机械设计基础-轮系及其设计

第 16 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月19日,第5章 轮系及其设计,51 轮系及其分类,52 定轴轮系的传动比,53 周转轮系的传动比,54 复合轮系的传动比,55 轮系的应用,由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。,51 齿轮系及其分类,51 轮系及其分类,51 轮系及其分类,一、定轴轮系,轮系运转时，各轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定不动的。,平面轮系：各轮轴线均平行。,51 轮系及其分类,空间轮系：各轮轴线不平行。,1、3-中心轮（太阳轮）,H-系杆 (行星架、转臂),2,基本构件,轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个 齿轮的固定轴线转动。,二、周转轮系,（回转轴线重合）,行星轮,51 轮系及其分类,3、分类：, 按自由度分：,中心轮1、3均不固定,-差动轮系,Ph=2,F=3n-2Pl - Ph=34-24-2=2,n=4,Pl =4,特征:,51 轮系及其分类, 按自由度分：,F=2 差动轮系,n=3,行星轮系,中心轮1、3均不固定,特征：,Pl =3,Ph=2,F=3n-2Pl - Ph=33-23-2=1,特征：,中心轮1或3有一个固定,3、分类：,51 轮系及其分类, 按自由度分：,中心轮1固定（外齿轮）F=1 行星轮系,中心轮3固定（内齿轮） F=1 行星轮系,3、分类：,51 轮系及其分类,周转轮系的判别,若,均不固定-差动轮系,差动轮系,有一个固定-行星轮系,行星轮系,不固定-差动轮系,固定-行星轮系,若,51 轮系及其分类, 按中心轮个数分： (基本构件),2K-H,中心轮用K，系杆用H 表示。,单排,3、分类：,51 齿轮系及其分类, 按中心轮个数分：(基本构件),中心轮用K，系杆用H表示。,2K-H,双排,3、分类：,51 齿轮系及其分类, 按中心轮个数分：(基本构件),3K,中心轮个数为K，系杆用H表示。,3、分类：,51 轮系及其分类,51 轮系及其分类,三、混合轮系和复合轮系,定轴轮系+周转轮系,混合轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,分隔29,轮系的分类,按轴线间的相对位置分,按轴线是否固定,定轴轮系,周转轮系,混合轮系、混合轮系,平面轮系,空间轮系,51 轮系及其分类,从计算轮系的传动比来看,温故知新,轮系的分类,按轴线间的相对位置分,按轴线是否固定,定轴轮系,周转轮系,混合轮系、混合轮系,平面轮系,空间轮系,52 定轴轮系的传动比,一、传动比：输入轴与输出轴角速度（转速）之比。,1、一对啮合传动齿轮的传动比大小：,2、一对啮合传动齿轮的转向关系：,52 定轴轮系的传动比,求：i15,二、举例：,52 定轴轮系的传动比,讨论,每对齿轮的主、从关系是由AB的运动方向确定的；,若AB两轴线平行，iAB可用“”表示，“+”表示转向相同，“”表示转向相反；,若AB两轴线不平行，iAB则用箭头表示；,对平面轮系，传动比总有“”号，其符号可用箭头法，也可用(-1)m确定，,对空间轮系，只能用箭头法确定转向；,轮2在传动比式中不起作用，称为“惰轮”。,53 周转轮系的传动比,周转轮系的传动比如何求,周转轮系,“定轴轮系”,理论依据：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,一、传动比计算,机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,设各构件转动方向相同,（转化机构）,53 周转轮系的传动比,思 路：,温故知新,定轴轮系的传动比计算,传动比的大小计算,转向关系的表示方法,若AB两轴线平行，可用“”表示： “+”表示转向相同 “”表示转向相反, 对平面轮系，传动比总有“”号，其符号 可用箭头法，也可用(-1)m确定，, 对空间轮系，只能用箭头法确定转向,若AB两轴线不平行，iAB则用箭头表示,周转轮系,“定轴轮系”,理论依据：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,一、传动比计算,机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,设各构件转动方向相同,（转化机构）,53 周转轮系的传动比,思 路：,53 周转轮系的传动比,转化机构的传动比：,“”号表示在转化机构中，轮1、轮3的转向相反。,53 周转轮系的传动比,注意：, 转化机构的角速比, 由转化机构按定轴轮系计算方法求得。,其中：“”仅表示转化机构中各构件的相对转向，而不是各, 在 中，已知其二，可求其一；它们既包含大小又包含转向，若已知的两转速转向相同，同号值代入；否则异号值代入。求得的转速方向与其符号相同的已知转速方向一致。,53 周转轮系的传动比,构件的真实转向。,任何时候均不能直接在周转轮系上用(-1)m或箭头直接判 断从动件的转向, 三轴线必须平行，否则不能应用上式。, 当B=0时, 行星轮系,53 周转轮系的传动比,注意：,53 周转轮系的传动比,例111,解：,二、举例,行星轮系,1、H转向相同,解：,1、H转向相同,1、H转向相反,53 周转轮系的传动比,例112,行星轮系,解：,求,与n1、n3转向相同,53 周转轮系的传动比,例113,（1）当n1与n3转向相反时， n3的大小和方向；,（2）当n1与n3转向相同时， n3的大小和方向。,与n1转向相反、与n3转向相同,差动轮系,定轴轮系+周转轮系,混合轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,组合轮系,54 组合轮系的传动比,一、求解步骤,1、划分轮系（关键）,定轴轮系,行星轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,54 组合轮系的传动比,1、划分轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,3、找联系条件，联立求解,54 组合轮系的传动比,定轴轮系,行星轮系,二、轮系的划分方法,1、先找行星轮（从这里入手）,2、再找系杆H,3、找中心轮,与行星轮相啮合，并且与系杆共轴线,轴线不固定的齿轮,支承行星轮，使行星轮作公转运动（但不一定是杆状）,54 组合轮系的传动比,2为行星轮,1、3为中心轮,1、5为中心轮,4为行星轮,5为系杆,H为系杆,（3固定）,1、2、3、5行星轮系,行星轮系,（1 、5均不固定）,1、4、5、H 差动轮系,差动轮系,划分轮系,从行星轮入手,54 组合轮系的传动比,例114,54 组合轮系的传动比,1、2、2、3-定轴轮系,定轴轮系,3、4、5、H-差动轮系,差动轮系,5、6-定轴轮系,定轴轮系,划分轮系,例115,电动卷扬机的减速器，已知各轮齿数及n1，求n5。,差动轮系,定轴轮系,54 组合轮系的传动比,例116,解：1、划分轮系,差动轮系,定轴轮系,54 组合轮系的传动比,差动轮系,定轴轮系,联系条件：,联立求解：,与n1同向。,54 复合轮系的传动比,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。,解：,2、3、4、H,2、11、55、4,设n1为顺时针,-差动轮系,-定轴轮系,n2、n4转向相反,n2、n4以异号代入,差动轮系,定轴轮系,例117,54 复合轮系的传动比,解：,代入数据，计算得：,当输出轴H转一圈时，输入轴1转1980000圈。,提问：nH的转向,nH为“+”号，表明其转向与n2相同。,nH为“+”号，表明其转向与n1相同。,例117,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。,54 复合轮系的传动比,图示轮系，已知：n1=1500rpm，z1=20，z2=z2=40，z4=20，z3=15，z3=30，z5=80，z7=15，z8=30，各轮均为标准直齿轮，试求nH的大小与方向。,解：划分轮系,6、7、8、H-差动轮系,代入（） ：,解得 ：,负号表示与n6反向、与n8同向。,例118,第 17 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月22日,55 轮系的应用,一、相距较远的两轴之间的传动,二、实现变速传动,55 轮系的应用,55 轮系的应用,55 轮系的应用,车床走刀丝杠三星轮换向机构,实现分路传动,55 轮系的应用,55 轮系的应用,三、获得最大传动比,某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减速器外形尺寸仅为430 mm，采用4个行星轮和6个中间轮，传递功率达到2850kw， i1H11.45。,55 轮系的应用,四、合成运动,如图差动轮系：,给定三个基本构件中的任意两个运动，第三个运动即可求得。（加法机构）,H的运动是1、3两构件运动的合成。,55 轮系的应用,分解运动,差动轮系不仅能将两个独立的转动合成为一个转动，而且还可以将一个主动构件的转动按所需的