机械设计基础第五章轮系

机械设计基础第五章轮系目录轮系基本概念与分类定轴轮系传动比计算周转轮系传动比计算复合轮系传动比计算轮系应用与实例分析轮系设计要点与注意事项实验与仿真验证方法01轮系基本概念与分类定义：轮系是由一系列齿轮组成的传动系统，用于传递动力和扭矩。作用实现远距离的动力传输。改变转速和扭矩的大小。实现运动的合成与分解。轮系定义及作用030106050402按轮系传动比变化分类定轴轮系：所有齿轮轴线均固定不动的轮系。周转轮系：至少有一个齿轮的轴线绕另一齿轮的轴线转动的轮系。内啮合轮系：齿轮内齿与另一齿轮内齿啮合的轮系。外啮合轮系：齿轮外齿与另一齿轮内齿啮合的轮系。按齿轮啮合方式分类轮系分类方法ABDC传动比主动轮转速与从动轮转速之比，用于描述轮系的变速特性。中心距两平行轴之间的距离，影响轮系的布局和尺寸。模数齿轮齿形的基本参数，反映齿轮的大小和承载能力。压力角齿轮齿形上某点的法线与该点速度方向之间的夹角，影响齿轮传动的平稳性和效率。相关术语解析02定轴轮系传动比计算在轮系中，主动轮转速与从动轮转速之比，或主动轮齿数与从动轮齿数之比的倒数。反映轮系传动效率及输出扭矩与输入扭矩之间的关系，是评价轮系性能的重要指标。传动比定义及意义传动比意义传动比定义定轴轮系传动比计算公式基本公式i=n1/n2=z2/z1，其中i为传动比，n1、n2为主动轮和从动轮的转速，z1、z2为主动轮和从动轮的齿数。衍生公式对于多级定轴轮系，总传动比等于各级传动比之积，即i总=i1×i2×...×in。010203实例描述某定轴轮系中，主动轮齿数为20，从动轮齿数为80，求该轮系的传动比。计算步骤根据传动比基本公式i=z2/z1，代入已知数据z1=20，z2=80，计算得i=80/20=4。结果分析该定轴轮系的传动比为4，表示从动轮的转速是主动轮转速的1/4，同时从动轮的输出扭矩是主动轮输入扭矩的4倍。实例分析与计算03周转轮系传动比计算周转轮系的特点至少包含两个轴线位置变动的齿轮，这种轮系运动时，各齿轮的轴线位置相对于机架的位置是变动的。周转轮系的分类根据周转轮系中基本构件的转化形式，可分为行星轮系和差动轮系两种。周转轮系特点与分类行星轮系传动比计算公式对于行星轮系，通常采用转化机构法来计算其传动比。将行星轮系转化为定轴轮系，然后利用定轴轮系的传动比计算公式求解。差动轮系传动比计算公式差动轮系的传动比计算较为复杂，通常需要根据具体结构建立相应的数学模型，然后求解得出。周转轮系传动比计算公式行星轮系传动比计算。已知太阳轮、行星轮和齿圈的齿数分别为Z1、Z2和Z3，行星架转速为nH，求太阳轮和齿圈的转速n1和n3。实例一差动轮系传动比计算。已知输入轴、输出轴和行星架的转速分别为n1、n3和nH，各齿轮的齿数比为u1、u2和u3，求该差动轮系的传动比i13。实例二实例分析与计算04复合轮系传动比计算由定轴轮系和周转轮系（或几个周转轮系）组合而成，称为复合轮系。构成复合轮系的传动比较复杂，其传动比的计算需结合定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式进行。特点复合轮系构成及特点对于由定轴轮系和周转轮系组成的复合轮系，其传动比计算公式为：i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(-1)m，其中n1为输入转速，nK为输出转速，Z为各齿轮齿数，m为从输入轴到输出轴外啮合齿轮的对数。对于由几个周转轮系组成的复合轮系，其传动比计算公式需根据具体的组合方式进行推导。复合轮系传动比计算公式实例描述：某复合轮系由一定轴轮系和一周转轮系组成，已知各齿轮齿数和输入转速，求输出转速。实例分析与计算032.根据周转轮系的组合方式，利用周转轮系传动比计算公式求出周转轮系的传动比。01计算步骤021.根据齿轮齿数和输入转速，利用定轴轮系传动比计算公式求出定轴轮系的传动比。实例分析与计算1233.将定轴轮系和周转轮系的传动比相乘，得到复合轮系的传动比。4.根据输入转速和复合轮系的传动比，求出输出转速。计算结果：通过实例分析和计算，得到了复合轮系的输出转速。实例分析与计算05轮系应用与实例分析利用轮系实现流体的输送，广泛应用于液压传动系统中。齿轮泵齿轮减速器齿轮机床通过轮系降低转速、增加扭矩，满足各种机械设备的动力需求。采用轮系实现工件的高精度加工，如齿轮磨床、齿轮铣床等。030201工业生产中轮系应用举例运用轮系实现不同档位的速比变化，满足汽车在不同行驶条件下的动力性和经济性要求。汽车变速器通过轮系保证火车在铁轨上的平稳运行和导向作用。火车车轮与轨道利用轮系将主机的动力传递给螺旋桨，推动船舶前进。船舶推进器交通运输领域轮系应用举例采用轮系实现坦克发动机的动力输出与行走机构的连接，确保坦克在各种地形条件下的机动性。坦克传动系统运用轮系实现火炮的高低和方向瞄准，提高射击精度。火炮瞄准机构通过轮系实现导弹的精确制导和稳定发射，确保打击目标的准确性。导弹发射装置军事装备中轮系应用举例06轮系设计要点与注意事项根据传动需求，选择定轴轮系、周转轮系或复合轮系。依据设计要求和空间限制，选定齿轮模数、齿数、压力角等参数。合理规划轮系布局，考虑安装、调试和维修的便利性。对关键零部件进行强度校核，确保轮系安全可靠。确定轮系类型选定齿轮参数布局与安装强度校核轮系设计基本原则和方法齿轮选型轴的设计轴承选型联轴器选择根据传动需求，选择渐开线齿轮、圆弧齿轮等类型，并确定模数、齿数等参数。依据承载能力和刚度要求，设计轴的截面形状、尺寸及材料。根据转速、载荷和工作环境，选择合适的轴承类型及规格。考虑传递扭矩、转速和轴向位移等因素，选用合适的联轴器。0401关键零部件选型和参数确定0203通过减小模数、增加齿数等措施，降低齿轮传动噪声并提高传动效率。优化齿轮参数采用高精度轴承，减小轴承摩擦损失，提高传动效率。选用高精度轴承采用合适的润滑方式和冷却措施，降低轮系温升和摩擦损失。加强润滑和冷却严格控制齿轮、轴等零部件的加工精度和装配质量，减小传动误差和噪声。控制装配质量提高传动效率和降低噪声措施07实验与仿真验证方法搭建实验平台根据轮系的设计要求，搭建相应的实验平台，包括驱动装置、传动装置、负载装置等。实验数据采集通过传感器和测量设备，采集轮系在运转过程中的各项参数，如转速、扭矩、振动等。数据处理与分析对实验数据进行处理和分析，提取轮系的性能特征，如传动效率、动态响应等。实验验证方法介绍建立仿真模型利用专业的机械设计软件，建立轮系的仿真模型，包括几何模型、物理模型等。设置仿真参数根据实验条件和设计要求，设置仿真模型的各项参数，如材料属性、边界条件等。运行仿真程序通过仿真软件运行仿真程序，模拟轮系在真实环境中的运转情况。仿真结果输出将仿真结果以图形、数据等形式输出，以便进行后续的分