《齿轮系资料》PPT课件.ppt

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1、第12章 齿轮系,12-1 轮系分类及其应用特点,12-3 定轴轮系及其传动比,12-2 轮系的功用,12-4 行星轮系及其传动比,定义分类运动简图,12-1 轮系分类及其应用特点,一对圆柱齿轮，传动比不大于57,问题：如何实现大传动比传动？,时针：1圈分针：12圈秒针：720圈,12小时,轮系,由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式。在工程实际中，为了满足各种不同的工作要求，经常采用若干个彼此啮合的齿轮进行传动。,由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。,通常用来实现变速、变向及实现大传动比等。,实例：,钻机需要把柴油机的转速变为铰车轴和转盘的多种转速。,减速装置要把电动机的高速转动变成每分

2、钟只有几转的低速运转。,汽车由于前进、后退、转弯以及道路状况等需要车轮有不同的转速。,在钟表中为使时针、分针、秒针具有一定的转速比关系等。,内容：,分类、传动比的计算及轮系的功用,一、定义：,12-2 轮系的功用,1.相距较远的两轴之间的传动,主动轴与从动轴相距较远时，如仅用一对齿轮传动，齿轮的尺寸很大，占空间费材料，而且制造安装不便。则可采用轮系来传动。,此机构为换档变速传动机构，在主动轴转速不变的条件下，通过换档可使从动轴得到不同的转速。,2.实现变速和换向,车床走刀丝杠三星轮换向机构,3.实现分路传动,此为某航空发动机附件传动系统。它可把发动机主轴的运动分解成六路传出，带动各附件同时工作

3、。,4.实现大的传动比,若仅用一对齿轮实现较大的传动比，必将使两轮的尺寸相差悬殊，外廓尺寸庞大，故一对齿轮的传动比一般不大于8。实现大传动比应采用轮系。,5.实现运动合成与分解,差动轮系可以把两个运动合成为一个运动。,差动轮系的运动合成特性，被广泛应用于机床、计算机构和补偿调整等装置中。,两个输入，一个输出,运动合成,据轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动，轮系分两种类型：,二、分类：,定轴轮系周转轮系,轮系可由圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等各种齿轮组成。,所有齿轮几何轴线的位置在运转过程中均固定不变的轮系,又称为普通轮系。,定轴轮系:,由轴线相互平行的圆柱齿轮机构组成。,

4、空间定轴轮系,平面定轴轮系,由圆柱齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿轮或蜗轮蜗杆等组成。,平面定轴轮系,空间定轴轮系,在运转过程中至少有一个齿轮几何轴线的位置并不固定，而是绕着其它定轴齿轮轴线回转的轮系。,周转轮系:,平面周转轮系,空间周转轮系,如何实现?,中心轮与行星轮相啮合的定轴齿轮1和3，又称为太阳轮。,1、周转轮系组成：,行星轮几何轴线变动，齿轮2.,系杆或行星架带动行星轮作公转的构件H；,1,2,3,H,H 系杆1 中心轮3 中心轮,基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的通常以它们作为运动的输入或输出构件。,据自由度数目不同：,2、周转轮系的分类：,1,2,3,H,原动件数为2,原动件数为1,按所

5、含的基本构件分：,1K-H型(1个中心轮和一个系杆)2K-H型(2个中心轮和一个系杆)3K-H型(3个中心轮和一个系杆),K中心轮H系杆,1K-H型,2K-H型,2K-H型,2K-H型,3KH型,系杆H只起支撑行星轮使其与中心轮保持啮合的作用，不作为输出或输入构件,既含定轴轮系又含周转轮系部分、或由几部分周转轮系所组成的复杂轮系，称混合轮系或复合轮系。,混合轮系：,定轴+周转,周转+周转,各周转轮系相互独立不共用一个系杆,1、平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）,二、齿轮转动方向的确定,外啮合：转向相反，“”；,内啮合：转向相同，“”。,2、定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入、输出轮的轴线

6、相互平行的情况,传动比方向表示,在传动比的前面加正、负号,传动比方向判断,画箭头,传动比方向判断,画箭头,3、输入、输出轮的轴线不平行的情况,齿轮1的轴为输入轴，蜗轮5的轴为输出轴，输出轴与输入轴的转向关系,传动比方向表示,轮系运动学分析的主要内容是确定其传动比。,所谓轮系的传动比，指的是轮系中输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比。,传动比定义:,iAB=A/B=nA/nB、表示轮中的输入和输出轴,本节要解决的问题：,1.轮系传动比 i 的计算;2.从动轮转向的判断。,12-3 定轴轮系的传动比,齿轮机构的传动比,定轴轮系的传动比计算,求定轴轮系的传动比,(a),(b),(c),(d),(e)

7、,(f),一、传动比大小的计算,定轴轮系的传动比计算,结论：,1、定轴轮系的传动比等于各对啮合齿轮传动比的连乘积；2、其大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。即,定轴轮系的传动比计算,3、当结果为正，表示首末两轮回转方向相同。,当结果为负，表示首末两轮回转方向相反。,定轴轮系的传动比计算,例1：已知图示轮系中各轮齿数，求传动比 i15。,2.计算传动比,齿轮1、5 转向相反,解：1.先确定各齿轮的转向,(-),i15=n1/n5,定轴轮系的传动比计算,=,2,5,7,6,4,3,1,1、如图所示，已知z1=24，z2=28，z3=20，z4=60，z5=20

8、，z6=20，z7=28，齿轮1为主动件。分析该机构的传动路线；求传动比i17；若齿轮1转向已知，试判定齿轮7的转向。,2、已知：z1=18,z2=36,z2=20,z3=80,z3=20,z4=18,z5=30,z5=15,z6=30,z6=2(右旋)，z7=60,n1=1440r/min，其转向图如上所示。求：传动比i17,i15,i25及涡轮的转速和转向,定轴轮系传动比计算公式,周转轮系传动比计算,?,反转法原理，将周转轮系转化为定轴轮系,12-3 周转轮系及其传动比,反转原理：给周转轮系施以附加的公共转动H后，不改变轮系中各构件之间的相对运动，但原周转轮系将转化成为一定轴轮系，可按定轴

9、轮系的公式计算转化后轮系的传动比。,12-3 周转轮系及其传动比,转化后所得轮系称为原轮系的,2K-H型,“转化轮系”,施加H后系杆成为机架，原轮系转化为定轴轮系,1 1,2 2,3 3,H H,转化后:系杆=机架，周转轮系=定轴轮系，,可直接套用定轴轮系传动比的计算公式。,H11H,H22H,H33H,HHHH0,角标H表示各构件对H的相对角速度。,周转轮系的传动比计算,右边各轮的齿数为已知，左边三个基本构件的参数中，如果已知其中任意两个，则可求得第三个参数。于是，可求得任意两个构件之间的传动比。,上式“”说明在转化轮系中H1 与H3 方向相反。,注意：1、齿轮A、B的轴线必须平行。2、注意

10、正负号的确定及含义。,通用表达式：,与i13区别,周转轮系的传动比计算,若求2,已知1、H，即可求 2。,周转轮系的传动比计算,如果是行星轮系，则A、B中必有一个为0（设B0）,则：,用转速表示有：,周转轮系的传动比计算,例图示轮系中，已知各轮的齿数为：,试求当n1=1，n3=-1时nH及i1H的值。,求n2。,周转轮系的传动比计算,例图示的轮系中，已知各轮的齿数为：,解：这是一个双排2K-H型行星轮系。,行星架与中心轮1转向相同。,试求传动比,周转轮系的传动比计算,例题3：已知 试求传动比。,周转轮系的传动比计算,当z2=99时，i1H=-100,表明：1、可实现大传动比。2、此行星轮系中两

11、构件间的转向与齿数有关。,例题4：z1=z2=48，z2=18,z3=24，n1=250 r/min，n3=100 r/min，方向如图所示。求：nH 的大小和方向,周转轮系的传动比计算,系杆H的转向与齿轮1相同，与齿轮3相反。,n1=250r/min,n3=100r/min,区分各个基本的周转轮系后，剩余的那些由定轴齿轮所组成的部分就是定轴轮系。,在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。,正确方法：,（1）首先正确区分各个基本轮系。（2）分别列出各基本轮系传动比计算方程式。（3）找出各基本轮系之间的联系（桥梁）。（4）联立求解。,关键：

12、正确划分各个基本轮系。,具体划分方法,首先要找出各个单一的周转轮系。,先找行星轮,那些几何轴线位置不固定而是绕其它定轴齿轮几何轴线转动的齿轮；,系杆,中心轮,支承行星轮的构件,而几何轴线与系杆重合且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮,12-4 复合轮系的传动比,例：在图示的轮系中，已知各轮齿轮为Z1=Z2=25，Z2=Z3=20，ZH=100，Z4=20。求传动比i14。,解：H，4组成定轴轮系；齿轮1、2-2、3和H 组成周转轮系,所以,复合轮系的传动比计算,例：图示轮系中，设已知各轮的齿数为：,试求轴、轴之间的传动比。,（2）分别列出各基本轮系传动比的计算式。,解：（1）首先区分各个基本轮系：,

13、复合轮系的传动比计算,对于差动轮系，有,复合轮系的传动比计算,例 在图所示为一电动卷扬机减速器的运动简图。已知各轮的齿数为：,试求轴、轴之间的传动比i15。,整个轮系是一个由定轴轮系把差动轮系中行星架和中心轮3封闭起来的复合轮系。,H,定轴轮系：,正号表明齿轮1和齿轮5转向相同。,差动轮系：,如图所示，已知各轮齿数 z1=90，z2=60，z2=30，z3=30，z3=24，z4=18，z5=60，z5=36，z6=32。运动从A、B两轴输入，由构件H输出。已知：nA=100r/min,nB=900r/min,转向如图所示。试求输出轴nH的大小和转向。,差动轮系可以将一个基本构件的主动转动按所

14、需比例分解成另两个基本构件的不同转动。,汽车后桥的差动器能根据汽车不同的行驶状态，自动将主轴的转速分解为两后轮的不同转速。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,=1,图示为汽车差速器，,n1=n3,当汽车走直线时，若不打滑：,差速器,分析组成及运动传递,汽车转弯时，车体将以绕P点旋转：,V1=(r-L),V3=(r+L)两者之间 有何关系呢,n1/n3=V1/V3,r转弯半径，,该轮系根据转弯半径大小自动分解nH使n1、n3符合转弯的要求,=(r-L)/(r+L),2L轮距,式中行星架的转速nH由发动机提供，为已知,仅由该式无法确定两后轮的转速,还需要其它约束条件。,走直线,转弯,其中：Z1=Z3，nH=n4,天津大学专用 作者：潘存云教授,汽车后轮中的传动机构,6.实现大功率传动,了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系；了解各类轮系的功能，学会根据各种要求正确选择轮系类型。,基 本 要 求,