机械原理课程设计说明书--齿轮传动设计..doc

机械原理课程设计说明书设计题目 齿轮传动设计院〔系、部〕 工程机械学院专业 机械制造工艺及其自动化班级 机制0101设 计 者 孙玉炜指导教师 夏纯达2004年1月1日课程设计说明书一、设计题目：齿轮传动设计设计条件和要求：设计一对外啮合圆柱齿轮机构，用于传递中心距为138mm的两平行轴之间的运动要求其传动比i12=5/3，传动比误差不超过±1%，两轮材质相同，要求两轮的齿根磨损情况大致相同，重合度ε≥1.3，顶圆齿厚≥二、全部原始数据：a´=138mm，m=4mm，i12=5/3，α=20º，ha*=1，c*=0.25三、设计方法及原理： 考虑到负传动的重合度虽然略有增加，但是齿厚变薄，强度降低，磨损增大；正传动的重合度虽然略有降低，但是可以减小齿轮机构的尺寸，减轻轮齿的磨损程度，提高两轮的承载能力，并可以配凑中心距，所以优先考虑正传动 根据题目要求，可以在封闭图上选择变位因数四、设计及计算过程：1. 选取两轮齿数：由a=m(z1+z2)/2和i12=z2/z1可得a=mz1(1+ i12)/2因为正传动具有较多优点，所以考虑选用正传动。

当采用正传动时，a´>a= mz1(1+ i12)/2由此可得z1<2a´/[m(1+ i12)]=2×按上式选z1时，根据不乏生根切的最小变位因数xmin=(17-z)/z得出齿数zmin≥17，又考虑到小齿轮齿顶不变尖等原因，z1值不宜取得太小，所以取z1=25因而z2= i12z1=(5/3)×25≈422. 传动比要求：i12´=z2/z1=42/25=1.68，传动比误差为：(i12´- i12)/i12=(1.68-5/3) ≈0.008=0.8%<1%，所以符合传动比误差要求3. 变位因数选择：〔1〕求标准中心距a：a=m(z1+z2)/2=4(25+42)/2=134mm〔2〕求啮合角α´：cosα´=acosα/a´=134×≈0.9125，由此得：α´º〔3〕求变位因数之和x1+x2：由无侧隙啮合方程式得x1+x2 =(z1+z2)(invα´-invα)/(2tanα)=(z1+z2)[(tanα´-α´)-(tanα-α)]/(2tanα)=(25+42)[(0.4484-0.4215)-(0.3640-0.3419)]/(2×0.3640) ≈然后在齿数组合为z1=25，z2=42的外啮合齿轮封闭图上作直线x1+x2138mm的要求。

由作图可知，x1=0.5740，x2=0.5304，满足两齿根磨损相等的要求4.计算几何尺寸：由x1+x2=1.1044>0可知，该传动为正传动其几何尺寸计算如下：〔1〕中心距变动系数：y=(a´-a)/m=(138-134)/4=1〔2〕齿顶高变动系数：б=x1+x2〔3〕齿顶高： ha1=(ha*+x1-б)m=(1+0.5740-0.1044) ×4= ha2=(ha*+x2-б)m=(1+0.5304-0.1044) ×4=〔4〕齿根高： hf1=(ha*+c*-x1)m=(1+0.25-0.5740) ×4=40mm hf2=(ha*+c*-x2)m=(1+0.25-0.5304) ×4=〔5〕齿全高： h1=ha1+hf1=5.8784+2.7040= h2=ha2+hf2=5.7040+2.8784=〔6〕分度圆直径： d1=mz1=4×25=100mm d2=mz2=4×42=168mm〔7〕齿顶圆直径： da1=d1+2ha1=100+2×5.8784= da2=d2+2ha2=168+2×5.7040=〔8〕齿根圆直径： df1=d1-2hf1=100-2×2.7040= df2=d2-2hf2=168-2×2.8784=〔9〕基圆直径： db1=d1cosα=100×0.939692= db2=d2cosα=168×0.939692=〔10〕节圆直径： d1´= d1cosα/cosα´=100×cos20ºº= d2´= d2cosα/cosα´=168×cos20ºº=〔11〕顶圆压力角： αa1=arccos(db1/da1)=arccosº αa2=arccos(db2/da2)=arccosº〔12〕重合度： εa=[z1(tanαa1-tanα´)+z2(tanαa2-tanα´)]/(2л) =[25(0.6435-0.4484)+42(0.5399-0.4484)]/(2л)=1.3879>1.3，满足重合度要求。

〔13〕分度圆齿厚： s1=лm/2+2x1mtanα= л×4/2+2××4×0.3640= s2=лm/2+2x2mtanα= л×4/2+2××4×0.3640=〔14〕齿顶厚：sa1=s1ra1/r1-2ra1(invαa1-invα)=s1ra1/r1-2ra1[(tanαa1-αa1)-(tanα-α)]×(111.7448/2)/(100/2)-111.7448[(0.64352-0.57180)-(0.36397-0.34907)] =>=，满足顶圆齿厚要求sa2=s2ra2/r2-2ra2(invαa2-invα)=s2ra2/r2-2ra2[(tanαa2-αa2)-(tanα-α)]×(179.4080/2)/(168/2)-179.4080[(0.53991-0.49506)-(0.36397-0.34907)]=>=，满足顶圆齿厚要求5.不干预条件校验：齿轮1：tanα´-(z2/z1)(tanαa2-tanα´) ≥tanα-[4(ha*-x1)]/(z1sin2α)tanα´-(z2/z1)(tanαa2-tanα´ tanα-[4(ha*-x1)]/(z1sin2α)=0.36397-[4(1-0.5740)]/(25×0.2947>0.2580，齿轮1满足不干预条件。

齿轮2：tanα´-(z1/z2)(tanαa1-tanα´) ≥tanα-[4(ha*-x2)]/(z2sin2α)tanα´-(z1/z2)(tanαa1-tanα´ tanα-[4(ha*-x2)]/(z2sin2α)=0.36397-[4(1-0.5304)]/(25×0.3323>0.2944，齿轮2满足不干预条件所以该组齿轮满足不干预条件五、齿轮参数列表： 〔注：所需单位mm〕名称符号公式结果齿轮1齿轮2中心距变动系数yy=(a´-a)/m1齿顶高变动系数бб=x1+x2-y齿顶高haha1=(ha*+x1-б)m ha2=(ha*+x2-б)m齿根高hfhf1=(ha*+c*-x1)m hf2=(ha*+c*-x2)m齿全高hh1=ha1+hf1 h2=ha2+hf2分度圆直径dd1=mz1 d2=mz2100168齿顶圆直径dada1=d1+2ha1 da2=d2+2ha2齿根圆直径dfdf1=d1-2hf1 df2=d2-2hf2基圆直径dbdb1=d1cosα db2=d2cosα节圆直径d´d1´= d1cosα/cosα´ d2´= d2cosα/cosα´顶圆压力角αaαa1=arcos(db1/da1) αa2=arcos(db2/da2)ºº重合度εaεa=[z1(tanαa1-tanα´)+z2(tanαa2-tanα´)]/2л分度圆齿厚ss1= лm/2+2x1mtanαs2= лm/2+2x2mtanα齿顶厚sasa1=s1ra1/r1-2ra1(invαa1-invα)sa2=s2ra2/r2-2ra2(invαa2-invα)不干预条件--tanα´-(z2/z1)(tanαa2-tanα´) ≥tanα-[4(ha*-x1)]/(z1sin2α)tanα´-(z1/z2)(tanαa1-tanα´) ≥tanα-[4(ha*-x2)]/(z2sin2α)0.2947>0.3323>六、计算结果分析说明： 所设计的这对外啮合齿轮的传动比误差在题目要求的范围之内，两轮的齿根磨损情况大致相同，重合度和顶圆齿厚均满足数据要求，两齿轮在传递运动过程中互不干预。

综合以上因素，所设计的这对外啮合齿轮传动平稳，可以在实际工作中投入使用七、参考文献：1. 张伟社主编?机械原理教程?，陕西：西北工业大学出版社，20012. 朱景梓主编?渐开线齿轮变位系数的选择?，北京：人民教育出版社，19823. 天津大学主编?机械原理?，北京：人民教育出版社，1981八、数据符号说明：由于打印原因，本篇设计中的一些符号不能正常显示，现将其更改说明如下：1. 所有涉及角度的符号“α〞和“α´〞应分别为 和 2. 约等号“≈〞应为 3. 重合度符号“ε〞和“εa〞应分别为 和 。