机械基础-轮系

第五章轮系,5-1轮系及其类型5-2定轴轮系及其传动比5-3周转轮系及其传动比5-4复合轮系及其传动比5-5轮系的应用5-6几种特殊行星轮系介绍,由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。,5-1轮系及其类型,齿轮机构,轮系,轮系：由一对以上的齿轮组成的齿轮系统。,传动比一般不大于5-7,可实现较大的传动比,8avi,多路齿轮机构传动,轮系的功用：用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。,原动机,减速装置,执行机构,轮系,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是否变化，可以将轮系分为三大类：,定轴轮系周转轮系混合轮系,定轴轮系：轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。,平面定轴轮系：各齿轮在同一个平面或互相平行的平面内运动。特点：均是由圆柱齿轮组成，各齿轮轴线平行。,输出,空间定轴轮系：并不是所有的齿轮均在同一个平面或互相平行的平面内运动。特点：其中至少包含一对蜗轮蜗杆或圆锥齿轮。,周转轮系:轮系在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。,2行星轮H系杆（转臂）3中心轮K1中心轮（太阳轮）K,特点：系杆H与两个中心轮绕互相重合的轴线转动。,差动轮系（F2）两个中心轮均为活动构件。,行星轮系（F1）其中一个中心轮固定不动。,基本型周转轮系按F不同可分为：行星轮系和差动轮系。,根据周转轮系中基本构件的不同(1)2K-H型周转轮系,单排式,双排式,(2)3K型周转轮系,具有三个中心轮的周转轮系,一个周转轮系由行星轮、系杆和中心轮等几部分组成，其中，中心轮和系杆的运转轴线重合。,双排式,行星齿轮机构,行星齿轮,中心齿轮,行星架,齿圈,组装图,自动变速器,汽车构造,第16章自动变速器,13,行星齿轮机构动画,dpxxcljg.mpg,定轴轮系,周转轮系,混合轮系：轮系中既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成。,周转轮系I周转轮系II,轮系的传动比：,传动比的大小输入、输出轴的转向关系,轮系传动比计算,齿轮机构的传动比,平面齿轮机构,注：可用“+”、“-”号表示方向。,注：用箭头表示方向。,空间齿轮机构,求：,大小：,定轴轮系的传动比计算,平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）,惰轮,转向的确定,过桥轮（惰轮）在轮系中，过桥轮或惰轮的特征是：它既是前一对齿轮传动中的从动齿轮又是后一对齿轮传动中的主动齿轮。,空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线平行）,传动比方向判断：画箭头表示：在传动比大小前加正负号,空间定轴轮系（输入轴与输出轴轴线不平行）,定轴轮系的传动比,大小：,结果表示：,（输入、输出轴平行）,图中画箭头表示（其它情况）,能否按照定轴轮系传动比计算公式进行计算？,截取北航课件行星轮系动画，插入在此处。,截取北航课件行星轮系动画，插入在此处。,5-3周转轮系及其传动比,周转轮系的转化机构,周转轮系,“-”的意义？,注：表达式中w1、wn、wH带正负号的代数量。若基本构件的实际转速方向相反，则w的正负号应该不同。,例1：z1=15，z2=25，z2=20，z3=60求：i1H？试判断H为输入构件时，该轮系是减速还是增速？,解：,增速,周转轮系传动比计算方法,在图示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z1=18、Z2=20、Z2=25，Z3=36，Z3=2(右旋)、Z4=40，且已知n1=1000转分(A向看为逆时针)，求轮4的转速及其转向,解：求轮系的传动比：iZ2Z3Z4/Z1Z2Z3203640/18252,求齿轮4的转速：n11000/3231.25转分,判定齿轮4的转向：经分析齿轮4的转动方向为顺时针,例2：z1=18，z2=36，z2=33，z3=90z4=87。求：i14,解：对于行星轮系1-2-3-H,对于行星轮系4-2-2-3-H,最后可得总传动比为,例3：z1=z2=48，z2=18,z3=24，w1=250rad/s，w3=100rad/s，方向如图所示。求：wH,解：,讨论：能否用公式表示齿轮1和齿轮2的关系？,定轴轮系,周转轮系,混合轮系：轮系中既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成。,5-4复合轮系及其传动比,混合轮系传动比的求解方法：,将混合轮系分解为几个基本轮系；分别计算各基本轮系的传动比；寻找各基本轮系之间的关系；联立求解。,基本轮系的划分,行星轮,例4：z1=20，z2=30，z2=20，z3=40，z4=45，z4=44，z5=81，z6=80求：i16,对于定轴齿轮机构1-2-2-3有：,对于行星轮系5-4-4-6-H有：,又有：,解：,得：,例5：如图为某涡轮螺旋桨发动机减速器，已知发动机输入转速，各轮齿数计算螺旋桨的转速，并判断转向（与同向还是反向）,解：如图可知，齿轮1、2、3和系杆H组成一差动轮系，齿轮3、4、5组成定轴轮系,对于差动轮系1-2-3-H,对于定轴轮系3-4-5,由于则,由为“+”，知与转向相同,例6汽车差速器,汽车直行,汽车左转,主、从动轴之间距离较远时，用多级定轴轮系实现大传动比，可使传动外廓尺寸(图中实线所示)较一对齿轮传动(图中双点划线所示)小，节约材料和减轻重量，且制造、安装方便。,一、传动较远距离的运动和动力,5-5轮系的应用,在主动转速和转向不变的情况下，利用轮系可使从动轴获得不同转速和转向。如图所示汽车变速箱，按照不同的传动路线，输出轴可以获得四挡转速(见下表)。,二、实现分路、变速传动,三、获得较大传动比采用周转轮系，可用较少的齿轮获得很大的传动比，如双排外啮合行星轮系传动比可达10000。（教材P147例题）,在主动轮转向不变的条件下，利用轮系可以改变从动轴的转向，以适应工作需要。例如：（）汽车的倒车（）机床丝杠的反向传动,四、改变从动轮的转向,五、运动合成和分解合成运动是将两个输入运动合成为一个输出运动；分解运动是把一个输入运动按可变的比例分解成两个输出运动。合成运动和分解运动都可用差动轮系实现。如图所示的轮系，若z1z3，z2=z2，则,解得2nH=n1+n3该轮系可以把两个输入运动合成一个运动输出。下图所示汽车后桥差速器是差动轮系分解运动的典型实例。,六、其他如利用轮系可以使一个主动构件同时带动若干个从动构件转动，实现分路传动。利用行星轮系还可在较小外廓尺寸下实现大功率传动。利用轮系还可使输出构件实现复合运动，如下图所示机械手手腕机构。,返回目录,一、渐开少齿差行星传动简介,5-6几种特殊的行星传动,渐开线少齿差行星传动是由内齿轮1、行星轮2、行星架H、等速输出机构3和输出轴V等组成，属于K-H-V型传动。内齿圈1固定，行星轮比内齿轮只少几个齿(一般差14个齿)，齿廓曲线为渐开线.等速输出机构多用孔销输出机构。,通常行星架主动，行星轮从动，由V轴输出，用于减速。V轴的转速即为行星轮的绝对转速。该轮系的传动比为,由上式可以看出，齿数差越小，传动比越大。当Z1-Z2=1时，传动比最大，iHV=-Z2，称为一齿差行星传动。渐开线少齿差行星传动的传动比较大、结构紧凑，但效率较低，行星架轴承的寿命较短，故目前只用于小功率传动,二、摆线针轮行星传动,摆线针轮行星传动属于一齿差的K-H-V型行星传动。其传动原理、运动输出机构等均与渐开线一齿差行星传动相同，唯一区别在于齿轮的齿廓不是渐开线，而是摆线。,摆线针轮传动的主要优点是传动比大，体积小、重量轻，效率高(一般可达0.900.94)，承载能力大，传动平稳，磨损小，使用寿命长等。因此，在国防、冶金、矿山、纺织、化工等部门得到广泛应用。,摆线针轮行星减速器,三、谐波齿轮传动,谐波齿轮传动是利用行星传动原理而发展起来的新型传动，它由刚轮1、柔轮2和波发生器H组成。刚轮是一个刚性内齿圈，柔轮为一易变形的薄壁外齿圈，二者齿距相同，齿数不同。波发生器由一个转臂和几个滚子组成。通