机械设计第5章轮系.ppt

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1、51 轮系的类型,第五章 轮 系,52 定轴轮系及其传动比,本章要求,53 周转轮系及其传动比,54 复合轮系及其传动比,55 轮系的应用,本章要求,1.了解轮系的类型、基本概念及用途2.熟练掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系 的传动比计算3.正确理解传动比计算中的“”、“”号所 代表的含义及轮系中各轮的转向判断问题,定轴轮系周转轮系复合轮系,分类,轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和 从动轴连接起来，这种多齿轮的传动 装置称为轮系。,定+周,周+周,行星轮系差动轮系,51 轮系的类型,定轴轮系,轮系在运转过程中，如果每个齿轮的几何轴线位置相对于机架均是固定不动的，这种轮系称为定轴轮系。,轮系

2、运转时，如果至少有一个齿轮的轴线位置相对于机架的位置是变动的，这种轮系称为周转轮系。,周转轮系,在机械传动中，常将由定轴轮系和周转轮系或由两个以上的周转轮系构成的复杂轮系称为复合轮系（或混合轮系）。,复合轮系,复合轮系,1、2齿轮组成定轴轮系,3、2、4齿轮组成周转轮系,轮系中输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比。,轮系传动比计算包含两项内容 确定传动比的大小数值 确定首、末两轮的转向关系,当输入轴用“a”，输出轴用“b”表示时，其传动比 的大小计算公式为:,一、定轴轮系传动比大小的计算,二、首、末轮转向关系的确定,52 定轴轮系及其传动比,轮系的传动比：,已知：各轮齿数，且齿轮1为主动轮（首

3、轮），齿轮5为从动轮（末轮），则该轮系的总传动比为,从首轮1到末轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下,齿轮3与、4与 各分别固定在同一根轴上，所以：,将上述各式两边分别连乘，并整理得该轮系的总传动比为,结论,一、定轴轮系传动比大小的计算,：定轴轮系的传动比为组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，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,结论,例题中的齿轮2既是前一级的从动轮，又是后一级的主动轮，其齿数对轮系传动比的大小没有影响，但可以改变齿轮转向，这种齿轮称为惰轮或过桥齿轮。,1轮系中各轮几何轴线均互相平行2轮系中所有各齿轮的几何轴线不都平行，但首、末两

4、轮的轴线互相平行3.轮系中首、末两轮几何轴线不平行,二、首、末轮转向关系的确定,式中，m表示外啮合次数。若计算结果为“+”，表明首、末两轮的转向相同；反之，则转向相反。,规定：二轮转向相反，用负号“”表示；二轮转向相同，用正号“”表示。,1轮系中各齿轮几何轴线均互相平行,2轮系中所有各齿轮的几何轴线不都平行，但首、末两轮的轴线互相平行,用标注箭头法确定。具体步骤如下：在图上用箭头依传动顺序逐一标出各轮转向，若首、末两轮方向相反，则在传动比计算结果中加上“”号。,圆锥齿轮传动，箭头是同时指向啮合点或同时背离啮合点。,圆柱齿轮传动，外啮合箭头相反；内啮合箭头相同。,蜗杆传动采用左右手法则判断转向。

5、,各种类型齿轮机构标注箭头规则,用公式计算出的传动比只是绝对值大小，其转向由在运动简图上依次标箭头的方法来确定。,如右例所示为一空间定轴轮系，当各轮齿数及首轮的转向已知时，可求出其传动比大小和标出各轮的转向，即：,3.轮系中首、末两轮几何轴线不平行,如图所示的轮系中，已知各轮齿数，齿轮1为主动轮，求传动比。,例题,因首末两轮轴线平行，故可用画箭头法表示首末两轮转向关系，,解：,所以，该轮系传动比为：,二、输出轴转向的表示,2、首末两轴平行，用“+”、“-”表示。,3、首末两轴不平行,用箭头表示,1、所有轴线都平行,m外啮合的次数,一、定轴轮系的传动比计算,小结,一、周转轮系的组成,轮系中轴线位

6、置变动的齿轮，既作自转又作公转。,行星轮,转臂（行星架、系杆）,支持行星轮作自转和公转的构件。,中心轮（太阳轮）,轴线位置固定的齿轮,53 周转轮系及其传动比,行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则不能传动。,两个中心轮都能转动的周转轮系，称为差动轮系。,只有一个中心轮能转动的周转轮系，称为行星轮系。,行星轮系自由度计算：,差动轮系自由度计算：,周转轮系中，行星轮不是绕固定轴线转动，因此其传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算。而是采用转化机构的办法求解周转轮系的传动比。,基本思想是：设法把周转轮系转化为定轴轮系，然后间接地利用定轴轮系的传动比公式求解周转轮系传动比。,二、周转轮系传动

7、比计算,采用反转法。设 nH 为转臂H的转速，若给整个轮系加上一个与转臂H的速度大小相等，方向相反的公共转速，则转臂H的速度变为零，这时并不影响轮系中各构件的相对运动关系。,如右下图所示的轮系称为转化轮系。转化后的定轴轮系和原周转轮系中各齿轮的转速关系为,转化轮系中，各构件的转速右上方都有上角标H，表示这些转速是各构件对转臂H的相对转速。,根据传动比定义，转化轮系中齿轮1与齿轮3的传动比 为,对于中心轮为G和K的周转轮系，有：,在各轮齿数已知的情况下，只要给定nG(G)、(nk)k、(nH)H中任意两项，即可求得第三项，从而可求出原周转轮系中任意两构件之间的传动比。,1.上式只适用于齿轮G、K

8、与转臂H的回转轴线重合或平行时的情况。且G为首动轮，K为末动轮。2.等号右边的（-1)m 的意义相同于定轴轮系。3.将各构件的转速代入计算式时，必须带有号。可先假定某已知构件的转向为正，则另一个构件的转向与其相同时取正号，与其相反取负号。,利用公式计算时应注意：,4.,双排外啮合行星轮系中，已知：z1=100，z2=101，=100，z3=99。求传动比 H1?,解：,例题1,例题2,空间轮系中，已知：z1=35，z2=48，=55，z3=70，n1=250r/min，n3=100r/min，转向如图。试求系杆H的转速nH的大小和转向?,解：,计算结果为“+”，说明nH与n1转向相同。,54

9、复合轮系及其传动比,计算步骤：1.划分基本轮系，分别列出各基本轮系的传动比计算式；2.根据各基本轮系间的联接关系，将各计算式联立求解。,先找出轴线不固定的行星轮，支持行星轮的构件就是系杆，需要注意的是，系杆不一定呈简单的杆状；顺着行星轮与其它齿轮的啮合关系找到中心轮（轴线平行），这些行星轮、中心轮和系杆便组成一个周转轮系。,判断周转轮系的方法：,判断定轴轮系的方法：,如果一系列互相啮合的齿轮的几何轴线都是相对固定不动的，这些齿轮便组成定轴轮系。,轮系中，各轮齿数已知，n1=250r/min。试求系杆H的转速nH的大小和转向?,例题1：,定轴轮系：1、2,因为：,故，联立求解得：,式中“”号说明

10、 nH 与 n1 转向相反。,解：,周转轮系：3、4和H,电动卷扬机减速器的运动简图。已知各轮齿数为：z1=24，z2=52，=21，z3=78，=18，z4=30，z5=78。试求传动比?,例题2：,解：,周转轮系：、1、3和H(5),定轴轮系：、4、5,因为,式中“”号说明n5与n1转向相反。,55 轮系的应用,1.实现相距较远的两轴之间的传动,2、实现变速传动,汽车变速箱,为输入、为输出。4、6为滑移齿轮、A、B为离合器。1-2-5-61-2-3-4A-B1-2-7-8-6,输出轴有四档转速,滚齿机上实现轮坯与滚刀范成运动的转动简图。轴的运动和动力经过锥齿轮1、2传给滚刀。经过3、4、5、6、7和蜗杆传动8、9传给轮坯。,3.实现大速比和大功率传动,双排外啮合行星轮系中，已知：z1=100，z2=101，=100，z3=99。求传动比iH1?,4、实现运动的合成与分解,汽车差速器的工作原理,