机械原理大作业-齿轮.docx

机械原理大作业三课程名称： 机械原理 设计题目： 齿轮传动系统设计 院 系： 班 级： 完 成 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学一、设计题目如下图所示是一个齿轮传动系统，运动由电机1输入，经过齿轮传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三种不同的转速。传动系统参数见表1 。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最大传动比模数最大传动比模数7454449572.5424343表1.二、传动比的分配计算电机转速n=745r/min，输出转速n1=44 r/min ; n2=49 r/min ; n3=57 r/min ;由此可知滑移齿轮传动部分三对滑移齿轮的传动比之比大约为44:49:57。三对滑移齿轮的中心矩相等，若令Z5+Z6100，编写Matlab代码在适当范围内遍历寻找最接近目标传动比的齿数，运行结果为：Z5=30，Z6=63，Z7=27，Z8=66，Z9=25，Z10=68 。齿轮5、6、7、8、9、10均采用标准齿轮。所用Matlab代码附于文末。由于皮带轮传动的传动比并没有齿数为整带来的限制，故先考虑定轴齿轮传动部分的设计。综合避免根切、啮合齿齿数互质、整体尺寸较小、齿轮传动比小于4、皮带轮传动比小于2.5的要点考虑，选定各定轴传动齿轮的齿数如下：Z11=17；Z12=22；Z13=19；Z14=27；Z15=22；Z16=31；齿轮11、12、13、14、15、16均采用标准齿轮。根据已选定的齿轮齿数及目标输出轴转速，以目标转速之一n1=44 r/min逆向计算皮带轮4的转速：n=44(22273168)(17192225)=310.131 r/min；故皮带轮的传动比=745310.131=2.402，约取2.4 。即两皮带轮的直径之比为d2:d4=5:12 ；根据选定的各轮参数计算实际转速：n1=7452.4(6825)(2217)(2719)(3122) = 44.041 r/min；n2=7452.4(6627)(2217)(2719)(3122) = 49.005 r/min；n3=7452.4(6330)(2217)(2719)(3122) = 57.043 r/min；三、滑移齿轮变速传动中心矩及几何尺寸和重合度1. 滑移齿轮5与齿轮6：项目计算公式及结果齿数齿轮5z5=30齿轮6z6=63模数m=2压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.25中心距a=m(z5+z6)2=93变位系数齿轮5x5=0齿轮6x6=0齿顶高齿轮5ha5=ha*m=2齿轮6ha6=ha*m=2齿根高齿轮5hf5=(ha*+c*)m=2.5齿轮6hf6=(ha*+c*)m=2.5分度圆直径齿轮5d5=mz5=60齿轮6d6=mz6=126齿顶圆直径齿轮5da5=d5+2ha5=64齿轮6da6=d6+2ha6=130齿根圆直径齿轮5df5=d5-2hf5=55齿轮6df6=d6-2hf6=121分度圆齿距齿轮5p5=m=6.28齿轮6p6=m=6.28分度圆齿厚齿轮5s5=0.5m =3.14齿轮6s6=0.5m =3.14基圆齿距齿轮5pb5=mcos=5.90齿轮6pb6=mcos=5.90重合度a5=arcos(rb5ra5), a6=arcos(rb6ra6),=z5(tana5-tan)+z6(tana6-tan)2=1.72292. 滑移齿轮7与齿轮8：项目计算公式及结果齿数齿轮7z7=27齿轮8z8=66模数m=2压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.25中心距a=m(z7+z8)2=93变位系数齿轮7x7=0齿轮8x8=0齿顶高齿轮7ha7=ha*m=2齿轮8ha8=ha*m=2齿根高齿轮7hf7=(ha*+c*)m=2.5齿轮8hf8=(ha*+c*)m=2.5分度圆直径齿轮7d7=mz7=54齿轮8d8=mz8=132齿顶圆直径齿轮7da7=d7+2ha7=58齿轮8da8=d8+2ha8=136齿根圆直径齿轮7df7=d7-2hf7=49齿轮8df8=d8-2hf8=127分度圆齿距齿轮7p7=m=6.28齿轮8p8=m=6.28分度圆齿厚齿轮7s7=0.5m =3.14齿轮8s8=0.5m =3.14基圆齿距齿轮7pb7=mcos=5.90齿轮8pb8=mcos=5.90重合度a7=arcos(rb7ra7), a8=arcos(rb8ra8),=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)2=1.71443. 滑移齿轮9与齿轮10；项目计算公式及结果齿数齿轮9z9=25齿轮10z10=68模数m=2压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.25中心距a=m(z9+z10)2=93变位系数齿轮9x9=0齿轮10x10=0齿顶高齿轮9ha9=ha*m=2齿轮10ha10=ha*m=2齿根高齿轮9hf9=(ha*+c*)m=2.5齿轮10hf10=(ha*+c*)m=2.5分度圆直径齿轮9d9=mz9=50齿轮10d10=mz10=136齿顶圆直径齿轮9da9=d9+2ha9=54齿轮10da10=d10+2ha10=140齿根圆直径齿轮9df9=d9-2hf9=45齿轮10df10=d10-2hf10=131分度圆齿距齿轮9p9=m=6.28齿轮10p10=m=6.28分度圆齿厚齿轮9s9=0.5m =3.14齿轮10s10=0.5m =3.14基圆齿距齿轮9pb9=mcos=5.90齿轮10pb10=mcos=5.90重合度a9=arcos(rb9ra9), a10=arcos(rb10ra10),=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)2=1.7076四、定轴齿轮传动中每对齿轮的中心矩及几何尺寸和重合度1. 定轴圆柱齿轮11与齿轮12：项目计算公式及结果齿数齿轮11z11=17齿轮12z12=22模数m=3压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.25中心距a=m(z11+z12)2=58.5变位系数齿轮11x11=0齿轮12x12=0齿顶高齿轮11ha11=ha*m=3齿轮12ha12=ha*m=3齿根高齿轮11hf11=(ha*+c*)m=3.75齿轮12hf12=(ha*+c*)m=3.75分度圆直径齿轮11d11=mz11=51齿轮12d12=mz12=66齿顶圆直径齿轮11da11=d11+2ha11=57齿轮12da12=d12+2ha12=72齿根圆直径齿轮11df11=d11-2hf11=43.5齿轮12df12=d12-2hf12=58.5分度圆齿距齿轮11p11=m=9.42齿轮12p12=m=9.42分度圆齿厚齿轮11s11=0.5m =4.71齿轮12s12=0.5m =4.71基圆齿距齿轮11pb11=mcos=8.86齿轮12pb12=mcos=8.86重合度a11=arcos(rb11ra11), a12=arcos(rb12ra12),=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)2=1.54772. 定轴圆柱齿轮13与齿轮14：项目计算公式及结果齿数齿轮13z13=19齿轮14z14=27模数m=3压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.25中心距a=m(z13+z14)2=69变位系数齿轮13x13=0齿轮14x14=0齿顶高齿轮13ha13=ha*m=3齿轮14ha14=ha*m=3齿根高齿轮13hf13=(ha*+c*)m=3.75齿轮14hf14=(ha*+c*)m=3.75分度圆直径齿轮13d13=mz13=57齿轮14d14=mz14=81齿顶圆直径齿轮13da13=d13+2ha13=63齿轮14da14=d14+2ha14=87齿根圆直径齿轮13df13=d13-2hf13=53.75齿轮14df14=d14-2hf14=77.25分度圆齿距齿轮13p13=m=9.42齿轮14p14=m=9.42分度圆齿厚齿轮13s13=0.5m =4.71齿轮14s14=0.5m =4.71基圆齿距齿轮13pb13=mcos=8.86齿轮14pb14=mcos=8.86重合度a13=arcos(rb13ra13), a14=arcos(rb14ra14),=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)2=1.58673. 定轴圆锥齿轮15与齿轮16：项目计算公式及结果齿数齿轮15z15=22齿轮16z16=31模数3压力角=20齿顶高系数ha*=1顶隙系数c*=0.2分度圆锥角齿轮1515=arccot(z16z15)=3522齿轮1616=90-15=5438分度圆直径齿轮15d15=mz15=66齿轮16d16=mz16=93锥距R=(d152+d162)2=57.02齿顶高齿轮15ha15=ha*m=3齿轮16ha16=ha*m=3齿根高齿轮15hf15=(ha*+c*)m=3.6齿轮16hf16=(ha*+c*)m=3.6齿顶圆直径齿轮15da15=d15+2ha15cos15=70.89齿轮16da16=d16+2ha16cos16=96.47齿根圆直径齿轮15df15=d15-2hf15cos15=60.13齿轮16df16=d16-2hf16cos16=88.83当量齿数齿轮15zv15=z15cos15=26.98齿轮16zv16=z16cos16=53.57当量齿轮齿顶圆压力角齿轮15a15=arccos(mzv15cos(mzv15+2ha15)=285826齿轮16a16=arccos(mzv16cos(mzv16+2ha16)=250554重合度=zv15(tanva15-tan)+zv16(tanva16-tan)2=1.698五、附：筛选齿数所用Matlab代码及A3图纸。1. Matlab代码：clear alldetass=999.999for s=70:100 %-齿数和所在的范围，根据需要自行修改%-S循环开始detaout=999.999for z3=17:fix(s/2)%-Z3循环开始deta02=abs(z3*49/(57*(s-z3) %以Z3作参考得出Z2应有传动比z2=z3deta2f=abs(z2/(s-z2)-deta02)deta2a=abs(z2-1)/(s-z2+1)-deta02)while (deta2adeta2f)z2=z2-1deta2f=abs(z2/(s-z2)-deta02)deta2a=abs(z2-1)/(s-z2+1)-deta02)enddeta2fin=deta2fdeta01=abs(z3*44/(57*(s-z3) %以Z3作参考得出Z1应有传动比z1=z3deta1f=abs(z1/(s-z1)-deta01)deta1a=abs(z1-1)/(s-z1+1)-deta01)while (deta1adeta1f)z1=z1-1deta1f=abs(z1/(s-z1)-deta01)deta1a=abs(z1-1)/(s-z1+1)-deta01)enddeta1fin=deta1fdeta3=deta2fin+deta1finif deta3detaoutdetaout=deta3AA=z1,z2,z3endend %-Z3循环结束if detaoutdetassdetass=detaoutBB=AA,sendend %-S循环结束fprintf(Z1