05章 轮系机械传动系统设计与实践

轮系导

学现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传动往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。轮系:一系列齿轮组成的传动系统。轮系导学讲课目录CONTENTS轮系导学轮系的分类定轴轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算复合轮系的传动比计算轮系的应用1.学习目标轮系的类型各种类型轮系传动比的计算轮系的应用轮系导学2.重点各类轮系传动比的计算轮系的类型轮系导学3.难点周转轮系的转化思路复合轮系传动比计算轮系导学复合轮系4.实践与实训轮系的应用

龙门刨床工作台

轮系导学轮系轮系的类型轮系的分类按轮系运转时齿轮轴线位置相对于机架是否固定，可分为两大类：定轴轮系和周转轮系。定轴轮系定轴轮系定轴轮系的自由度：n=5，PL=5，PH=4，

F=3×5-2×5-4=1周转轮系：至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动2－行星轮1、3－中心轮H－行星架二者几何轴线必须重合，常作为运动的输入输出构件。周转轮系的

自由度？轮系的分类周转轮系3不转：n=3，PL=3，PH=2，F=1，此时为行星轮系。根据轮系所具有的自由度，周转轮系又可以分为：行星轮系（自由度F=1）和差动轮系（自由度F=2）。思考：行星架H不动或者齿轮1不转时，轮系是何种轮系？轮系的分类大内齿轮3不转行星架H不转小齿轮1不转

在实际工程应用中，还经常将定轴轮系和周转轮系或者几个基本周转轮系组合在一起使用，这种组合轮系称为复合轮系。此外，还需要注意转化轮系这一概念，既不是定轴轮系也不是周转轮系。n=4，PL=4，PH=2，F=2，差动轮系轮系的分类1和3同（反）向转：轮系定轴轮系的传动比计算定轴轮系的传动比计算

轮系运转时，输入轴与输出轴的角速度之比称为该轮系的传动比，用

i表示。假设轴1为轮系输入轴，k为轮系输出轴，则该轮系传动比为轮系传动比的计算不仅要确定传动比的大小，还需要确定输出轴的转向。如何表示一对平行轴齿轮的转向？机构运动简图机构运动简图箭头表示回转方向定轴轮系的传动比计算

内啮合直齿轮外啮合直齿轮机构运动简图机构运动简图ω2↓锥齿轮：箭头同时指向节点或背离节点蜗轮蜗杆：左旋蜗杆用左手定则；右旋蜗杆用右手定则。定轴轮系的传动比计算

蜗杆蜗轮直齿圆锥齿轮－＋定轴轮系的传动比计算

定轴轮系的传动比计算

依次求出轮系中各对齿轮的传动比（含大小和方向）连乘各传动比得到总传动比定轴轮系的传动比计算

＝各对齿轮从动轮齿数乘积各对齿轮主动轮齿数乘积注:1始末两轮轴线平行，如两轮同向，传动比为“＋”；两轮异向，传动比为“－”。

2始末两轮轴线不平行，两轮转向画箭头确定定轴轮系的传动比计算

传动比计算实例1ω1ω2z2定轴轮系的传动比计算z1z3ω3

已知各轮的齿数z1=20，z2=40，z2'=15，z3=60，z3'=18、z4=18、z7=20，8是齿条,齿轮7的模数m=3mm，蜗杆5头数为1（左旋），蜗轮齿数z6=40。齿轮1为主动轮，转向如图所示，转速n=100r/min。试求齿条8的速度。传动比计算实例2定轴轮系的传动比计算

齿条8的线速度等于齿轮7的圆周速度解：画箭头确定转向，定轴轮系传动比大小公式得定轴轮系的传动比计算

轮系周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算

根据相对运动原理，当给整个周转轮系加上一个公共转速-ωH后，行星架H静止不动，而各构件间的相对运动并不改变。此时，所有齿轮几何轴线的位置固定，原周转轮系转化成了定轴轮系。反转法：周转轮系转换成定轴轮系-ωH构件原转速

转化轮系中的转速

1

12

23

3H

H周转轮系的传动比计算

周转轮系的传动比计算

推广到一般情况：已知：计算：周转轮系传动比计算例1解：23H1O周转轮系的传动比计算

负号表示n1、n2转向相反23H1O周转轮系传动比计算例1周转轮系的传动比计算

z1=60，z2=40，z2’=z3

=20，n1

和n3大小均为120r/min，但方向相反（如图中实线箭头所示）差动轮系F=2周转轮系传动比计算例2已知：计算：122'3Hn1n3周转轮系的传动比计算

轮系复合轮系的传动比计算复合轮系的传动比计算

计算方法：复合轮系定轴轮系＋周转轮系周转轮系＋周转轮系（1）先将混合轮系分解成基本周转轮系和定轴轮系（2）然后分别列出传动比计算式（3）对（2）各计算式联立求解已知:z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z4=80。计算传动比i1H

。（1）分解解：周转轮系：轮2'，3，4，

H定轴轮系：轮1，2周转轮系传动比：定轴轮系传动比：n2=n2'

（2）分别计算各轮系传动比

复合轮系传动比计算例复合轮系的传动比计算

（3）联立以上两式得(负号说明行星架H与齿轮1转向相反）

=-2=-4所以

复合轮系传动比计算例复合轮系的传动比计算

（1）分解定轴轮系：轮3’，4，5周转轮系：轮1，2－2’，3，H（2）分别计算（3）联立求解周转：定轴：

复合轮系传动比计算例2复合轮系的传动比计算

轮系轮系的应用1.实现大传动比或较远距离的传动

一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般可达5～7。当要求传动比较大时，若采用一对齿轮传动，则尺寸相差太大，小齿轮易损坏。

故可采用定轴轮系来实现大传动比，可避免单对齿轮的缺陷。轮系的应用2.实现变速与换向传动

汽车变速箱三星轮换向机构可在主动轴转向不变的条件下改变从动轴的转向。汽车、机床等机械中大量运用轮系实现变速传动，如齿轮5、6相啮合构成一个挡位。车床上走刀丝杆的三星轮换向机构轮系的应用3.获得大的传动比行星轮系传动比可达i=10000，而且结构紧凑。z1=100,z2=101,z2'=100,z3=992H12′3轮系的应用4.实现运动的合成与分解汽车差速器中，行星架的转速是齿轮1、3转速的合成。汽车转弯时，汽车差速器就利用了运动的分解功能实现车轮与地面的纯滚动状态。汽车差速器