汽车机械基础 课件 4.4轮系

汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003项

目四

汽车常用机械传动4.1带传动带传动基础知识、普通V带和V带轮、带传动的工作情况分析、带传动的正确使用4.2链传动链传动基础知识、滚子链结构、链传动的布置和张紧4.3齿轮传动齿轮传动基础知识、齿轮传动的分类、渐开线直齿圆柱齿轮、蜗杆传动4.4轮系轮系的分类、轮系传动比的计算、轮系的功用4.4齿轮系能力目标：能够分析汽车上的轮系类型、应用能正确计算轮系的传动比

齿轮传动主要有主动轮、从动轮和支撑件组成，是通过轮齿间直接啮合来实现的一种机械传动，主要用来传递运动和动力，在机械中运用非常广泛。

汽车差速器由多组齿轮组成，其工作原理如何？任务导入任务分析一

齿轮系分类和应用在许多机械中，为了获得大传动比、远距离传动及实现变速、换向等，常采用一系列相互啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种由一系列齿轮组成的传动装置，称为齿轮系。

由一系列齿轮组成的齿轮传动系统称为轮系(Geartrain)。一

齿轮系分类和应用差速器一

齿轮系分类和应用内燃机

根据轮系在运转过程中各齿轮的几何轴线在空间的相对位置关系是否变动，可以将轮系分为以下两大类：定轴轮系周转轮系一

齿轮系分类和应用1.定轴轮系定轴轮系

轮系运转时，所有的齿轮几何轴线的位置都固定不变的轮系，称为定轴轮系。一

齿轮系分类和应用平面定轴轮系一

齿轮系分类和应用空间定轴轮系一

齿轮系分类和应用内啮合传动

外啮合传动一

齿轮系分类和应用外啮合传动内啮合传动一

齿轮系分类和应用123456789ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ一

齿轮系分类和应用2.周转轮系

轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。一

齿轮系分类和应用oHo2o1H支持行星轮的构件H称为系杆或行星架。周转轮系又称为行星轮系齿轮1的轴线固定不变，称为太阳轮。齿轮2的轴线绕齿轮1的固定轴线回转，齿轮2既绕自身的轴线转动，又绕齿轮1的轴线转动，如同自然界中行星一样，既有自转又有公转，所以称为行星轮。一

齿轮系分类和应用3.混合轮系一

齿轮系分类和应用如果轮系中既含有定轴轮系，又含有周转轮系，或者含几个单一的周转轮系，这种轮系称为混合轮系。二

齿轮系特点可获得很大的传动比可作较远距离的传动可实现变速要求可实现改变从动轴回转方向可实现运动的合成或分解1.

实现大传动比传动

若仅用一对齿轮实现较大的传动比，必将使两轮的尺寸相差悬殊，外廓尺寸庞大，故一对齿轮的传动比一般不大于8。实现大传动比应采用轮系。2.

实现变速传动

此机构为换档变速传动机构，在主动轴转速不变的条件下，通过换档可使从动轴得到不同的转速。二

齿轮系特点

此周转轮系为一简单二级行星轮系变速器。其结构较为复杂，但操作方便，可在运动中变速，又可利用摩擦制动器的打滑起到过载保护作用。二

齿轮系特点3.

实现换向传动此机构为车床走刀丝杆的三星轮换向机构。在主动轴转向不变的条件下，可改变从动轴的转向。二

齿轮系特点4.

实现分路传动

此为某航空发动机附件传动系统。它可把发动机主轴的运动分解成六路传出，带动各附件同时工作。二

齿轮系特点三

传动比计算

当定轴轮系运转时，轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速度(或转速)之比，称为轮系的传动比(Trainratio)，常用i表示。在一个轮系中，若设1为轮系的输入轴，k为输出轴，则该轮系的传动比为i1k=ω1/ωk=n1/nk，ω和n分别表示轴的角速度和轴的转速。

轮系传动比的计算，除了需要确定i1k的大小之外，还需要确定输入轴与输出轴的转向关系。－：表示两轮回转方向相反12外啮合传动传动方向用箭头表示如图：三

传动比计算12内啮合传动+：表示两轮回转方向相同（可省略）传动方向用箭头表示如图：三

传动比计算现讨论一定轴轮系，齿轮1为主动轮，齿轮5为输出轴，各齿轮的齿数为Z1、Z2、Z2’、Z3、Z3’、Z4、Z5，各轮的转速分别为n1、n2、n2’、n3、n3’、n4、n5。首先计算各对啮合齿轮的传动比：齿轮1、2外啮合：齿轮2’、3内啮合：2’32’3zzi==32nn’因为n2’＝n2，所以2’32’3zzi==32nn齿轮3’、4外啮合：因为n3’＝n3，所以3’43’4zzi==43nn’-3’4i==43nn3’4z-z1212zzi-==21nn122’3453’齿轮4、5外啮合：4545zzi-==54nn三

传动比计算1212zzi-==21nn2’32’3zzi==32nn3’4i==43nn3’4z-z54nn==21nn32nn43nn4545zzi-==54nn12i2’3i.45i.3’4i.51nnz45z-12zz-2’3zz=3’4z-z15i===51nn(-1)3

z2z3z4z5z1z2’z3’z4(-1)3

z2z3z5z1z2’z3’122’3453’再分析此定轴轮系，齿轮1、2’

、3’

、4为主动轮，齿轮2、3、4、5为从动轮：三

传动比计算将结论推导到一般定轴轮系，轮系首轮转速为n，末轮转速为nk，则传动比大小的计算公式为：各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积m：轮系中外啮合圆柱齿轮副的数目三

传动比计算轮系传动中的正负号还可以用画箭头的方法确定外啮合齿轮的传动方向相反内啮合齿轮的传动方向相同

传动比的正负号取决于外啮合齿轮的对数，奇数对外啮合齿轮取负号，偶数对外啮合齿轮取正号。三

传动比计算轮5与轮1的箭头方向相反，故取负号，这与计算结果一致。122’3453’轮4在传动中既做为主动轮，又做为从动轮。它不影响传动比的大小，仅起传递运动和改变转向的作用，这种齿轮称为惰轮。15i===51nn(-1)3

z2z3z4z5z1z2’z3’z4(-1)3

z2z3z5z1z2’z3’三

传动比计算锥齿轮传动方向的判断：

在定轴轮系中如果有锥齿轮和蜗杆传动，这时就只能用画箭头的方法确定转向。三

传动比计算如何判断蜗杆、蜗轮的转向？右旋蜗杆左旋蜗杆蜗杆的转向左手规则以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。右手规则以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。三

传动比计算齿轮1输入，齿轮5输出。各齿数为Z1=18,z2=20,z3=60,z3’=18,z4=30,z4’=15,z5=40计算传动比i15。从动齿轮齿数的乘积主动齿轮齿数的乘积i=从动齿轮齿数：z2=20，z3=60，z4=30，z5=40主动齿轮齿数：Z1=18，z2=20,z3’=18,z4’=15I15＝60×30×40/18×18×15＝400/27三

传动比计算周转轮系及其设计1）周转轮系分类

周转轮系由行星轮、太阳轮和系杆组成，太阳轮又称为中心轮，常用字母K表示；系杆又称为转臂或行星架，常用字母H表示。周转轮系的太阳轮和系杆的回转轴线必须共线，否则轮系不能运转。周转轮系一般都以太阳轮和系杆作为运动和动力的输入或输出构件，因此它们又被称为周转轮系的基本构件。三

传动比计算行星轮系三

传动比计算差动轮系三

传动比计算2K-H型行星轮系三

传动比计算3K型周转轮系三

传动比计算2）周转轮系的传动比计算

由于周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，无论行星轮的轴线方向如何，总可以根据周转轮系的转化轮系写出三个基本构件的角速度与其齿数之间的比值关系式。当已知两个基本构件的角速度矢量的大小和方向时，就可以利用该关系式计算出第三个基本构件角速度的大小和方向。三

传动比计算建立关系式及求解时应特别注意：

上式中，齿数比前的“＋”、“－”号对计算的正确性非常重要，必须根据周转轮系的转化轮系(定轴轮系)中齿轮m、n的传动关系来确定。其方法是：先假定齿轮