机械设计基础课件第7章

1、 第七章 轮 系 设 计 第七章 轮系及减速器 前面我们介绍的是一对齿轮组成的传动。在实际机械中，常常要采用一系列互相啮合的齿轮组成的传动7-1 轮系的分类(Type of Gear Train) 轮系由圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等类型的齿轮组成。通常根据轮系运动时齿轮轴线位置是否固定，将轮系分为定轴、周转和复合轮系。轮系在传动时，所有齿轮轴线的位置固定不变，称为定轴轮系。一、定轴轮系二、周转轮系轮系在传动时，至少有一个齿轮轴线可绕另一齿轮的固定轴线转动的轮系称为周转轮系。三、复合轮系在机械传动中，为满足传动的功能要求，又将几个基本的定轴和周转轮系组合在一起，或将几个基本的周转轮系组合一起，

2、称复合轮系。轮系的分类传动比要素包括：1、大小 2、方向7-2 定轴轮系的传动比(Transmission Ratio of Ordinary Gear Train)轮系传动比是指轮系中指定的首末两个齿轮a、b的角速度或转速之比一、一对圆柱齿轮的传动比（各齿轮轴线平行）（a）可在传动比中引入正负号，a、b轮转向相同，用正号； 转向相反，用负号。外啮合取负，内啮合取正。（b）直接在运动简图中用箭头标出。二、一对圆锥齿轮的传动比（各齿轮轴线不平行）三、蜗轮蜗杆传动的传动比 （各齿轮轴线不平行）方向只能用箭头表示，根据蜗杆转向及螺旋线方向确定。方向只能用箭头表示，箭头同时指向节点或同时背离节点定轴轮

3、系的传动比推广一般：四、定轴轮系传动比的计算公式下面我们通过一个例子找出定轴轮系传动比计算的一般规律。指定轮1、5为首末轮，计算i15。分析：为计算i15，先计算各对啮合齿轮传动比。注意：对于含有不平行轴的轮系，转向不能由正负号决定，只能用箭头表示。定轴轮系的传动比例1：图示轮系中，已知各轮齿数，蜗杆1为左旋，转向如图所示。蜗杆2为右旋。试求传动比i17的大小及n7的方向。解：定轴轮系的传动比7-3 周转轮系传动比计算(Transmission Ratio of Epicyclic Gear Train)一、周转轮系的组成中心轮：（不多于2个）绕固定轴线回转的齿轮如1、3行星轮： （若干个）绕

4、自身轴线转动的同时又随自身轴 线一起绕固定轴线OH或 O1转动，如齿轮2系杆：（一个）支撑行星轮的构件H注意：O1、O3、OH重合，否则无法转动。差动轮系：自由度为2行星轮系：自由度为1(固定中心轮3或1)二、周转轮系传动比计算1.与定轴轮系的不同点由于周转轮系中行星轮兼有自转和公转的复杂运动, 因此不能直接采用定轴轮系计算传动比的方法。2.处理方法若将轮系中系杆H视为机架，周转轮系变为定轴轮系。由相对运动原理，给整个周转轮系加一个绕系杆的固定轴线转动的角速度 ，并不改变轮系中任意两构件的相对运动关系，但“系杆”成为“静止”的机架，原周转轮系变为假想的定轴轮系，称为原周转轮系的转化轮系。 周转

5、轮系传动比计算周转轮系传动比计算可以列相应公式：周转轮系传动比计算既然周转轮系的转化机构为一定轴轮系，因此转化机构中输入轴和输出轴之间的传动比可用定轴轮系传动比的计算方法求出，转向也可用定轴轮系的判断方法确定推广到一般：3）i13H 、i12H 等不是周转轮系中的实际传动比，而是转化 轮系中的传动比，应用此公式求实际的传动比i13 、i12。1）上式只适用于输入轴、输出轴轴线与系杆 H 的回转轴线重合或平行时的情况。 2）式中“”号的判断方法同定轴轮系的传动 比的正、负号判断方法相同。 应用上式时应注意：周转轮系传动比计算解：例2：Z1=80， Z2= 25， Z2=35， Z3=20，n3=

6、200r/min, n1=50r/min，方向相反，求nH的大小和方向周转轮系传动比计算求得nH=12.12r/min, 为“+”，方向与轮1的相同例3：已知：Z1=25， Z2= 21， Z2=32， Z3=41，n1=960r/min, 求nH的大小和方向求得nH=462.37r/min, 为“+”，方向与轮1的相同解：周转轮系传动比计算7-4 复合轮系的传动比(Transmission Ratio of Compound Gear Train)图示轮系能否给整个机构一个-nH转化为定轴轮系呢？计算混合轮系的传动比必须首先分清组成它的定轴轮系和周转轮系，再分别用定轴轮系和周转轮系传动比的计

7、算公式写出算式，然后根据这些轮系的组合方式联立解出所求的传动比。找周转轮系的方法是：先找行星轮，支持行星轮的是系杆H，而与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮。剩下的为定轴轮系或另一周转轮系因此计算混合轮系传动比的首要问题是如何正确划分混合轮系中的定轴轮系和周转轮系，而其中关键是找出各个周转轮系。例4：z1=24, z2=33, z2=21, z3=78, z3=18, z4=30, z5=78,求传动比i15 对周转轮系：对定轴轮系：3）联立求解解：1）划分轮系行星轮2-2+系杆H（5）+中心轮1、3 为基本周转轮系剩下：3-4-5 为定轴轮系2）列传动比计算式复合轮系的传动比7-5 轮系的功能

8、(Function of Gear Train)1、实现相距较远的两轴之间的传动如下图所示用四个小齿轮代替一对大齿轮实现啮合传动，既节省空间、材料，又方便制造、安装。2、实现大传动比的传动轮系的功能例5：已知Z1=100 , Z2=101 , Z2=100 , Z3=99 , 求iH1又若将z3由99改为100，则3、实现变速换向传动下图是一汽车三轴四速变速箱传动图。轮系的功能4、实现分路传动下图是二轴转床的分路传动图轮系的功能5、实现运动的合成和分解在机床、汽车、补偿机构中均有应用。右图，Z1=Z3轮系的功能本章英语单词定轴轮系 ordinary gear train周转轮系 epicycl

9、ic gear train行星轮系 planetary gearing (planetary gear train)差动轮系 differential gear train混合轮系 compound epicyclic gear train内齿轮 annulus gear wheel (annular gear)外齿轮 external gear中心轮 central gear行星轮 epicyclic gear (planet gear)系杆 planet cage输入齿轮 input gear输出齿轮 output gear传动比 transmitting ratio减速器 speed r

10、educer本章小结内容归纳本章小结 重点学习内容 1.定轴轮系传动比计算。 2.周转轮系传动比计算。解： 1）分析及划分轮系行星轮4- H- Z3- Z5-构成周转轮系剩下的Z1-Z2-Z2-Z3-为定轴轮系2）分别列方程习题1：下图轮系中，Z1=20，Z2=32，Z2=18，Z3=36，Z3=20，Z4=30，Z5=80,计算轮系的总传动比i1H 。3）联立求解习题2：在图示自行车里程表的机构中，C为车轮轴。已知各轮的齿数为Z1=17，Z3=23，Z4=19，Z4=20及Z5=24。设轮胎受压变形后使28in车轮的有效直径约为0.7m。当车行一千米时，表上的指钢刚好回转一周，求齿轮2的齿数

11、。 解：1）分析及划分轮系行星轮4-4- H（2）- Z3- Z5-构成周转轮系剩下的Z1-Z2-为定轴轮系 2）分别列方程3）联立求解习题3：在图示轮系中,已知各轮的齿数为1=4=80, z3=6=20, 齿轮1的转速=70转/分,方向如图。试求齿轮6的转速6的大小和方向。 解：行星轮5-H- Z6- Z4-构成周转轮系剩下的Z1-Z2-Z3为定轴轮系联立求解得：习题4：已知各轮齿数为Z1=20,Z2=34,Z3=18,Z4=36,Z5=78,Z6=Z7=26。试求传动比i1H。答案是：i1H=2.125习题5：已知各轮齿数为Z1=Z2= 25 , Z2=Z3=Z5=20, Z4=100。试求传动比i15。答案是：i15=-9/125习题6：已知各轮齿数为Z1=6, Z2=Z2=25，Z3=57, Z4=56, 试求传动比i14。答