机械基础-轮系

1、由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。 齿轮机构轮系轮系：轮系：由一对以上的齿轮组成的齿轮系统。由一对以上的齿轮组成的齿轮系统。传动比一般不大于5-7可实现较大的传动比8avi 轮系的功用：轮系的功用：用于原动机和执行机构之间用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。的运动和动力传递。原动机原动机减速装置减速装置执行机构执行机构轮轮 系系 根据轮系在运转过程中，各齿轮的几何轴线在空根据轮系在运转过程中，各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否变化，可以将轮系分为三大类：间的相对位置是否变化，可以将轮系分为三大类：l 定轴轮系定轴轮系l 周转轮系周转轮系l 混合轮系

2、混合轮系l 定轴轮系：定轴轮系：轮系运转过程中，所有齿轮轴线的轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。几何位置都相对机架固定不动。定轴轮系平面定轴轮系空间定轴轮系 平面定轴轮系平面定轴轮系：各齿轮在同一个平面或互相平：各齿轮在同一个平面或互相平 行的平面内运动。行的平面内运动。 特点特点：均是由圆柱齿轮组成，各齿轮轴线平行。：均是由圆柱齿轮组成，各齿轮轴线平行。输入输入输出输出输出输出空间定轴轮系空间定轴轮系： 并不是所有的齿轮均在同一个平面或互相平行的并不是所有的齿轮均在同一个平面或互相平行的平面内运动。平面内运动。 特点：特点：其中至少包含一对蜗轮蜗杆或圆锥齿轮。其中至少

3、包含一对蜗轮蜗杆或圆锥齿轮。l 周转轮系周转轮系: 轮系在运转过程中，至少有一个齿轮轮系在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。轴线回转。2 行星轮行星轮H 系杆（转臂）系杆（转臂）3 中心轮中心轮 K1 中心轮（太阳轮）中心轮（太阳轮） K基本构件基本构件特点：特点：系杆系杆H与两个中心轮与两个中心轮 绕互相重合的轴线转绕互相重合的轴线转 动。动。差动轮系（差动轮系（F2）两个中心轮均为活动构件。两个中心轮均为活动构件。行星轮系（行星轮系（F1）其中一个中心轮固定不动。其中一个中心轮固定不动。基本型周转轮系

4、按基本型周转轮系按F不同可分为：行星轮系和差动轮系。不同可分为：行星轮系和差动轮系。 根据周转轮系中基本构件的不同根据周转轮系中基本构件的不同 (1)2K- H(1)2K- H型周转轮系型周转轮系单排式单排式 双排式双排式(2)3K(2)3K型周转轮系型周转轮系具有三个中心轮的周转轮系具有三个中心轮的周转轮系双排式双排式行星齿轮机构行星齿轮机构行星行星齿轮齿轮中心中心齿轮齿轮行星行星架架齿圈齿圈组装组装图图自动变速器自动变速器汽车构造汽车构造第第1616章章 自动变速器自动变速器 13行星齿轮机构动画行星齿轮机构动画dpxxcljg.mpg定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系l 混合轮系：混合轮系

5、：轮系中既包含定轴轮系又包含周转轮系中既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成。轮系，或由几个周转轮系组成。周转轮系周转轮系I 周转轮系周转轮系II轮系的传动比：轮系的传动比：outinioi 传动比的大小传动比的大小 输入、输出轴的转向关系输入、输出轴的转向关系轮系传动比计算轮系传动比计算 1212zzzz2112i 外啮合外啮合内啮合内啮合齿轮机构的传动比齿轮机构的传动比平面齿轮机构平面齿轮机构 注：可用注：可用“+”、“-”号表示方向。号表示方向。122112zzi注：用箭头表示方向。注：用箭头表示方向。空间齿轮机构空间齿轮机构4 3 2154325115zzzzzzzzi15

6、515443322145433 212iiiii?5115i122112zzi455445344343zzizzi 23323 2zzi求：乘积各对齿轮主动轮齿数连乘积各对齿轮从动轮齿数连定轴轮系的传动比 大小：大小：平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮惰轮：外啮合的次数m主动轮齿数连乘积从动轮齿数连乘积) 1(11mkki 3 215325115zzzzzzi 3 21532zzzzzz3) 1(转向的确定过桥轮（惰轮）过桥轮（惰轮）在轮系中，过桥轮或惰轮的特征是：它既是前一对齿在轮系中，过桥轮或惰轮的特征是：它既是前一对齿轮传动中的从动齿轮又是后一对齿轮

7、传动中的主动齿轮。轮传动中的从动齿轮又是后一对齿轮传动中的主动齿轮。空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线平行）空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线平行） 3 2143214zzzzzzi传动比方向判断：画箭头传动比方向判断：画箭头 表示：在传动比大小前加正负号表示：在传动比大小前加正负号空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线不平行）空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线不平行） 3 2153215zzzzzzi传动比方向判断传动比方向判断 表示表示画箭头画箭头定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 大小：大小：转向：转向：m) 1(法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）画箭头法（适合任

8、何定轴轮系）画箭头法（适合任何定轴轮系）结果表示：结果表示：主动齿轮齿数连乘积从动齿轮齿数连乘积kki11（输入、输出轴平行）（输入、输出轴平行）图中画箭头表示（其它情况）图中画箭头表示（其它情况）乘积各对齿轮主动轮齿数连乘积各对齿轮从动轮齿数连i能否按照定轴轮系传动比计算公式进行计算？能否按照定轴轮系传动比计算公式进行计算？截取北航课件行星轮系动画，插入在此处。截取北航课件行星轮系动画，插入在此处。 H- H周转轮系的周转轮系的转化机构转化机构周转轮系周转轮系 H - H=0假想定轴轮系假想定轴轮系133113zziHHHHHHHHi3131131313zziH“-”的意义？的意义？注：表达

9、式中注：表达式中 1、 n、 H带正负号的带正负号的代数量。若代数量。若基本构件的基本构件的实际转速方向相实际转速方向相反，则反，则 的正负号应该不同。的正负号应该不同。2132313113zzzziHHHHH502150625例例1：z1=15，z2=25，z2=20，z3=60求求： i1H ？试判断H为输入构件时，该轮系是减速还是增速？501HH65111HHiH1H3解：解：增速增速11211nnHnHHnzzzzi周转轮系传动比计算方法周转轮系传动比计算方法nni11周转轮系周转轮系转化机构：假想的定轴轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算转化机构的传动比计算周转轮系传

10、动比计算周转轮系传动比- H上角标上角标 HHni1正负号问题正负号问题Hn1ni1 在图示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为在图示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z Z1 1=18=18、Z Z2 2=20=20、ZZ2 2=25=25，Z Z3 3=36=36，ZZ3 3=2(=2(右旋右旋) )、Z Z4 4=40=40，且已知，且已知n n1 1=1000=1000转分转分(A(A向看为逆时针向看为逆时针) )，求轮，求轮4 4的转速及其转向的转速及其转向 解：求轮系的传动比：解：求轮系的传动比： i iZ Z2 2Z Z3 3Z Z4 4/ Z/ Z1 1ZZ2 2ZZ3 3 2020

11、363640/1840/1825252 2求齿轮求齿轮4 4的转速：的转速： n1n11000/321000/3231.2531.25转分转分 判定齿轮判定齿轮4 4的转向：的转向： 经分析齿轮经分析齿轮4 4的转动方向为顺时针的转动方向为顺时针例例2：z1=18，z2=36，z2=33，z3=90z4=87。求求： i14101311313113zziiHHHHHHHH14i11641414114HHHHiii2 3444434334210HHHHHHHHz ziiz z HHii441解：对于行星轮系解：对于行星轮系1-2-3-H对于行星轮系4-2-2-3-H最后可得总传动比最后可得总传动

12、比 为为14i例例3：z1=z2=48，z2=18,z3=24， 1 1=250 rad/s=250 rad/s， 3 3= 100 rad/s= 100 rad/s，方，方向如图所示。求向如图所示。求： H 34100250HH2H231132132313113zzzziHHHHH3418482448s/rad50HH1H3H2解：讨论：能否用公式 表示齿轮1和齿 轮2的关系？ 12212121 - zziHHHHH定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系l 混合轮系：混合轮系：轮系中既包含定轴轮系又包含周轮系中既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成。转轮系，或由几个周转轮系组成。混合轮

13、系传动比的求解方法：混合轮系传动比的求解方法：将混合轮系分解为几个基本轮系；将混合轮系分解为几个基本轮系；分别计算各基本轮系的传动比；分别计算各基本轮系的传动比；寻找各基本轮系之间的关系；寻找各基本轮系之间的关系；联立求解。联立求解。行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系例例4：z z1 1=20=20，z z2 2=30=30， z z2 2=20=20， z z3 3=40=40， z z4 4=45=45， z z4 4=44=44， z z5 5=81=81， z z6 6=80 =80 求求： i1612234456H32020403023123113zzz

14、zi对于定轴齿轮机构对于定轴齿轮机构1-2-2-3有：有：99. 045808144104654665665zzzziHHHHHH01. 099. 0166HHi对于行星轮系对于行星轮系5-4-4-6-H有：有：又有：又有：3H30001. 0336116Hi解：解：得：得：v例例5：如图为某涡轮螺旋桨发动机减速器，已知发动机输入转：如图为某涡轮螺旋桨发动机减速器，已知发动机输入转速速 ，各轮齿数，各轮齿数v计算螺旋桨的转速计算螺旋桨的转速 ，并判断，并判断 转向（与转向（与 同向还是反向）同向还是反向）min/125001rn 。89,29,31534231zzzzzzrnrn1n解：如图可

15、知，齿轮解：如图可知，齿轮1、2、3和系杆和系杆H组成一差动轮系，齿轮组成一差动轮系，齿轮3、4、5组成定轴轮系组成定轴轮系对于差动轮系对于差动轮系1-2-3-H对于定轴轮系对于定轴轮系3-4-513313113zznnnnnniHHHHH35535 3zznniH由于由于 则则Hnnnn533,Hnzzn353min/10331 .12min/125001 .121111351311rrinnnzzzznniHHrHH由由 为为“+”，知，知 与与 转向相同转向相同Hi1rn1n例例6 6 汽车差速器汽车差速器1355335zznnnniHHH)(2153nnnH211zznnH)(2153

16、nnnH53nn Hnnn53汽车直行汽车直行)(2153nnnHLrLrnn53HHnrLrnnrLrn53汽车左转汽车左转 主、从动轴之间距离较主、从动轴之间距离较远时，用多级定轴轮系远时，用多级定轴轮系实现大传动比，可使传实现大传动比，可使传动外廓尺寸动外廓尺寸( (图中实线所图中实线所示示) )较一对齿轮传动较一对齿轮传动( (图图中双点划线所示中双点划线所示) )小，节小，节约材料和减轻重量，且约材料和减轻重量，且制造、安装方便。制造、安装方便。一、传动较远距离的运动和动力一、传动较远距离的运动和动力在主动转速和转在主动转速和转向不变的情况下，向不变的情况下，利用轮系可使从利用轮系可

17、使从动轴获得不同转动轴获得不同转速和转向。速和转向。如图所示汽车变如图所示汽车变速箱，按照不同速箱，按照不同的传动路线，输的传动路线，输出轴可以获得四出轴可以获得四挡转速挡转速( (见下表见下表) )。二、实现分路、变速传动二、实现分路、变速传动输入轴输入轴输出轴输出轴 三、获得较大传动比三、获得较大传动比采用周转轮系，可用较少的齿轮获得很大的传动采用周转轮系，可用较少的齿轮获得很大的传动比，如双排外啮合行星轮系传动比可达比，如双排外啮合行星轮系传动比可达1000010000。（教材（教材P147P147例题）例题）v在主动轮转向不变的条件下，利用轮系可以在主动轮转向不变的条件下，利用轮系可以

18、改变从动轴的转向，以适应工作需要。改变从动轴的转向，以适应工作需要。v例如：例如：v （）汽车的倒车（）汽车的倒车v （）机床丝杠的反向传动（）机床丝杠的反向传动四、改变从动轮的转向四、改变从动轮的转向 五、运动合成和分解五、运动合成和分解合成运动是将两个输入运动合成为一个输出运动；分解运动合成运动是将两个输入运动合成为一个输出运动；分解运动是把一个输入运动按可变的比例分解成两个输出运动。合成是把一个输入运动按可变的比例分解成两个输出运动。合成运动和分解运动都可用差动轮系实现。运动和分解运动都可用差动轮系实现。如图所示的轮系，若如图所示的轮系，若z z1 1z z3 3，z z2 2 = =

19、z z2 2 ，则，则1 21323113zzzznnnniHHH 解得2nH=n1+n3该轮系可以把两个输入运动合成一个运动输出。下图所示汽车后桥差速器是差动轮系分解运动的典型实例。 六、其他如利用轮系可以使一个主动构件同时带动若如利用轮系可以使一个主动构件同时带动若干个从动构件转动，实现分路传动。干个从动构件转动，实现分路传动。利用行星轮系还可在较小外廓尺寸下实现大利用行星轮系还可在较小外廓尺寸下实现大功率传动。功率传动。1.利用轮系还可使输出构件实现复合运动，如利用轮系还可使输出构件实现复合运动，如下下图图所示机械手手腕机构。所示机械手手腕机构。返回目录一、渐开少齿差行星传动简介一、渐开

20、少齿差行星传动简介渐开线少齿差行星传动渐开线少齿差行星传动是由内齿轮是由内齿轮1 1、行星轮、行星轮2 2、行星架行星架H H、等速输出机构、等速输出机构3 3和输出轴和输出轴V V等组成，属等组成，属于于K-H-VK-H-V型传动。内齿圈型传动。内齿圈1 1固定，行星轮比内齿轮固定，行星轮比内齿轮只少几个齿只少几个齿( (一般差一般差1 14 4个齿个齿) )，齿廓曲线为渐开，齿廓曲线为渐开线线. .等速输出机构多用孔等速输出机构多用孔销输出机构。销输出机构。 通常行星架主动，行星通常行星架主动，行星轮从动，由轮从动，由V V轴输出，用轴输出，用于减速。于减速。V V轴的转速即为轴的转速即为

21、行星轮的绝对转速。该行星轮的绝对转速。该轮系的传动比为轮系的传动比为 由上式可以看出，齿数由上式可以看出，齿数差越小，传动比越大。差越小，传动比越大。当当Z Z1 1-Z-Z2 2 =1=1时，传动比时，传动比最大，最大，iHV=-Z2 ，称为一，称为一齿差行星传动。齿差行星传动。渐开线少齿差行星传动渐开线少齿差行星传动的传动比较大、结构紧的传动比较大、结构紧凑，但效率较低，行星凑，但效率较低，行星架轴承的寿命较短，故架轴承的寿命较短，故目前只用于小功率传动目前只用于小功率传动二、摆线针轮行星传动二、摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动属于一齿差的属于一齿差的K-H-VK-H-V型行星传动。其传型行星传动。其传动原理、运动输出动原理、运动输出机构等均与渐开线机构等均与渐开线一齿差行星传动相一齿差行星传动相同，唯一区别在于同，唯一区别在于齿轮的齿廓不是渐齿轮的齿廓不是渐开线，而是摆线。开线，而是摆线。摆线针轮传动的主要优摆线针轮传动的主要优点是传动比大，体积小点是传