第六章轮系及其设计

1、车辆直行车辆直行差动轮系差动轮系不运动不运动 车辆转弯车辆转弯差动轮系差动轮系运动运动 原周转轮系原周转轮系 转化轮系转化轮系定轴轮系定轴轮系 内啮合内啮合转向相同转向相同 外啮合外啮合转向相反转向相反 234H12实现分路传动实现分路传动462354321n123321n14第六章 轮系及其设计v本章主要介绍轮系传动比计算，轮系的功能本章主要介绍轮系传动比计算，轮系的功能。 重点内容：重点内容： 轮系传动比计算轮系传动比计算难点内容难点内容: :复合轮系的传动比计算复合轮系的传动比计算第六章第六章 轮系及其设计轮系及其设计本章目录本章目录6-1 6-1 轮系及其分类轮系及其分类6-2 6-2

2、 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比6-3 6-3 周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算6-4 6-4 复合轮系的传动比复合轮系的传动比轮系：轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系 6 61 1 轮系及其分类轮系及其分类123445计算的内容计算的内容: :1.1.传动比的大小传动比的大小; ;2.2.齿轮的转向齿轮的转向. .输出输入i一、定轴轮系的传动比一、定轴轮系的传动比 6-2 6-2 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比1)1)传动比的绝对值传动比的绝对值 1 1主动

3、轮主动轮. . 输入构件输入构件 6 6从动轮从动轮. . 输出构件输出构件122112ZZi566556ZZi 344 334ZZi5 316421661654321563412ZZZZZZiiii所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积ni1i i1n 1n 从从1 1传动到传动到n n的传动比，从的传动比，从1 1传传动到动到n n来判断主动与从动。来判断主动与从动。 2) 2)齿轮的转动方向齿轮的转动方向+ + 输入轴和输出轴的方向相同输入轴和输出轴的方向相同 - - 输入轴和输出轴的方向相反输入轴和输出轴的方向相反 空间定轴轮系空间定轴轮系m) 1(,m-,m-外啮合齿的对数外啮合齿

4、的对数由画箭头确定由画箭头确定 “ ” or or “ ” 须添加到传动比前须添加到传动比前. .在图中画箭头表示在图中画箭头表示.(1)(1)输入与输出轮的轴线平行输入与输出轮的轴线平行 轮系中只有平行轴圆柱齿轮轮系中只有平行轴圆柱齿轮 (2(2）轮系中含有空间齿轮，主从动轮轴线不平行）轮系中含有空间齿轮，主从动轮轴线不平行. .用箭头表示用箭头表示如何表示一对平行轴齿轮的转向？如何表示一对平行轴齿轮的转向？机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向用线速度方用线速度方向表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向如何表

5、示一对圆锥齿轮的转向？如何表示一对圆锥齿轮的转向？ 向方影投向方影投齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向表示齿轮回表示齿轮回转方向转方向机构运机构运动简图动简图投影投影线速度方向线速度方向用线速度方用线速度方向表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向如何表示如何表示蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动的转向？的转向？向方影投向方影投蜗杆回转方向蜗杆回转方向蜗轮回转方向蜗轮回转方向蜗杆上一点蜗杆上一点线速度方向线速度方向机构运机构运动简图动简图右旋蜗杆右旋蜗杆表示蜗杆、蜗轮表示蜗杆、蜗轮回转方向回转方向蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向10131013蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮传动传动. .avi

6、avi如何判断如何判断蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮的转向？的转向？右旋蜗杆右旋蜗杆左旋蜗杆左旋蜗杆以左手握住蜗杆，四指以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。轮的线速度方向。左左手手规规则则右右手手规规则则以右手握住蜗杆，四指以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。轮的线速度方向。蜗杆的转向蜗杆的转向例例1:1:已知各齿轮齿数：已知各齿轮齿数：z z1 1，z z2 2，z z22，z z3 3，z z33， z z4 4求传动比求传动比i i1414

7、321432321432214) 1(zzzzzzzzzzzzi首轮首轮1 1与末轮与末轮4 4转向相同转向相同3215324321543235115) 1(zzzzzzzzzzzzzznni首轮与末轮的转向相反首轮与末轮的转向相反. .不改变传动比的大小，但改变轮系的转向不改变传动比的大小，但改变轮系的转向 惰轮惰轮： 例例2:2:计算传动比：计算传动比：31213Z21321323113zzzzzzi例例3:3:计算轮系传动比计算轮系传动比13i注意注意:轮系中含有不平行轴的齿轮传动轮系中含有不平行轴的齿轮传动, ,齿轮的旋转方向不齿轮的旋转方向不能由能由(-1)(-1)m m决定决定.

8、. 首末两轮轴线平行首末两轮轴线平行: :应先画箭头，再加上应先画箭头，再加上“+”+”、“-”-”号号 轮系中含有蜗轮蜗杆、锥齿轮，首末两轴平行轮系中含有蜗轮蜗杆、锥齿轮，首末两轴平行, ,先画箭头，先画箭头，再加上再加上“+”+”、“-”-”号号 例例4:4:计算传动比计算传动比14i3214324114zzzzzzi轮系中含有蜗轮蜗杆、锥齿轮，轮系中含有蜗轮蜗杆、锥齿轮，首末两轴不平行首末两轴不平行，用箭头表示转向，用箭头表示转向. .例例5:5:计算轮系传动比计算轮系传动比从动轮转向：打箭头！如图所示。从动轮转向：打箭头！如图所示。5316426114zzzzzzi如图中定轴轮系的传动

9、比为如图中定轴轮系的传动比为80008000如图中行星轮系的传动比为如图中行星轮系的传动比为1000010000实现大传动比传动实现大传动比传动 二、定轴轮系的应用二、定轴轮系的应用 多支路输出实现变速传动实现变速传动变速传动变速传动换向机构换向机构可改变从动轴的转向可改变从动轴的转向 6 63 3 周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算 行星轮行星轮轴线绕着固定轴线转动的齿轮轴线绕着固定轴线转动的齿轮. 2. 2行星架行星架, ,系杆系杆支承行星轮的构件支承行星轮的构件 H H. . 太阳轮太阳轮, ,中心轮中心轮与行星轮啮合并绕固定轴线转动的齿轮与行星轮啮合并绕固定轴线转动的齿轮. .

10、1,31,3一、周转轮系的构件一、周转轮系的构件 基本构件基本构件: 轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件 二二、动轴轮系的分类动轴轮系的分类 : F=3n-2P: F=3n-2PL L-P-PH H =3x3-2x3-2=1 =3x3-2x3-2=123H1O行星轮系行星轮系: 太阳轮之一固定太阳轮之一固定. .or差动轮系差动轮系: :23H1O1H3O13-H-H132HH123O F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H=3x4-2x4-2=2 =3x4-2x4-2=2 两个太阳轮均不固定两个太阳轮均不固定. .123H

11、5H46120316012H45H2132224H01243H三、周转轮系的传动比三、周转轮系的传动比周转轮系传动比的计算方法（转化机构法）周转轮系传动比的计算方法（转化机构法） 周转轮系周转轮系 定轴轮系定轴轮系（转化机构）（转化机构）定轴轮系传动定轴轮系传动比计算公式比计算公式求解周转轮系求解周转轮系的传动比的传动比反转法反转法周转轮系和定轴轮系的根本区别在于：在周转轮系中存周转轮系和定轴轮系的根本区别在于：在周转轮系中存在几何轴线运动的行星轮。因此，周转轮系的传动比不能直在几何轴线运动的行星轮。因此，周转轮系的传动比不能直接套用定轴轮系的公式。接套用定轴轮系的公式。该定轴轮系该定轴轮系

12、转化轮系转化轮系行星架的负角速度行星架的负角速度411HHO1OHO332O214O31O33HOHO22为求解周转轮系的的传动比，应对整个轮系添加一个为求解周转轮系的的传动比，应对整个轮系添加一个- -H H使使H H杆固杆固定不动。周转轮系转化为定轴轮系定不动。周转轮系转化为定轴轮系. .转化轮系转化轮系 假想定轴轮系假想定轴轮系 原周转轮系原周转轮系 转化轮系转化轮系 定轴轮系定轴轮系构件原周转轮系角速度转化轮系各构件的角速度111H=1-H222H=2-H333H=3-HHHHH=H-H=0转化轮系的传转化轮系的传动比按定轴轮动比按定轴轮系计算：系计算： HH31Hi13HH31213

13、2 zzzz13zz1) 1(原周转轮系原周转轮系 推广到一般情况：推广到一般情况：任意周转轮系的两中心轮任意周转轮系的两中心轮A A、B B及行星架及行星架H H的关系：的关系：)(zfiHBHAHBHAHAB1.1.该公式适用于齿轮该公式适用于齿轮A A、B B及行星架及行星架H H三者轴线重合的机构。三者轴线重合的机构。2 2对于差动轮系，若已知的两个构件转速相反，代入公式时，对于差动轮系，若已知的两个构件转速相反，代入公式时，规定一个方向为正，另一方向就代以负值，求出的第三个构规定一个方向为正，另一方向就代以负值，求出的第三个构件的转向根据其符号来确定转向。件的转向根据其符号来确定转向

14、。4 4f(zf(z) )由定轴轮系的方法求得，由定轴轮系的方法求得，f(zf(z) )的正负号反映转化轮系的正负号反映转化轮系中中A,BA,B轮间转向关系。轮间转向关系。3 3周转轮系的传动比正负由计算求得，不需判断。周转轮系的传动比正负由计算求得，不需判断。例：图示为一大传动比的减速器，例：图示为一大传动比的减速器，Z Z1 1=100=100，Z Z2 2=101=101，Z Z22=100=100，Z Z3 3=99=99求：输入件求：输入件H H对输出件对输出件1 1的传动比的传动比i iH1H1 10000111HHii若若Z1=99 1001Hi周转轮系传动比的正负是计算出来的，

15、而不是判断出来的。周转轮系传动比的正负是计算出来的，而不是判断出来的。 21232313113) 1(ZZZZiHHHHH03100001100100101991121231ZZZZiHH1例：圆锥齿轮组成的周转轮系例：圆锥齿轮组成的周转轮系 21323113ZZZZiHHH1311ZZiH03H三、复合轮系的传动比三、复合轮系的传动比什么是复合轮系？什么是复合轮系？H 系杆系杆系杆回转方向系杆回转方向为了把一个周转轮系为了把一个周转轮系转化为定轴轮系，通转化为定轴轮系，通常采用反转法。常采用反转法。H 随机架转动随机架转动相当于系杆相当于系杆把这种由定轴轮系和周转轮系或把这种由定轴轮系和周转

16、轮系或者由两个以上的周转轮系组成的，者由两个以上的周转轮系组成的，不能直接用反转法转化为定轴轮不能直接用反转法转化为定轴轮系的轮系，称为系的轮系，称为复合轮系复合轮系iH,3,1,2,2,4 , 5 , ,11, 6213231H13zzzzHH周转轮系定轴轮系解：166161zzi654154541564466161)(zzzzzzzzizz213231131611654154H4111)()(zzzzizzzzzzHHHH代入和将6391H 3例题例题 1 已知各轮齿数及已知各轮齿数及6，求，求3 的大小和方向。的大小和方向。周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系周转轮系的转化机构传动比为周转轮

17、系的转化机构传动比为23 zz把该轮系分为两部分把该轮系分为两部分Hi13H 1 )(12zz 1 1 1 6 )(16 zzH 4 )( 16zz )(51zz )(45zz 6 64116322161326213 )1( zzzzzzzzzzzzzz 代代入入齿齿数数6391复合轮系传动比的计算：复合轮系传动比的计算：首先，将定轴轮系和周转轮系分开首先，将定轴轮系和周转轮系分开.其次，分别写出定轴轮系和周转轮系各自的传动其次，分别写出定轴轮系和周转轮系各自的传动比计算公式比计算公式.最后，利用公式间的关系导出轮系传动比最后，利用公式间的关系导出轮系传动比.1223341H输入输出例例1 1

18、：已知各轮齿数，：已知各轮齿数， 求传动比求传动比i i1H1H1 1、分析轮系的组成、分析轮系的组成 1 1，2 2，22，3 3定轴轮系定轴轮系 11，4 4，33，H H周转轮系周转轮系 2 2、分别写出各轮系的传动比、分别写出各轮系的传动比 定轴轮系定轴轮系 ： 213223113) 1(ZZZZi周转轮系周转轮系 ： 311313) 1(ZZiHHH3 3、找出轮系之间的运动关系、找出轮系之间的运动关系 33114 4、联立求解：、联立求解： 32321131111ZZZZZZZZiHH例例2 2：如图所示的轮系，已知各轮：如图所示的轮系，已知各轮齿数齿数Z Z1 1=24=24，Z

19、 Z2 2=33=33，Z Z22=21=21，Z Z3 3=78,Z=78,Z33=18=18，Z Z4 4=30=30，Z Z5 5=78,=78,转转速速n1=1500r/minn1=1500r/min。试求转速。试求转速求求n n5 5解：（一）解：（一）1 1，2-22-2，3 3，H H差动轮系差动轮系 33，4 4，5 5定轴轮系定轴轮系 （二） 2814321323113ZZZZnnnniHHH313,53355353nnZZnni533nnnnH（三）（四）联立（四）联立 ，将min/15001rn 31353nn代入5933150023723281500n281435H31

20、13nnnnniHHH转向与n1同1224H335H为输出件例例3 3 对图示的对图示的3K3K型周转轮系，求型周转轮系，求传动比传动比i i1313。解解 区分基本轮系：有区分基本轮系：有3 3个中心轮：个中心轮：轮轮1 1、3 3和和4 4，可得，可得3 3个基本周转个基本周转轮系：轮系：基本周转轮系基本周转轮系1 1：由轮：由轮1 1、2 2、4 4和系杆和系杆H H组成；组成；基本周转轮系基本周转轮系2 2：由轮：由轮3 3、22、2 2、4 4和系杆和系杆H H组成；组成；基本周转轮系基本周转轮系3 3：由轮：由轮1 1、2 2、22、3 3和系杆和系杆H H组成。组成。但在这但在这

21、3 3个基本周转轮系中，只有个基本周转轮系中，只有2 2个独立。为求解方便。个独立。为求解方便。应取含有固定轮应取含有固定轮4 4的基本周转轮系的基本周转轮系1 1和和2 2进行求解。进行求解。图11-41 1，2 2，4 4，H H基本周转（行星）轮系：基本周转（行星）轮系：3 3，22，2 2，4 4，H H基本周转（行星）轮系：基本周转（行星）轮系：141224144111)(11zzzzzziiiHHH442423334232311()1;HHHz zz ziiiz zz z231413131312342()/()HHHHz z zzii iiiz z zz z图11-4 4=0因此，在这因此，在这5 5个齿轮中，只要个齿轮中，只要已知已知3 3个齿轮的齿数，根据上个齿轮的齿数，根据上式就可求出其余式就可求出其余2 2个齿轮的未个齿轮的未知齿数。知齿数。 若各轮均为模数相等的标准直齿圆柱齿轮且为无侧隙若各轮均为模数相等的标准直齿圆柱齿轮且为无侧隙安装，则可根据同心条件：安装，则可根据同心条件：a a1212=a=a2424=a=a2323 可知，该轮系的可知，该轮系的5 5个齿数应满足等式：个齿数应满足等式： z z1 1+z+z2 2=z=z4 4z z2 2=z=z3 3z z2