机械原理：第5章 轮系

1、英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 第第5章章 轮轮 系系 51 轮系的类型轮系的类型 52 定轴轮系及其传动比定轴轮系及其传动比 53 周转轮系及其传动比周转轮系及其传动比 54 复合轮系及其传动比复合轮系及其传动比 55 轮系的应用轮系的应用 56 几种特殊的行星传动简介几种特殊的行星传动简介 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 51 轮系的类型轮系的类型 定义：定义：由齿轮组成的传动系统简称由齿轮组成的传动系统简称轮系轮系 本章要解决的问题：本章要解决的问题： 轮系分类轮系分类 周转轮系周转轮系（轴有公转）（轴有公转） 定轴轮系（轴线固定）定轴轮系（轴线固定） 复合轮系复合轮系（

2、两者混合）（两者混合） 差动轮系（差动轮系（F=2F=2） 行星轮系（行星轮系（F=1F=1） 1.1.轮系传动比轮系传动比 i 的计算的计算; ; 2.2.从动轮转向的判断。从动轮转向的判断。 平面定轴轮系平面定轴轮系 空间定轴轮系空间定轴轮系 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 5 56 6 几种特殊的行星传动简介几种特殊的行星传动简介 在在2K-H2K-H行星轮系中，去掉小中心轮，将行星轮加行星轮系中，去掉小中心轮，将行星轮加 大使与中心轮的齿数差大使与中心轮的齿数差z z2 2-z-z1 11 14 4，称为少齿差传称为少齿差传 动。传动比为：动。传动比为： H H

3、H i 2 1 12 若若z z2 2-z-z1 11(1(称为一齿差传动称为一齿差传动) )，z z1 1100100，则，则i iH1 H1 100100。 输入轴转100圈，输出轴只反向转一圈。可知这种少齿数差传动机构可获得很大的单级传动比。 1 12 1 z zz i H 输出机构输出机构V 系杆为主动，输出行星轮的运动。由于行星轮作系杆为主动，输出行星轮的运动。由于行星轮作 平面运动，故应增加一运动输出机构平面运动，故应增加一运动输出机构V V。 1 2 iH1=1/ i1H= -z1 /(z2 - z1 ) 称此种行星轮系为称此种行星轮系为: : K-H-VK-H-V型。型。 H

4、i11 1 2 z z 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 设计：潘存云 工程上广泛采用的是孔销式输出机构工程上广泛采用的是孔销式输出机构 图示输出机构为双万向联轴节，不仅轴向尺寸大，而且不适用于有两个行星轮的场合。 1 2 当满足条件：当满足条件： 销孔和销轴始终保持接触。销孔和销轴始终保持接触。 四个圆心的连线构成四个圆心的连线构成: 平行四边形平行四边形。 dh= ds + 2a a dh ds 根据齿廓曲线的不同，目前工程上有两种结构的减速 器，即渐开线少齿差行星和摆线针轮减速器。 不实用不实用! 结构如图 oh oso1 o2 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授

5、 一、一、渐开线渐开线少齿差行星齿轮传动少齿差行星齿轮传动 其齿廓曲线为普通的渐开线，齿数差一般为其齿廓曲线为普通的渐开线，齿数差一般为z z2 2-z-z1 1=1=14 4。 优点：优点： 传动比大，一级减速传动比大，一级减速i1H可达可达135135，二级可达，二级可达10001000以上。以上。 结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样 功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/31/3以上。以上。 加工简单，装配方便。加工简单，装配方便。 效率较高。一级减速效率较高。一级减速0.80.80.940.94

6、, ,比蜗杆传动高。比蜗杆传动高。 由于上述优点，使其获得了广泛的应用 缺点缺点： 只能采用正变位齿轮传动，设计较复杂。只能采用正变位齿轮传动，设计较复杂。存在重叠干涉现象 传递功率不大，传递功率不大，N45KWN45KW。 受输出机构限制 径向分力大，行星轮轴承容易损坏。径向分力大，行星轮轴承容易损坏。 大 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 二、二、摆线针轮传动摆线针轮传动 结构特点：结构特点： 行星轮齿廓曲线为摆线行星轮齿廓曲线为摆线( (称摆线轮称摆线轮) )，固定轮采用，固定轮采用针轮针轮。 摆线轮摆线轮 销轴销轴 当满足条件：当满足条件： dh= ds + 2a

7、销轴套销轴套 ds dh O1 齿数差为齿数差为: : z z2 2-z-z1 1=1=1 a 销孔和销轴始终保持销孔和销轴始终保持 接触，四个圆心的连接触，四个圆心的连 线构成一平行四边形。线构成一平行四边形。 针轮针轮 O2 针齿套针齿套 针齿销针齿销 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 r2r2 2 发生圆发生圆 外摆线：外摆线： 发生圆发生圆2 2在导圆在导圆1 1( (r r1 1rr2 2) )上作纯上作纯 滚动时，发生圆上点滚动时，发生圆上点P P的轨迹。的轨迹。 齿廓曲线的形成齿廓曲线的形成 p3 p4 p2 外摆线外摆线 1 导圆导圆 r1 p1 p5 英国

8、戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 a 短幅外摆线：短幅外摆线： 发生圆在导圆上作纯滚发生圆在导圆上作纯滚 动时，与发生圆上固联动时，与发生圆上固联 一点一点M M的轨迹。的轨迹。 齿廓曲线：齿廓曲线： 短幅外摆线的内侧等短幅外摆线的内侧等 距线距线( (针齿的包络线针齿的包络线) )。 短幅外摆线短幅外摆线 齿廓曲线齿廓曲线 1 2 r2 p4 p5 B A r1 p1 p2 p3 导圆导圆 发生圆发生圆 M2 o2 M3 o3 o4 M4 o5 M5 M1 o1 c1 c5 外摆线：外摆线： 发生圆发生圆2 2在导圆在导圆1 1( (r r1 1rr2 2) ) 上作纯滚动时

9、，发生上作纯滚动时，发生 圆上点圆上点P P的轨迹。的轨迹。 齿廓曲线的形成齿廓曲线的形成 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 优点：优点： 传动比大，一级减速传动比大，一级减速i i1H 1H可达 可达135135，二级可达，二级可达10001000以上。以上。 结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样 功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/31/3以上。以上。 加工简单，装配方便。加工简单，装配方便。 效率较高。一级减速效率较高。一级减速0.80.80.94,0.94,比蜗杆传比蜗杆传 动高。动高。

10、英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 三、谐波齿轮传动三、谐波齿轮传动 组成组成: 刚轮刚轮(固定固定) 、柔轮柔轮(输出输出) 、波发生器波发生器(主动主动) 。 刚轮刚轮柔轮柔轮 波发生器波发生器 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 啮合啮合 啮合啮合 工作原理：工作原理：当波发生器旋转时，迫使柔轮由圆变形为椭圆，使长当波发生器旋转时，迫使柔轮由圆变形为椭圆，使长 轴两端附近的齿进入啮合状态，而端轴附近的齿则脱开，其余不轴两端附近的齿进入啮合状态，而端轴附近的齿则脱开，其余不 同区段上的齿有的处于逐渐啮入状态，而有的处于逐渐啮出状态。同区段上的齿有的处于逐

11、渐啮入状态，而有的处于逐渐啮出状态。 波发生器连续转动时，柔轮的变形部位也随之转动，使轮齿依次波发生器连续转动时，柔轮的变形部位也随之转动，使轮齿依次 进入啮合，然后又依次退出啮合，从而实现啮合传动。进入啮合，然后又依次退出啮合，从而实现啮合传动。 在传动过程中柔轮的弹性变形近似 于谐波，故取名为谐波传动。 刚轮刚轮 柔轮柔轮 波发生器波发生器 啮出啮出 啮入啮入 脱开脱开 脱开脱开 模型验证模型验证 英国戴建生教授专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云 设计：潘存云 刚轮刚轮 优点：优点： 传动比大，单级减速传动比大，单级减速i i1H 1H可达 可达5050500500； 同时啮合的齿数多，承载能力高；同时啮合的齿数多，承载能力高； 传动平稳、传动精度高、磨损小；传动平稳、传动精度高、磨损小； 在大传动比下，仍有较高的机械效率；在大传动比下，仍有较高的机械效率； 类型：类型： 双波传动、双波传动