轮系传动.ppt

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1、第5章 轮系5-1 轮系的类型5-2 定轴轮系及其传动比5-3 周转轮系及其传动比5-5 轮系的应用5-4 复合轮系及其传动比(非机类专业不讲)5-1 5-1 轮系的类型轮系的类型齿轮系齿轮系由一系列齿轮组成 的传动系统。或简称轮系轮系。轮系轮系轮系分为两种类型：1.1.定轴轮系定轴轮系 2.周转轮系周转轮系。12234IIIIIIIV(Tu5-1)定轴轮系定轴轮系5-2 定轴轮系及其传动比1.什么叫定轴轮系?平面定轴轮系平面定轴轮系12234IIIIIIIV固定支座各轮轴线（I，II，III，IV）相对于机架位置不变的轮系定轴轮系。12234IIIIIIIV各轮轴线（I，II，III，IV）

2、相对于机架位置不变的轮系定轴轮系。各轮旋转方向各轮的运动为平面运动，故称平面定轴轮系12233蜗杆此轮系也为定轴轮系，现观察各轮的运动。4蜗轮4锥齿轮512233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5可见，4及4的运动同其它各轮不共面，该轮系称空间定轴轮系。2.定轴轮系的传动比12234IIIIIIIV设1为主动轮，齿数z1。设4为从动轮，齿数z4。各轮齿数分别为z1，z2，z2，z3，z4。12234设主动轮1的角速度为1，其转向用箭头表示（齿轮圆柱表面的线速度方向。图示为指向啮合点M）。z3z2132=24根据外啮合两齿轮转向相反，内啮合两齿轮转向相同，画出各轮回转方向。z1z4M12234z1z3z213

3、2=24两轮传动比用i表示，则：i12=1/2=-z2/z1;i23=2/3=-z3/z2;i34=3/4.=z4/z3将各传动比相乘：i12 i23 i34=1/4=i14。i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3)z412234z1z3z2132=24i12 i23 i34=1/4=i14。i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3)1,轮系的传动比等于各对齿轮的传动比的乘积；2，式中的方指数为外啮合次数，故首末两轮的转向也可用（-1）m表示。其中m为外啮合次数。3，由图知，轮3同时与两个齿轮啮合，只改变轮系的转向不影响速比的值。该轮称为过桥轮或惰轮。此时

4、，公式为：i14=(-1)m（z2 z3 z4）/（z1 z2 z3）=(-1)2（z2 z4）/（z2 z1）。4，i14的正号表示首末两轮的转向相同。其与画箭头方法所求结果一样。12234z3132=24i12 i23 i34=1/4=i14。i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3)各对齿轮中从动轮齿数的积各对齿轮中主动轮齿数的积12234z2z3z2132=24 （各对齿轮中从动轮齿数的积）i1n=1/n=（-1）m （各对齿轮中主动轮齿数的积）i12 i23 i34=1/4=i14。i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3)各对齿轮中从动轮齿数的积

5、各对齿轮中主动轮齿数的积12233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5此为空间定轴轮系。上述速比公式适用吗?12233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5 （各对齿轮中从动轮齿数的积）i1n=1/n=（-1）m （各对齿轮中主动轮齿数的积）由于各轮为非平面运动，轮系中首末两轮的转向不能用（-1）m表示。只能用画箭头确定。12233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5 （各对齿轮中从动轮齿数的积）i1n=1/n=（各对齿轮中主动轮齿数的积）空间定轴轮系速比公式i15=1/5=(z2 z3 z4 z5)/(z1z2 z3 z4)12233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5i15=1/5=(z2 z3 z4 z5)/(z1z2 z3 z4)现在用画箭头方法确定

6、转向。3蜗杆4蜗轮4蜗轮为右旋 观察蜗轮在蜗杆的推动下如何运动。见其俯视图。观察蜗轮在蜗杆的推动下如何运动。见其俯视图。3蜗杆4蜗轮34蜗杆也为右旋蜗轮为右旋当蜗杆蜗轮为右旋时，用右手定则判断蜗轮的转向。n33蜗杆4蜗轮34当蜗杆蜗轮为右旋时，用右手定则判断蜗轮的转向。用右手的四个手指握住蜗杆的轴线表示蜗杆的转向，伸直的母指表示蜗杆沿轴线的运动方向（向右）。n3V33蜗杆4蜗轮34由于蜗杆不能沿轴线运动，故推动蜗轮啮合点向左运动。n4n3V4V312233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5i15=1/5=(z2 z3 z4 z5)/(z1z2 z3 z4)可见，1与5轮的转向相反。由于 1与5轮的轴线平行，

7、故应加上负号：i15=1/5=-(z2 z3 z4 z5)/(z1z2 z3 z4)12233蜗杆4蜗轮4锥齿轮5n4n5n5n4局部放大俯视图45例5-1 已知z1=18,z2=36,z2=20,z3=80,z3=20,z4=18,z5=30,z5=15,Z6=30,z6=2(右旋),z7=60,n1=1440r/min,其转向如图示。求；传动比i17,i15,i25和蜗轮的转速及转向。76655433122Tu5-1n176655433122Tu5-1n1注意：同一轴上的零件组成一构件，固转速相等、转向相同。空间齿轮机构n7解:1.确定从动件7的转向分析：因该轮系含空间齿轮机构,故轮7的转

8、向只能用箭头法表示。Tu5-176655433122n1解:2.求i1)i17=n1/n2=z2z3z4z5z6z7/z1z2z3z4z5z6=代入数据(学生不能省略该项)=7202)i15、i25 ，学生完成。3)n7=n1/i17=1440/720=2 r/min 5-3 周转轮系及其 传动比周转轮系周转轮系o132o1H3HTu5-2 a)周转轮系一.周转轮系的组成及分类周转轮系周转轮系o132o1H观察各构件的运动。给定已知运动3H周转轮系周转轮系o132o1H周转轮系周转轮系oo1H1323oo1H132oo1H132oo1H132 oo1H132 oo1H132绕固定轴线O转动的1

9、，3齿轮中心轮（太阳轮）；绕运动轴线O1转动的2齿轮行星轮；支承行星轮的构件H系杆。其中中心轮和系杆常作为输出或输入构件称其为该轮系的基本构件。oo1H132存在某齿轮轴线（o1）绕固定轴线转动的轮系称周转轮系。计算机构的自由度：n=4;pl=4;ph=2;F=34-2 4-2=2.自由度等于2的周转轮系称为差动轮系。oo1H132o1Ho123o11H23AAAA作侧视图AA若将轮系中的3（或1）固定，此时F=1（只须一个原动件，轮系即有确定运动），该轮系称行星轮系。差动轮系行星轮系F=1的周转轮系称行星轮系。差动轮系行星轮系系杆用H表示，太阳轮用K表示。该周转轮系有两个太阳轮，故称2KH型

10、周转轮系。12234H此为3KH型行星轮系。固定的机架，3=0。小结：周转轮系的构成o132o1H系杆（或行星架）行星轮中心轮（或太阳轮）分 类根据自由度数量，分类成：差动轮系（F=2)行星轮系（F=1）二.周转轮系的传动比计算。（各对齿轮中从动轮齿数的积）i1n=1/n=（-1）m （各对齿轮中主动轮齿数的积）定轴轮系传动比计算公式为：周转轮系中行星轮的运动不是绕固定轴的简单回转。不能直接用定轴轮系传动比计算公式来求解周转轮系传动比。oo1H1323H由于各轮之间的相对运动与选择的参考系无关，1.转化轮系若以系杆为参考系（设想站在系杆上观察），则系杆不发生运动。这样就可得到系杆不动的机构。3

11、设想给整个机构一个系杆的反向角速度（-H），则运动过程中系杆的位置不变。-H oo1H123H12-H oo1H123H123-H oo1H123H123-H oo1H123H123-H oo1H123H123仔细观察可知，各构件间的相对运动不变。此时：1，系杆固定为机架，得一定轴轮系；2，各齿轮的角速度不再是i，而是对系杆的相对角速度：Hi=i-H oo1H1323H3，此时，周转轮系是以系杆系杆为参考系，各构件相对系杆运动的假想定轴轮系。该假想定轴轮系称为该周转轮系的转化机构转化机构。oo1H1323HHo11H23o1Ho12313H2给出各构件的角速度。2.传动比的计算o11H23o1

12、Ho12313H2给整个机构一（-H），得转化机构。o11H23各轮的角速度为：H1=1-H;H2=2-H;H3=3-H;HH=H-H=0;即系杆固定为机架。1-H2-H3-Ho11H231-H2-H3-H由于转化机构即定轴轮系，故按定轴轮系得到如下公式：iH13=(1-H)/(3-H)=-Z3/Z1转化机构的一般形式：iH1n=(1-H)/(n-H)(转化机构中所有从动轮齿数的积）iH1n=(转化机构中所有主动轮齿数的积）转化机构的一般形式：1,2,1,n,H中已知两个量可求另一量；3，由于公式中1,n,H为代数运算，故三量若 为非平行矢量则不能运用上式；13H行星轮系行星轮系的转化机构22

13、31H1-H2-H3-H=-H13H行星轮系行星轮系的转化机构2231H1-H2-H3-H=-H行星轮系转化机构的一般形式：(转化机构中所有从动轮齿数的积）i1H=1-iH1n=1-(转化机构中所有主动轮齿数的积）由于转化机构即定轴轮系，且3=0，故按定轴轮系得到公式iH13=(1-H)/(3-H)=-Z3/Z1改写成：iH13=(1-H)/(-H)=1-i1H=-Z3/Z1或 i1H=1-iH13。行星机构中活动轮对系杆的速比等于1减去转化机构中活动轮对固定轮的速比。13H tu5-5行星轮系2例52.已知：z1=27,z2=17,z3=61,n1=6000r/min.求i1H、nH？n11

14、3H tu5-5行星轮系2n1解:1)绘出转化轮系的各轮转向(虚线箭头);n2Hn1Hn3H13H tu5-5行星轮系2n1解:2).由式(5-2)得:i13H=n1H/n2H=n1nH/n3nH=(-)(z2z3)/z1z2 n3=0,n1nH/0nH=-z3/z1-i1H+1=-61/27i1H=1+61/27=3.26n2Hn1Hn3H3).求nH n1/nH=i1H nH=n1/i1H=6000/3.26 18404).因nH值为正,则表示nH与n1同向。nH提示：iH1=1/i1H13H tu5-5行星轮系2n1另:利用式(5-2)计算n2：i12H=n1HnH/n3nH=(-)z2

15、/z1代入数据6000-1840/n2-1840=(-)17/27n2=-4767r/min；负号表示n2与 n1反向。n2Z1=60Z2=20Z3=20Z2=40Z1Z2Z2Z3H已知：各轮齿数，n1=n3=120(r/min),且反向转动。求nH=?n1n3 例5-3Tu5-6 差动轮系n1=n3=120(r/min),且反向转动。Z1=60Z2=20Z3=20Z2=40Z1Z2Z2Z3HZ1Z2Z2Z3Hn3n1n1-nHn3-nH固定系杆，得转化机构。设定转化机构中的各轮转向。Z1=60Z2=20Z3=20Z2=40Z1Z2Z2Z3Hn1-nHn3-nHiH13=(n1-nH)/(n3

16、-nH)=Z3 Z2/(Z1 Z2)nH=（Z1 Z2 n1-Z3 Z2 n3）/（Z1 Z2-Z3 Z2）将n1=120 n3=-120代入nH=600（r/min)n1=n3=120(r/min),且反向转动。Z1Z2Z2Z3Hn1=120(r/min),n3=120(r/min),nH=600(r/min)实际机构中各轮的真实转速。Z1Z2Z2Z3Hn1=120(r/min),n3=120(r/min),nH=600(r/min)实际机构中各轮的真实转速。5-5 轮系的应用轮系的主要功能如下所述1212i12=9，大齿轮尺寸庞大。12传动比不变，获得较小结构。i12=33=9i12=3i

17、23=3a1bc762435ed二.实现变速传动车床变速箱的6种转速a1bc762435ed滑键带轮a1bc762435ed7与d轮啮合时，使abc三联齿在轴上滑动可得三种带轮转速。带轮a1bc762435ed7与d轮啮合时，使abc三联齿在轴上滑动可得三种带轮转速。带轮a1bc762435ed7与d轮啮合时，使abc三联齿在轴上滑动可得三种带轮转速。带轮a1bc762435ed带轮6与e轮啮合时，又可得三种带轮转速。a1bc762435ed带轮a1bc762435ed带轮a1bc762435ed带轮轮系可使带轮得到六种速度。换向机构342 21三 实现换向传动换向机构342 21主动件从动件

18、从动件按逆时针转动。1换向机构342换向1换向机构3421换向机构3421换向机构3421换向机构342从动件按顺时针转动。1换向机构342换向机构1342从动件按顺时针转动。1342从动件按逆时针转动。四.实现运动的合成与分解(用差动轮系完成)1.把两个运动合成为一个运动内齿轮小中心轮行星架（系杆）行星轮安装成两自由度的差动机构两自由度差动机构给出两个原动件123Hn1n2123Hn1n2合成为行星轮的自转与公转。由行星轮带动三股钢丝,每股钢丝自拧再合成一股，即可加工出钢绳。122354H左轮右轮2L轮距2.把一个运动分解为两个运动 122354H左轮右轮2L安装在汽车后部调整左轮和右轮转速

19、的差速器轮距122354H动力传递方向差动轮系部分12234H转化机构中各齿轮的转向。iH13=(n1-nH)/(n3-nH)=-Z3/Z1=-1nH=(n1+n3)/2122354H左轮右轮2LnH=(n1+n3)/2当汽车在直道上运行时，左轮和右轮等速。即n1=n3=nH。此时系杆H与齿轮1，3间无相对运动。122354H左轮右轮2LPnH=(n1+n3)/2r2L31Pr后轮前轮nn1n3当汽车以r为半径转弯时，为使后轮与地面不发生滑动，有：n3/n1=(r+L)/(r-L)n1=(r-L)nH/r;n3=(r+L)nH/r.122354H左轮右轮2LPr2r31Pr后轮前轮nn1n3

20、n1=(r-L)nH/r;n3=(r+L)nH/r.差速器按上述关系自动调整，以保证车 轮与地面的纯滚动，提高车轮的寿命。132HH32221五.在重量较小的条件下实现大功率传动1.多个行星轮减速机132HH32221用于动力传动的行星减速机动力传递路线为增大传递功率，减小结尺寸，采用多个行星轮；且可平衡离心惯性力。132HH32221用于动力传动的行星减速机动力传递路线为增大传递功率，减小结尺寸，采用多个行星轮；且可平衡离心惯性力。123345552.涡轮发动机的减速机构螺旋浆动力传递路线12334555AAAA六个惰轮412334555AAAA六个惰轮4BBBB12334555AAAA六个惰轮4BBBB四个行星轮212334555AAAA六个惰轮4BBBB由于采用多轮传动和功率分流传递,较小的外廓尺寸可传递大功率.四个行星轮2