11轮系及其设计

第11章齿轮系及其设计,主讲：河工大机械原理教研组,第11章齿轮系及其设计,11-1齿轮系及其分类,11-2定轴轮系的传动比,11-3周转轮系的传动比,11-4复合轮系的传动比,11-6行星轮系的类型选择及设计的基本知识,11-5轮系的功用,11-7其它轮系简介,11-1齿轮系及其分类,在实际机械中，为了满足不同的工作需要，仅用一对齿轮组成的齿轮机构往往是不够的。轮系应用举例,导弹发射快速反应装置,汽车车轮的传动机构,由一系列的齿轮所组成的齿轮传动系统称为齿轮系，简称轮系。而仅由一对齿轮组成的齿轮机构则可认为是最简单的轮系。,轮系的分类：通常根据轮系运转时，其各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否都是固定的，而将轮系分为三大类。,轮系分类,周转轮系,定轴轮系,复合轮系,差动轮系（F=2）,行星轮系（F=1）,平面定轴轮系,空间定轴轮系,所有齿轮几何轴线位置固定,至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转,由定轴轮系、周转轮系或者由几个周转轮系组合而成,平面定轴轮系,空间定轴轮系,行星轮系,差动轮系,复合轮系,复合轮系,11-2定轴轮系的传动比,一、传动比大小的计算,i1m=1/m,对于齿轮系，设输入轴的角速度为1，输出轴的角速度为m,按定义有：,一对齿轮：i12=1/2=z2/z1,当i1m1时为减速,i1m,为便于应用，将前三个条件合并得：,z2z1(i1H-2)/2,N=z1i1H/k,确定各轮齿数时，应保证z1、z2、z3、N为正整数，且z1、z2、z3均大于zmin。,O1O22ra2,举例：已知i1H5，K=3，采用标准齿轮，确定各轮齿数。,解：,=6:9:24:10,=1:3/2:4:5/3,若取z118，,验算邻接条件：(18+27)sin/3=39,满足要求。,则z227，z372,29z2+2h*a,=1:(5-2)/2:(51):5/3,为了减少因制造误差引起的多个行星轮所承担载荷不均匀的现象，实际应用时往往采用均载装置。,5)、行星轮系均载装置,均载装置的结构特点是采用弹性元件使中心轮或系杆浮动。,中心轮浮动,系杆浮动,11-7其它轮系简介,在2K-H行星轮系中，去掉小中心轮，将行星轮加大使与中心轮的齿数差z2-z114，称为少齿差传动。传动比为：,若z2-z11(称为一齿差传动)，z2100，则i1H100。,输出机构V,系杆为主动，输出行星轮的运动。由于行星轮作平面运动，故应增加一运动输出机构V。,iH1=1/i1H,=-z1/(z2-z1),称此种行星轮系为,K-H-V型。,工程上广泛采用的是孔销式输出机构,图示输出机构为双万向联轴节，不仅轴向尺寸大，而且不适用于有两个行星轮的场合，不实用。,当满足条件：,销孔和销轴始终保持接触。,四个圆心的连线构成一平行四边形。,dh=ds+2a,一、渐开线少齿差行星齿轮传动,其齿廓曲线为普通的渐开线，齿数差一般为z2-z1=14。,优点：,传动比大，一级减速i1H可达135，二级可达1000以上。,结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/3以上。,加工简单，装配方便。,效率较高。一级减速0.80.94,比蜗杆传动高。,缺点：,只能采用正变位齿轮传动，设计较复杂。,传递功率不大，N45KW。,径向分力大，行星轮轴承容易损坏。,二、摆线针轮传动,结构特点：行星轮齿廓曲线为摆线(称摆线轮)，固定轮采用针轮，,摆线轮,当满足条件：dh=ds+2a,齿数差为:z2-z1=1,销孔和销轴始终保持接触，四个圆心的连线构成一平行四边形。,2,发生圆,外摆线：发生圆2在导圆1(r1r2)上作纯滚动时，发生圆上点P的轨迹。,外摆线,齿廓曲线的形成,a,o1,o4,o2,o3,o5,外摆线：发生圆(r2)在导圆r1(r2)上作纯滚动时，发生圆上点P的轨迹。,短幅外摆线：发生圆在导圆上作纯滚动时，与发生圆上固联一点M的轨迹。,齿廓曲线：短幅外摆线的内侧等距线(针齿的包络线)。,短幅外摆线,齿廓曲线,优点：,传动比大，一级减速i1H可达135，二级可达1000以上。,结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/3以上。,加工简单，装配方便。,效率较高。一级减速0.80.94,比蜗杆传动高。,波发生器,刚轮,柔轮,三、谐波齿轮传动,工作原理：当波发生器旋转时，迫使柔轮由圆变形为椭圆，使长轴两端附近的齿进入啮合状态，而端轴附近的齿则脱开，其余不同区段上的齿有的处于逐渐啮入状态，而有的处于逐渐啮出状态。波发生器连续转动时，柔轮的变形部位也随之转动，使轮齿依次进入啮合，然后又依次退出啮合，从而实现啮合传动。,三个基本构件组成：波发生器(主动)、刚轮(固定)、柔轮(输出)。,刚轮,波发生器,转臂,优点：,传动比大，单级减速i1H可达50500；,