第7章轮系.ppt

案例导入：某涡轮螺旋桨发动机主减速器的传案例导入：某涡轮螺旋桨发动机主减速器的传动轮系，齿轮动轮系，齿轮1 1为主动件，构件为主动件，构件H H为从动件。为从动件。1 1、传动比应该怎样计算呢？、传动比应该怎样计算呢？2 2、轮系有何特点呢？、轮系有何特点呢？3 3、设计时应该注意哪些问题呢？、设计时应该注意哪些问题呢？第第7 7章章 齿轮系齿轮系7.17.1轮系的类型轮系的类型7.27.2定轴轮系传动比的计算定轴轮系传动比的计算7.37.3周转轮系传动比的计算周转轮系传动比的计算7.47.4复合轮系传动比的计算复合轮系传动比的计算7.57.5几种特殊的行星传动简介几种特殊的行星传动简介7.1 轮系的类型轮系的类型一、平行轴轮系和非平行轴轮系一、平行轴轮系和非平行轴轮系1 1、平行轴轮系、平行轴轮系2 2、非平行轴轮系、非平行轴轮系根据齿轮的根据齿轮的轴线轴线是否是否平行平行分分二、定轴轮系和周转轮系二、定轴轮系和周转轮系根据各齿轮的根据各齿轮的轴线轴线是是否全部否全部固定固定，又将轮系分为两大类又将轮系分为两大类 ：1 1、定轴轮系、定轴轮系 特点：特点：齿轮的几何轴线固齿轮的几何轴线固定不动定不动2 2、周转轮系、周转轮系周转轮系周转轮系轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，称为周转轮系。绕其它齿轮的固定几何轴线回转，称为周转轮系。行星轮行星轮2:2:既做自转又做公转既做自转又做公转中心轮中心轮1 1、3 3：轴线位置固定：轴线位置固定1 1：太阳轮：太阳轮3 3：内齿圈：内齿圈行星架（系杆）行星架（系杆）H H：支持行星轮：支持行星轮（其轴线必须与太阳轮轴线重合）（其轴线必须与太阳轮轴线重合）在周转轮系中，根据在周转轮系中，根据自由度自由度的不同，的不同，又可分为两类又可分为两类（1 1）行星轮系：自由度为）行星轮系：自由度为1 1（2 2）差动轮系：自由度为）差动轮系：自由度为2 2行星轮系差动轮系三、复合轮系：定轴轮系和周转轮系或三、复合轮系：定轴轮系和周转轮系或 几套周转轮系的几套周转轮系的组合组合。7.27.2定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比计算一、定轴轮系传动比的计算公式一、定轴轮系传动比的计算公式:轮系中首轮系中首轮轮、末轮的、末轮的转速转速（或（或角速度角速度）的比值。）的比值。1.1.大小大小 2.2.首、末两轮首、末两轮 转向关系转向关系 推导：设推导：设1 1轮为首轮，轮为首轮，5 5轮为末轮轮为末轮各各轮轮齿数为齿数为z z1 1、z z2 2、z z2 2、z z3 3、z z3 3、z z4 4、z z5 5各轮的转速为各轮的转速为n n1 1、n n2 2、n n2 2、n n3 3、n n3 3、n n4 4、n n5 5推广：设首轮设首轮A A的转速为的转速为n n1 1，末轮末轮K K的转速为的转速为n nK K，m m为圆柱齿轮为圆柱齿轮外啮合外啮合的对数，则平面定轴轮系的传动比可写为：的对数，则平面定轴轮系的传动比可写为：二、判断方向：二、判断方向：1 1、平行轴轮系，、平行轴轮系，首末两轮的转向可用首末两轮的转向可用（-1-1）m m判定判定2 2、非平行轴定轴轮系、非平行轴定轴轮系只能用画箭头的方法只能用画箭头的方法在图中标出在图中标出（含有蜗杆传动或者（含有蜗杆传动或者 圆锥齿轮传动的）圆锥齿轮传动的）（1 1）、一对圆柱齿轮传动）、一对圆柱齿轮传动 外啮合外啮合:相反相反 内啮合内啮合:相同相同 （2 2）、圆锥齿轮传动）、圆锥齿轮传动 同时指向同时指向(或背离或背离)节点节点 （3 3）、蜗杆传动）、蜗杆传动 左左(右右)手定则手定则另外说明另外说明：齿轮：齿轮4 4是惰轮，它的齿数不影响是惰轮，它的齿数不影响传动比的大小，但可改变其他齿轮的转向。传动比的大小，但可改变其他齿轮的转向。如下图如下图举例：传动比计算公式的应用举例：传动比计算公式的应用例例 图示的轮系中，已知各齿轮的齿数图示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z Z1 1=20,Z=20,Z2 2=40,Z=40,Z2 2=15,=15,Z Z3 3=60,Z=60,Z3 3=18,Z=18,Z4 4=18,Z=18,Z7 7=20,=20,齿轮齿轮7 7的模数的模数m=3mm,m=3mm,蜗杆头数为蜗杆头数为1 1（左旋），蜗轮齿数（左旋），蜗轮齿数Z Z6 6=40=40。齿轮齿轮1 1为主动轮，转向如图所示，为主动轮，转向如图所示，转速转速n n1 1=100r/min=100r/min，试求齿条试求齿条8 8的速度和移动方向。的速度和移动方向。7 7、3 3 周转轮系传动比计算周转轮系传动比计算 一、一、周转轮系传动比计算公式周转轮系传动比计算公式构件名称构件名称原来的转速原来的转速转化轮系中的转速转化轮系中的转速太阳轮太阳轮1n1n1H=n1-nH行星轮行星轮2n2n2H=n2-nH太阳轮太阳轮3n3n3H=n3-nH行星架（系杆）行星架（系杆）HnHnHH=nH-nH=0转化轮系可视为定轴轮系转化轮系可视为定轴轮系 1 1，3 3轮的传动比为：轮的传动比为：推导：设推导：设n n1 1和和n nK K为行星轮系中任意两个齿轮为行星轮系中任意两个齿轮1 1和和K K的转速的转速2 2、（、（-1-1）m m只适应于平行轴周转轮系只适应于平行轴周转轮系3 3、对于非平行轴周转轮系，、对于非平行轴周转轮系，中，只要中，只要1 1和和k k 的轴线与行星架的轴线与行星架H H轴线平行，即可用此公式。轴线平行，即可用此公式。4 4、注意、注意n n1 1、n nk k、n nH H之间的符号关系。之间的符号关系。可假定某个转向为正，其他如转向相同，可假定某个转向为正，其他如转向相同，则为正，相反则为负。则为正，相反则为负。例题例题 1、计算时的注意事项计算时的注意事项例题一例题一:周转轮系如图所示。已知周转轮系如图所示。已知Z Z1 1=15,Z=15,Z2 2=25,Z=25,Z3 3=20,Z=20,Z4 4=60,n=60,n1 1=200r/min,n=200r/min,n4 4=50r/min,=50r/min,且两太阳轮且两太阳轮1 1、4 4转向相反。试求行星架转速转向相反。试求行星架转速n nH H及行星轮转速及行星轮转速n n3 3。例图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系（差速器）。已知例图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系（差速器）。已知Z Z1 1=60,Z=60,Z2 2=40,Z=40,Z2 2，=Z=Z3 3=20,n=20,n1 1=n=n3 3=120r/min=120r/min。设中心轮设中心轮1 1、3 3的转向相反，的转向相反，试求试求n nH H的大小与转向。的大小与转向。课堂练习：7-3一、多级行星齿轮系传动比的计算一、多级行星齿轮系传动比的计算方法：方法：1 1、把整个齿轮系分解为几个单级行星齿轮系，、把整个齿轮系分解为几个单级行星齿轮系，2 2、分别列出各单级行星齿轮系转化机构的传动比计算式，、分别列出各单级行星齿轮系转化机构的传动比计算式，3 3、最后再根据相应的关系联立求解。、最后再根据相应的关系联立求解。划分单级行星齿轮系的方法是：划分单级行星齿轮系的方法是：1 1、找出、找出行星轮行星轮和相应的和相应的系杆（系杆（行星轮的支架）；行星轮的支架）；2 2、找出和行星齿轮相啮合的、找出和行星齿轮相啮合的中心轮中心轮由行星轮、中心轮、系杆和机架组成的就是单级行星齿轮系。由行星轮、中心轮、系杆和机架组成的就是单级行星齿轮系。3 3、在多级行星齿轮系中，划分出一个单级行星齿轮系后，、在多级行星齿轮系中，划分出一个单级行星齿轮系后，其余其余部部分可按上述方法分可按上述方法继续划分继续划分，直至划分完毕为之。，直至划分完毕为之。4 4、列出、列出各自独立各自独立的转化机构的传动比方程，进行求解。的转化机构的传动比方程，进行求解。例题如下例题如下图示的输送带行星轮系中，已知各齿轮的齿数分别为图示的输送带行星轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z Z1 1=12,Z=12,Z2 2=33,Z=33,Z2 2=30,Z=30,Z3 3=78,Z=78,Z4 4=75=75。电动机的转速电动机的转速n n1 1=1450r/min=1450r/min。试试求输出轴转速求输出轴转速n n4 4的大小与方向。的大小与方向。举例：图示为一大传动比的减速器，Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99求：输入件H对输出件1的传动比iH1若Z1=99周转轮系传动比正负是计算出来的，而不是判断出来的。二、复合轮系传动比计算二、复合轮系传动比计算 关键是找出行星轮系，剩下的就是定轴轮系。关键是找出行星轮系，剩下的就是定轴轮系。计算混合轮系传动比的正确方法是：计算混合轮系传动比的正确方法是：（1 1）首先将各个基本轮系正确地区分开来首先将各个基本轮系正确地区分开来（2 2）分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。（3 3）找出各基本轮系之间的联系。找出各基本轮系之间的联系。（4 4）将各基本轮系传动比方程式联立求解，将各基本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。即可求得混合轮系的传动比。例：已知各轮齿数，求传动比例：已知各轮齿数，求传动比i i1H1H1 1、分析轮系的组成、分析轮系的组成 1，2，2，3定轴轮系定轴轮系1，4，3，H周转轮系周转轮系 2 2、分别写出各轮系的传动比、分别写出各轮系的传动比 定轴轮系定轴轮系：周转轮系周转轮系：3 3、找出轮系之间的运动关系、找出轮系之间的运动关系 4、联立求解：联立求解：例例1 1图示的电动机卷扬机减速器中，已知各轮的齿数图示的电动机卷扬机减速器中，已知各轮的齿数Z Z1 1=18,Z=18,Z2 2=39,Z=39,Z2 2=35,Z=35,Z3 3=130,Z=130,Z3 3=18,Z=18,Z4 4=30,Z=30,Z5 5=78=78。求传动比求传动比i i1515。例2：电动卷扬机减速器电动卷扬机减速器Z Z1 1=24=24，Z Z2 2=48=48，Z Z22=30=30，Z Z3 3=90,Z=90,Z33=20=20，Z Z4 4=30=30，Z Z5 5=80,=80,求求i i1 1H H（H，5为一整体）1 1、1，2-2，3，H周转轮系周转轮系 3，4，5定轴轮系定轴轮系2、3、4、联立联立 1 1、传递相距较远的两轴之间的运动和动力；、传递相距较远的两轴之间的运动和动力；三三 齿轮系的功用齿轮系的功用 2 2、获得大的传动比。一对外啮合圆柱齿轮传动，其传获得大的传动比。一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般可为动比一般可为i=5-7i=5-7。但是行星轮系传动比可达但是行星轮系传动比可达i=1000,i=1000,而且结构紧凑。而且结构紧凑。举例：图示为一大传动比的减速举例：图示为一大传动比的减速器，器，Z Z1 1=100=100，Z Z2 2=101=101，Z Z22=100=100，Z Z3 3=99=99求：输入件求：输入件H H对输出件对输出件1 1的传动比的传动比i iH1H1 若Z1=993 3、实现变速和变向实现变速和变向三轴五档位变速器结构简图三轴五档位变速器结构简图三轴式五档位变速器三轴式五档位变速器六、各档换档过程六、各档换档过程1、一档、一档2、二档、二档3、三档、三档4、四档、四档5、五档、五档6、倒档、倒档4 4、实现运动的合成与分解（采用差动轮系）实现运动的合成与分解（采用差动轮系）差动轮系：2个输入，1个输出。合成 差速器结构差动轮系：1个输入，2个输出。合成 直行：n1=n3=n4,行星轮2没有自转 拐弯：n1 n3,行星轮2既有自转又有公转（当汽车转弯时，例如左转弯，左轮走的是小圆弧，右轮走的是大圆弧，以保证汽车转弯时，两后轮与地面均作纯滚动，以减轻轮胎的磨损）当车身绕瞬时转心转动时，左右两车轮走过的弧长与它们至瞬心的距离成正比 又所以又差动轮系不仅能将两个独立地运动合成为一个运动，而且还可将一个基本构件的主动转动，按所需比例分解成另两个基本构件的不同运动。汽车后桥的差速器就利用了差动轮系的这一特性。一、渐开线少齿差行星传动一、渐开线少齿差行星传动 固定的太阳轮固定的太阳轮1 1、行星轮、行星轮2 2、行星架、行星架H H及输出机构及输出机构3 3（等角速比机构）（等角速比机构）组成。组成。输出机构转速输出机构转速=行星轮的转速行星轮的转速 少齿差行星传动 四、几种四、几种特殊的行星传动简介特殊的行星传动简介特点：传动比大，结构紧凑，加工容易 同时啮合齿数少，承载能力低，计算复杂（变位）二、摆线针轮行星传动二、摆线针轮行星传动 摆线针轮行星传动的工作原理、输出机构与渐开线少齿差行星传动摆线针轮行星传动的工作原理、输出机构与渐开线少齿差行星传动基本相同，其结构上的差别在于固定太阳轮的内齿是带套筒的圆柱基本相同，其结构上的差别在于固定太阳轮的内齿是带套筒的圆柱形针齿（称为针轮），行星轮形针齿（称为针轮），行星轮2 2改为短幅外摆线的等距曲线作齿廓改为短幅外摆线的等距曲线作齿廓称为摆线轮。称为摆线轮。结构观察特点：传动比大，结构紧凑，效率高，同时承担载荷的齿数多特点：传动比大，结构紧凑，效率高，同时承担载荷的齿数多齿廓间为滚动摩擦，所以传动平稳，承载能力高，磨损小，寿齿廓间为滚动摩擦，所以传动平稳，承载能力高，磨损小，寿命长。命长。加工工艺复杂，精度要求高，加工摆线齿轮需专用机床加工工艺复杂，精度要求高，加工摆线齿轮需专用机床和刀具。和刀具。三三、谐波齿轮传动谐波齿轮传动 这种传动是借助波发生器迫使相当于行星轮的柔轮产生弹性变形，这种传动是借助波发生器迫使相当于行星轮的柔轮产生弹性变形，来实现与钢轮的啮合。来实现与钢轮的啮合。谐波齿轮传动由三个基本构件组成：谐波发生器（简称波发生器）是凸轮（通常为椭圆形）及薄壁轴承组成，随着凸轮转动，薄壁轴承的外环作椭圆形变形运动（弹性范围内）。（输入）刚轮是刚性的内齿轮。柔轮是薄壳形元件，具有弹性的外齿轮。（输出）钢轮1，柔轮2，波发生H柔轮2比钢轮1少z2-z1个齿特点：传动比大，结构紧凑，效率高，不需等角速比机构，同时啮合的齿数多，传动平稳，承载能力高，齿侧间隙小，适于反向传动。柔轮材料加工热处理要求高；避免柔轮变形过大，传动比一般要大于35。五、减速器五、减速器 圆柱齿轮减速器 齿轮减速器 锥齿轮减速器 圆锥-圆柱齿轮减速器 圆柱蜗杆减速器分类：蜗杆减速器 圆弧蜗杆减速器 锥蜗杆减速器 蜗杆-齿轮减速器渐开线齿轮行星减速器 行星减速器摆线针轮减速器谐波齿轮减速器1 1、常用减速器的主要类型、特点及应用、常用减速器的主要类型、特点及应用（1 1）、齿轮减速器）、齿轮减速器（a a）级数分：单级、二级、三级和多级减速器）级数分：单级、二级、三级和多级减速器（b b）轴的相互配置方式分：立式、卧式减速器）轴的相互配置方式分：立式、卧式减速器（c c）运动简图分：展开式、同轴式和分流式）运动简图分：展开式、同轴式和分流式（）、（单级）蜗杆减速器（）、（单级）蜗杆减速器分为：上置蜗杆、下置蜗杆、及侧蜗杆分为：上置蜗杆、下置蜗杆、及侧蜗杆（）、蜗杆齿轮减速器（）、蜗杆齿轮减速器2 2、减速器传动比的分配、减速器传动比的分配分配原则：分配原则：（）使各级传动的承载能力接近于相等；（）使各级传动的承载能力接近于相等；（）使减速器的外廓尺寸和质量最小；（）使减速器的外廓尺寸和质量最小；（）使传动具有最小的转动惯量；（）使传动具有最小的转动惯量；（）使各级传动中大齿轮的浸油深度大致（）使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。相等。3.3.减速器的结构减速器的结构主要包括：齿轮（或蜗杆）、轴、轴主要包括：齿轮（或蜗杆）、轴、轴承、箱体等组成。承、箱体等组成。箱体必须有足够的刚度和良好的散热箱体必须有足够的刚度和良好的散热性能。通常箱体的外壁上制有加强肋；检性能。通常箱体的外壁上制有加强肋；检查孔、透气孔、油标尺（或油面指示器）、查孔、透气孔、油标尺（或油面指示器）、吊钩、起盖螺钉等。吊钩、起盖螺钉等。