附清华机械原理教学课件供参考第5章轮系机构

第5

章轮系机构主动轮

从动轮一对圆柱齿轮，传动比不大于5～7问题：大传动比传动i

=

12i

=

60i

=

720时针：1圈分针：12圈秒针：720圈12小时问题：变速、换向轮系：由一系列彼此啮合的齿轮组成的传动机构，用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。第

5章 轮系机构轮系分类及传动比计算轮系的功能轮系的设计其它类型的行星传动

2

z1z1zz+-

2

=212w=

w

1i外啮合内啮合齿轮机构的传动比2

112ziw=

w

1

=

z

2轮系的传动比：outioiw=

win传动比的大小输入、输出轴的转向关系5.1

轮系传动比计算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轮系的分类5.1.1

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空间定轴轮系输入输出输出5

1

2'

3'

415iw

z

z

z

z=

w1

=

z2

z3

z4

z5155i

i=

i12

2'3

i3¢4

i45w

4

=

w1w

3w

2

w

3

w

4

w

5

w=

w1

w

2515wi

=

w1

=

?2

112iw

z=

w1

=

z2454543¢3¢4w

zw

z2'32'3w

zi

=

w

3

=

z4

i

=

w

4

=

z5i

=

w

2

=

z3定轴轮系的传动比计算kiw

主动轮齿数连乘积=w1

=从动轮齿数连乘积1k定轴轮系的传动比大小：转向？1

2'

3'z

z

z=

z2

z3

z55

1

2'

3'

415iw

z

z

z

z=

w1

=

z2

z3

z4

z5？平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮1212zwi

=

w1

=

-

z23

2'2'3w

zi

=

w

2

=

z345454zz3¢3¢4wi

=

w

4

=

-

z5wi

=

w

3

=

-

z41

2'

3'515z

z

ziw=

w11

2'

3'z

z

z=

-

z2

z3

z5=

(-1)3

z2

z3

z5SK360普通车床走刀丝杠的三星轮换向机构12341234平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮m：外啮合的次数主动轮齿数连乘积k1kiw=w1

=(-1)m

从动轮齿数连乘积12w2'2

1

32'3=

-

z2

iz

w

zi

=

w1

=

w

2

=

z35

4454zzi=

-

z43¢3¢4wi

=

w

4

=

-

z5w=

w

31

2'

3'515z

z

zz

z

ziw=

w11

2'

3'z

z

z=

-

z2

z3

z53

2

3

5=

(-1)定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入、输出轮的轴线相互平行的情况1

2'

3'14z

z

zz2

z3

z4i

=传动比方向判断：画箭头表示：在传动比大小前加正负号输入、输出轮的轴线不平行的情况1

2'

3'15z

z

zi

=

z2

z3

z5传动比方向判断表示画箭头定轴轮系的传动比kw

主动齿轮齿数连乘积=w1

=从动齿轮齿数连乘积1k大小：i(-1)m法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）转向：画箭头法（适合任何定轴轮系）结果表示：主动齿轮齿数连乘积–=kiw1k±=w1

从动齿轮齿数连乘积（输入、输出轴平行）图中画箭头表示（其它情况）5.1.2

周转轮系:在轮系运转过程中，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基本构件2——行星轮

H

——系杆（转臂）

3——中心轮K

1——中心轮（太阳轮）K差动轮系（F＝2）行星轮系（F＝1）中心轮是转动，还是固定？双排2K－H

型3K

型单排2K－H

型根据基本构件不同2K－H

型3K

型周转轮系的传动比定轴轮系周转轮系?绕固定轴线转动的系杆-w

Hw

H周转轮系的转化机构周转轮系w

H

-

w

H=0假想定轴轮系2K-H型周转轮系的转化机构2K-H型周转轮系转化机构的传动比113z3

Hi

Hw

-w=

w1

-w

H

=

-

z3Hw

Hw

Hw

-ww

3

-w

H3i13

=

1

=

1

H

113zi

Hz3=

-n

H

1

n-11ni

Hz

zw

-w=

w1

-w

H

=

–

z2

zn一般周转轮系转化机构的传动比各轮齿数已知，就可以确定w1、wn、wH之间的关系；如果两个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。2、表达式中w1、wn、wH的正负号问题。若基本构件的实际转速方向相反，则w

的正负号应该不同。1、i

H

是转化机构中齿轮1为主动轮、齿轮n为从动轮时的传动1n比，其大小和方向可以根据定轴轮系的方法来判断；1

2

3

2¢z

zz

zi133

3

H=

1

=

1

H

=Hw

-ww

-ww

Hw

H28·

24=

18

·70

=

-1.875例1：z1=28，z2=18，z2’=24，z3=70求：i1H=

-1.875H0

-

ww

1

-

w

H=1+1.875

=

+2.875H1Hiw=

w11w

H3w

H1n

-1=

1

=

–

2

n

nHi1nz

zz

zw

Hw

H周转轮系传动比计算方法niw1n=

w1周转轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比-

w

H上角标Hi

H1n正负号问题Hnw

w

w1i1n例2：z1=z2=48，z2’=18,

z3=24，w1=250

rad/s，w3=

100rad/s，方向如图所示。求：

wH=

-3H2H2‘31w1w

3

2

3

31

2¢z

zz

zi133

H=

1

=

1

H

=Hw

-ww

-ww

Hw

H=

-

48·

24

=

-

448·18

33H1-0100-0w-w252050--wwH

H=

-

4

4w

H

=

+50Hw1Hw

3Hw

25.1.3

混合轮系：由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系定轴轮系周转轮系周转轮系I周转轮系II定轴轮系周转轮系F=2

差动轮系封闭F=1

混合轮系封闭差动轮系混合轮系周转轮系I周转轮系II?周转轮系I

周转轮系II各周转轮系相互独立不共用一个系杆混合轮系传动比计算-w

H?1

2'13z

z3

Hi

Hw

-w=

w1

-w

H

=

-

z2

z33'5z3'z4z3'z5

=

-

z5w

5i

=

w

3

=

-

z4周转轮系：1、2（2‘）、3、5（H）定轴轮系：3‘、4、5电动卷扬机减速器w

5

=

w

Hi15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。行星轮系杆中心轮周转轮系定轴轮系例3：z1=20，z2=30，z2’=20，z3=40，z4=45，z4’=44，z5=81，z6=80求：i16122‘344‘5

6H313w

z1

z2¢

20

·

20=

w1

=

z2

z3

=

30

·

40

=

3定轴i65=

44

·81

=

0.99H5

H

H=

z4¢z5i

Hw=1-

w

6w

-w

0

-w=

w

6

-w

H

=

w

6

-w

HH6

Hwz6

z4

80

·

45i

=

w

6

=1-

0.99

=

0.01行星两个轮系的关系w

H

=

w

3混合轮系的传动比616=

300=Hiw

0.01w=

w1

3w

35.3

轮系的功能5.3.1

实现分路传动主动轴从动轴1从动轴2从动轴n主动轴498761235某航空发动机附加系统5.3.2

实现大传动比ab定轴轮系5.3.3

实现变速和换向2双联滑移齿轮1‘2‘12

1III车床走刀丝杠的三星轮换向机构SK360普通车床国产红旗轿车自动变速机构5.3.4

在机构尺寸和重量较小的条件下，实现大功率传动某涡轮螺旋桨发动机主减速器113zz3=

-

=

-1i

H加法机构21

3Hn

=

1

(n

+

n

)n1

=

2nH

-

n3减法机构广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中差动轮系

F＝25.3.5

实现运动的合成与分解两个输入，一个输出运动合成一个输入，两个输出运动分解差速器335z=

-

z5

=

-1n

-

n5

H=

n3

-

nHi

H25H

3n

=

1

(n

+

n

)2znH=

n1z11nH

=

2

(n3

+

n5

)n3

=

n5n3

=

n5

=

nH汽车直行2H

3

5n

=

1

(n

+

n

)=

r

-

Ln5

r

+

Ln3HHrnrn=

r

+

L

n=

r

-

L

n53汽车左转5.3.6

实现执行构件的复杂运动行星搅拌器机械手轮系功能小结实现分路传动大传动比变速、换向大功率传动运动的合成与分解

执行构件的复杂运动5.4

轮系的设计定轴轮系的设计周转轮系的设计5.4.1

定轴轮系的设计轮系类型的选择关键点：（1）正确掌握各种齿轮机构的特点和应用场合；（2）明确设计要求；（3）满足要求的前提下机构越简单越好。实例分析：滚齿机工作台传动系统5.4.1

定轴轮系的设计各轮齿数的确定：完成各级传