80mm。取該直線與η

49、＇=η＇＇線的交點（0.153，-0.153）.則x1=0.153，</p><p>　　x2=-0.153 </p><p><b>　　5.計算幾何尺寸：</b></p><p>　　由變位因數(shù)值知，該傳動為零傳動。</p><p>　　中心距變動因數(shù) y=(a’-a)/m=0</p