《汽车机械基础》项目十二-汽车齿轮系

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返回项目十二汽车齿轮系12.1轮系的分类12.2定轴轮系的传动比计算12.3行星轮系的传动比计算12.4复合轮系的传动比计算512.5轮系的功用１２.１轮系的分类１２.１.１定轴轮系轮系传动时。若各齿轮的轴线位置都是固定的。则该轮系称为定轴轮系。由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴轮系。称为平面定轴轮系。如图１２-１所示。由相交轴齿轮、交错轴齿轮等组成的轮系。则称为空间定轴轮系。如图１２-２所示。１２.１.２行星轮系轮系传动时。若轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定轴线转动。则该轮系称为行星轮系。如图１２-３所示。返回１２.２定轴轮系的传动比计算１２.２.１一对齿轮的传动比一对齿轮传动的传动比。是指两轮的角速度(或转速)之比。如图１２-４所示的一对圆柱齿轮传动。传动比为外啮合[图１２-４(ａ)]时。两轮转向相反。传动比ｉ１２为负。内啮合[图１２-４(ｂ)]时。两轮转向相同。传动比ｉ１２为正。也可以用箭头在运动简图上表示。非平行轴传动。传动比的大小仍由上式确定。对于图１２-５(ａ)所示的圆锥齿轮传动。其转向用画箭头的方法表示。对于如图１２-５(ｂ)所示的蜗杆传动。蜗杆和蜗轮的转向可参阅“左右手法则”来确定。下一页返回１２.２定轴轮系的传动比计算１２.２.２定轴轮系的传动比计算轮系中首末两轮的角速度(或转速)之比。称为轮系的传动比。常用字母ｉ表示。并在其右下角用下标表明其对应的两轮。例如。ｉ１５表示轮１和轮５的角速度之比。计算轮系传动比不仅要确定它的数值。而且要确定首末两轮的相对转动方向。这样才能完整表达输入轮和输出轮之间的运动关系。如图１２-６所示的定轴轮系中。设锥齿轮１为主动轮。蜗轮５为最末的从动轮。则该轮系的总传动比为ｉ１５＝ω１

/ω５＝ｎ１

/ｎ５。各对齿轮的传动比分别为:下一页返回上一页１２.２定轴轮系的传动比计算轮系中含有空间齿轮传动。故只能用画箭头的方法确定其转向。由图１２-６可以看出。齿轮３同时与齿轮２′和齿轮４相啮合。对于齿轮２′而言。齿轮３是从动轮。对于齿轮４而言。它又是主动轮。齿轮３的作用仅仅是改变轮系的转向。并不影响传动比的大小。这种齿轮称为惰轮或过桥轮。上述结论可以推广到定轴轮系的一般情形。若设ｌ与ｋ为首末两轮。则定轴轮系的传动比为:返回上一页１２.３行星轮系的传动比计算１２.３.１行星轮系的组成如图１２-３所示的轮系中。轴线位置固定的齿轮１、３称为太阳轮。既绕自身轴线Ｏ２回转。又随Ｈ杆绕着固定轴线ＯＨ回转的齿轮２(犹如天体中的行星。既自转也公转)称为行星轮。支承行星轮的构件Ｈ称为行星架。行星轮系主要由行星轮、行星架(系杆)和太阳轮(中心轮)组成。行星轮系可分为两类:(１)差动轮系如图１２-７(ａ)所示。太阳轮１和３均转动。该机构的自由度:Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝３×４－２×４－２＝２。这种自由度为２的轮系称为差动轮系。下一页返回１２.３行星轮系的传动比计算(２)简单行星轮系如图１２-７(ｂ)所示。内齿轮３固定。该机构的自由度:Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝３×３－２×３－２＝１。这种自由度为１的轮系称为简单行星轮系。由此可见。简单行星轮系只需一个原动件。轮系就具有确定的运动。而差动轮系则须有两个原动件。轮系的运动才能确定。１２.３.２行星轮系的传动比在行星轮系中。行星轮的运动不是绕固定轴线的简单运动。所以其传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的公式来计算。但是。根据相对运动原理。可把行星轮系转化为定轴轮系。这样。就可以用讨论定轴轮系传动比计算的方法来讨论行星轮系的传动比计算。下一页返回上一页１２.３行星轮系的传动比计算在图１２-８(ａ)所示的行星轮系中。若给整个行星轮系加上一个与行星架Ｈ的转速ｎＨ大小相等、方向相反的公共转速－ｎＨ。则行星架Ｈ静止不动。而各构件之间的相对运动关系不发生改变。这样原来的行星轮系就转化为定轴轮系。该假想定轴轮系称为原行星轮系的转化轮系。如图１２-８(ｂ)所示。转化轮系中各构件相对于行星架Ｈ的转速分别用ｎＨ１、ｎＨ２、ｎＨ３和ｎＨＨ表示。各构件转化前后的转速如表１２-１所示。图１２-８中转化轮系的传动比为返回上一页１２.４复合轮系的传动比计算准确地找出各个单一行星轮系是求解复合轮系问题的关键。其方法是:先找出具有变动轴线的行星轮。再找出支承行星轮的行星架及与行星轮相啮合且轴线位置固定的太阳轮。找出所有的行星轮系后。剩余的便是定轴轮系。返回１２.５轮系的功用１.实现较远距离传动当两轴间的距离较远时。若仅用一对齿轮传动。则不仅外廓尺寸大。制造安装不方便。且浪费材料。若改用轮系传动。就可克服这些缺点。如图１２-１２所示。２.获得大的传动比一对齿轮的传动比一般不宜大于５~７。定轴轮系和行星轮系均可获得较大的传动比。如例１２-１中的定轴轮系。其ｉ１５＝５８.６８。例１３-５中的行星轮系。其ｉＨ１＝１００００。在传递功率与传动比相同的情况下。一般行星轮系的体积与重量远比定轴轮系要小和轻。下一页返回１２.５轮系的功用３.实现变速与换向主动轴转速、转向不变时。通过轮系中不同的齿轮啮合。可使从动轴获得不同的转速或换向。如图１２-１３所示的汽车变速机构。该机构为一定轴轮系。轴Ⅰ为输入轴。轴Ⅱ为输出轴。４、６为滑移齿轮。Ａ－Ｂ为牙嵌式离合器。该变速器可使输出轴得到四种转速:一挡:齿轮５、６相啮合。而３、４和离合器Ａ、Ｂ均脱离。二挡:齿轮３、４相啮合。而５、６和离合器Ａ、Ｂ均脱离。三挡:离合器Ａ、Ｂ相嵌合。而齿轮５、６和３、４均脱离。倒挡:齿轮６、８相啮合。而３、４和５、６以及离合器Ａ、Ｂ均脱离。由于惰轮８的作用。而改变了输出轴Ⅱ的转向。下一页返回上一页１２.５轮系的功用如图１２-１４所示轮系中。齿轮１、３的齿数相同。由式(１２-４)可得出齿轮１、３和行星架Ｈ三构件转速之间的关系为２ｎＨ＝ｎ１＋ｎ３。此式表明。由外部输入的ｎ１和ｎ３可以合成为ｎＨ而实现运动的合成。同样。若将行星架Ｈ的转速按一定的比例分配到左右齿轮上。又可实现运动的分解。图１２-１５所示的汽车后桥差速器就是运用差动轮系来实现运动的分解而达到汽车转弯的目的。当汽车直线行驶时。左右车轮转速相同。差动轮系中的齿轮１、２、３和４之间没有相对运动而构成一个整体。当汽车转弯时。这种差速器能将发动机传到齿轮５的运动按转弯半径大小分解为不同转速分别传递给左右两个车轮。以避免转弯时左右两轮对地面产生相对滑动。从而减轻轮胎的磨损。返回上一页图１２-１平面定轴轮系返回图１２-２空间定轴轮系返回图１２-３行星轮系返回图１２-４一对齿轮传动返回图１２-５圆锥齿轮传动和蜗杆传动返回图１２-６定轴轮系的传动比返回图１２-７行星轮系及其分类返回图１