机械原理第六章6-1,6-2-z09.ppt

1、,第六章 轮系及其设计,第六章 轮系及其设计,6.1 轮系的类型 6.2 定轴轮系的传动比计算 6.3 周转轮系的传动比计算 6.4 复合轮系的传动比计算 6.5 行星轮系的效率 6.6 轮系的设计 6.7 轮系的功能,轮系的基本概念,轮系的基本概念,实现分路传动,在工程实际中，为了满足不同的工作要求如为了获得很大的传动比、实现分路传动或将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速等，常需采用由一系列齿轮组成的齿轮机构。,轮系：由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统。,6.1 轮系的类型,6.1 轮系的类型,通常根据轮系在运转过程中，其各个齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都是固定的，分为三种类型：,一

2、、定轴轮系,二、周转轮系,三、复合轮系,定轴轮系:,在运转过程中所有齿轮几何轴线的位置均固定不变的轮系，称为定轴轮系。,一、定轴轮系Gear train with fixed axes (ordinary gear train),一、定轴轮系,定轴轮系的分类:,平行轴定轴轮系,非平行轴定轴轮系,输入轴与输出轴方向平行的 输入轴与输出轴方向不平行的,平行轴定轴轮系,输入轴与输出轴方向平行,输入轴与输出轴方向不平行,非平行轴定轴轮系,在运转过程中，至少有一个齿轮几何轴线的位置不固定，而是绕着其他定轴齿轮轴线回转的轮系，称为周转轮系。,二、周转轮系Epicyclic gear train,二、周转轮

3、系,周转轮系:,二、周转轮系Epicyclic gear train,行星轮 (Planet gear),行星轮：周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即 既自转又公转的齿轮。 齿轮2是行星轮。,行星架（系杆、转臂） ( Planet carrier ),行星架：周转轮系中，支持行星轮既自转又公转 的构件。行星架又称系杆或转臂。 通常用H标记。,中心轮（太阳轮） (Sun gears),中心轮：周转轮系中，与行星轮相啮合的定轴齿轮 即轴线位置固定的齿轮。中心轮又称太阳 轮。 齿轮1、3称为太阳轮。,中心轮（太阳轮） (Sun gears),基本周转轮系是由行星轮、支持行星轮的行星架和与行星轮相啮合的

4、两个（有时只有一个）中心轮构成的。 中心轮和行星架称为周转轮系的基本构件，也称为输入输出构件。,基本周转轮系,基本周转轮系,注意：行星架的固定轴线与中心轮的几何轴线必须重合，否则不能运动。,行星轮系：自由度为1的周转轮系。,周转轮系的分类,周转轮系根据其自由度的不同分为：,差动轮系：自由度为2的周转轮系。,F=3n-2PL-Ph=34-24-2=2,周转轮系的分类,F=3n-2PL-PH=33-23-2=1,周转轮系的分类,行星轮系太阳轮3固定为机架,差动轮系,图(a)、(b)、(c)为2K-H型周转轮系的三种不同型式。,2K-H型周转轮系,周转轮系的分类,周转轮系根据其基本构件的不同分为：,

5、K表示中心轮，H表示系杆。 该轮系的特点是有2个中心轮。,图(d)为3K型周转轮系，该轮系中有三个中心轮，而其中的系杆H只是起支承行星轮的作用。,图(e)只有一个中心轮，其运动是通过等角速机构由V轴输出。,(e),(d),3K型周转轮系,周转轮系的分类,K-H-V型周转轮系,三、复合轮系,既含定轴轮系部分又含周转轮系部分，或者由几个基本周转轮系所组成的复杂轮系，通常均称为复合轮系或混合轮系。,三、复合轮系 (Combined gear trains),复合轮系:,三、复合轮系 (Combined gear trains),(2) 周转轮系 (Epicyclic gear trains),(3)

6、 复合轮系(Combined gear trains),行星轮系 (Planetary gear train) 差动轮系 (Differential gear train),轮系的分类:,(1) 定轴轮系 (Gear train with fixed axes),平行轴定轴轮系,非平行轴定轴轮系,输入轴与输出轴方向平行的 输入轴与输出轴方向不平行的,注意:计算轮系的传动比时，不仅要计算它的大小，还要确 定两轴的相对转动方向（即输入轴与输出轴的转向关 系）。,6.2 定轴轮系的传动比计算,6.2 定轴轮系的传动比计算,轮系中输入轴的角速度（或转速）与输出轴的角速度（或转速）之比，称为轮系的传动比

7、。用i1K表示，下标1、K分别为输入轴和输出轴的代号。,轮系传动比(The train ratio of a gear train) :,一、传动比大小的计算,二、转向关系的确定,已知：各轮齿数，且齿轮1的轴为输入轴，齿轮5的轴为输出轴，则该轮系的总传动比为,从轮1到轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下,齿轮3与 、4与 各分别固定在同一根轴上故：,将上述各式两边分别连乘，并整理得该轮系的总传动比为,结论,一、传动比大小的计算,一、传动比大小的计算,一、传动比大小的计算,定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，也等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘

8、积之比。即,结论：,图中齿轮2既是前一级的从动轮，又是后一级的主动轮，其齿数对轮系传动比的大小没有影响，但可以改变齿轮转向，这种齿轮称为惰轮(idle wheels) 。,二、转向关系的确定,二、转向关系的确定,各轮的转向关系可以通过逐对齿轮标注箭头的方法来确定。 下面分别说明一对平行轴外啮合齿轮和内啮合齿轮、一对圆锥齿轮、蜗轮蜗杆机构标注箭头的规则。,右旋蜗杆右手判断,左旋蜗杆左手判断,The “” sign must be added before the ratio of teeth number, even if all arrows have marked on gears.,平行轴

9、外啮合齿轮,一对定轴齿轮转向关系的确定,一对定轴齿轮转向关系的确定,平行轴内啮合齿轮,一对定轴齿轮转向关系的确定,非平行轴齿轮,所有齿轮的转动方向必须在图上用箭头表示。,圆锥齿轮,一对定轴齿轮转向关系的确定,蜗轮蜗杆,右旋蜗杆右手判断,左旋蜗杆左手判断,一对定轴齿轮转向关系的确定,平行轴定轴轮系(各轮几何轴线均互相平行),用(-1)m确定，式中m表示轮系中外啮合的对数。,如果外啮合齿轮对数为奇数, 传动比为负,否则传动比为正。,轮系转向关系的确定,轮系转向关系的确定,轮系转向关系的确定,非平行轴定轴轮系,输入轴与输出轴方向平行,输入轴和输出轴的方向或者相同或者相反。可在传动比的计算结果前加“”

10、 or “” 来表示输入轴和输出轴的转向关系。,注意：,非平行轴定轴轮系的方向不能用 (-1)m 确定。,转向关系只能用箭头在图上表示。,轮系转向关系的确定,输入轴与输出轴方向不平行,如图所示的轮系中，已知各轮齿数，齿轮1为主动轮，求传动比。,解：因首末两轮轴线平行，所以，该轮系的传动 比为：,例题1,如图所示的轮系中，已知各轮齿数，齿轮1为主动轮，求传动比。,解：该轮系传动比的大小为：,例题2,该轮系传动比的方向如图所示，可用画箭头的方法表示。,如图所示为一时钟轮系，S、M、H分别表示秒针、分针和时针，已知Z1 = 8，Z2 = 60，Z3 = 8，Z5 = 15，Z7 =12，齿轮6、8模数相同，试问： （1）该轮系属于何种类型的轮系； （2）齿轮4、齿轮6、齿轮8的齿数。 ( 提示： ),解：（1）定轴轮系 （2） 因齿轮6、8模数相同，故 由式、式得：,例题3,在图所示的轮系中，已知蜗杆为单头