机械设计基础课件第五章轮系

机械设计基础课件第五章轮系第1页，共54页，2023年，2月20日，星期五

第一节轮系的分类轮系：一系列齿轮副组成的齿轮机构。一、定轴轮系轮系中各齿轮的轴线相对机架的位置都是固定的。第2页，共54页，2023年，2月20日，星期五

第一节轮系的分类

二、周转轮系轮系中有一个或几个齿轮的轴线位置并不固定，而是绕着其它齿轮的固定轴线回转的轮系。

1—中心轮（太阳轮）

2—行星轮

H—系杆（转臂）第3页，共54页，2023年，2月20日，星期五第一节轮系的分类根据周转轮系所具有的自由度的数目，可分为：差动轮系（Ｆ=２）、行星轮系（Ｆ=１）第4页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动第5页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比一对圆锥齿轮传动时，在节点具有相同速度，故表示转向的箭头或同时指向节点（图c），或同时背离节点。蜗轮的转向不仅与蜗杆转向有关，而且与其螺旋线方向有关。判断时可采用左手或右手定则。请注意蜗杆旋向的表示方法。第6页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比定轴轮系传动比的计算，以图5-1所示轮系说明如下：第7页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比设与轮1固联的轴为输入轴，与轮7固联的轴为输出轴，则输入轴与输出轴的传动比数值为：上式表明，定轴轮系传动比的数值等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，也等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的乘积与所有主动轮齿数的乘积之比。第8页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比以上结论可推广到一般情况。设轮1为起始主动轮，轮K为最末从动轮，则定轴轮系始末两轮传动比数值计算的一般公式为：

上式所求为传动比数值的大小，通常以绝对值表示。两轮相对转动方向则由图中箭头表示。第9页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比当主动轮1和最末从动轮K的轴线平行时，两轮转向的同异可用传动比的正负表达。两轮转向相同时，传动比为“+”；两轮转向相反时，传动比为“-”。因此，平行二轴间的定轴轮系传动比计算公式为：第10页，共54页，2023年，2月20日，星期五第二节定轴轮系及其传动比

第11页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比周转轮系中行星轮的运动不是绕固定轴线的简单转动（包括自转和公转），所以周转轮系各构件间的传动比就不能直接用定轴轮系的方法来计算了。第12页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比周转轮系和定轴轮系的根本区别在于周转轮系中有转动着的系杆。为了解决周转轮系的传动比的计算问题，我们应当设法将周转轮系转化成定轴轮系。也就是说应当使系杆静止不动。由相对运动原理可知，对周转轮系加上一个附加的公共转动后，周转轮系各构件间的相对运动并不会发生变化。这样，可使系杆不动，形成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。现将各构件转化前后的转速列表如下：第13页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比

构件

原来的转数转化轮系中的转数

12

n1

n2

构件

原来的转数转化轮系中的转数3H

n3

nH第14页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比转化轮系中任意两轮的传动比均可用定轴轮系的方法求得。公式中的“-”表示在转化轮系中轮1与轮3转向相反。第15页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比周转轮系转化机构的一般公式：正负号的判定：用在图上画箭头的方法确定转化轮系中齿轮G和齿轮K的相对转向，相对转向相同时取“+”，相反时取“-”。第16页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比第17页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比第18页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比第19页，共54页，2023年，2月20日，星期五第三节周转轮系及其传动比齿数的确定确定齿数的条件在选择行星齿轮传动的齿数时应满足以下条件：1、传动比条件齿数的选择首先应保证实现给定传动比的要求。2、同心条件为了保证正确的啮合，各对啮合齿轮的中心距必须相等。第20页，共54页，2023年，2月20日，星期五3、邻接条件确定齿轮齿数时，必须保证相邻两行星齿轮的齿顶圆之间有一定间隙，如图所示，即满足以下不等式4、装配条件为了保证各行星齿轮能能均匀的分布在两中心轮之间，并且与两中心轮啮合良好而没有错位现象，即在行星轮数目确定后齿数的选择应满足装配条件。第21页，共54页，2023年，2月20日，星期五第22页，共54页，2023年，2月20日，星期五第四节混合轮系及其传动比混合轮系是指在轮系中既包括定轴轮系又包括周转轮系，或由两个以上单一的周转轮系所组成的轮系。混合轮系的传动比计算不能直接用定轴轮系传动比的计算公式计算，也不能直接套用周转轮系的传动比计算公式。正确的方法是将其所包含的各部分定轴轮系和周转轮系一一加以分开，并分别用定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式来计算它们的传动比，然后联立求解。因此，将轮系作出正确的划分是解题的关键。第23页，共54页，2023年，2月20日，星期五第四节混合轮系及其传动比第24页，共54页，2023年，2月20日，星期五

第25页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五节轮系的应用一、相距较远的两轴之间的传动第26页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五节轮系的应用

二、实现变速传动第27页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五节轮系的应用三、获得大的传动比例：如图5-10所示行星轮系，当Z1=100，Z2=101，Z2′=100，Z3=99时，其传动比iH1可达10000。第28页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五节轮系的应用

四、合成运动和分解运动合成运动是将两个输入运动合为一个输出运动；分解运动是将一个输入运动分为两个输出运动。合成运动和分解运动都可以用差动轮系实现。如图5-11所示，其中Z1=Z2。由式5-2得第29页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五节轮系的应用图5-12所示汽车后桥差速器可作为差动轮系分解运动的实例。当汽车拐弯时，它能将发动机传到齿轮5的运动，以不同转速分别传递给左右两轮。第30页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介

一、渐开线少齿差行星传动第31页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第32页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介二、摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动与渐开线少齿差行星传动的不同处在于齿廓曲线各异。在摆线针轮行星传动中，轮1的内齿是带有套筒的圆柱销形针齿，行星轮2的齿廓曲线则是短幅外摆线的等距曲线。摆线针轮行星传动除具有传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻及传动效率高的优点外，还因为同时承担载荷的齿数多，以及齿廓间为滚动摩擦，所以传动平稳、承载能力大、轮齿磨损小、使用寿命长。第33页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第34页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介摆线针轮行星传动的传动比：第35页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介三、偕波齿轮传动第36页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第37页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介四、活齿传动随着原动机和工作机向着多样化方向的发展，对传动装置的性能要求也日益苛刻。为了适应这一要求，除对齿轮、蜗杆蜗轮等传统的传动装置作大量的研究和改进外，近20多年来人们还研究出了多种新型传动装置如谐波传动、摆线针轮传动等。这些传动都成功地应用于许多行业的各种机械装置中。活齿传动是一种新型传动。美、俄、英、德等国早年均有研究，有的已形成商品上市，但都以各自的结构特点命名，如偏心圆传动、滑齿传功、随动齿传动等。第38页，共54页，2023年，2月20日，星期五第39页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介20世纪70年代以来，中国也先后发明了多种新型传动，其中有好几种是属于活齿传动类的也是以其某些结构特点来命名，例如滚道减速器、滚珠密切圆传动、变速轴承、推杆减速器等。中国学者经过多年研究于1979年提出活齿波动传动的论述，认为活齿传动是一种有别于其他刚性啮合传动的独立传动类型。这类传动也有多种结构形式，但它们在原理上有共同特点，都是利用一组中间可动件来实现刚性啮合传动；第40页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介在啮合的过程中，相邻活齿啮合点间的距离是变化的，这些啮合点沿圆周方向形成蛇腹蠕动式的切向波，实现了连续传动。这些都是独特的，因此将这种传动命名为“活齿波动传动”，简称“活齿传动”这一命名为本行业所采用。活齿传动由3个基本构件组成：激波器、活齿齿轮和固齿齿轮。工作时，激波器周期性地推动可作往复运动的活齿，这些活齿与固齿齿廓的啮合点形成了蛇腹蠕动式的切向波，从而与固齿齿轮形成连续的驱动关系。第41页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第42页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第43页，共54页，2023年，2月20日，星期五第44页，共54页，2023年，2月20日，星期五第六节几种特殊的行星传动简介第45页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五章轮系习题第46页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五章轮系习题第47页，共54页，2023年，2月20日，星期五第五章轮系习题第48页，共54页，2023年，2月20日