齿轮系及其设计课件

齒輪系及其設計§11-1齒輪系及其分類一．輪系(geartrain)——由一系列齒輪組成的傳動系統。輪系應用舉例“紅箭”導彈發射快速反應裝置儀錶二．輪系的分類定軸輪系周轉輪系混合輪系根據輪系在運轉過程中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置關係是否變動，可以將輪系分為1.定軸輪系(Ordinarygeartrain)各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動系統。組成圓柱齒輪圓錐齒輪蝸輪蝸杆2.周轉輪系

(Planetarygeartrain)至少有一個齒輪的軸線（位置不固定）繞另一齒輪的軸線轉動的齒輪傳動系統。周轉輪系的組成：太陽輪(Sungears)——周轉輪系中軸線位置固定不動的齒輪系杆H（行星架）(Planetcarrier)——支撐行星輪的構件行星輪(Planetgears)——周轉輪系中軸線不固定的齒輪機架太陽輪太陽輪行星輪系杆周轉輪系的分類（1）根據其自由度的數目分：差動輪系(Differentialgeartrain)——自由度為2的周轉輪系行星輪系

(Planetarygeartrain)——自由度為1的周轉輪系F=3n-2PL-PH=3

4－24

－2=2F=3n-2PL-PH=3

3－2

3－2=1（2）根據基本構件的組成分：2K-H型——有2個中心輪3K型——有3個中心輪各種周轉輪系簡圖3.混合輪系

(Compositegeartrain)——由定軸—動軸或多個動軸輪系組成的輪系§11-2定軸輪系的傳動比輪系的傳動比——輸入軸與輸出軸的角速度（或轉速）之比，即：一．一對齒輪的傳動比大小轉向大小轉向外嚙合——“-”內嚙合——“+”圓錐齒輪傳動蝸杆蝸輪傳動——在圖上以箭頭表示圓柱齒輪空間齒輪121221空間齒輪圓錐齒輪傳動蝸杆蝸輪傳動——在圖上以箭頭表示12左旋蝸杆右旋蝸杆21二．定軸輪系傳動比大小的計算結論三．首、末兩輪轉向關係的確定1.首、末兩輪軸線平行：在圖上用箭頭表示首、末兩輪的轉向關係，箭頭同向取“+”;箭頭反向取“-”

。對於平面輪系：k——外嚙合齒輪對數對於空間輪系：2.首、末兩輪軸線不平行：在圖上用箭頭表示首、末兩輪的轉向關係。（首、末兩輪的轉向關係如圖所示）§11-3周轉輪系的傳動比一．周轉輪系傳動比計算的基本思路周轉輪系傳動比不能直接計算，可以利用相對運動原理，將周轉輪系轉化為假想的定軸輪系，然後利用定軸輪系傳動比的計算公式計算周轉輪系傳動比。——反轉法或轉化機構法關鍵：設法使系杆H固定不動，將周轉輪系轉化為定軸輪系。

312H3OO1

1

H

2OOO1O112H3指給整個周轉輪系加上一個“-

H”的公共角速度，使系杆H變為相對固定，從而得到假想定軸輪系。——周轉輪系的轉化機構（轉化輪系）-

H

3-H

1-H

H-H=0

2-HOOO1O112H3

312H3OO1

1

H

2-

H

3H=3-H

1H=1-H

H-H=0

2H=2-H周轉輪系加上一公共角速度“-

H”後，各構件的角速度：

1－

H=

1H

2－

H=

2H

3－

H=

3H1

12

23

3H

H

H－

H=0構件周轉輪系角速度轉化輪系角速度轉化機構的傳動比i13H

可按定軸輪系傳動比的方法求得：周轉輪系傳動比的一般公式為：二．周轉輪系傳動比計算的一般公式三．注意事項m輪、n輪及系杆H的軸線必須平行。123H首、末兩輪軸線平行，但中間一些齒輪軸線不平行：

——畫虛線箭頭來確定：箭頭同向取“+”箭頭反向取“-”。

公式中各

值均為向量，計算時必須帶“

”號。如n輪固定，即

n=0,則上式可寫成：即：絕對傳動比主從關係視傳遞路線不同而不同。平面輪系中行星輪的運動：公轉自轉絕對轉速例1：在圖示的輪系中，設z1=z2=30,z3=90,試求在同一時間內當構件1和3的轉數分別為n1=1,n3=-1(設逆時針為正)時，nH及i1H的值。解：（負號表明二者的轉向相反）此輪系的轉化機構的傳動比為：例2:在圖示的周轉輪系中，設已知z1=100，z2=101，z2

=100，z3=99，試求傳動比iH1。z1=100z2=101z2

=100z3=99解：z1=100z2=101z2

=100

z3=100若將z3由99改為100，則當系杆轉10000轉時，輪1轉1轉，其轉向與系杆的轉向相同。小結在周轉輪系各輪齒數已知的條件下，如果給定

m、

n和

H中的兩個，第三個就可以由上式求出。（對於行星輪系，有一個中心輪的轉速為零）對於由圓柱齒輪組成的周轉輪系，行星輪2與中心輪1或3的角速度關係可以表示為：對於由圓錐齒輪所組成的周轉輪系，其行星輪和基本構件的回轉軸線不平行。上述公式只可用來計算基本構件的角速度，而不能用來計算行星輪的角速度。123H定軸輪系周轉輪系定軸輪系周轉輪系§11-4複合輪系的傳動比傳動比求解思路：將混合輪系分解為基本輪系，分別計算傳動比，然後根據組合方式聯立求解。求解要點：1.分清輪系2.列出方程3.建立聯繫4.聯立求解——首先找出其中的基本周轉輪系——分別列出基本周轉輪系、定軸輪系的傳動比方程——找出運動相同的聯繫構件前面所介紹的2K-H型周轉輪系，稱為基本周轉輪系(Elementaryepicyclicgeartrain)，通過一次反轉可以得到一個定軸輪系（轉化機構）。而對於既包含定軸輪系又包含基本周轉輪系的複合輪系(Combinedgeartrain)，不能通過一次反轉得到一個定軸輪系。定軸輪系周轉輪系例3:如圖所示的輪系中，設已知各輪齒數，試求其傳動比。z2=40z1=20z3=30z4=80z2

=20H解：1）劃分輪系齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2

-3-4-H組成周轉輪系部分。2）計算各輪系傳動比定軸輪系部分(1)周轉輪系部分輪系的傳動比3）將（1）、（2）聯立求解z2=40z1=20z3=30z4=80z2

=20H(2)(1)例4:圖示為一電動捲揚機的減速器運動簡圖,已知各輪齒數,試求:傳動比i15解：

首先，分解輪系齒輪1、3、2-2´、5組成周轉輪系，有齒輪3´、4、5組成定軸輪系，有§11-5輪系的功用一．實現分路傳動利用輪系可以使一個主動軸帶動若干個從動軸同時旋轉，並獲得不同的轉速。二．獲得較大的傳動比採用周轉輪系，可以在使用很少的齒輪並且也很緊湊的條件下，得到很大的傳動比。三．實現變速傳動在主軸轉速不變的條件下，利用輪系可使從動軸得到若干種轉速，從而實現變速傳動。12121‘2‘III四．實現換向傳動在主軸轉向不變的條件下，可以改變從動軸的轉向。車床走刀絲杠的三星輪換向機構國產紅旗轎車自動變速機構五．實現運動的合成差動輪系可以把兩個運動合成為一個運動。差動輪系的運動合成特性，被廣泛應用於機床、電腦構和補償調整等裝置中。z1=z3

nH=(n1+n3)/2加法機構

n1=2nH-n2減法機構六．實現運動的分解差動輪系可以將一個基本構件的主動轉動按所需比例分解成另兩個基本構件的不同轉動。汽車後橋的差動器能根據汽車不同的行駛狀態，自動將主軸的轉速分解為兩後輪的不同轉動。z1=z3,nH=n4汽車走直線汽車轉彎七．實現結構緊湊的大功率傳動周轉輪系常採用多個行星輪均布的結構形式共同分擔載荷，減少齒輪尺寸;