系统方案设计第五章 轮系

1、第5章轮系本章基本要求1.2.熟练掌握轮系类型的区分方法；熟练掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比计算（大小和方向）；掌握周转轮系中各轮齿数的确定。3.第5章5.1 轮系及其分类5.2 定轴轮系的传动比与应用5.3 周转轮系的传动比与应用5.4 混合轮系的传动比与应用5.5 行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择5.6 新型齿轮传动轮系5.1 轮系及其分类轮系是由一系列齿轮所组成的传动系统分类:定轴轮系(ordinary gear train) 周转轮系(planetary gear train) 混合轮系(composite gear train)定轴轮系：在轮系运动时，其各轮轴线的位置固定不

2、动的轮系。5.1 轮系及其分类周转轮系:在运转过程中,至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一个齿轮几何轴线转动的轮系。行星轮: 作自转同时又公转的齿轮。系杆： 带动行星轮作公转的杆件H中心轮: 行星轮所绕之公转的定轴齿轮1和3周转轮系分：行星轮系差动轮系F=1F=25.1 轮系及其分类混合轮系：将两个（或几个）基本轮系适当联接而成的轮系。5.2 定轴轮系的传动比与应用一、定轴轮系传动比的计算：二、定轴轮系的应用：一、定轴轮系传动比的计算概念:轮系传动比=输入轴角速度/输出轴角速度= win/ wout= nin即iio/ nout速比有大小和方向传动比大小的计算:一、定轴轮系传动比的计算win wo

3、utw1w5=i即iio15w1=z2 z1iw122w2 w3z3i23z2w 3w 4w3w4=z4i34z3w4w5z5 z4i45又Qw1w2w2w3w3w4w4w5=Z 2Z1=i i i ii1512452334Z 2 Z 3 Z 4 Z5Z1Z 2 Z 3 Z 4=Z3Z 2Z 4Z 3Z5Z 4=Z 2Z1Z3Z 2Z5Z 3=各对从动轮齿数的乘积各对主动轮齿数的乘积一、定轴轮系传动比的计算：传动比计算:结论:定轴轮系的传动比的大小等于组成该定轴轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，其大小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积之比。方向可标在图中，亦可在传

4、动比的数值前加正负号。一、定轴轮系传动比的计算主从动轮转动方向的确定:1. 轮系中各轮几何轴线相互平行;2. 所有齿轮的几何轴线不都平行，但首尾两轮的几何轴线平行;3. 首尾两轮的几何轴线不平行。二、定轴轮系的应用总结:1. 实现分路传动;2. 实现传递相距较远的两轴间的运动和动力；3. 获得较大的传动比；4. 实现变速传动；5. 实现换向传动。5.3 周转轮系的传动比与应用一、周转轮系的传动比二、周转轮系的与应用一、 周转轮系的传动比基本思路转化机构:周转轮系中,在保证相对运动关系不变的情况下,给整个机构加- wH ,此时H 不动,周转轮系变为定转轮系,此机构为原周转轮系的转化机构。一、周转

5、轮系的传动比周转轮系传动比的计算构件代号:123H原有角速度在转化机构中的角速度ww H= w-w11H1ww H= w= w= w-w-w222Hw3w Hw H33Hw H-w= 0HHH一、周转轮系的传动比由于转化机构为定轴轮系,故可以利用定轴轮系传动比计算方法进行计算,故w1-wHw3 -wH= -iHZ3 Z113表示转化机构中,第一轮与第三轮的速比“”表示在转化机构中齿轮1和齿轮3的转向相反(并不表示它们的绝对转向也相反)一、周转轮系的传动比由上面的分析,设周转轮系的两个中心轮分别为1和n,系杆为H,则其转化机构的传动比为:= w1 -w HZ2 ZnZ1 Zn-1H= iinwn

6、 -w H用定轴轮系的方法定一、周转轮系的传动比注意:i H是转化机构的传动比,其大小和方向1n均按定轴轮系的方法分析,此方向仅表示转化机构中的各轮的转向。w1,wn ,wH ,是 周转轮系中各基本构件的真实角速度。在差动轮系中,由于其自由度为2,则必须已知两个运动规律,机构才具有确定的运动。一、周转轮系的传动比由于w1,wn ,wH具有转向,故当已知某两个运动规律即角速度转向相反时,若设一个为正,则另一个为负,求出第三个转速的转向根据计算结果的正负来确定。二、周转轮系的应用1、获得较大的传动比；2、实现自动变速传动；3、在体积小，重量轻的条件下，实现大功率传动；4、进行运动的合成和分解；5、

7、利用行星运动实现机械执行构件的复杂动作；6、利用行星轮上各点不同的旋轮线轨迹，实现特殊的工作要求。5.4 混合轮系的传动比与应用一、 混合轮系的传动比二、 混合轮系的应用一、 混合轮系的传动比方法：1、首先分析组成混合轮系的基本轮系；2、分别对基本轮系列传动比方程式；3、找出各轮系的关系；4、将各基本轮系传动比方程式联立求解，即得混合轮系的传动比。关键：正确划分基本轮系。一、 混合轮系的传动比例1：已知各轮的齿数：Z =30,Z =30,Z =90，Z =20,1231Z= 30, Z = 30, Z = 40, Z=154求:435iI ,II一、 混合轮系的传动比首先分析轮系的组成，再分别

8、对基本轮系列传动比方程1.周转轮系= w1 - wH= - Z2 Z3= - Z3= -3i H13w- wZ ZZ3H1212.定轴轮系= wIZ= -3iwI 3Z34w= - Z4= - 3 ww3IIZ4= Z13= w I= Z5 Z1iwI1ZZZ4541= Z4ww= 1.5wII1Z1w3 = w3 ,wH= wII ,w1= - Z3= w 1w- wZ4Z 1= - 16IIIiI ,IIZ 4Zw- w3-1ZIII表明I,II轴转向相反3二、 混合轮系的应用1、获得更大的传动比；2、变速转向的方法更灵活多样；3、在体积小，重量轻的条件下，实现更大功率传动；4、进行运动的

9、合成和分解；5、利用行星运动实现机械执行构件的复杂动作；6、行星轮上各点的运动轨迹更加复杂。5.5行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择行星轮系中各轮齿数应满足的条件:= (iiH -1)Z11、传动比条件：Z3Z= (i- 2) Z12、同心条件：3、均布条件：4、邻接条件；22iH= KN iZ1iH(Z+Z Z+ 2ha*180oK) sin122（校核用）这里： K是行星轮个数，N为正整数。以上对单排2K-H机构，且标准齿轮和高度变位齿轮推得5.5 行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择例:设计一个单排2KH型负号机构行星轮系i1H=7.33,各轮均采用标准齿轮,试确定各齿轮的齿数及行星轮个数。=

10、 7.33 = 22 3解：i1H3= 12 N= KN令：K = 4, Z= Z= 4N iiH1166 2222则Z1齿数为：N:22334455Z1:12182430 36 Z1不发根切的最少齿数为：17 Z1 = 18Z2 = (i1H- 2) Z12 = (22 3 - 2) 182 = 48Z3 = (i1H- 2)Z1 = (22 3 - 2) 18 = 114校核：（Z+ Z= (18 + 48) sin= 46.7180oK180o4) sin12(Z2 + 2ha) = (48 + 2) = 50*(Z+ Z Z+ 2ha*1800) sin122K齿顶发生撞击，故设计 不

11、满足条件=18, Z2 = 48, Z3=114另设K=3,则同理：Z1校核邻接条件成立。故所设计的2KH负号机构为：K = 3, Z1 =18, Z2 = 48, Z3 =1145.6新型齿轮传动一、渐开线少齿差行星传动特点：1、传动比大；2、结构简单、紧凑，体积小、重量轻；3、由于采用渐开线齿，加工及装配维修方便；4、传动效率高。5.6新型齿轮传动缺点：1、由于存在少齿差内啮合传动，若仍采用标准齿轮则会发生齿顶相碰和齿廓重迭现象。一般采用降低齿顶高系数和采用角变位正出传 动两者结合的办法。必须核验重迭系数。2、由于啮合角变大，导致轴承压力增大，加之还需要一个输出机构，故传递的功率受到一些限制；常用在中、小型功率传动。5.6新型齿轮传动二、摆线针轮行星传动特点：1、减速比大；2