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第4章齿轮传动—答案

第4章齿轮传动—答案
第4章齿轮传动—答案

课程名:机械设计基础 (第四章) 题型 计算题、作图题

考核点:齿轮机构的尺寸计算和齿轮啮合的特性

1. 已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=3mm ,z1=19,z2=41,试计算这

对齿轮的分度圆直径、中心距。(6分)

解:两齿轮分度圆直径:d1=mz1=3×19=57mm d2=mz2=3×41=123mm 中心距:a=(d1+d2)/2=(57+123)/2=90mm

2.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm ,齿数z1=20,z2=60,求模数和分度圆直径。(6分)

解:由于a=m(z1+z2)/2 故模数m=2a/(z1+z2)=(2×160)/(20+60)=4mm 分度圆直径:d1=mz1=4×20=80mm d2=mz2=4×60=240mm

3.已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25,齿顶圆直径Da=135mm ,求该齿轮的模数。(6分)

解:因正常齿制的齿顶高系数为1,Da=m(z+2)=135mm

该齿轮的模数 m=135/(z+2)=135/(25+2)=5mm

*4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮α=20°,m=10mm,z=40,试分别求出分度圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。(10分)

解:1)分度圆直径:D=mz=10×40=400mm 压力角:α=20°

分度圆上渐开线齿廓的曲率半径:mm d 4.6820sin 2

400sin 2=??==αρ 2)齿顶圆直径:Da=m(z+2)=10×(40+2)=420mm

基圆直径:Db=Dcos α=400×cos20=375.877mm

齿顶圆压力角:?===--5.26420

877.375cos cos 11

Da Db a α 齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径:mm Da a a 7.935.26sin 2420sin 2=?==αρ

*5 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮(外齿轮)的基圆和齿根圆,在什么条件下基圆大于齿根圆?什么条件下基圆小于齿根圆?(10分)

解:基圆直径:Db=mzcos α

齿根圆直径:Df=m(z-2h a *-2c *)=m(z -2-2×0.25)=m(z -2.5) 令基圆>齿根圆:45.4120cos 15.2)

5.2(cos =?

-<->z z m mz α 故齿数Z <42时,基圆直径>齿根圆直径;Z ≥42时,基圆直径<齿根圆直径。

*6.有一半径为Rb=30mm 的基圆,求渐开线上半径为Rk=40mm 处的压力角αk 和曲率半径ρK 各为多少?(10分) 解:?===--4.4140

30cos cos 11Rk Rb k α mm R k k k 45.264.41sin 40sin =??==αρ

*7.今测得一标准齿轮齿顶圆直径Da=208mm ,齿根圆直径Df=172mm, 齿数Z =24, 试求该齿轮的模数与齿顶高系数、分度圆的齿厚。(10分)

解:全齿高:ha=(Da -Df)/2=(208-172)/2=9 mm

齿顶高系数ha *=1, 顶隙系数c *=0.25,

mm c h ha m a 425

.029**=+=+= 则模数分度圆的齿厚 s=πm/2=3.14159×4/2=6.283mm

**8在技术革新中拟使用现有两个标准直齿圆柱齿轮,已测得一个齿轮的参数为:Z1=22,齿顶圆直径Da1=240mm ,另一个齿轮为:Z2=98,全齿高h a =22.5mm ,试判断这两个齿轮能否正确啮合传动?(15分)

解:齿轮1:mm z Da m 1022224021=+=+=

齿轮2:mm c

h ha m a 1025.025.22**=+=+= 两齿轮模数相等,压力角相等。故能正确啮合。

*9.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=360mm ,传动比i=3,模数m=10mm ,试求两轮的齿数与分度圆直径。(10分) 解:由1

22)

21(Z Z i Z Z m a =+=得: 两轮的齿数:18)

13(103602)1(21=+?=+=i m a Z ,Z2=iZ1=3×18=54 mm 分度圆直径:D1=mZ1=10×18=180 mm , D2=mZ2=10×54=54 mm

*10试根据渐开线特性说明一对模数相等,压力角相等,但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮,其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等,哪一个较大。(10分)

解:设齿轮1的齿数为Z1,齿轮2的齿数为Z2,且Z1<Z2

依题意:两齿轮分度圆的齿厚只与模数有关,因模数相等,故两齿轮的分度圆上齿厚相等。

因渐开线的形状取决于基圆的大小,而Db=mzcos α,齿数少的基圆小,形状越弯曲,所以齿轮1的齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚小于齿轮2的齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚。

**1l 已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮a=25Omm, z1=23,z2=98, m 。=4mm ,试计算其螺旋角、当量齿数、分度圆直径。(15分) 解:螺旋角?=?+?=+=534.14)2502)9823(4arccos()2)21(arccos(

a z z m n β 当量齿数36.25)

534.14(cos 23cos 1133=?==βZ Zv 04.108)

534.14(cos 98cos 2233=?==βZ Zv 分度圆直径:D1=mZ1/cos β=95.041 mm

D2=mZ2/cos β=404.959 mm

**12试设计一对外啮合圆柱齿轮,已知z1=21,z2=32,m n =2,实际中心距为55mm ,问(1)该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动?(2)若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来

满足中心距要求,其分度圆螺旋角β、分度圆直径d1、d2各为若干?(15分) 解:1)若采用直齿轮,标准中心距a =m(Z1+Z2)/2=2(21+32)/2=53 mm<55mm, 故不能采用标准直齿轮传动,否则齿侧间隙过大。

2))若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求:

螺旋角β=arccos(53/55)=15.499°

分度圆直径: D1=mZ1/cos β=43.585 mm

D2=mZ2/cos β=66.415 mm

*13试求β=20°和β=30°的正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮的不根切最小齿数。(10分)

解:β=20°时:1.1420cos 17cos 17m in 33===βZ

β=30°时:1130cos 17cos 17m in 33===βZ

*14 试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件。(10分)

解:一对直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数与压力角分别相等并等于标准值。

一对斜齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的法面模数与压力角分别相等并等于标准值,外啮合时,两齿轮的螺旋角相等,旋向相反;内啮合时两齿轮的螺旋角相等,旋向相同。

一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件两齿轮的大端模数与压力角分别相等并等于标准值。

**15. 一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动,已知a=100mm, z1=20,z2=30,α=20°,齿顶圆直径d a1=88mm 。

(1)试计算下列几何尺寸:齿轮的模数m;两轮的分度圆直径d1、d2;两轮的节圆直径d1′,d2′。

(2)若安装中心距增至a ’=102mm ,试问:两轮的节圆半径和啮合角各为多少?(15分)

解:1)2

1221*1z z a h z d m a a +=+=解得h a *=1, m=4 mm 两轮的分度圆直径d1=mz1=4×20=80 mm , d2=mz2=4×30=120 mm

两轮的节圆直径d1′=d1=80mm ,d2′=d2=120mm

2) 由acos α=a ’cos α’得 cos α’=acos α/a ’=100cos20/102=0.9213 啮合角α’=22.888° 两轮的节圆直径mm d d 6.81888

.22cos 20cos 80cos cos 11=?='='αα mm d d 4.122888.22cos 20cos 120cos cos 22=?='='αα

最新第4章齿轮传动—答案

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机床主传动系统设计

机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱,与动力箱一起安装于进给滑台,可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴,借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件;主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件;叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1.通用箱体类零件箱体材料为HT200,前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm,前盖厚度为55mm,后盖厚度为90mm。 2.通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴:前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端,能承受单方向的轴向力,适用于钻孔 主轴。 3.通用传动轴 通用传动轴一般用45#钢,调质T235;滚针轴承传动轴用20Cr钢, 热处理S0.5~C59。 4.通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有:传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1.多轴箱设计原始依据图

1) 多轴箱设计原始依据图 图5-1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5-1.主轴参数表 3) 被加工零件:箱体类零件,材料及硬度,HT200,HB20~400 2. 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径,主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m (单位为mm )按下列公式估算: (30~m ≥=≈1.9(《组合机床设计简明手册》p62)

最新第四章 齿轮传动计算题专项训练(附答案)

第四章齿轮传动计算题专项训练(答案) 1、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=36,顶圆d a =304mm。试计算其分度圆直径d、 根圆直径d f 、齿距p以及齿高h。 2、已知一标准直齿圆柱齿轮副,其传动比i=3,主动齿轮转速n 1 =750r/min,中心距 a=240mm,模数m=5mm。试求从动轮转速n 2,以及两齿轮齿数z 1 和z 2 。 3、有一对标准直齿圆柱齿轮,m=2mm,α=200, Z 1=25,Z 2 =50,求(1)如果n 1 =960r/min, n 2 =?(2)中心距a=?(3)齿距p=? 答案:n2=480 a=75 p=6.28 4、某传动装置中有一对渐开线。标准直齿圆柱齿轮(正常齿),大齿轮已损坏,小齿轮的齿数z1=24,齿顶圆直径d a1=78mm, 中心距a=135mm, 试计算大齿轮的主要几何尺寸及这对齿轮的传动比。 解: 78=m(24+2) m=3 a=m/2(z1+z2) 135=3/2(24+z2) z2 =66 da2=3*66+2*3=204 df2=3*66-2*1.25*3=190.5 i=66/24=2.75 5、已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200,m=4mm,传动比i 12 =3,中心距a=144mm。试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径。 解: 144=4/2(Z1+iZ1) Z1=18 Z2=3*18=54

d1=4*18 =72 d2=4*54 =216 da1=72+2*4=80 ra1=(72+2*4)/2=40 da2=216+2*4=224 ra2=(216+2*4)/2=112 df1=72-2*1,25*4=62 rf1=(72-2*1,25*4)/2=31 df2=216-2*1,25*4=206 rf2=(216-2*1,25*4)/2=103 6、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=150mm,传动比i 12 =4, 小 齿轮齿数Z 1=20。试确定这对齿轮的模数m和大齿轮的齿数Z 2 、分度圆直径d 2 、齿顶 圆直径d a2、齿根圆直径d f2 。 解: Z2=iZ1=4*20=80 m=2a/(z1+z2)=2*150/120=2.5 da2=mZ2=200 da2=200+2*2.5=205 df2=200-2*1.25*2.5=193.5 7、已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=3mm,z=19,试计算该齿轮的分度圆直径d、齿顶高h a、齿根高h f、顶隙c、齿顶圆直径d a、齿根圆直径d f、基圆圆直径d b、齿距p、齿厚s和齿槽宽e。 【答案】d=57mm、h a=3mm、h f=3.75mm、c=0.75mm、d a=63mm、d f=49.5mm、d b=53.6 mm、p=9.42 mm、s=4.71 mm,e=4.71mm。 8、某标准渐开线直齿轮测绘知其齿顶圆直径为95.88mm,Z=30,求其模数、基圆直径。(cos20o=0.94) 解:

齿轮齿条传动机构设计规划介绍

齿轮齿条传动机构的设计和计算 1. 齿轮1,齿轮2与齿轮3基本参数的确定 由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即 ,/5003s mm V =又()160 d 3 33n V π= ,取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====,由此可 得()265d 31mm mZ d ===,由(1)与(2)联立解得m in /r 147n 32==n ,取4i 12=则由4i 2 1 1212=== n n z z 得80m in,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定 齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+?=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+?=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径 mm mz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=?===?===ββ 齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===?===αα 法向齿厚为 mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=??? ? ????+=??? ??+===παπ

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齿轮传动机构设计

齿轮机构设计本章以渐开线直齿圆柱齿轮传动为主线阐述圆柱齿轮传动的运动设计和承载能力设计。运动设计主要包括啮合原理及啮合特点、基本参数和几何尺寸计算等内容承载能力设计主要包括设计计算准则、齿轮失效、力分析和强度计算等内容。在此基础上简明介绍直齿锥齿轮传动设计及齿轮润滑设计。基本要求: 1 了解齿轮传动的特点、应用及类型2 理解齿廓啮合基本定律掌握渐开线齿廓的形成及其性质并能在后续相关内容中运用熟练掌握渐开线圆柱齿轮的基本参数、标准齿轮的几何尺寸计算能够正确计算掌握范成法切齿原理、标准齿轮和变位齿轮切制特点以及变位齿轮的尺寸变化。 3 深入理解直齿轮传动运动设计应满足的六个条件及重合度、不根切最少齿数、无侧隙啮合方程等内容并正确运用重合度等公式进行计算掌握圆柱齿轮传动的几何尺寸计算及中心距变动系数、齿顶高变动系数等概念了解标准齿轮传动、高度变位齿轮传动及角度变位齿轮传动的特点。4 理解斜圆柱齿轮齿廓曲面的形成、基本参数与螺旋角的关系、当量齿轮及当量齿数的概念理解平行轴斜齿轮传动运动设计的条件并正确运用其几何尺寸公式进行计算了解交错轴斜齿轮传动的特点。 5 了解齿轮精度选择的方法五种失效形式的特点、生成机理及予防或减轻损伤的措施掌握齿轮材料选择要求、常用钢铁材料选用及其热处理特点。 6 熟练掌握齿轮传动的受力分析特别是平行轴斜齿轮轴向

力的大小和方向的确定直齿锥齿轮传动轴向力与径向力的关系理解几个载荷修正系数的意义及其影响因素减小其影响的方法7 熟练掌握直齿圆柱传动的齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度的计算基本理论依据推导公式的思路公式中各个参数和系数的意义掌握其确定方法参考示范例题掌握齿轮传动设计的步骤正确地进行直齿轮传动的强度设计计算了解平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动的当量齿轮的意义掌握平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动强度计算特点。8 掌握齿轮四种结构形式的特点和选择并能画出齿轮零件的工作图掌握齿轮传动润滑油种类、粘度及润滑方式的选择。7.1 概述7.1.1 优缺点及分类齿轮传动机构的特点齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。齿轮传动主要优点传动效率高结构紧凑工作可靠、寿命长传动比准确。齿轮机构主要缺点制造及安装精度要求高价格较贵不宜用于两轴间距离较大的场合。齿轮传动机构的分类按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构①相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构②按齿线相对齿轮体母线相对位置 直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动③lt 按齿面硬度软齿面≤350HB、硬齿面gt350HB 说明①平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传

机械传动系统设计实例

机械传动系统设计实例 设计题目:V带——单级斜齿圆柱齿轮传动设计。 某带式输送机的驱动卷筒采用如图14-5所示的传动方案。已知输送物料为原煤,输送机室内工作,单向输送、运转平稳。两班制工作,每年工作300天,使用期限8年,大修期3年。环境有灰尘,电源为三相交流,电压380V。驱动卷筒直径350mm,卷筒效率0.96。输送带拉力5kN,速度2.5m/s,速度允差±5%。传动尺寸无严格限制,中小批量生产。 该带式输送机传动系统的设计计算如下:

例9-1试设计某带式输送机传动系统的V 带传动,已知三相异步电动机的额定功率P ed =15 KW, 转速n Ⅰ=970 r/min ,传动比i =2.1,两班制工作。 [解] (1) 选择普通V 带型号 由表9-5查得K A =1.2 ,由式 (9-10) 得P c =K A P ed =1.2×15=18 KW ,由图9-7 选用B 型V 带。 (2)确定带轮基准直径d 1和d 2 由表9-2取d 1=200mm, 由式 (9-6)得 ()6.41102.012001.2)1(/)1(12112=-??=-=-=εεid n d n d mm , 由表9-2取d 2=425mm 。 (3)验算带速 由式 (9-12)得 11π970200π 10.16100060100060 n d v ??= ==?? m/s , 介于5~25 m/s 范围内,合适。 (4)确定带长和中心距a 由式(9-13)得

)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+, )425200(2)425200(7.00+≤≤+a , 所以有12505.4370≤≤a 。初定中心距a 0=800 mm , 由式(9-14)得带长 2 122 1004)()(2 2a d d d d a L -+++=π, 2 (425200)2800(200425)2597.62 4800 π -=?+ ++ =?mm 。 由表9-2选用L d =2500 mm ,由式(9-15)得实际中心距 2.7512/)6.25972500(8002/)(00=-+=-+=L L a a d mm 。 (5)验算小带轮上的包角1α 由式(9-16)得 012013.57180?--=a d d α 000042520018057.3162.84120,751.2 -=-?=> 合适。 (6)确定带的根数z 由式(9-17)得 00l α ()c P z P P K K = +?, 由表9-4查得P 0 = 3.77kW,由表9-6查得ΔP 0 =0.3kW;由表9-7查得K a =0.96; 由表9-2查得K L =1.03, 47.403 .196.0)3.077.3(18 =??+= z , 取5根。 (7)计算轴上的压力F 0 由表9-1查得q =0.17kg/m,故由式(9-18)得初拉力F 0 2c 0α 500 2.5 (1)P F qv zv K = -+

齿轮机构及其设计(全部习题参考答案)

第5章 齿轮机构及其设计 5.1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮123, 1941m mm z ===,z ,试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径,基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。 解: ()1212121219357,413123133,1.253 3.753.7530.75,0.55712390572363, 12323129572 3.7549.5,1232 3.75115.557cos2053.563,123cos20a f a a f f b b d mm d mm h mm h mm c mm a mm d mm d mm d mm d mm d mm d =?==?==?==?====?+==+?==+?==?==?==??==??=---115.58339.425mm p ==mm π 5.2 已知一正常齿标准直齿圆柱齿轮20,540m mm z α=?==,,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解:分度圆上:0.554010020sin 100sin 2034.20r mm r mm αρα=??====?=o 基圆上: 100cos2093.9700 b b b r r cos mm ααρ=?=??==? = 齿顶圆上:1 1005105cos (/ )26.5 sin 105sin26.546.85a a b a a a a r mm r r r mm αρα-=+=====?=o 5.4 在某项技术革新中,需要采用一对齿轮传动,其中心距144a mm =,传动比2i =。现在库房中存有四种现成的齿轮,已知它们都是国产的正常齿渐开线标准齿轮,压力角都是20°,这四种齿轮的齿数z 和齿顶圆直径a d 分别为: 1a12a23a34a424,=104mm;47,196mm; 48,250mm; 48,200mm. z d z d z d z d ======= 试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮来。 解:根据传动比要求,显然齿轮2不合适。又

齿轮传动的种类和应用

第四章齿轮传动(10课时) 教学目标 1、了解齿轮传动的分类、特点 2、理解渐开线的形成及性质,了解齿廓的啮合的特点 3、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何尺寸计算 4、了解渐开线齿廓的啮合的特点 5、掌握标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 6、了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的应用特点 7、了解齿轮轮齿失效的形式 教学重点难点 上述3、5两点 【复习】1、链传动的组成及特点、类型和应用 2、链传动的传动比 3、滚子链的组成、标记和特点 第一节齿轮传动的类型及应用 一、概念 齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。 二、齿轮传动的类型

齿轮的种类很多,可以按不同方法进行分类。 (1)根据轴的相对位置,分为两大类,即平面齿轮传动(两轴平行)与空间齿轮传动(两 轴不平行) (2)按工作时圆周速度的不同,分低速、中速、高速三种; (3)按工作条件不同,分闭式齿轮传动(封闭在箱体内,并能保证良好润滑的齿轮传动)、 半开式齿轮传动(齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭)和开式齿轮传动(齿轮暴露在外, 不能保证良好润滑)三种; (4)按齿宽方向齿与轴的歪斜形式,分直齿、斜齿和曲齿三种; (5)按齿轮的齿廓曲线不同,分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种; (6)按齿轮的啮合方式,分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。 三、齿轮传动的应用 1、传动比 式中 n1、n2表示主从动轮的转速 z1、z2表示主从动轮的齿数 2、应用特点: 优点:能保证瞬时传动比恒定,工作可靠性高,传递运动准确。 传递功率和圆周速度范围较宽,传递功率可达50000kw ,圆周速度300m/s 结构紧凑,可实现较大传动比 两轴平行 两轴不平行 按轮齿方向 按啮合情况 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 1212 21n z i n z ==

变位齿轮设计

齿轮机构及其设计 > 变位齿轮 变位齿轮的意义 (1)避免根切现象.切削z

(2)刀具的分度线(中线)与被加工齿轮分度圆相切位置远离轮坯中心一段径向距离xm(m为模数,x 为径向变位系数,简称变位系数)。这样加工出来的齿轮成为正变位齿轮。xm>0,x>0。 (3)刀具的分度线靠近轮坯中心移动一段径向距离xm,刀具分度线与轮坯分度圆相割。这样加工出来的齿轮称为负变位齿轮。xm<0,x<0。 变位齿轮的基本参数和几何尺寸 基本参数:比标准齿轮多了一个变位系数x 几何尺寸(与相同参数的标准齿轮

的尺寸比较): 正变位负变位 分度圆直 不变不变 径 基圆直径不变不变 齿顶圆直 变大变小 径 齿根圆直 变大变小 径 分度圆齿 不变不变 距 分度圆齿 变大变小 厚 分度圆齿 变小变大 槽宽 顶圆齿厚变小变大 根圆齿厚变大变小 无侧隙啮合方程 变位齿轮传动的中心距与啮合角 符合无侧隙啮合要求的变位齿轮传动的中心距a'是这样确定的:

(1)首先由无侧隙啮合方程求得啮合角α': (2)再由求得中心距a' 此中心距a'与标准中心距a之间的差值用ym表示(y称为中心距变动系 数): 则 可推导得: 可见:当x1+x2=0 时, α'=α,a'=a 当x1+x2>0 时, α'>α,a'>a 当xx1+x2<0 时, α'<α,a'0时,如果保证无侧隙安装,而且还要满足隙, 则两轮的齿顶高应各减小。称为齿顶高降低系数,其值为: 这时,齿轮的齿顶高为:

机械设计——齿轮传动(1)

第十二章 齿轮传动 1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器,已知条件如图所示。试问: (1)画出轴II 和轴III 的转向。 (2)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反? (3)低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值,才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消? (4)画出各个齿轮所受轴向力。 2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动,主动轴传递的功率P 1=13kW ,n 1=200r/min ,齿轮的法面模数m n =4mm ,齿数z 1=60均相同,仅螺旋角分别为9°与18°。试求各对齿轮传动轴向力的大小? 3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知:齿轮1的螺旋线方向和轴III 的转向,齿轮2的参数m n =3mm ,z 2=57, β2 =14°;齿轮3的参数m n =5mm ,z 3=21。试求: (1)为使轴Ⅱ所受的轴向力最小,选择各齿轮的螺旋线方向,并在图上标出; (2)在图b 上标出齿轮2、3所受各分力的方向; (3)如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力,则齿轮3的螺旋角β3应取多大值(忽略摩擦损失)? 10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力,忽略摩擦损失。己知:小齿轮齿数221=z ,大齿轮齿数902=z ,法向模数 mm m 2n =,中心距mm a 120=,传递功率KW P 2=,小齿轮转速m in /3201r n =,小齿轮螺旋线方向右旋。求: (1) 大齿轮螺旋角β大小和方向; 1 2 3 4

(2) 小齿轮转矩1T ; (3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向,并在图上画出。 11、有一齿轮传动如图所示,已知:281=z ,702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =,压力角 20=α,中心距mm a 2001=, mm a 4002=,输入轴功率kW P 101=,转速m in /10001r n =,不计摩擦。 (1) 计算各轴所受的转矩; (2)分析中间齿轮的受力,在图中画出,并计算所受各力的大小。 13、图示二级直齿圆柱齿轮减速器,高速级和低速级的传动比相等,u 1=u 2=3,低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍,齿轮材料为45钢,小齿轮均调质处理,大齿轮均正火处理,其许用应力为: 齿轮1:[ H ]1 =590MPa ;齿轮2:[ H ] 2 =490MPa ;齿轮1:[ H ] 3 =580MPa ;齿轮1:[ H ] 4 =480MPa 两级齿轮的载荷系数K 、Z E 、Z H 、Z 均相同,其中高速级已根据接触强度算得d 1=75mm ,若使两对齿轮等接触强度,试问低速级小齿轮的直径d 3应为多少? 附:[]H u u bd KT Z Z Z σσε ≤+?=1 22 11E H H 14、一对闭式直齿圆柱齿轮,已知:z 1=20,z 2=60,m =3mm ,d =1,小齿轮转速n 1=950r/min ,主从动轮的许用应力[ H 1 ]=700MPa , [ H 2 ]=650MPa ,载荷系数K=1.6,节点区域系数Z H =2.5,弹性系数Z E =189.9MPa ,重合度系数Z =0.9。按接触疲劳强度, 求该对齿轮所能传递的功率。 附:[]H u u bd KT Z Z Z σσε ≤+?=122 11E H H

第4章齿轮传动—答案

第4章齿轮传动—答 案 本页仅作为文档封面,使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

课程名:机械设计基础 (第四章) 题型 计算题、作图题 考核点:齿轮机构的尺寸计算和齿轮啮合的特性 1. 已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=3mm ,z1=19,z2=41,试计算这对齿轮的分度圆直径、中心距。(6分) 解:两齿轮分度圆直径:d1=mz1=3×19=57mm d2=mz2=3×41=123mm 中心距:a=(d1+d2)/2=(57+123)/2=90mm 2.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm ,齿数z1=20,z2=60,求模数和分度圆直径。(6分) 解:由于a=m(z1+z2)/2 故模数m=2a/(z1+z2)=(2×160)/(20+60)=4mm 分度圆直径:d1=mz1=4×20=80mm d2=mz2=4×60=240mm 3.已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25,齿顶圆直径Da=135mm ,求该齿轮的模数。(6分) 解:因正常齿制的齿顶高系数为1,Da=m(z+2)=135mm 该齿轮的模数 m=135/(z+2)=135/(25+2)=5mm *4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮α=20°,m=10mm,z=40,试分别求出分度圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。(10分) 解:1)分度圆直径:D=mz=10×40=400mm 压力角:α=20° 分度圆上渐开线齿廓的曲率半径:mm d 4.6820sin 2 400sin 2=??==αρ 2)齿顶圆直径:Da=m(z+2)=10×(40+2)=420mm 基圆直径:Db=Dcos α=400×cos20= 齿顶圆压力角:?===--5.26420 877.375cos cos 11 Da Db a α 齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径:mm Da a a 7.935.26sin 2420sin 2=?==αρ

基于MATLAB的齿轮传动系统优化设计

基于MATLAB的齿轮传动系统优化设计 摘要:某高速重载齿轮进行了优化设计,在分析齿轮在各工况下的弯曲强度后,根据齿轮的优化设计原则,选择齿轮体积最小为优化设计原则,对传动齿轮中的小齿轮进行了优化设计,设计模数、齿数、齿宽系数、螺旋角为变量,根据各参数的设计要求来确定约束条件,同时根据齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行条件约束,最后用MATLAB进行编程计算,最后得出优化后的结果,该结果满足要求。本文的研究对机械系统的优化设计具有指导意义和工程应用价值。关键词:齿轮;优化设计;MATLAB; 0引言 优化设计是近年发展起来的一门新的学科,也是一项新技术,在工程设计的各个领域都已经得到了更为广泛的应用。通过实际的应用过程表明:工程设计中采用优化设计这种新的科学设计方法,不仅使得在解决复杂问题时,能够从众多纷繁复杂的设计方案中找到尽可能完善的或者最适合的设计方案,而且,采用这种方法还能够提高设计效率和设计质量,使其的经济和社会效益都非常明显。优化设计的理论基础是数学规划,采用的工具是计算机。 优化设计具有一般的设计方法所不具备的一些特点。优化设计能够使各种设计参数自动向更优的方向进行调整,直到找到一个尽可能完善的或最适合的设计方案。一般的设计方法只是依靠设计人员的经验来找到最佳方案,这样不足以保证设计参数一定能够向更优方向调整,也不能够保证一定能找到最适合的设计方案。优化设计的手段是采用计算机,在很短的时间内就可以分析一个设计方案,并判断方案的优劣、是否可行,因此就能够从大量的方案中选出更加适合的设计方案,这是常规设计所不能比的。 1 机械系统优化设计方法概述 许多机械工程设计都需要进行优化。优化过程可以分为三个部分:综合与分析、评价、改变参数三部分组成。其中,综合与分析部分的主要功能是建立产品设计参数与设计性能、设计要求之间的关系,这也就是一个建立数学模型的过程。评价部分就是对该产品的性能和设计要求进行分析,这就相当于是评价目标函数是否得到改善或者达到最优,也就是检验数学模型中的约束条件是否全部得到满足。改变参数部分就是选择优化方法,使得目标函数(数学模型)得到解,同时根据这种优化方法来改变设计参数。 在许多机械工程设计问题中,优化设计的目标是多种多样的,按照所追求的目标的多少,目标函数可以分为单目标函数和多目标函数。以多级齿轮传动系统设计过程为例,要求在满足规定的传动比和给定最小齿轮、大齿轮直径的条件下,追求系统的转动惯量最小,箱体的体积最小,各级传动中心距和最小,承载能力最高,寿命最长等,这就是一个多目标函数。目标函数作为评价方案中的一个很重要的标准,它不一定有明显的物理意义、量纲,它只是代表设计指标的一个值。所以,目标函数的建立是否正确是优化设计中很重要的一项工作,它既要反映用户的需求,又要敏感地、直接地反映设计变量的变化,对优化设计的质量及计算难易程度都有一定的影响。表2.1给出了常用优化设计中的可供选择的优化目标。 优化设计问题的前提是选择优化设计方法,选用哪个方法好,这就主要是由优化设计方法的特性和实际设计问题的具体情况来决定。一般来讲,评价一种优

《机械设计基础》试题库_齿轮机构

第4章齿轮机构 习题与参考答案 一、复习思考题 1.要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变,其齿廓应符合什么条件? 2.渐开线是怎样形成的?它有哪些重要性质?试根据渐开线性质来解释以下结论:(1)渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线; (2)渐开线齿廓传动时,其瞬时传动比保持不变; (3)渐开线齿条的齿廓是直线; (4)齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓; (5)一对互相啮合的标准齿轮,小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。 3.节圆和分度圆有何区别?压力角和啮合角有何区别,在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。 4.什么是渐开线齿轮传动的可分性?如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距,能不能传动?有什么不良影响? 5.渐开线齿轮正确啮合的条件是什么?满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动? 6.何谓理论啮合线段和实际啮合线段?何谓重合度?重合度等于1和小于1各会出现什么情况?重合度等于2表示什么意义? 7.何谓根切想象?什么条件下会发生根切现象?根切的齿轮有什么缺点?根切与齿数有什么关系?正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少? 8.何谓变位齿轮?为什么要使用变位齿轮?移距系数的正负是怎样规定的?正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小? 9.试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件?与直齿轮比较,斜齿轮传动有哪些优缺点? 10.斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处?当量齿数是否一定是整数? 11.什么叫标准齿轮?什么叫标准安装?什么叫标准中心距? 12.渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关?一对互相啮合的渐开线齿轮,若其齿数不同,齿轮渐开线形状有什么不同?若模数不同,但分度圆及压力角相同,齿廓的渐开线形状是否相同?若模数、齿数不变,而改变压力角,则齿廓渐开线的形状是否相同?

齿轮传动计算题(带答案)

第四章齿轮传动计算题专项训练(答案);1、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=36,顶圆d;2、已知一标准直齿圆柱齿轮副,其传动比i=3,主;3、有一对标准直齿圆柱齿轮,m=2mm,α=20;4、某传动装置中有一对渐开线;5、已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=2;解:144=4/2(Z1+iZ1)Z1=18Z2;d 1=4*18=72d2=4*54=216 第四章齿轮传动计算题专项训练(答案) 1、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=36,顶圆da=304mm。试计算其分度圆直径d、根圆直径df、齿距p以及齿高h。 2、已知一标准直齿圆柱齿轮副,其传动比i=3,主动齿轮转速n1=750r/mi n,中心距a=240mm,模数m=5mm。试求从动轮转速n2,以及两齿轮齿数z1和z 2。 3、有一对标准直齿圆柱齿轮,m=2mm,α=200, Z1=25,Z2=50,求(1)如果n1=960r/min,n2=?(2)中心距a=?(3)齿距p=?答案: n2=480 a=7 5 p=6.28 4、某传动装置中有一对渐开线。标准直齿圆柱齿轮(正常齿),大齿轮已损坏,小齿轮的齿数z1=24,齿顶圆直径da1=78mm, 中心距a=135mm, 试计算大齿轮的主要几何尺寸及这对齿轮的传动比。解: 78=m(24+2) m=3 a=m/2(z1 +z2) 135=3/2(24+z2) z2 =66 da2=3*66+2*3=204 df2=3*66-2*1.25*3=190.5 i =66/24=2.75 5、已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200,m=4mm,传动比i12 =3,中心距a=144mm。试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径。

第十章-齿轮机构及其设计

第十章齿轮机构及其设计 10-1 填空题 (1)渐开线齿廓的齿轮啮合的特点是 。 (2)影响渐开线直齿圆柱齿轮齿廓形状的参数有、、。 (3)决定单个渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的五个基本参数是,其中参数是标准值。 (4)一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是和分别相等。(5)渐开线斜齿圆柱齿轮的标准参数在面上,在几何尺寸计算时应按面参数代入直齿轮的几何计算公式。 (6)用标准齿条型刀具加工标准齿轮时,其刀具的线与轮坯圆相切并作纯滚动。 (7)斜齿圆柱齿轮的螺旋角对传动的主要影响有、、、 ,其常用的取值范围为。 (8)用标准齿条型刀具加工n=20°,h*an=1,=20°的标准斜齿轮时,其不根切的最少齿数是。(9)一对渐开线直齿圆柱齿轮(=20°,h*a=1)啮合时,当安装的实际中心距a′大于标准中心距a时,啮合角′是变大还是变小?;重合度是增大还是减小?;传动比i又是如何变化的?。 (10)一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱外啮合齿轮传动,其模数m=4mm,当两轮以标准中心距安装时,其顶隙为 mm,理论上侧隙为 mm;当中心距增大0.5mm时,其顶隙变为 mm,侧隙于零。 10-2 选择题 (1)渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性是指不受中心距变化的影响。 A.节圆半径; B.传动比; C.啮合角。 (2)模数m=2mm, 压力角=20°,齿数z=20,齿顶圆直径d a=43.2mm,齿根圆直径d f=35.0mm正常齿制的渐开线直齿圆柱齿轮是齿轮。 A.标准; B. 变位; C. A、B皆不是。 (5)齿轮经过正变位修正后,其分度圆与标准齿轮的分度圆相比,是。 A.相同; B.减小; C.增大。 (6)等移距(高度)变位齿轮传动的中心距和啮合角必分别标准中心距和标准压力角。 A.大于; B.小于; C.等于。

齿轮传动的设计详解

题目齿轮传动的设计 系别机械工程系 专业车辆工程 班级141 学生姓名周六圆 学号1608140134 指导教师陈丰 摘要 齿轮传动式机械中最重要的应用最广泛的一种传动形式,对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大,效率高,允许速度高,尺寸紧凑寿命长等特点,因此传动系统中一般首先采用齿轮传动,并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力,是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。

1 传动装置总体设计 1.1设计任务书 1设计任务 设计带式输送机的传动系统,采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。 2 设计要求 (1)外形美观,结构合理,性能可靠,工艺性好; (2)多有图纸符合国家标准要求; (3)按毕业设计(论文)要求完成相关资料整理装订工作。 3 原始数据 (1)运输带工作拉力 F=4KN (2)运输带工作速度V=2.0m/s (3)输送带滚筒直径 D=450mm η (4)传动效率96 .0 = 4工作条件 两班制工作,空载起动,载荷平稳,常温下连续(单向)运转,工作环境多尘,中小批量生产,使用期限10年,年工作300天。 1.2 确定传动方案 图1-1(a)展开式两级圆柱齿轮减速器

图1-1(b) 同轴式两级圆柱齿轮减速器 方案(a )为展开式两级圆柱齿轮减速器,其推荐传动比ī=8~40。展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单,但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。 方案(b )为同轴式两级圆柱齿轮减速器,其推荐传动比ī=8~40。同轴式圆柱齿轮减速器的特点是减速器横向尺寸较小,两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸和重量较大,且中间轴较长、刚度差,使载荷沿齿宽分布不均匀,高速级齿轮的承载能力难于充分利用。 综合比较展开式与同轴式圆柱齿轮减速器的优缺点,在本设计中,我将采用展开式圆柱齿轮减速器为设计模版。 1.3电动机的选择 1.3.1 电动机的容量选择 根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率 = w P 81000 .240001000=?=FV .0 kW 设 w η—— 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率; c η—— 联轴器效率, c η=0.99 g η—— 闭式圆柱齿轮传动效率, g η=0.97

第四章 齿轮传动

§4-1 齿轮传动概述 §4-2 齿轮传动的失效形式及设计准则§4-3齿轮常用材料及许用应力 §4-4齿轮传动的计算载荷 §4-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§4-6标准斜齿圆柱齿轮传动 §4-7直齿圆锥齿轮传动 §4-8齿轮的结构设计 §4-9齿轮传动的润滑

1、优点:速比精确、传动平稳、承载能力大、适用范围广、效率高98~99.5%、 寿命长、结构紧凑。 功率:最大可达1×105KW ;速度:最大可达300m/s 尺寸:D——33m 适用场合:广泛 2、缺点:需要专门的加工设备;轴间距较大时需多级传动 §4-1 齿轮传动概述 一、齿轮传动的优缺点 1、按工作条件分:开式:敞开,润滑不良、易磨损; 半开式:防护罩,润滑、密封不完善; 闭 式:封闭箱体,润滑密封好。 二、分类:

2、按两轴线位置分类

传动准确、平稳 足够的承载能力和预期的寿命----与尺寸、材料、结构…有关 -----本门课程解决的问题 要有合适的轮廓曲线----原理课适当的制造精度-----工艺课 四、基本要求 齿数Z ;模数m ;压力角α;分度圆d ;系数传动比i ;齿宽b ;中心距a ;齿数比u=Z 大/Z 小 三、基本参数

一、失效形式: 1、轮齿折断(1)部位:根部 受周期性弯曲变应力 单向传动:脉动变应力双向传动:对称变应力 §4-2 齿轮传动的失效形式及计算准则 Fn

(2)类型及原因 ①疲劳折断(闭式硬齿面)变应力、应力集中。 ②过载折断:过载折断、冲击、磨损。 ①齿根整体折断——直齿,b较小时 ②局部折断——斜齿,制造、安装误差或偏载,b较大时 (3)防止措施:齿根弯曲应力小于许用值 ①减小应力集中 ②根部强化处理 ③增大支承刚度 ④增加轮齿芯部韧性 ⑤安装精度及支承刚性,避免轮齿偏载

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