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课程设计打印版
目录
目录..............................................1
一、设计题目.......................................2
二、设计任务.......................................2
三、设计要求.......................................2
四、机构简介.......................................2
五、已知数据.......................................3
六、设计方案.......................................3
七、齿轮各部分名称、符号及主要参数..................4
八、齿轮测定原理及方法.............................6
九、计算步骤.......................................8
十、齿轮传动啮合图................................11
十一、设计小结....................................12
十二、课程设计心得体会............................13
十三、参考文献....................................14
一、设计题目
金属切削机床变位齿轮机构设计
二、设计任务
(1)选择两齿轮的变位系数x1和x2,并计算他们的基本尺寸。
(2)绘制齿轮传动啮合图,标出理论啮合线段,实际啮合线段和工作齿廓。
(3)根据啮合图求出齿轮传动的重合度ε
三、设计要求
齿轮z1﹑z2有充分的润滑油进行润滑。
因英制齿轮损坏,没有备件,准备将其换成公制齿轮机构,要求设计齿轮机构。
四、机构简介
如图
(一)所示,为金属切削机床上的一对英制渐开线直齿圆柱齿轮,为闭式齿轮传动,齿轮,有充分的润滑油进行润滑。
因英制齿轮损坏,没有备件,准备将其换成公制齿轮机构,要求设计齿轮机构
图
(一)
五、已知数据
两齿轮的齿数z1=20,z2=60;两齿轮的中心距a=120mm。
六、设计方案
1.
a.
此为标准齿轮传动,与设计任务不相符。
b.
此类齿轮传动称为等变位齿轮传动(又称高度变位齿轮传动)。
其特点是:
其啮合角等于分度圆压力角,中心距等于标准中心距,节圆与分度圆重合,齿顶高不需要降低。
此为本次设计任务。
当变为系数x为正值时,加工出来的齿轮称为正变位齿轮;
x为负值时,加工出来的齿轮称为负变位齿轮。
正负变位齿轮齿形如图
(二):
图
(二)
2.
,此类齿轮传动称为不等变位齿轮传动(又称角度变位齿轮传动)。
a.
时称正传动
其特点是:
其啮合角大于分度圆压力角,中心距大于标准中心距,两圆的分度圆分离,齿顶高需缩减。
正传动的优点是可以减小齿轮机构的尺寸,能是齿轮机构的承载能力有较大提高。
缺点是重合度减小较多。
b.
时称负传动
其特点是:
优点正好与正传动的优缺点相反,即重合度略有增加,但齿轮的强度有所下降,所以负传动只用于配凑中心距这种特殊需要的场合中。
七、齿轮各部分名称、符号及主要参数:
1.齿轮各部分名称及符号
<1>.齿顶圆(da) 通过各轮齿顶部的圆。
<2>.齿根圆(df) 通过各轮齿根部的圆。
<3>.分度圆(d) 标准齿轮的齿厚(某圆上齿部的弧长)与齿间(某圆上空槽的弧长)相等的圆称为分度圆。
<4>.齿厚(s) 一个轮齿两侧端面齿廓之间的弧长
<5>.槽宽(e) 一个齿槽两侧齿廓之间的弧长
<6>.齿距(p) 相邻两同侧端面齿廓之间的弧长
<7>.齿顶高(ha) 齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高
<8>.齿根高(hf) 齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高
<9>.全齿高(h) 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高
<10>.齿宽(b) 沿齿轮轴向的宽度
2.齿轮的主要参数
<1>.齿数(z) 齿轮圆周上轮齿的数目。
<2>.模数(m) 分度圆齿距与圆周率之比(人为规定),单位:
mm
决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数。
<3>.压力角(α):
齿轮运动方向与受力方向所形成的锐角。
国家标准规定分度圆上的压力角为标准值,α=20°
<4>.齿顶高系数(ha*) 其标准值为ha*=1/ha*=0.8
<5>.顶隙系数(c*) 其标准值为c*=0.25/c*=0.3
齿轮各部分名称及符号如图(三)、图(四)
图(三)
图(四)
八、齿轮参数测定的原理及方法
计算渐开线变位直齿圆柱的几何尺寸需要六个基本参数即;
齿数z,模数m,压力角α,齿顶高系数ha*,顶隙系数c*,变位系数x。
可以通过用游标卡尺来测量现有齿轮的有关尺寸,经过计算确定齿轮的六个基本参数。
1.公法线长度W的概念
图(五)
如图(五)所示,是用游标卡尺的两个卡脚卡住三个齿轮的情况。
两个卡脚与两条反向渐开线相切,两切点之间的连线是两条反向渐开线在切点处的公法线,由渐开线性质知,公法线必与基圆相切,其长度称公法线长度,用W表示。
由图不难看出,跨测三个齿时,公法线长度W3=2Pb+Sb以此类推。
将基圆齿厚Sb和基节Pb计算公式代入上式中整理可得标准齿轮公法线长度为:
Wk=mcosα[(k-0.5)π+zinvα]
变位齿轮公法线长度为:
Wk=mcosα[(k-0.5)π+zinvα]+2xmsinα
式中k为跨侧齿数,k数值的大小直接影响公法线的测量,选择的原则是要保证游标卡尺的两个卡脚与渐开线齿廓的切点正好落在分度圆上k的计算公式为:
k=α/180˚*Z+0.5
k的值亦可按表选用
Z
12-18
19-27
28-36
37-45
46-54
55-63
K
2
3
4
5
6
7
2.确定齿数Z:
题目已知。
3.确定模数m和压力角α;模数m有已知中心距算出:
m=2a/(z1+z2)=3。
根据齿轮齿数Z,由表查的跨齿数k,然而用游标卡尺分别测k个齿算出Wk。
4.确定变位系数x:
将测得的公法线长度代入式中求出变位系数X:
X=Wk-mcosα[(k-0.5)π+zinvα]/2msinα
若x>0为正变位齿轮,若x<0为负变位齿轮。
5.确定齿顶高系数ha*,顶隙系数c*:
由齿根高公式知
hf=(ha*+c*﹣x)m=r-rf=1/2mz-df/2
式中df=mz-2hf,代入上式,此时式中只有ha*和c*两个未知数,分别用ha*=1,c*=0.25和ha*=0.8,c*=0.3两种标准带入进行计算。
符合等式的一组即为所求值。
经计算得ha*=1,c*=0.25。
九、计算步骤
1.齿轮啮合传动条件
变位齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件与标准齿轮传动相同既要使两齿轮正确啮合,应使处于啮合线上的各对齿轮都同时进入啮合,为此两齿轮的法向齿距应相等,
即Pb1=πm1cosα1=Pb2=πm2cosα2
m1cosα1=m2cosα2
式中,m1、m2及α1、α2分别为两齿轮的模数和压力角。
由于模数和压力角均已标准化,为满足上式应使
m1=m2=m,α1=α2=α
故一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力角应分别相等。
且在前一齿轮尚未脱离啮合时,后一对齿轮能及时进入啮合,为达此目的,要求实际啮合线段大于齿轮的法向齿距,且齿轮传动的重合度应大于等于许用值,两齿轮才能连续的传动。
变位齿轮传动的中心距。
变位齿轮传动的中心距确定也应满足无侧隙啮合和顶隙为标准值这两方面的要求。
2.齿轮传动几何尺寸的计算公式
名称
符号
等变位齿轮传动
变位系数
x
x1=x2,x1+x2=0
节圆直径
d
di=Zim(i=1,2)
啮合角
α'
α'=α
齿顶高
ha
hai=(ha*+xi)m
齿根高
hf
hfi=(ha*+c*-xi)m
齿顶圆直径
da
dai=mzi+2hai(i=1,2)
齿根圆直径
df
dfi=mzi-2hfi(i=1,2)
中心距
a
a=(d1+d2)/2
中心距变动系数
y
y=0
齿顶高降低系数
△y
△y=0
齿顶高系数
ha*
1
顶隙系数
C*
0.25
3.计算过程
【提示】:
英制齿轮机构又称径节制齿轮机构,其径节及其与模数的关系式为Dp=1/2a(z1+z2);m=25.4/Dp
式中Dp—径节(1/英寸),m—模数(mm)。
【过程】:
∵m=3,a=120,W3=2Pb+Sb=2πm+1/2πm
∴X=Wk-mcosα[(k-0.5)π+zinvα]/2msinα
求得x1=-0.36,x2=0.36
节圆直径(单位:
mm)
d1=z1m=20*3=60,r1=30
d2=z2m=60*3=180,r2=90
压力角α'=α=20°
齿顶高(单位:
mm)
ha1=(ha*+x1)m=(1-0.36)*3=1.92
ha2=(ha*+x2)m=(1+0.36)*3=4.08
齿根高(单位:
mm)
hf1=(ha*+c*-x1)m=(1+0.25+0.36)*3=4.83
hf2=(ha*+c*-x2)m=(1+0.25-0.36)*3=2.67
基圆直径(单位:
mm)
db1=d1*cosα=60*cos20˚=56.38,rb1=28.19
db2=d2*cosα=180*cos20˚=169.14,rb2=84.57
齿顶圆直径(单位:
mm)
da1=d1+2ha1=60+3.84=63.84,ra1=31.92
da2=d2+2ha2=180+8.16=188.16,ra2=94.08
齿根圆直径(单位:
mm)
df1=d1-2hf1=60-9.66=50.34,rf1=25.17
df2=d2-2hf2=180-5.34=174.66,rf2=87.33
中心距变动系数y=0
齿顶高降低系数△y=0
齿顶高系数ha*=1
顶隙系数c*=0.25
根据啮合图求出齿轮传动的重合度:
ε=B1B2/Pb≈1.50
十、齿轮传动啮合图
齿轮传动啮合图、齿轮图如图(六)、图(七)、图(八)所示:
1齿轮传动啮合图:
图(六)
②齿数z1=20的齿轮:
图(七)
③齿数z2=60的齿轮:
图(八)
十一、设计小结
机械原理课程设计是使学生较全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节,是培养学生“初步具有确定机械运动方案,分析和设计机械的能力”及“开发创新能力”的一种手段,其目的是:
(1)以机械系统运动方案设计与拟定为结合点,把机械原理课程中分散于各章的理论和方法融会贯通起来,进一步巩固和加深学生所学的理论知识。
(2)使学生能受到拟定机械运动方案的训练,具有初步的机构选型与组合和确定运动方案的能力。
(3)使学生了解机械运动的变换与传递及力传递的过程中,对机械的运动、动力分析与设计有一个较完整的概念。
(4)进一步提高学生运算、绘图、运用计算机和技术资料的能力。
(5)通过编写说明书,培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。
十二、课程设计心得体会
将近两周的课程设计即将结束,一周多来,自己真的感觉到看似容易的东西做起来真的不容易,不仅仅需要扎实牢固的基础知识做铺垫,更需要刻苦耐劳、努力钻研、坚持不懈的精神。
做什么事都会有第一次,而每一个第一次似乎都必须经历着困难重重、阻碍重重,但完成之后再回首过程,却是充实而快乐的,虽然疲惫,虽然劳累,但学到的不仅仅是知识,更是细心、坚韧的精神。
在这次课程设计过程中出现了好多问题,我们一组的同学在讨论中也同样收获颇多,我们也深深认识到这些问题几乎都是过去所学的知识,正是因为掌握的不牢固,许多计算方法、公式都要重新看书找资料。
这过程真的很劳累,但最终坚持下来,完成了设计,而且学到了,应该是补回了许多以前没学好的知识,同时巩固了这些知识,提高了运用所学知识的能力。
通过本次课程设计,自己深深的认识到知识的确是学无止境的,现在正上大三的自己此时正是转变人生的抉择点,面临着对考研和就业的选择,但自己深知所掌握的基础专业知识还太欠缺,通过这次课程设计就能体会到自己知识的薄弱,老师也说过,自己学到的、做过的东西才真正是自己的,本次课程设计的确让我学到了很多、了解了很多,同时也提高、进步了很多,因此在今后学习的过程中的确应该更加牢固所学知识,并能将实际与理论有效的结合在一起,一定要更加努力的为自己铺出一条适合自己、属于自己的求学之路。
十三、参考文献
[1]《机械原理课程设计指导书》,内蒙古民族大学机械工程学院,侍红岩主编
[2]《机械原理》第七版,高等教育出版社,孙恒陈作模葛文杰主编2005年12月
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