机械设计基础-第5章齿轮系及设计

第5章

齿轮系及设计TheoryofMachinesandMechanisms机械设计基础第5章齿轮系及设计本章主要教学内容

齿轮系的类型

定轴轮系及其传动比

周转轮系及其传动比

复合轮系及其传动比轮系的功用本章教学目的了解轮系的分类和应用掌握定轴轮系的传动比计算了解周转轮系和复合轮系的传动比计算（进阶要求）了解其他新型齿轮传动（更高要求）5-1轮系的类型

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。

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定轴轮系：平面定轴轮系空间定轴轮系输入输出输出轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。周转轮系周转轮系：轮系运转过程中，至少有一个齿轮几何轴线的位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。H132

根据轮系所具有的自由度不同，周转轮系可分为：差动轮系和行星轮系差动轮系：F=2

计算图b)所示机构自由度,图中齿轮3固定行星轮系：F=1

计算图a)所示轮系自由度：复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合轮系。定轴轮系

+周转轮系42

21OOH3轮系的传动比定义传动比的大小输入、输出轴的转向关系

轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速度(或转速)之比，称为轮系的传动比，常用iab表示，即：iab

a

bnanb

5-2定轴轮系的传动比外啮合内啮合转向相反转向相同平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）：惰轮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：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：传动比方向判断表示画箭头定轴轮系的应用1.实现大传动比传动

若仅用一对齿轮实现较大的传动比，必将使两轮的尺寸相差悬殊，外廓尺寸庞大，故一对齿轮的传动比一般不大于8。实现大传动比应采用轮系。2.实现较远距离的传动

换档变速传动机构，在主动轴转速不变的条件下，通过换档可使从动轴得到不同的转速。3.实现变速传动4.实现换向传动

车床走刀丝杆的三星轮换向机构。在主动轴转向不变的条件下，可改变从动轴的转向。5.实现分路传动它可把发动机主轴的运动分解成六路传出，带动各附件同时工作。IIIIIIVIVVI主轴5-3周转轮系及其传动比2——行星轮H——行星架（系杆、转臂）3——中心轮（太阳轮）1——中心轮（太阳轮）基本构件

中心轮中心轮行星轮行星架123H※在一个周转轮系中，中心轮的轴线必须和系杆的轴线重合。即同心条件。周转轮系的传动比

1.周转轮系传动比计算的基本思路周转轮系假想的定轴轮系原周转轮系的转化机构转化机构的特点:各构件的相对运动关系不变转化方法:给整个机构加上一个公共角速度(

H)转化H321O1O3O2OH

H

H

1

3

23H12O1OHO3O2312O1O3O2HO1O3O2321

3H

2H

1H反转原理：给周转轮系中的每一个构件都加上一个附加的公共转动（转动的角速度为－ωH）后，不会改变轮系中各构件之间的相对运动，但原周转轮系将转化成为一个假想的定轴轮系，称为周转轮系的转化机构。周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，可以根据周转轮系的转化机构写出三个基本构件的角速度与其齿数之间的比值关系式。已知两个基本构件的角速度向量的大小和方向时，可以计算出第三个基本构件角速度的大小和方向。H321在转化机构中的角速度(相对于系杆的角速度)原角速度构件代号周转轮系转化机构中各构件的角速度

1H

1

H

2H

2

H

3H

3

H

HH

H

H

1

3

2

H2.周转轮系传动比的计算方法周转轮系转化机构的传动比:上式“－”说明在转化轮系中ωH1

与ωH3

方向相反。

转化机构5-4复合轮系及其传动比：定轴轮系周转轮系周转轮系I周转轮系II定轴轮系周转轮系封闭差动轮系F=2差动轮系封闭F=1复合轮系由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转