机械设计基础第5章轮系

1、第 16 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月19日 章节名称第5章 轮系5-1 轮系的类型5-2 定轴轮系及其传动比5-3 周转轮系及其传动比 教学内容1、轮系的类型；2、定轴轮系传动比；3、周转轮系的组成； 4、周转轮系的传动比教学目的与 要 求1.理解轮系的概念和类型；2.熟练掌握定轴轮系传动比的计算方法；3.掌握周转轮系传动比的计算方法； 重 点1、定轴轮系传动比；2、周转轮系传动比；难 点1、定轴轮系传动比；2、周转轮系传动比；作 业P85： 5-1；5-2；5-3； 5-8； 5-9； 5-10；教学手段多媒体参考资料机械设计基础知识要点及习题解

2、析 第第5 5章章 轮系及其设计轮系及其设计51 轮系及其分类轮系及其分类52 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比53 周转轮系的传动比周转轮系的传动比54 复合轮系的传动比复合轮系的传动比55 轮系的应用轮系的应用由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。51 齿轮系及其分类51 轮系及其分类51 轮系及其分类一、定轴轮系一、定轴轮系轮系运转时，各轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定不动的。平面轮系：各轮轴线均平行。51 轮系及其分类空间轮系：各轮轴线不平行。2、构造：1、3-中心轮（太阳轮）H-系杆 (行星架、转臂)13H22基本构件轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个 齿轮的固定轴线转动

3、。二、周转轮系二、周转轮系（回转轴线重合）行星轮定义：1、51 轮系及其分类3 3、分类分类： 按自由度分：按自由度分：中心轮中心轮1、3均不固定均不固定132H13H2-差动轮系差动轮系Ph=2F=3n- -2Pl - - Ph=34- -24- -2=2n=4Pl =4特征特征:51 轮系及其分类 按自由度分：按自由度分：F=2 差动轮系差动轮系n=3132H132H行星轮系行星轮系中心轮中心轮1 1、3 3均不固定均不固定特征：特征：Pl = =3Ph= =2F=3n- -2Pl - - Ph=33- -23- -2=1特征：特征：中心轮中心轮1 1或或3 3有一个固定有一个固定3 3、

4、分类分类：51 轮系及其分类 按自由度分：按自由度分：中心轮中心轮1固定（外齿轮）固定（外齿轮）F=1 行星轮系行星轮系中心轮中心轮3固定（内齿轮）固定（内齿轮） F=1 行星轮系行星轮系3 3、分类分类：51 轮系及其分类周转轮系的判别112233HH若均不固定-差动轮系差动轮系有一个固定-行星轮系行星轮系不固定-差动轮系固定-行星轮系若12H1o51 轮系及其分类 按中心轮个数分按中心轮个数分： ( (基本构件基本构件) )2K-H2K-H中心轮用中心轮用K K，系杆用，系杆用H H 表示。表示。132H单排单排3 3、分类分类：51 齿轮系及其分类 按中心轮个数分按中心轮个数分：( (基

5、本构件基本构件) )中心轮用中心轮用K K，系杆用，系杆用HH表示。表示。23H122K-H2K-H双排双排3 3、分类分类：51 齿轮系及其分类 按中心轮个数分：按中心轮个数分：( (基本构件基本构件) )3K3K中心轮个数为中心轮个数为K K，系杆用，系杆用HH表示。表示。13224H3 3、分类分类：51 轮系及其分类51 轮系及其分类三、混合轮系和复合轮系三、混合轮系和复合轮系定轴轮系+周转轮系混合轮系周转轮系+周转轮系复合轮系分隔29轮系的分类按轴线间的相对位置分按轴线是否固定定轴轮系周转轮系混合轮系、混合轮系平面轮系空间轮系51 轮系及其分类从计算轮系的传动比来看从计算轮系的传动比

6、来看温故知新轮系的分类按轴线间的相对位置分按轴线是否固定定轴轮系周转轮系混合轮系、混合轮系平面轮系空间轮系52 定轴轮系的传动比一、传动比：一、传动比：输入轴与输出轴角速度（转速）之比。ABBABAABzznniBAAABBABABABzziABABzzi1、一对啮合传动齿轮的传动比大小：2、一对啮合传动齿轮的转向关系：52 定轴轮系的传动比1233445求：i15122112zzi233223zzi344343zzi455454zzi5115i5443322154432312iiii45342312zzzzzzzz所有主动轮齿数之积到从所有从动轮齿数之积到从推广：BABAiBAAB主从zz二

7、、举例：二、举例：52 定轴轮系的传动比1233445主从zziBAAB讨论讨论每对齿轮的主、从关系是由AB的运动方向确定的；若AB两轴线平行，iAB可用“ ”表示，“+”表示转向相同，“”表示转向相反；若AB两轴线不平行，iAB则用箭头表示；4534231215zzzzzzzzi对平面轮系，传动比总有“ ”号，其符号可用箭头法，也可用(-1)m确定，对空间轮系，只能用箭头法确定转向；轮2在传动比式中不起作用，称为“惰轮”。外啮合次数；m53 周转轮系的传动比周转轮系的传动比如何求周转轮系的传动比如何求周转轮系“定轴轮系”理论依据：各构件加各构件加“ - H H”绕绕O1123H1o1oHH1

8、H2H3前提条件： 保证各个构件之间的相对运动不变一、传动比计算一、传动比计算机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。设各构件转动方向相同（转化机构）5353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比123H123H1o思 路：所有主动轮齿数之积到从所有从动轮齿数之积到从BABAiBAAB主从zz1233445温故知新温故知新定轴轮系的传动比计算传动比的大小计算传动比的大小计算转向关系的表示方转向关系的表示方法法 若AB两轴线平行，可用“ ”表示： “+”表示转向相同 “”表示转向相反 对平面平面轮系，传动比总有“ ”号，其符号 可用箭头法，也可用(-1)m确定， 对空间空间轮系，只能用箭头

9、法确定转向若AB两轴线不平行，iAB则用箭头用箭头表示外啮合次数；m周转轮系“定轴轮系”理论依据：各构件加各构件加“ - H H”绕绕O1123H1o1oHH1H2H3前提条件： 保证各个构件之间的相对运动不变一、传动比计算一、传动比计算机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。设各构件转动方向相同（转化机构）5353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比123H1o思 路：123H1o1o123H1oHH1H2H3构件构件转化前（周转轮系）转化前（周转轮系）转化后（转化后（“定轴轮系定轴轮系” ）123H机架机架1H1H223H3H0HHH3HHH2H1HH005353 周转轮系的传动比

10、周转轮系的传动比123H1o1o123H1oH1H2H3转化机构的传动比：Hi13HH31HH3113zz“”号表示在转化机构中，轮1、轮3的转向相反。主从通式：zziHBHAHBHAHABH1H3H22312zzzz5353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比主从通式：zziHBHAHBHAHAB注意：注意： 转化机构的角速比ABHABii 由转化机构按定轴轮系计算方法求得。主从zz其中：“”仅表示转化机构中各构件的相对转向，而不是各 在 中，已知其二，可求其一；它们既包含大小又包含转向，若已知的两转速转向相同，同号值代入；否则异号值代入。求得的转速方向与其符号相同的已知转速方向一致。HBA、

11、5353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比构件的真实转向。 任何时候均不能直接在周转轮系上用(-1)m或箭头直接判 断从动件的转向 三轴线必须平行，否则不能应用上式。HBA、 当B=0时133113zziHHHHHHi2112HHAHABiAHi1HABAHii1 行星轮系HH225353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比主从通式：zziHBHAHBHAHAB123H注意：注意：。，求，已知Hizz1319030123HHnn111311zziH430901HHHHHHHnnnnnni313131132132zzzz2132zzzzHn1Hn2Hn35353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比例

12、例111 解：二、举例二、举例行星轮系1、H转向相同。，求，1322199100101100Hizzzz1223H解：Hi11100100991011100001100001Hi1003z若10010010110011Hi10011001HiHHHHHnnnnnni3131132) 1(HHnnn012312zzzz2312zzzz2) 1(2312zzzz2) 1(213211zzzziH1、H转向相同1、H转向相反Hn1Hn3Hn25353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比例例112 行星轮系，已知504030203221zzzz123H2解：解：HHHnnnni31132312zzzz

13、402050302001001HHnnrpm.nH6595求求 402050302001002HHnnrpm.nH22165与与n1、n3转向相同转向相同21 ）（Hn3Hn1Hn25353 周转轮系的传动比周转轮系的传动比，min/rnmin/rn20010031例例113 （1）当）当n1与与n3转向相反时，转向相反时， n3的大小和方向；的大小和方向；（2）当）当n1与与n3转向相同时，转向相同时， n3的大小和方向。的大小和方向。与与n n1 1转向相反、转向相反、与与n n3 3转向相同转向相同差动轮系差动轮系定轴轮系+周转轮系混合轮系混合轮系周转轮系+周转轮系复合轮系复合轮系组合轮

14、系组合轮系5454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比一、求解步骤一、求解步骤1、划分轮系（关键）定轴轮系行星轮系2、分别建立各轮系的传动比方程H223344225454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比111、划分轮系2、分别建立各轮系的传动比方程3、找联系条件，联立求解22 nnHHiii2121)1 (2412zzzz32434242zzzznnnniHHH行星轮系：122112zznni定轴轮系：5454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比定轴轮系行星轮系H212342421zziH二、轮系的划分方法二、轮系的划分方法1 1、先找行星轮（从这里入手）、先找行星轮（从这里入手）2 2、再找系

15、杆、再找系杆H H3 3、找中心轮、找中心轮与行星轮相啮合，并且与系杆共轴线与行星轮相啮合，并且与系杆共轴线轴线不固定的齿轴线不固定的齿轮轮支承行星轮，使行星轮支承行星轮，使行星轮作公转运动（但不一定是杆状）作公转运动（但不一定是杆状）5454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比定轴轮系定轴轮系行星轮系行星轮系H2123412314H2为行星轮1、3为中心轮1、5为中心轮4为行星轮5为系杆H为系杆（3固定）1、2、3、5行星轮系行星轮系（1 、5均不固定）1、4、5、H 差动轮系5差动轮系划分轮系从行星轮入手5454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比例例114 21325351513zzzznn

16、nni41545151zzzznnnniHHH54 组合组合轮系的传动比123234H5561、2、2、3-定轴轮系定轴轮系3、4、5、H-差动轮系差动轮系5、6-定轴轮系定轴轮系划分轮系例例115电动卷扬机的减速器，已知各轮齿数及n1，求n5。122334512235差动轮系345定轴轮系34554 组合轮系的传动比例例116解：1、划分轮系差动轮系差动轮系定轴轮系定轴轮系1223345122353453455454 组合轮系的传动比组合轮系的传动比差动轮系差动轮系HHHnnnni311312zz2132zzzz定轴轮系定轴轮系5353nni435411zzzz）（35zz24.285115

17、nni联系条件：联系条件：335nnnnH，联立求解：联立求解：rpmn35.515与n1同向。11）（54 复合轮系的传动比减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。11553324H24解：2、3、4、H2、11、55、4HHHnnnni42423423zzzz24zz211221zznni1212nzzn 51451414zzzznni154154nzzzzn设n1为顺时针1nHHHnnnni4242HHnnzzzznnzz1455112124zz-差动轮系-定轴轮系2 n4nHn2Hn42n4nn2、n4转向相反 n2、n4以异号代入 差动

18、轮系定轴轮系例例11754 复合轮系的传动比11553324H24解：1n2n4n代入数据，计算得：198000011HHnni 当输出轴H转一圈时，输入轴1转1980000圈。min14401375198000019800001nTh24提问：nH的转向nH为“+”号，表明其转向与n2相同。nH为“+”号，表明其转向与n1相同。例例117减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。54 复合轮系的传动比 图示轮系，已知：n1=1500rpm，z1=20，z2=z2=40，z4=20，z3=15，z3=30，z5=80，z7=15，z8=30，各轮均

19、为标准直齿轮，试求nH的大小与方向。1223346587Hn1解：划分轮系6、7、8、H-差动轮系HHHnnnni866868zz56nn 1551nni2154zzzz38nn 1331nni213233zzzzzz81328762zzz60代入（） ：603031500281500HHnn解得 ：rpmnH3 .208负号表示与n6反向、与n8同向。例例118第 17 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月22日 章节名称5-5轮系的应用第9章 机械零件设计概论9-1 机械零件设计概论9-2 机械零件的强度9-5机械制造常用材料及其选择 教学内容1、轮系的

20、类型；2、定轴轮系传动比；3、周转轮系的组成； 4、周转轮系的传动比教学目的与 要 求1.掌握机械设计的设计依据、设计方法；2.零件强度校核计算；3.常用材料的选择； 重 点1、机械零件许用应力计算；2、机械零件安全系数计算；难 点1、机械零件许用应力计算；2、机械零件安全系数计算；作 业P129：9-2；9-3；9-5；9-9教学手段多媒体参考资料机械设计基础知识要点及习题解析 55 轮系的应用一、相距较远的两轴之间的传动一、相距较远的两轴之间的传动二、实现变速传动二、实现变速传动55 轮系的应用634152H55 轮系的应用55 轮系的应用车床走刀丝杠三星轮换向机构实现分路传动实现分路传动5