机械设计基础-第5章轮系-精品文档整理.ppt

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1、 上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室由一系列两两啮合的齿轮组成的传动系统简称轮系周转轮系（轴有公转）定轴轮系（轴线固定）复合轮系（若干单一轮系的组合） 轮系分类轮系分类差动轮系（F=2）行星轮系（F=1）平面定轴轮系空间定轴轮系工程上，齿轮传动常常以轮系的形式出现。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、传动比大小的计算一、传动比大小的计算iab=a /b对于轮系：设输入轴的角速度为a，输出轴的角速度为b，则有：一对齿轮：i12 =1 /2 = z2 /z1iab1为减速传

2、动，iab1为增速传动。baabi1321432 kkzzzzzzzzkk1433221 所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积=设：a=1， b=k上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室22二、确定从动轮转向二、确定从动轮转向设轮系中有m对外啮合齿轮，则传动比符号为(-1)m 1. 用传动比的“”“”表示外啮合齿轮：两轮转向相反，传动比符号为“”；12内啮合齿轮：两轮转向相同，传动比符号为“”。2所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积i1k= (-1)m1pvp转向相反转向相同11vpp该方法只适用于平面定轴轮系！上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械

3、原理与设计教研室122. 用箭头表示两齿轮外啮合时：两齿轮内啮合时：12对于空间定轴轮系，只能用画箭头的方法来确定从动轮转向。123两箭头指向相反。两箭头指向相同。圆锥齿轮上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室蜗轮蜗杆右旋蜗杆21左旋蜗杆12上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3【算例一】已知图示轮系中各轮齿数，求传动比 i15。齿轮2对传动比大小没有影响，但能改变从动轮的转向，称为惰轮或过桥轮。2. 计算传动比齿轮1、5转向相反解：1.先确定各齿轮的转向惰轮z1 z2 z3 z4 z2 z3 z4 z5 =z1

4、z3 z4 z3 z4 z5 =i15 = 1 /53-3 4-4双联齿轮上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室其它构件：行星轮平面或空间复合运动132H基本构件中心轮(太阳轮)定轴转动或固定不动行星架(系杆或转臂)定轴转动类型：行星轮系有一个固定中心轮，F=1差动轮系所有中心轮均定轴转动，F=22H2H1313差动轮系2H13行星轮系H23上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、传动比计算一、传动比计算基本思路：根据相对运动原理，机构中取不同构件为机架，各构件之间的相对运动不变。基本方法：假想给整个轮系施加公共角速度-H，使行星架成为“机

5、架”，则原有轮系演化为“定轴轮系”转化机构法。2H13行星轮系H23施加-H转化轮系2H132 H3H1 H上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室1（中心轮） 1转化前后各构件角速度比较：2（行星轮） 23（中心轮） 3H（行星架） H构 件 原角速度 转化后的角速度对转化轮系可直接应用定轴轮系传动比计算方法。H1=1H H2=2H H3=3H HH=HH=0行星架 机架周转轮系 转化轮系（定轴轮系）转化后：上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室转化轮系2H132 H3H1 HHHHi3113HH312132zzzz13zz转化轮系中的传动比

6、计算：转化轮系中齿轮1与3的传动比Hi13负值表示转化轮系中齿轮1、3转向相反（H1、H3反向）；但并不表示1、3反向。行星轮系中一个中心轮固定（设3=0），则有：HHHi3113HH31HH0111HHi11上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室重要说明：只有在两构件的转动轴线平行条件下，相对角速度（相对转速）才能用两个绝对角速度（绝对转速）差表示：传动比也可用转速比表示：HBHAHBHAHABiHBHAHBHAHABnnnnnni或HA（nHA）为相对角速度（相对转速），A（nA）为绝对角速度（绝对转速）；HA=AH（构件A、H的转动轴线平行！）上海海事大学机械原

7、理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室【算例二】图示轮系中，已知齿数：z1z220，z36012H31)轮3固定，求i1H ；2)n1=1，n3=-1，求nH及i1H的值；3)n1=1，n3=1，求nH及i1H的值。HHHi3113HH31HH01【解】1）中心轮3固定（3=0），该轮系为行星轮系。11Hi2132zzzz13zz20603i1H=4，齿轮1和行星架H转向相同。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室HHHnni3113HHnnnn31HHnn11=32/1Hn齿轮1和行星架H转向相反。2）中心轮1、3均转动，该轮系为差动轮系。12H32/11H

8、Hnni3）HHHnni3113HHnnnn31HHnn11=31Hn1/11HHnni齿轮1和行星架H转向相同，三个构件无相对运动。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室【算例三】图示轮系中，已知齿数：z1=44，z2=40，z2=42，z3=42，求iH1。z1z3z2 z2H【解】中心轮3固定，这是一个行星轮系。HHHnni3113HHnnn01Hi11 213221zzzz424442401110HHii131111101111HHii11/111行星架H和齿轮1转向相同。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室【算例四】图示圆锥齿轮组

9、成的轮系中，已知齿数：z1=33，z2=12，z3=33，求i3H 先判别转向：HHHi1331HH0313Hi31zzHz1z3z z2 2转化轮系中齿轮1、3转向相反。【解】123HiHHHi1221注意：本题（齿轮2与行星架H的转动轴线不平行。）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室复合轮系一、传动比求解思路一、传动比求解思路复合轮系定轴轮系周转轮系周转轮系1周转轮系2联立求解基本轮系1基本轮系2基本轮系3基本轮系K求解式1求解式2求解式3求解式K上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室注：一个基本周转轮系中至多只有三个中心轮。二、复合轮

10、系拆解方法二、复合轮系拆解方法1. 找出行星轮（有公转）2. 找出中心轮（与行星轮啮合）3. 找出行星架（支撑行星轮）基本周转轮系4. 找出所有基本周转轮系后，余下为定轴轮系上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室【算例五】图示龙门刨床工作台变速机构，J、K为电磁制动器。已知各轮齿数，求J、K分别刹车时的传动比i1B。A331254KBJ【解】1)刹住J时 行星轮系5 43 B定轴轮系123i13=1/3=-z3/ z1 由定轴轮系123：由行星轮系5 43 B：iB35=(3B)/(0B)=-z5/ z3 3-3为双联齿轮上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机

11、械原理与设计教研室由连接条件：3=3 联立求解得到：BBi11)1 ( 3513zzzz2) 刹住K时A331254KBJ行星轮系5 43（固定） B行星轮系1 23（固定） A3-3为双联齿轮中心轮5与行星架A为同一构件由行星轮系5 43 B：iB35=(3B)/(0B)=-z5/ z3 上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室由行星轮系123A：i A13=(1 A ) /(0 A )=-z3 / z1 由连接条件：5=A 联立求解得到：BBi11)1)(1 (5 313zzzz上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室12一、获得一、获得大传

12、动比大传动比传动传动二、二、分路传动分路传动三、三、换向传动换向传动四、四、变速传动变速传动五、五、运动运动合成合成与与分解分解轮系：i10000一对齿轮：i8i12=6一个输入、多个输出改变从动轮转向改变从动轮转速运动合成两个输入合成为一个输出；运动分解 一个输入分解为两个输出。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室车床走刀丝杠三星轮换向机构转向相反转向相同上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室移动双联齿轮，使不同齿数的齿轮进入啮合，可改变输出轴的转速。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室123HHHHnnnni

13、133131zz=1图示行星轮系中：z1= z2 = z3nH =(n1 + n3 ) / 2行星架H的运动是中心轮1、3运动的合成。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室汽车差速器工作原理v3v1 2LrP汽车以绕P点转弯时：为实现后车轮与地面纯滚动，要求车轮表面圆周速度为：v1=(r-L) v3=(r+L)则：v1/v3= (r-L) / (r+L) 汽车直线行使时：v1=v3上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室13zz=1n1 =n3 汽车直行：4341413nnnni汽车转弯：n1 /n3 = v1 / v3 = (r-L) / (r+L) 差速器22H4513式中行星架的转速nH由发动机提供。其中：z1= z3 ，nH= n4由差动轮系1234（H）：得：n4=(n1+n3)/2 （一个输入分解为两个输出）分别联立求解式、或、，可得到n1和n3。