新能源汽车机械基础课件：轮系传动的应用

轮系传动的应用目录01轮系的核心特点与分类02定轴轮系传动比计算03周转轮系传动比计算04轮系在新能源汽车中的应用任务目标：1.掌握轮系传动的核心特点与分类。2.熟练计算轮系传动比。3.分析轮系在新能源汽车中的典型应用。轮系的核心特点与分类01轮系的五大功能特性获得大传动比轮系能够通过多个齿轮的啮合，实现大的传动比。例如在一些减速装置中，通过轮系可以将高速输入转化为低速大扭矩输出，满足特定工作需求。实现分路传动轮系可将输入的运动和动力分配到多个输出轴上，实现分路传动。如在机床中，通过轮系可以将动力传递到不同的工作部件，使各部件同时工作。实现换向传动通过改变轮系中齿轮的啮合方式和组合，可以实现输出轴与输入轴转向相反，满足不同的运动方向要求。轮系的五大功能特性轮系能够根据需要改变传动比，从而实现变速传动。汽车的变速箱就是利用轮系的变速功能，使车辆在不同行驶条件下都能保持合适的速度。实现变速传动01、轮系可以将多个输入运动合成为一个输出运动，或者将一个输入运动分解为多个输出运动。如汽车的差速器，能在转弯时将发动机的动力按不同转速分配给左右车轮。实现运动合成与分解02、定轴轮系与周转轮系对比在周转轮系中，活套在构件H上做行星运动的齿轮称为行星齿轮；支撑行星齿轮的构件为行星架或系杆；与行星齿轮相啮合且轴线固定的齿轮为中心轮，外齿中心轮叫太阳轮，内齿中心轮叫内齿圈。行星轮系组件名称标注周转轮系中至少有一个齿轮的几何轴线相对机架位置是不固定的。它由行星齿轮、行星架（系杆）和太阳轮组成，行星齿轮既自转又绕固定轴线公转。周转轮系的轴线可动性定轴轮系在运转时，各个齿轮的轴线相对于机架的位置是固定的。其中，若所有齿轮均为平面齿轮，称为平面定轴轮系；若至少有一对是非平面齿轮，则为空间定轴轮系。定轴轮系的轴线固定性差动轮系

行星轮系定轴轮系传动比计算02传动比公式与符号判定轮系传动比是始端主动轮与末端从动轮的角速度比值。平面定轴轮系传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比，即(i_{AK}=frac{text{从动轮齿数连乘积}}{text{主动轮齿数连乘积}})。传动比公式推导1传动比符号取决于外啮合次数(m)，当(m)为偶数时，传动比为正，首末两轮转向相同；当(m)为奇数时，传动比为负，首末两轮转向相反。例如，若轮系中有两对外啮合齿轮，传动比为正，首末两轮转向相同。外啮合次数对转向的影响2传动比公式与符号判定在轮系中，像齿轮4同时与齿轮3’和齿轮5相啮合的齿轮称为惰轮。惰轮的齿数可在计算中消去，不影响传动比大小，只起到改变转向的作用。如在某轮系中，加入惰轮后，传动比大小不变，但首末两轮转向改变。惰轮案例强化理解空间定轴轮系转向分析对于锥齿轮传动，各轴的轴线不平行，不能用外啮合次数判断传动比正负号。表示齿轮副转向的箭头同时指向或同时背离啮合处。例如在某锥齿轮传动中，通过标注箭头可清晰判断各齿轮转向。锥齿轮传动转向判断在蜗杆传动中，从动轮的转向由（左）右手螺旋法则判定。如当蜗杆为右旋时，用右手判断，四指弯曲方向为蜗杆转向，拇指指向的反方向即为从动轮的圆周速度方向。蜗杆传动转向判断空间定轴轮系转向分析箭头法是判断空间定轴轮系中各轮转向的有效方法。从首轮开始，根据外啮合两齿轮的转向相反、内啮合两齿轮的转向相同的关系，依次对各个齿轮标出转向，最后根据首末两轮的转向判定传动比的符号。箭头法应用总结周转轮系传动比计算03转化机构法原理根据相对运动原理，加上附加转速后，各构件间相对运动关系不变，但行星架转速变为零，原来运动的行星架转化为静止，单级行星齿轮系就转化为一个假想的定轴齿轮系，即原单级行星齿轮系的转化机构。定轴轮系假设对于周转轮系，行星轮有自转和公转，不能直接用定轴轮系公式计算传动比。为解决此问题，给整个单级行星齿轮系加上一个与行星架H的转速大小相等、方向相反的附加转速“(-n_H)”。行星架转速叠加转化机构法原理对于转化机构的传动比，可以利用定轴轮系的传动比公式计算。假设行星轮系首轮、末轮和行星架的绝对转速分别为(n_1)、(n_3)和(n_H)，其转化机构的传动比表达式为(i_{13}^H=frac{n_1-n_H}{n_3-n_H})，通过此公式可间接求出原来单级行星齿轮系的传动比。数学建模过程差动轮系与行星轮系计算差动轮系中中心轮可以转动，需要两个输入运动参数才能确定输出；而行星轮系中中心轮固定不动，只需一个输入运动参数就能确定输出。以行星减速器为例，已知各齿轮齿数，当系杆转10000转时，齿轮1才转1转，且两构件转向相同。若将某一齿轮齿数由99改为100，传动比会发生巨大变化，转向也可能改变，说明同一种结构形式的行星齿轮系，某一齿轮齿数的微小变化会导致传动比和转向的显著改变。输入输出条件对比传动比敏感性案例差动齿轮系及其转化机构转化前、后差动轮系中各构件的转速差动轮系与行星轮系计算表中分别为转化机构中各构件相对于行星架的转速。对于转化机构的传动比，则可用定轴轮系传动比计算方法求出，即

上式中负号只能表示在转化机构中齿轮1和齿轮3相对转速，与方向相反，并不能说明它们在行星轮系中的绝对转速，与方向就一定相反。

一般而言，假设行星轮系首轮、末轮和行星架的绝对转速分别为、和，其转化机构的传动比表达式为

如果已知行星轮系中各齿轮齿数以及，和3个运动参数中的任意两个，就可以应用公式求出另一个运动参数，从而计算出行星轮系任意两个构件的传动比。轮系在新能源汽车中的应用04差速器运动分解原理在汽车转弯时，左右车轮行驶距离不同。以向左转弯为例，左轮行驶距离短，右轮行驶距离长，转速比为(frac{n_{text{左}}}{n_{text{右}}}=frac{R+L/2}{R-L/2})（(R)为转弯半径，(L)为轮距）。差速器中的差动轮系将发动机传给齿轮的运动以不同速度分别传递给左右车轮，保证车轮与地面纯滚动，避免过度磨损。当汽车直线行驶时，左右车轮行驶距离相同，行星齿轮没有自转运动。此时齿轮(1)、(2)、(3)和(4)相当于一个作同速运动的刚体，即(n_{text{左}}=n_{text{右}})，差速器不发挥差速作用。转弯场景