机械基础 教学最好的PPT 第六章-轮系 (公开课)

第六章轮系本章主要内容及教学目的◆齿轮系及其分类◆定轴轮系的传动比的计算◆周转轮系的传动比的计算◆复合轮系传动比的计算

◆了解轮系的组成和分类；◆掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的计算方法；

本章重点：周转轮系传动比的计算主要内容教学目的§6—1轮系及其分类

轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。

轮系定轴轮系（普通轮系）

周转轮系

复合轮系

定+周

周+周

§6—1轮系及其分类

（续）一、定轴轮系及图例

定义：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。（导弹发射快速反应装置）§6—1轮系及其分类

（续）二、周转轮系及图例定义：至少有一个齿轮的轴线（位置不固定）绕另一齿轮的轴线转动的齿轮传动系统。§6—1轮系及其分类

（续）复合轮系：既含有定轴轮系又含有周转轮系，或包含有几个基本周转轮系的复杂轮系。三、复合轮系（混合轮系）§6—2

定轴轮系及其传动比的计算一、传动比大小的计算结论二、首未轮转向关系的确定§6—2

定轴轮系及其传动比的计算（续）1、在首未轮的轴线相互平行时，当两轮转向相同时，在其传动比前加注“+”来表示；而当两者转向相反时，在其传动比前加注“－”来表示，2、首末两轴不平行

方向用箭头表示

在运动简图上用箭头标明两轮的转向关系。传动比的大小计算：§6—2

定轴轮系及其传动比的计算（续）三、惰轮（过桥齿轮）惰轮：

不改变传动比的大小，但改变轮系的转向

§6—2

定轴轮系及其传动比的计算（续）四、定轴轮系传动比计算示例如图所示：Z1=20,Z2=40,Z2’=30,Z3=80,Z3’=30,Z4=20,Z5=15,W1=300rad/s,求W5的大小和方向。解：根据定轴轮系传动比的计算公式可知：将齿数代入上式，即结论：齿轮5的大小为112.5rad/s，方向与齿轮1相反§6—3

周转轮系及其传动比的计算一、周转轮系的组成

如图所示，黄色齿轮既自转又公转称为行星轮；绿色和白色齿轮和齿轮的几何轴线的位置固定不动称为太阳轮，它们分别与行星轮相啮合；支持行星轮作自转和公转的构件称为行星架或系杆。行星轮、太阳轮、行星架以及机架组成周转轮系。一个基本周转轮系中，行星轮可有多个，太阳轮的数量不多于两个，行星架只能有一个。行星轮：周转轮系中轴线不固定的齿轮。中心轮（太阳轮）：轴线固定并与主轴线重合的齿轮。系杆（行星架）：周转轮系中支撑行星轮的构件。机架：§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）二、周转轮系的分类根据其自由度的数目分：差动轮系：自由度为2的周转轮系。行星轮系：自由度为1的周转轮系。§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）三、周转传动比的计算原轮系转化轮系基本思路：

设法使系杆H固定不动，将周转轮系转化为定轴轮系。周转轮系的转化机构（转化轮系）：

指给整个周转轮系加上一个“-wH”的公共角速度，使系杆H变为相对固定后，所得到的假想的定轴轮系。（“相对速度法”或“反转法”）§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）示例：周转轮系加上一公共角速度“-wH”后，各构件的角速度：转化机构的传动比i13H

可按定轴轮系传动比的方法求得：一般的计算公式：§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）注意事项：1、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“+”号或“–”号来表示各对齿轮之间的转向关系。3、将ω1、ωn、ωH

的数值代入上式时，必须同时带“±”号。

§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）四、小结①在周转轮系各轮齿数已知的条件下，如果给定w1、wn和wH中的两个，第三个就可以由上式求出。②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，其运动便是确定的了，利用上式便求出该轮系的传动比为：§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）五、周转轮系传动比计算示例例1：在图示的轮系中，设z1=z2=30,z3=90,试求在同一时间内当构件1和3的转数分别为n1=1,n3=-1(设逆时针为正)时，nH及i1H的值。解：此轮系的转化机构的传动比为：（负号表明二者的转向相反）§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）例2:在图示的周转轮系中，设已知z1=100,z2=101,z2’=100,试求传动比iH1。解：轮3为固定轮(即n3=0)该轮系为行星轮系，其传动比：

当系杆（行星架）转10000转时，轮1转1转，其转向与系杆的转向相同。例2（续）:在图示的周转轮系中，设已知z1=100,z2=101,z2’=100,试求传动比iH1。§6—3

周转轮系及其传动比的计算（续）若将z3由99改为100，则当系杆转100转时，轮1反向转1转。注意：行星轮系中从动轮的转向不仅与主动轮的转向有关，而且与轮系中各轮的齿数有关。§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。复合（混合）轮系：既含有定轴轮系又含有周转轮系，或包含有几个基本周转轮系的复杂轮系。一、基本概念及计算方法§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算（续）关键是先要把其中的周转轮系部分划分出来首先找出行星轮，然后找出系杆，以及与行星轮相啮合的所有中心轮。每一系杆，连同系杆上的行星轮和与行星轮相啮合的中心轮就组成一个周转轮系在将周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分。复合轮系传动比计算的一般步骤：周转轮系的找法：1.正确划分轮系中的定轴轮系部分和周转轮系。3.将各传动比关系式联立求解。2.分别计算各轮系的传动比。§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算（续）1）划分轮系：b.

由齿轮2

’、3、4及系杆H所组成的周转轮系部分。2）计算各轮系传动比a.

定轴轮系部分例1:如图所示的轮系中，设已知各轮齿数，试求其传动比。解：a.

由齿轮1、2组成定轴轮系部分；§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算（续）轮系的传动比b.

周转轮系部分3）将（1）、（2）联立求解：§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算（续）例2：图示为一电动卷扬机的减速器运动简图,已知各轮齿数,试求:传动比i15a）双联行星轮2-2’，中心轮1、3，和系杆H（齿轮5）组成一个差动轮系；解：

1）轮系划分b）齿轮3’、4、5组成定轴轮系a）差动轮系部分：2）计算各轮系传动比§6—4

复合（混合）轮系及其传动比的计算（续）b）定轴轮系部分3）联立(1)、(2)求解一、实现分路传动：§6—5

轮系的应用

利用轮系可以使一个主动轴带动若干个从动轴同时旋转，并获得不同的转速。（机械式钟表）（某航空发动机附件传动系统图）二、获得较大的传动比§6—5

轮系的应用（续）

采用周转轮系，可以在使用很少的齿轮并且也很紧凑的条件下，得到很大的传动比。§6—5

轮系的应用（续）三、实现变速传动在主轴转速不变的条件下，利用轮系可使从动轴得到若干种转速，从而实现变速传动。§6—5

轮系的应用（续）四、实现换向传动

在主轴转向不变的条件下，可以改变从动轴的转向。（车床走刀丝杠的三星转向机构）§6—5

轮系的应用（续）五、实现结构紧凑的大功率传动在周转轮系中，多采用多个行星轮的结构形式，各行星轮均匀地分布在中心轮四周，如图所示。这样，载荷由多对齿轮承受，可大大提高承载能力；又因多个行星轮均匀分布，可大大改善受力状况此外，采用内啮合又有效地利用了空间，加之其输入轴与输出轴共线，可减小径向尺寸。因此可在结构紧凑的条件下，实现大功率传动。§6—5

轮系的应用（续