机械原理课件第十一章.ppt

1、由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。,轮系运转时，各轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定不动的。,平面轮系：各轮轴线均平行。,一、定轴轮系,111 齿轮系及其分类,空间轮系：各轮轴线不平行。,111 齿轮系及其分类,二、周转轮系,1、定义：轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的固定轴线转动。,2、构造：,1、3-中心轮（太阳轮）,H-行星架,2-行星轮,111 齿轮系及其分类,3、分类：,按自由度分：,中心轮1、3均不固定，F=2 -差动轮系,中心轮1、3有一固定，F=1 -行星轮系,111 齿轮系及其分类,3、分类：,按中心轮个数分：,2K-H,中心轮个数为K，行星架用H表示。,

2、3K,三、混合轮系和复合轮系,定轴轮系+周转轮系,混合轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,11-2 定轴轮系的传动比,传动比：输入轴与输出轴角速度（转速）之比。,11-2 定轴轮系的传动比,求：i15,4,11-2 定轴轮系的传动比,讨论,每对齿轮的主、从关系是由AB的运动方向确定的；,若AB两轴线平行，iAB可用“”表示，“+”表示转向相同，“”表示转向相反；,若AB两轴线不平行，iAB则用箭头表示；,对平面轮系，传动比总有“”号，其符号可用箭头法，也可用(-1)m确定，,对空间轮系，只能用箭头法确定转向；,轮2在传动比式中不起作用，称为“惰轮”。,如何表示一对平行轴齿轮的转向？,用线速度方

3、向表示齿轮回转方向,如何表示蜗杆蜗轮传动的转向？,蜗杆回转方向,蜗轮回转方向,蜗杆上一点线速度方向,右旋蜗杆,表示蜗杆、蜗轮回转方向,蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向,如何判断蜗杆、蜗轮的转向？,右旋蜗杆,左旋蜗杆,以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。,左手规则,右手规则,以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。,蜗杆的转向,11-2 定轴轮系的传动比,例：如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i15，并指出当提升重物时手柄的转向。,11-3 周转轮系的传动比,周转轮系,定轴轮系（转化机构）,转化机构法,

4、理论依据：机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,各构件加“ -H”,绕O1,思路：,方法：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,11-3 周转轮系的传动比,11-3 周转轮系的传动比,转化机构的传动比：,“”号表示在转化机构中，轮1、轮3的转向相反。,11-3 周转轮系的传动比,讨论,转化机构的角速比, 由转化机构按定轴轮系计算方法求得。,注意：任何时候均不能直接在周转轮系上用(-1)m或箭头直接判断从动件的转向。,“”仅表示转化机构中各构件得相对转向，而不是各构件的真实转向。,在 中，既包含大小又包含转向，若转向相同，同号代入；转向相反 ，异号代入。已知其二，可求其一；

5、已知其一，可求二者之比。,27,11-3 周转轮系的传动比,讨论, 三轴线必须平行，否则不能应用上式。,当B=0时，,-用于行星轮系,注意：,行星架,11-3 周转轮系的传动比,11-3 周转轮系的传动比,解：行星轮系,1、H转向相同,1、H转向相反,11-3 周转轮系的传动比,解：差动轮系,与n3转向相同。,与n1、n3转向相同。,11-4 混合轮系的传动比,一、求解步骤（求i1H）,1、划分轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,行星:,11-4 混合轮系的传动比,1、划分轮系,定轴轮系,行星轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,3、找联系条件，联立求解,11-4 混合轮系的传动比,二、轮系

6、的划分方法,1、先找行星轮（从这里入手）,2、再找行星架H,3、找中心轮,定轴轮系,行星轮系,与行星轮相啮合，并且与行星架共轴线,轴线不固定的齿轮,支承行星轮，使行星轮作公转运动（但不一定是杆状）,11-4 混合轮系的传动比,三、周转轮系的判别,若,均不固定-差动轮系,差动轮系,有一个固定-行星轮系,行星轮系,不固定-差动轮系,固定-行星轮系,若,11-4 混合轮系的传动比,例、,2为行星轮,1、3为中心轮,1、5为中心轮,4为行星轮,5为行星架,H为行星架,3固定,1、2、3、4-行星轮系,行星轮系,1、5均不固定,1、4、5、H-差动轮系,差动轮系,划分轮系,从行星轮入手,11-4 混合轮

7、系的传动比,例,1、2、2、3-定轴轮系,定轴轮系,3、4、5、H-差动轮系,差动轮系,5、6-定轴轮系,定轴轮系,划分轮系,-,-,-,11-4 混合轮系的传动比,例,1、2、2、3-定轴轮系,定轴轮系,3、4、5、H-差动轮系,差动轮系,5、6-定轴轮系,定轴轮系,114 混合轮系的传动比,例：3K行星轮系，已知各轮齿数，求i13。,11-4 混合轮系的传动比,例：3K行星轮系，已知各轮齿数，求i13。,解：,1、2、4、H-行星轮系,4、2、2、3、H-行星轮系,1、2、2、3、H-差动轮系,11-4 混合轮系的传动比,例4、电动卷扬机的减速器，已知各轮齿数及n1，求n5。,差动轮系,定

8、轴轮系,11-4 混合轮系的传动比,差动轮系,定轴轮系,差动轮系,定轴轮系,联系条件：,联立求解：,与n1同向。,11-5 轮系的功用,1实现相距较远的两轴之间的传动,2实现分路传动,3实现变速变向传动,4实现大速比和大功率传动,两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同,11-5 轮系的功用,11-5 轮系的功用,某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减速器外形尺寸仅为430 mm，采用4个行星轮和6个中间轮，传递功率达到2850kw， i1H11.45。,5实现运动的合成,运动输入,运动输出,11-5 轮系的功用,11-5 轮系的功用,如图差动轮系：,给定三个基本构件中的任意两个运动，第三个运动即可求得。

9、,H的运动是1、3两构件运动的合成。,11-5 轮系的功用,六、用作运动的分解,差动轮系不仅能将两个独立的转动合成为一个转动，而且还可以将一个主动构件的转动按所需的可变比例分解为两个从动件的转动。,图示为汽车差速器。,差速器可根据不同的弯道半径，自动地将发动机传来的转动分解为左右两个后轮的不同速转动。,发动机,传动轴,11-5 轮系的功用,当汽车直线行驶时，,当汽车转弯时，车体绕P点转动，,联立解得：,若车轮在地面不打滑，应：,11-5 轮系的功用,轮4、5组成定轴轮系，有：,当汽车直线行驶时，r,11-6 行星轮系的效率,差动轮系一般主要用来传递运动，而用作动力传动的则主要是行星轮系。只讨论

10、用“转化轮系法”计算行星轮系的效率。 根据机械效率的定义，对于任何机械来说，其输入功率Pd 、输出功率Pr和摩擦损失功率Pf，和效率之间的关系为：,机械中的摩擦损失功率主要取决于各运动副中的作用力、运动副元素间的摩擦系数和相对运动速度的大小。因行星轮系与其转化轮系中上述各因素均不改变，故它们的摩擦损失功率应相等，即Pf PfH 。 PfH确定如下： 设轮1为主动轮，其转矩为M1，则原轮系及转化轮系的所传递的功率分别为,式中 为转化轮系的效率，它等于由轮1到轮n之间各对啮合齿轮传动效率的连乘积。,(1)若轮1为主动轮，则P1为输入功率，其效率为,(2)若轮1为从动轮，则P1为输出功率，其效率为,

11、11-7 行星轮系的类型选择及设计的基本知识,行星轮系的类型很多，在相同的速比和载荷的条件下，采用不同的类型，可以使轮系的外廓尺寸、重量和效率相差很多。因此，在设计行星轮系时，应重视轮系类型的选择。选择轮系的类型时，应从传动比的范围、效率的高低、结构的复杂程度、外廓尺寸的大小以及功率流动的情况等几方面综合考虑。其具体选择原则为：1、应满足传动的范围。如注意2K-H型行星轮系的传动比范围。2、应考虑传动效率的高低。一般动力传动应采用负号机构；当要求有较大传动比时，可采用几个负号机构或与定轴轮系的复合或3K型轮系。3、应注意轮系中的功率流动问题。应避免轮系中出现封闭功率流。此外，还应考虑轮系的外廓

12、尺寸、重量等要求。,1.行星轮系的类型选择,2.行星轮系各轮齿数的确定,(1)单排行星轮系的配齿条件1)满足传动比要求 z3 /z1iH112)满足同心( 同轴）条件z3z12 z2,2.行星轮系各轮齿数的确定,3)满足均布安装条件 (z1z3)/kN（N为整数，k为行星轮个数）4)满足邻接条件 (z1z2) sin(180/k) z2+2h a*(2)双排行星轮系的配齿条件,3.行星轮系的均载装置,为了尽可能降低行星轮系中各行星轮载荷分配不均的现象，必须采用在结构上的措施“均载装置”来保证载荷得到接近均匀的分配。所谓均载装置是指行星轮系中能使各行星轮在一定的范围内自由浮动，以达到自动调节各行星轮载荷目的的结构装置。均载装置的类型很多，通常采用弹性元件，有使太阳轮浮动的，有使行星轮浮动的，又是行星架浮动的，也有几个构件同时浮动的。,11-4 混合轮系的传动比,例、减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。,解：,2、3、4、H,2、11、55、4,设n