《机械设计基础》齿轮系.ppt

13.1 轮系的分类13.2 定轴轮系传动比的计算13.3 周转轮系传动比的计算13.4 复合轮系传动比计算13.5 轮系的应用13.6 其他类型行星传动简介13.7 减速器,第13章 齿轮系,13.1 轮系的分类,齿轮系：由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系,简称轮系。,如果轮系中各齿轮的轴线互相平行，则称为平面轮系，否则称为空间轮系。,根据齿轮系运转时各齿轮的轴线位置相对于机架是否固定，又可将轮系分为以下三种类型：,轮系运转时所有齿轮的轴线保持固定的轮系，称为定轴轮系。,一、定轴轮系,定轴轮系又分为平面定轴轮系和空间定轴轮系两种。,13.1 轮系的分类,二、周转轮系,在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮系称为周转轮系。,13.1 轮系的分类,齿轮1、3和构件H均绕固定的互相重合的几何轴线转动，齿轮2空套在构件H上，与齿轮1、3相啮合。,齿轮2既绕自身轴线自转又随构件H绕另一固定轴线（轴线O-O）公转。齿轮2称为行星轮构件H称为行星架。轴线固定的齿轮1、3则称为中心轮或太阳轮。,1.组成,13.1 轮系的分类,2.分类,通常将具有一个自由度的周转轮系称为简单行星轮系。,将具有二个自由度的周转轮系称为差动轮系。,行星轮系,差动轮系,13.1 轮系的分类,三、复合轮系,轮系中如果既含有定轴轮系又含有周转轮系,或是包含由几个周转轮系的复杂轮系那么就称为复合轮系，又称混合轮系。,13.1 轮系的分类,13.1 轮系的分类,各种齿轮系,13.1 轮系的分类,一、一对齿轮啮合传动比大小及方向的确定,13.2 定轴轮系传动比计算,大小,方向,13.2 定轴轮系传动比计算,二、平面定轴齿轮系传动比的计算,一对齿轮的传动比大小为其齿数的反比。若考虑转向关系，外啮合时，两轮转向相反，传动比取“-”号；内啮合时，两轮转向相同，传动比取“+”号；则该齿轮系中各对齿轮的传动比为：,13.2 定轴轮系传动比计算,所以,推广后的平面定轴齿轮系传动比公式为：,13.2 定轴轮系传动比计算,m轮系中齿轮外啮合次数,三、空间定轴轮系传动比的计算,1.传动比的大小：仍可用上式来计算传动比,13.2 定轴轮系传动比计算,2.转向关系：用在图上画箭头的方法，如图所示。,解,该齿轮系为一平面定轴齿轮系，齿轮2和4为惰轮，齿轮系中有两对外啮合齿轮，根据公式可得,因齿轮1、2、3的模数相等，故它们之间的中心距关系为,13.2 定轴轮系传动比计算,同理：,所以：,为正值，说明齿轮5与齿轮1转向相同。,因此：,13.2 定轴轮系传动比计算,13.3 周转轮系传动比计算,一、周转轮系的转化机构（转化轮系）,转化机构法：,现假想给整个周转轮系加一个与行星架的角速度大小相等、方向相反的公共角速度。,则行星架H变为静止，而各构件间的相对运动关系不变化。齿轮1、2、3则成为绕定轴转动的齿轮，因此，原周转轮系便转化为假想的定轴齿轮系。,该假想的定轴齿轮系称为原周转轮系的转化机构（转化轮系）。转化机构中，各构件的转速如右表所示：,二、周转轮系传动比计算,转化机构中1、3两轮的传动比可以根据定轴齿轮系传动的计算方法得出,推广后一般情况，可得：,13.3 周转轮系传动比计算,平面周转轮系,注意事项：,3）待求构件的实际转向由计算结果的正负号确定。,13.3 周转轮系传动比计算,2）公式右边的正负号的确定：由转化轮系中G轮和K轮的转向关系确定，同向为“+”，反向为“-”。平面轮系由 确定，m为由K轮至G轮的外啮合次数。空间轮系可画箭头来确定。,例13.3：已知图13.6所示轮系，z1100，z2101，z2100，z399，试求传动比iH1。,解：,结论：系杆转10000圈时，轮1同向转1圈。,13.3 周转轮系传动比计算,13.3 周转轮系传动比计算,例13.4：已知图13.7所示轮系，轮1、3 及系杆H的轴线相互平行，各轮齿数 z1 z2 z3 32，n1=100r/min，nH=5r/min，n1与nH转向相反，试求n3。,空间周转轮系,将 n1=100r/min，nH=-5r/min代入,n3为负，说明轮3与轮1转向相反。,轮系中如果既含有定轴轮系又含有周转轮系,或是包含由几个周转轮系的复杂轮系那么就称为复合轮系，又称混合轮系。,复合轮系：,13.4 复合轮系传动比计算,计算复合轮系传动比一般步骤：,区别轮系中的定轴轮系部分和周转轮系部分。,分别列出定轴轮系部分和周转轮系部分的传动比公式，并代入 已知数据。,找出定轴轮系部分与周转轮系部分之间的运动关系，并联立求解即 可求出混合轮系中两轮之间的传动比。,13.4 复合轮系传动比计算,例题13.5图,例13.6 在如图所示的齿轮系中，已知,。求传动比,13.4 复合轮系传动比计算,解 轮系分析,该复合齿轮系由两个基本齿轮系构成。齿轮1、2、2、3、系杆H组成差动轮系；齿轮3、4、5（卷筒）组成定轴齿轮系，齿轮5和系杆H做成一体，其中：,联立各式，得,为正值，说明齿轮1与齿轮5（卷筒）转向相同。,13.4 复合轮系传动比计算,对于定轴轮系,对于周转轮系,1.采用多对齿轮组成的定轴轮系可以获得较大的传动比，只要适当选择齿轮系中各对啮合齿轮的齿数，即可得到所要求的传动比。2.在周转轮系中，用较少的齿轮即可获得很大的传动比。,一、获得大的传动比,13.5 轮系的应用,二、实现较远距离传动,三、实现分路传动,利用齿轮系可使一个主动轴带动若干从动轴同时转动，将运动从不同的传动路线传动给执行机构的特点可实现机构的分路传动。,如图所示为滚齿机上滚刀与轮坯之间作展成运动的传动简图。滚齿加工要求滚刀的转速与轮坯的转速需满足确定的传动比关系。主动轴I通过锥齿轮1轮齿轮2将运动传给滚刀；同时主动轴又通过直齿轮3轮经齿轮45、6、78传至蜗轮9，带动被加工的轮坯转动，以满足滚刀与轮坯的传动比要求。,13.5 轮系的应用,四、实现换向传动,13.5 轮系的应用,在主动轴转向不变的情况下，利用惰轮可以改变从动轴的转向。如图所示车床上走刀丝杆的三星轮换向机构，扳动手柄可实现两种传动方案。,五、实现变速传动,在主动轴转速不变的情况下，利用轮系可使从动轴获得多种工作转速。,13.5 轮系的应用,六、用于对运动进行合成与分解,1.利用差动齿轮系，可将两个输入运动合成为一个输出运动,13.5 轮系的应用,如图所示为滚齿机中的差动齿轮系。滚切斜齿轮时，由齿轮4传递来的运动传给中心轮1，转速为n1；由蜗轮5传递来的运动传给H，使其转速为nH。这两个运动经齿轮系合成后变成齿轮3的转速n3输出。,因,如图所示的汽车后桥差速器即为分解运动的齿轮系。在汽车转弯时它可将发动机传到齿轮5的运动以不同的速度分别传递给左右两个车轮，以维持车轮与地面间的纯滚动，避免车轮与地面间的滑动磨擦导致车轮过度磨损。,13.5 轮系的应用,2.在差动齿轮系中，当给定一个基本构件的运动后，可根据附加条件按所需比例将该运动分解成另外两个基本构件的运动。,若输入转速为n5，两车轮外径相等，轮距为2L，两轮转速分别为n1和n3，r为汽车行驶半径。当汽车绕图示P点向左转弯时，两轮行驶的距离不相等，其转速比为:,差速器中齿轮4、5组成定轴系，行星架H与齿轮4固联在一起，1-2-3-H组成差动齿轮系。对于差动齿轮系1-2-3-H，因z1=z2=z3，有:,若汽车直线行驶，因n1=n3所以行星齿轮没有自转运动，此时齿轮1、2、3和4相当于一刚体作同速运动，即n1=n3=n4=n5/i54=n5z5/z4由此可知，差动齿轮系可将一输入转速分解为两个输出转速。,13.5 轮系的应用,一、渐开线少齿差行星传动,传动比出现最大值,13.6 其他类型行星传动简介,13.6 其他类型行星传动简介,二、摆线针轮行星传动,摆线针轮行星传动图,摆线形结构图解,可以证明，摆线针轮行星传动能保证传动比恒定不变针齿销数与摆线轮齿数的齿数差（z1z2）只能为1，所以其传动比为：,13.6 其他类型行星传动简介,摆线针轮行星减速器图例,13.6 其他类型行星传动简介,三、谐波齿轮传动,谐波齿轮传动由三个基本构件组成，即具有内齿的刚轮、可产生较大弹性变形的柔轮及波发生器。,13.6 其他类型行星传动简介,13.6 其他类型行星传动简介,谐波齿轮传动可以获得较大的传动比，单级传动的传动比可达70320。缺点是使用寿命会受柔轮疲劳损伤的影响。,一般，波发生器为主动,（1）刚轮1固定n1=0,柔轮2从动,（2）柔轮2固定n2=0,刚轮1从动,13.7 减速器,减速器分类：,齿轮减速器,蜗杆减速器,行星减速器,圆柱齿轮减速器,圆锥齿轮减速器,圆锥圆柱齿轮减速器,圆柱蜗杆减速器,圆弧齿蜗杆减速器,锥蜗杆减速器,蜗杆齿轮减速器,渐开线行星齿轮减速器,摆线齿轮减速器,谐波齿轮减速器,一、常见减速器的主要类型、特点及应用,1.齿轮减速器,13.7 减速器,13.7 减速器,13.7 减速器,2.蜗杆减速器,13.7 减速器,.蜗杆-齿轮减速器,13.7 减速器,13.7 减速器,二、减速器传动比的分配,使各级传动的承载能力接近于相等,使减速器的外廓尺寸和质量最小,使传动具有最小的传动惯 量,使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等,13.7 减速器,三、减速器的结构,1下箱体,2油标指示器,3上箱体,4透气孔,5检查孔盖,6吊环螺钉,7吊钩,8油塞,9定位销钉,10起盖螺钉孔,13.7 减速器,四、减速器的装拆,一、拆卸过程分解,二、装配过程分解,1.减速器结构总览,2.拆去轴承端盖,3.移去联接螺栓,4.移去上盖,5.拆去上盖部装,6.观察齿轮啮合旋转,7.拆去各轴,8.拆卸输入轴部装,9.拆卸中间轴部装,10.拆卸输出轴部装,11.拆卸底座部装,1.装配底座部装,2.装配输出轴部装,3.装配中间轴部装,4.装配输入轴部装,5.安装各轴,6.观察齿轮啮合旋转,7.安装上盖部装,8.安装上盖,9.安装联接螺栓,10.安装轴承端盖,13.7 减速器,齿轮系,周转轮系,差动轮系,变速箱定轴轮系,定轴轮系,行星轮系,差动轮系,换向传动,摆线针轮行星传动,摆线针轮结构分解图,复合齿轮系,