机械设计基础第七章.ppt

1、第七章 轮系及减速器,前面我们介绍的是一对齿轮组成的传动。在实际机械中，常常要采用一系列互相啮合的齿轮组成的传动,7-1 轮系的分类(Type of Gear Train),轮系由圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等类型的齿轮组成。通常根据轮系运动时齿轮轴线位置是否固定，将轮系分为定轴、周转和复合轮系。,轮系在传动时，所有齿轮轴线 的位置固定不变，称为定轴轮系。,一、定轴轮系,二、周转轮系,轮系在传动时，至少有一个齿轮轴线可绕另一齿轮的固定轴线转动的轮系称为周转轮系。,三、复合轮系,在机械传动中，为满足传动的功能要求，又将几个基本的定轴和周转轮系组合在一起，或将几个基本的周转轮系组合一起，称复合轮系

2、。,轮系的分类,传动比要素包括：1、大小 2、方向,7-2 定轴轮系的传动比(Transmission Ratio of Ordinary Gear Train),轮系传动比是指轮系中指定的首末两个齿轮a、b的角速度或 转速之比,一、一对圆柱齿轮的传动比（各齿轮轴线平行）,（a）可在传动比中引入正负号，正号a、b转向相同，负号 a、 b 转向相反。如外啮合取正，如内啮合取负,（b）直接在运动简图中用箭头标出。,二、一对圆锥齿轮的传动比（各齿轮轴线不平行）,三、一对蜗杆传动 （各齿轮轴线不平行）,方向只能用箭头表示，根据蜗杆转向及螺旋线方向确定,方向只能用箭头表示，箭头同时指向节点或同时背向节点

3、,定轴轮系的传动比,推广一般：,四、定轴轮系传动比的计算公式,下面我们通过一个例子找出定轴轮系传动比计算的一般规律。指定轮1、5为首末轮，计算i15。分析：为计算i15，先计算各对啮合齿轮传动比。,注意：对于含有不平行轴的轮系，转向不能由正副号决定，只能用箭头表示例：,定轴轮系的传动比,7-3 周转轮系传动比计算 (Transmission Ratio of Epicyclic Gear Train),一、周转动轮系的组成,中心轮：绕固定轴线回转的轮如1、3,行星轮：轮2绕自身轴线转动同时 又随自身轴线一起绕固定 轴线OH或O1转动，,系杆： 支撑行星轮的构件H,注意：O1、O3、OH重合，否

4、则无法转动。,差动轮系：自由度为2 行星轮系：自由度为1(固定中心轮3),二、周转轮系传动比计算,1.与定轴轮系 轮系的不同点 由于周转轮系中行星轮兼有自转和公转的复杂运动, 因此不能直接采用定轴轮系计算传动比的方法。,2.处理方法 若将轮系中系杆H视为机架，周转轮系变为定轴轮系。 由相对运动原理，给整个周转轮系加一个绕系杆的固 定轴线转动的角速度-，并不改变轮系中任意两构件的 相对运动关系，但“系杆”成为“静止”的机架，原周转轮 系变为假想的定轴轮系，称原周转轮系的转化轮系。,周转轮系传动比计算,周转轮系传动比计算,可以列相应公式：,周转轮系传动比计算,既然周转轮系的转化机构为一定轴轮系，因

5、此转化机构中输入轴和输出轴之间的传动比可用定轴轮系传动比的计算方法求出，转向也可用定轴轮系的判断方法确定,推广到一般：,3）i13H 、i12H 等不是周转轮系中的实际传动比，而是转化 轮系中的传动比，应用此公式求实际的传动比i13 、i12等。,上式只适用于输入轴、输出轴轴线与系杆H 的回 转轴线重合或平行时的情况。,式中“”号的判断方法同定轴轮系的传动比的正、 负号判断方法相同。,例：,应用上式时应注意：,周转轮系传动比计算,解：,Z1=80， Z2= 25， Z2=35， Z3=20，n3=200r/min, n1=50r/min，方向相反，求nH的大小和方向,周转轮系传动比计算,求得n

6、H=12.12r/min, 方向与50的相同即与轮1相同,7-4 复合轮系的传动比 (Transmission Ratio of Compound Gear Train),图示轮系能否给整个机构一个-nH转化定轴轮系呢？,计算混合轮系的传动比必须首先分清组成它的定轴轮系和周转轮系，再分别用定轴轮系和周转轮系传动比的计算公式写出算式，然后根据这些轮系的组合方式联立解出所求的传动比。,找周转轮系的方法是：,先找行星轮，支持行星轮的是系杆H，而与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮。剩剩下的为定轴轮系或另一周转轮系,因此计算混合轮系传动比的首要问题是如何正确划分混合轮系中的定轴轮系和周转轮系，而其中关键

7、是找出各个周转轮系。,上题，z1=24, z2=33, z2=21, z3=78, z13=24, z4=30, z5=78,求传动比i15,对周转轮系：,对定轴轮系：,3）联立求解,解：,1）划分轮系,行星轮2-2+系杆H（5）+中心轮1、3 为基本周转轮系,剩下：3-4-5 为定轴轮系,2）列传动比计算式,复合轮系的传动比,7-5 轮系的功能(Function of Gear Train),1、实现相距较远的两轴之间的传动,如下图所示用四个小齿轮代替一对大齿轮实现啮合传动，既节省空间、材料，又方便制造、安装。,2、实现大传动比的传动,轮系的功能,例：已知Z1=100 , Z2=101 , Z2=100 , Z3=99 , 求iH1,3、实现变速