机械原理-齿轮系及其设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,11-1,齿轮系及其分类,11-2,定轴轮系的传动比,11-3,周转轮系的传动比,11-4,复合轮系的传动比,11-8,其他新型行星齿轮传动简介,11-7,行星轮系的类型选择及设计的基本知识,第,11,章 齿轮系及其设计,11-5,轮系的功用,11-6,行星轮系的效率,轮系：,用一系列相互啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为,轮系,。,轮系应用举例,导弹发射快速反应装置,11-1,齿轮系及其分类,汽车后轮中的传动机构,1,2,3,4,5,应用,1,应用,2,轮系,定轴轮系,所有齿轮几何轴线位置固定,空间定轴轮系,平面定轴轮系,周转轮系,某些齿轮几何轴线有公转运动,行星轮系,(,F,1,),差动轮系,(,F,2,),复合轮系,由定轴轮系、周转轮系组合而成,根据轮系运转时，各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否都是固定的，将轮系分为：,平面定轴轮系,空间定轴轮系,输入,输出,输出,（,1,）定轴轮系,所有齿轮几何轴线位置固定。,平面定轴轮系,3,1,2,空间定轴轮系,1,3,2,3,4,4,5,（,2,）周转轮系,轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。,(mvi),周转轮系,基本构件,行星轮,2,行星架（系杆、转臂）,H,中心轮（太阳轮）,1,、,3,机架,周转轮系,周转轮系的组成,F=1,（有一个中心轮作了机架）,F=2,（中心轮都是转动的）,H,1,2,3,o,1,1,2,o,2,H,3,中心轮,行星轮,转臂,差动轮系,按自由度的数目分类,行星轮系,3,2,1,3,4,1,2,3,4,4,2,1,行星轮系：,自由度,F,1,的周转轮系。,差动轮系,行星轮系,中心轮是转动，还是固定？,差动轮系：,自由度,F,2,的周转轮系。,双排,2K,H,型,单排,2K,H,型,根据基本构件不同分类,2K,H,型,3K,型,K,H,V,型,3K,型,周转轮系,定轴轮系,4,3,5,H,1,2,6,1,2,3,H,1,4,5,H,2,周转轮系,2,周转轮系,1,复合轮系,1,复合轮系,2,（,3,）复合轮系,由基本周转轮系与定轴轮系或者由几个周转轮系组成的轮系，称为混合轮系。,轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置都固定不动，则称之为定轴轮系（或称为普通轮系）。,3,1,2,4,(mvi),11-2,定轴轮系的传动比,多级定轴轮系,轮系传动比的计算，包括确定,i,ij,的大小和输入轴与输出轴转向,关系。,定义,轮系输入轴的角速度,(,或转速,),与输出轴的角速度,(,或转速,),之比，称为轮系的,传动比,，常用,i,ij,表示，即,1.,传动比大小的计算,齿轮,1,为主动轮，齿轮,5,为从动轮,惰轮,结论,定轴轮系的传动比,所有从动轮齿数的连乘积,所有主动轮齿数的连乘积,齿轮,1,为主动轮，齿轮,5,为从动轮,1,3,2,3,4,4,5,（,1,）,.,平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）,惰轮,2.,首、末轮转向关系的确定,法一：,当轮系的主、从动轮轴线平行时，内啮合时两者转向相同用“,”号表示；外啮合时两者转向相反，用“,”号表示。,1,2,3,3,4,4,5,法二：用画箭头的方法确定,w,1,w,5,(mvi,),定轴轮系,（,2,）,.,轮系中的齿轮的几何轴线不平行,锥齿轮方向：相对或相背,蜗轮蜗杆：当交错角,90,时，蜗轮蜗杆旋向相同，主动轮，左旋用左手，右旋用右手，四指为旋转方向，大拇指的反向是啮合点处从动轮运动方向。,定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入、输出轮的轴线相互平行的情况,传动比方向判断：画箭头,表示：在传动比大小前加正负号,输入、输出轮的轴线不平行的情况,传动比方向判断,表示,画箭头,1,2,3,3,4,4,5,定轴轮系的传动比,转向：,法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）,画箭头法（适合任何定轴轮系）,结果表示：,（输入、输出轴平行）,图中画箭头表示（其它情况）,大小：,结论：,轮系传动比等于各级齿轮传动比的连乘积；,=i,12,i,23,i,3,4,i,4,5,w,2,w,2,w,3,w,3,w,4,w,4,i,15,=,w,1,w,5,z,2,z,1,(-),z,3,z,2,(+),z,4,z,3,(-),z,5,z,4,(-),=,z,3,z,4,z,5,=,(-,1,),3,z,1,z,3,z,4,定义用,i,mn,=,(,-1,),m,所有从动轮齿数连乘积,所有主动轮齿数连乘积,同时与两个齿轮啮合的齿轮称为惰轮，在计算式中不出现，其作用表现为：,m.,结构要求；,n.,改变转向；,空间定轴轮系转向,用箭头方式确定。,其中,：,m,n,分别为主动轮和从动轮；,m,为,外啮合齿轮的对数。,计算式为,给整个周转轮系加一个与系杆,H,的角速度大小相等、方向相反的公共角速度,H,-w,H,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,1,w,H,w,2,w,3,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,H,1,w,H,2,w,H,3,转化轮系,11-3,周转轮系的传动比,差动轮系,转换轮系,构件名称,原周转轮系中的角速度,转化轮系中各构件的角速度,w,H,H,=,w,H,-,w,H,=,0,注意：在,转化机构中,系杆,H,变成了机架。,给整个周转轮系加一个与系杆,H,的角速度大小相等、方向相反的公共角速度,H,-w,H,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,1,w,H,w,2,w,3,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,H,1,w,H,2,w,H,3,转化轮系,w,H,1,=,w,1,-,w,H,w,H,2,=,w,2,-,w,H,w,w,1,w,2,w,3,w,H,3,=,w,3,-,w,H,系杆,中心轮,中心轮,3,行星轮,2,“,转化机构”经加上附加转动后所得的机构称为原来周转轮系的转化机构。,计算该转化机构（定轴轮系）的传动比：,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,H,1,w,H,2,w,H,3,转化轮系,i,H,=,13,w,1,H,w,3,H,w,3,-w,H,=,w,1,-w,H,z,2,z,1,(-),z,3,z,2,(+),=,z,3,z,1,(-),=,推论：周转轮系传动比计算式为,i,H,=,mn,w,m,H,w,n,H,w,n,-w,H,=,w,m,-w,H,(-,1,),r,f,(,z,),=,说明：,r,为转化轮系中外啮合齿轮对数；,f,(,z,),为转化轮系中由,m,传递至,n,的用齿数表示的传动比计算式,;,对于差动轮系，若已知两个原动件值，则可求出另一构件值；若已知一原动件值，可求出另两构件的传动比值；,对于差动轮系，原动件角速度有符号，需正确带入；,2,1,3,H,1,2,3,H,0,0,w,H,1,w,H,2,w,H,3,转化轮系,i,H,=,mn,w,m,H,w,n,H,w,n,-w,H,=,w,m,-w,H,(-,1,),n,f,(,z,),=,对于行星轮系，因其中必有一中心轮固定，假设中心,轮,3,固定，,于是有：,i,H,=,13,w,1,H,w,3,H,0-w,H,=,w,1,-w,H,z,3,z,1,(-),=,0-w,H,/,w,H,w,1,/,w,H,-w,H,/,w,H,z,3,z,1,(-),=,-1,i,1H,-1,z,3,z,1,(-),=,=i,H,13,i,1H,=,1-,i,H,13,i,mH,=,1-,i,H,mn,推论：,例,1,例,1,例,2,：,z,1,=48,z,2,=42,，,z,2,=18,z,3,=21,，,n,1,=100r/min,，,n,3,=80 r/min,，方向如图所示。求,：,n,H,2,H,2,3,1,例,3,：,z,1,=28,，,z,2,=18,，,z,2,=24,，,z,3,=70,求,：,i,1H,1,、计算复合轮系传动比的正确方法是：,（,1,）正确区分基本轮系,（,2,）分别列出各基本轮系传动比的方程式,（,3,）找出各基本轮系之间的联系,（,4,）将各基本轮系传动比方程式联立求解,11-4,复合轮系的传动比,2,、从复合轮系中找定轴轮系和周转轮系的方法：,找定轴轮系的方法是：,如果一系列互相啮合的齿轮的几何轴线都是不动的，那么这些齿轮和机架便组成一个定轴轮系。,找周转轮系的方法是：,a.,先找行星轮,;,b.,再找系杆，有几个系杆就有几个周转轮系,;,c.,再找中心轮；那么这些行星轮、中心轮、行星架及机架便组成一个周转轮系。,例,2,例,4,：在图示混合轮系中，已知各轮的齿数。求,i,14,。,解：,4,3,5,H,2,1,w,2,=,w,H,（,3,）,对于定轴轮系：,对于行星轮系：,分析左边为定轴轮系，右边为周转轮系。,左右两边轮系的关系：,例,5,已知图示的轮系中各齿轮的齿数为,Z,1,=Z,3,=15,，,Z,2,=60,，,Z,2,=Z,3,=20,，,Z,4,=65,，,试求轮系的传动比,i,1H,解：右边定轴轮系：,左边行星轮系：,两个轮系的关系,混合轮系的传动比,例,6,：,z,1,=20,，,z,2,=30,，,z,2,=20,，,z,3,=40,，,z,4,=45,，,z,4,=44,，,z,5,=81,，,z,6,=80,求,：,i,16,1,2,2,3,4,4,5,6,H,解：左边定轴轮系：,右边行星轮系：,两个轮系的关系,混合轮系的传动比,例,7,如图所示的轮系中，已知蜗杆,1,为单头右旋蜗杆，转向如图，转速,n,1,=1500r/min,，各轮齿数分别为,z,2,=50,，,z,2,=z,3,=30,，,z,3,=z,4,=z,5,=20,，,z,4,=40,，,z,5,=15,，,z,6,=60,，求,n,H,的大小及方向。,解：左边定轴轮系：,右边行星轮系：,两个轮系的关系,由（,1,）（,2,）（,3,）得,方向向下,1,实现分路传动,1,2,3,4,5,6,7,8,9,n,m,齿坯,右旋单头蜗杆,单头滚刀,11-5,轮系的功用,2.,实现大传动比传动,1,2,3,4,6,5,7,8,x,y,n,1,n,3,3.,实现变速传动,4.,实现换向传动,5.,实现运动的合成,6.,实现运动的分解,7.,实现结构紧凑的大功率传动,2.,行星轮系中各轮齿数的确定,（,1,）尽可能近似地实现给定的传动比,11-7,行星轮系的类型选择及设计的基本知识,3,H,2,1,（,2,）,.,满足同心条件,（,3,）,.,满足均布条件,两中心轮的齿数和为行星轮数的整数倍,（,4,）,.,满足邻接条件,相邻两个行星轮的齿顶圆不得相交。,配齿公式,补,1,计算图示轮系的传动比,i,1,H,。已知各轮齿数,z,1,=,20,z,2,=34,z,3,=18,z,4,=36,z,5,=78,z,6,=,z,7,=26,。,4,3,2,H,2,1,补,2,计算图示轮系的传动比,i,1,H,。已知各轮齿数,z,1,=,20,z,2,=40,z,2,=20,z,3,=30,z,4,=80.,5,4,3,2,1,H,3,补,3,计算图示轮系的传动比,i,1,5,。已知各轮齿数,z,1,=,22,z,3,=88,z,3,=,z,5.,