第十一章轮系及其设计

1、JM 返回返回第十一章第十一章JM 返回返回轮系及其设计轮系及其设计 齿轮系及其分类齿轮系及其分类 轮系的传动比轮系的传动比 轮系的功用轮系的功用 轮系的设计轮系的设计 了解轮系的组成和分类；了解轮系的组成和分类； 掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比的计算方法；掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比的计算方法； 了解轮系的主要功用和轮系的设计方法了解轮系的主要功用和轮系的设计方法本章教学目的本章教学目的本章教学内容本章教学内容本章重点：本章重点： 轮系传动比的计算轮系传动比的计算 轮系的功用轮系的功用JM 返回返回 11-1 11-1 齿轮系及其分类齿轮系及其分类 11-2 11-2

2、定轴齿轮系及其传动比定轴齿轮系及其传动比 11-3 11-3 周转齿轮系及其传动比周转齿轮系及其传动比 11-4 11-4 复合齿轮系及其传动比复合齿轮系及其传动比 11-5 11-5 轮系的功用轮系的功用 11-7 11-7 行星轮系的类型选择及设计行星轮系的类型选择及设计JM 返回返回齿轮系齿轮系：由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系11-1 11-1 齿轮系及其分类齿轮系及其分类JM 返回返回一、轮系的分类：一、轮系的分类： 指各齿轮轴线的位置都相对机架固定不动的齿轮传动指各齿轮轴线的位置都相对机架固定不动的齿轮传动系统。系统。NoImageNoImageJM 返回返回在定轴轮系中，所有

3、齿轮的在定轴轮系中，所有齿轮的轴线均平行轴线均平行在定轴轮系中，所有齿轮在定轴轮系中，所有齿轮的轴线不都平行。的轴线不都平行。1234JM 返回返回 轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕其他轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕其他固定轴线作回转运动。固定轴线作回转运动。几何轴线是运动的，至少有一个或有多个。几何轴线是运动的，至少有一个或有多个。与行星轮啮合的齿轮与行星轮啮合的齿轮, ,用用“K”K”表示最多表示最多 有两个；特殊时有一个。有两个；特殊时有一个。持行星轮的构件持行星轮的构件, ,用用“H”H”表示。只有一个表示。只有一个1234HOOJM 返回返回2)周转轮系的分类周转轮系的

4、分类v差动轮系：差动轮系： 自由度为自由度为2的周转轮系的周转轮系。（2）根据基本构件的组成分）根据基本构件的组成分：v2K-H型：有型：有2个中心轮个中心轮。3K型型周转轮周转轮系系2K-H型周转型周转轮系轮系（1）根据其自由度的数目分：）根据其自由度的数目分：v行星轮系：行星轮系： 自由度为自由度为1的周转轮系。的周转轮系。v3K型：有型：有3个中心轮。个中心轮。F=3n-2PL-PH=34-2 4-2=2F=3n-2PL-PH=33-2 3-2=1JM 返回返回3.3.复合轮系：复合轮系： 既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分，或是由几既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分，或是由几部

5、分周转轮系组成的复杂的齿轮传动系统。部分周转轮系组成的复杂的齿轮传动系统。JM 返回返回JM 返回返回 i1m=1 /m mmi111321432 mmzzzzzzzzmm1433221 11-2 11-2 定轴齿轮系的传动比定轴齿轮系的传动比JM 返回返回 ：1 12 22 21 1121212pvp12vppJM 返回返回 1232112vp1vp212O2O2O1O1PttJM 返回返回Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3z z1 1 z z2 2 zz3 3 zz4 4 z z2 2 z z3 3 z z4 4 z z5 5 =z z1 1 zz3 3 zz4 4 z z3 3 z z4 4

6、z z5 5 =i15 = 1 /5JM 返回返回i14 = - - Z2Z1Z4Z3123456i16 = Z2Z1Z4Z3Z6Z512345678i18 =Z2Z1Z4Z3Z6Z5Z8Z71234例二JM 返回返回1、周转齿轮系的转动特点、周转齿轮系的转动特点 由行星轮、中心轮、转臂和机架组成。行星轮绕自身几何由行星轮、中心轮、转臂和机架组成。行星轮绕自身几何轴线回转（自转），同时随转臂绕中心轮轴线回转（公转）。轴线回转（自转），同时随转臂绕中心轮轴线回转（公转）。OH312H31211-3 11-3 周转齿轮系及其传动比周转齿轮系及其传动比233中心轮中心轮行星轮行星轮转臂转臂HJM 返

7、回返回2、周转齿轮系传动比的计算（反转法）、周转齿轮系传动比的计算（反转法）- H 1 H 3假定转向相同假定转向相同123H123HJM 返回返回构件名称构件名称各构件的绝对角速度各构件的绝对角速度各构件的相对角速度各构件的相对角速度转臂转臂中心轮中心轮1中心轮中心轮3 H 3 1 HH = H - H = 0 1H = 1 - H 3H = 3 - H 转化齿轮系的传动比就可以按定轴齿轮系传动比转化齿轮系的传动比就可以按定轴齿轮系传动比求解：求解：13H3H1H3H1H13zzi Hi1313i1313iiH JM 返回返回1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 3、周转轮

8、系传动比计算的一般公式、周转轮系传动比计算的一般公式1. 上式只适用于转化轮系首末两轮轴线平行的情况。上式只适用于转化轮系首末两轮轴线平行的情况。 2. 齿数比之前要加齿数比之前要加“+”号或号或“”号来表示各对齿轮之间号来表示各对齿轮之间的转向关系。的转向关系。 3. 将将1、n、H 的数值代入上式时，必须同时带的数值代入上式时，必须同时带“”号。号。 注意事项：注意事项：v正号机构：转化轮系的传动比为正号机构：转化轮系的传动比为“+”的周转轮系的周转轮系v负号机构：转化轮系的传动比为负号机构：转化轮系的传动比为“”的周转轮系的周转轮系JM 返回返回例例1：在图示的轮系中，设在图示的轮系中，

9、设z1=z2=30, z3=90, 试求在同一时间内当构试求在同一时间内当构件件1和和3的转数分别为的转数分别为n1=1, n3=-1(设逆时针为正设逆时针为正)时，时，nH及及i1H的值。的值。1321323113zzzzzznnnniHHH HHnn331 21 Hn211 HHnni（负号表明二者的转向相反）（负号表明二者的转向相反）3309011 HHnn此轮系的转化机构的传动比为此轮系的转化机构的传动比为：解解：JM 返回返回例例2：已知齿数：已知齿数z1=30， z2=20， z2= z3 = 25， n1=100r/min，n3=200r/min。 求求nH。1H2322213解

10、：解：2132H3H1H13zzzznnnni 1） n1与与n3 同向，同向， n1=100r/minn3=200r/min代入，可得代入，可得25302520n200n100iHHH13 nH=-100r/min25302520n200n100iHHH13 nH=700r/min可得可得所求转速的方向，须由计算结果得正负号来决定，决不能在图形所求转速的方向，须由计算结果得正负号来决定，决不能在图形中直观判断！中直观判断！2） n1与与n3 反向，即用反向，即用 n1=100r/min，n3= -200r/min代入代入，JM 返回返回OHK(3)H212O1例例3:在图示的周转轮系中，设已

11、知在图示的周转轮系中，设已知 z1=100, z2=101, z2=100, z3=99,试求传动比试求传动比 iH1。轮轮3为固定轮为固定轮(即即n3=0)HHii1311 10000999910010099101213213 zzzziH)10000(100001100009999111 HHii 当系杆转当系杆转10000转时，轮转时，轮1转转1转，其转向与系杆的转转，其转向与系杆的转向相同。向相同。解解：该轮系为行星轮系，其传动比：该轮系为行星轮系，其传动比：JM 返回返回例例3（续（续)v若将若将z3由由99改为改为100，则，则100001010010010010010121321

12、3 zzzziH1001100001010011 Hi当系杆转当系杆转100转时，轮转时，轮1反向反向转转1转。转。1001 Hi行星轮系中行星轮系中从动轮的转向从动轮的转向不仅与不仅与主动轮的转向主动轮的转向有关，有关，而且与轮系中而且与轮系中各轮的齿数各轮的齿数有关。有关。OHK(3)H212O1JM 返回返回1. 对于由圆柱齿轮组成的周转轮系，行星轮对于由圆柱齿轮组成的周转轮系，行星轮2与与中心轮中心轮1或或3的角速度关系可以表示为：的角速度关系可以表示为：;122112zziHHH 233223zziHHH 2. 对于由对于由圆锥齿轮圆锥齿轮所组成的周转轮系，其行所组成的周转轮系，其行

13、星轮和基本构件的回转轴线星轮和基本构件的回转轴线HH 22HHHi 2112 上述公式只可用来计算基本构件的角速度，而上述公式只可用来计算基本构件的角速度，而不能不能用来计算行星轮的角速度。用来计算行星轮的角速度。JM 返回返回小结：小结：1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 在周转轮系各轮齿数已知的条件下，如果给定在周转轮系各轮齿数已知的条件下，如果给定 1、 n和和 H中的两个，第三个就可以由上式求出。中的两个，第三个就可以由上式求出。对于行星轮系，有一个中心轮的转速为零，这时在另一对于行星轮系，有一个中心轮的转速为零，这时在另一中心轮和系杆的角速度中，只要再给定一个，其

14、运动便是中心轮和系杆的角速度中，只要再给定一个，其运动便是确定的了，利用上式便求出该轮系的传动比为：确定的了，利用上式便求出该轮系的传动比为：JM 返回返回 1 1、复合齿轮系：、复合齿轮系：既含有定轴齿轮系，又含有行星齿轮系既含有定轴齿轮系，又含有行星齿轮系 ， 或者含有多个行星齿轮系的传动。或者含有多个行星齿轮系的传动。11-4复合轮系的传动比复合轮系的传动比JM 返回返回A331254KBBBi11 J)1 ( 3513zzzzJM 返回返回 BBi11BA51)1)(1(5 313zzzzi1A i5BA331254JKB5AJM 返回返回JM 返回返回已知：已知：z z1 1=30=

15、30， z z2 2=20=20， z z22=30=30， z z3 3 = = 2525， z z4 4 = = 100 100 n n1 1=100r/min=100r/min， 求求i i1H1H。OH12324H2342）分列方程）分列方程3）联立求解：）联立求解：1）分清轮系：分清轮系：,zzzznnnn3243H4H2 1221zznn 1-2为两定轴轮系，为两定轴轮系，2-3-4, H为行星轮系。为行星轮系。0,42nnn21212nzzn914) 1(122411zzzznniHH（方向与（方向与n1同向）同向）JM 返回返回例例 ：已知：已知z1= 1(右旋右旋), z1=

16、101, z2=99, z4=100, z5=1(右旋右旋), z5=100, z2= z4 , n1=100r/min，试求转臂，试求转臂H的转速的转速nH。解：解： 1 1、分清轮系、分清轮系2、分列方程、分列方程1zzzznnnn3243H4H2 2221221nn,99100n,zznn 444514541,100101,nnnzzzznn3 联立求解联立求解 min/r198001n,1n100101n99100HHH （方向与（方向与n2同向）同向）2342-3-4, H为行星轮系；为行星轮系；1-2，1-5-5-4为两定轴轮系。为两定轴轮系。115543422HJM 返回返回例：

17、已知例：已知: z1=50，z2=100，z3 = z4 = 40, z4 =41, z5 =39, 求求: i13 。解解:1:1、分清轮系、分清轮系: : 3-4-4-5, 2(H)组成行星轮系组成行星轮系; ;1-2组成组成两定轴轮系。两定轴轮系。2、分列方程、分列方程3、 联立求解联立求解 3452144354H5H3H35zzzzi (a)122112zzi (b)41zzzz1zzi 4354123113 39i41z,39z1354 H2 5, 0 其中其中HHHHii353553531改变齿数可实现换向传动！改变齿数可实现换向传动！组合机床走刀机构组合机床走刀机构4543JM

18、返回返回1634252H(a)H1313452H2(c)图图(a)1、2、2、3、H为为F = 1的行星齿轮系的行星齿轮系2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)4、5、6、H为为F = 1的行星齿轮系的行星齿轮系46H46H46H4zz1i1nni (b)46 213241zz1zzzz1nn (b)634152H2H1JM 返回返回如图如图(b), 1、2、2、3、H组成组成 F = 1的行星齿轮系的行星齿轮系142H3(a)24(b)1H32 223K型齿型齿轮系轮系 2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)齿轮齿轮3、2、2、4、H组成组成 F = 1的行星齿轮系的行星