清华大学机械原理——轮系.pptx

第5章 轮系(Gear Train)5.1 轮系的类型第1页/共75页q由一系列齿轮组成的传动系统轮系q分类第2页/共75页定轴轮系(Ordinary Gear Train)q运转中所有齿轮的轴心线不动的轮系定轴轮系(普通轮系)第3页/共75页周转轮系(Planetary Gear Train)q至少有一个齿轮的轴线绕另一齿轮的轴心线回转的轮系周转轮系(动轴轮系)组成：太阳轮(中心轮)行星轮系杆太阳轮(中心轮)第4页/共75页中心轮1，3和系杆H 的回转轴线的位置均固定且重合运动的输入或输出构件周转轮系的基本构件第5页/共75页q周转轮系行星轮系行星轮系(F=1)(F=1)差动轮系差动轮系(F=2)(F=2)自由度自由度 F F =？行星轮系行星轮系(两个中心轮之一固定两个中心轮之一固定)第6页/共75页自由度 F=？q自由度:q差动轮系第7页/共75页定轴轮系轮系的类型？第8页/共75页按周转轮系中基本构件的不同分类2K-H型 单排 双排2K-H型周转轮系第9页/共75页3K型基本构件是3个中心轮，系杆H只起支承作用第10页/共75页混合轮系混合轮系(Composite Gear Train)Composite Gear Train)定轴轮系定轴轮系 +周转轮系周转轮系中心轮中心轮1 1、3 3行星轮行星轮2 2系杆系杆H H差动轮系差动轮系（F F =2=2）33 3 311 1 1 封闭封闭（F F =1=1）封闭差动轮系封闭差动轮系第11页/共75页周转轮系2周转轮系1周转轮系周转轮系1 1 +周转轮系周转轮系2 2混合轮系混合轮系第12页/共75页轮系类型？轮系类型？第13页/共75页混和轮系混和轮系定轴轮系周转轮系第14页/共75页5.2 轮系的传动比q传动比定轴轮系的传动比第15页/共75页第16页/共75页q齿轮转向？齿轮4:惰轮第17页/共75页首尾两轮几何轴线平行第18页/共75页首尾两轮几何轴线不平行第19页/共75页周转轮系的传动比周转轮系转化轮系第20页/共75页第21页/共75页周转轮系周转轮系转化轮系转化轮系第22页/共75页第23页/共75页一般公式一般公式转化轮系传动比转化轮系传动比“+”正号机构正号机构“-”负号机构负号机构第24页/共75页例1 已知：试求传动比系杆H与中心轮1转向相同第25页/共75页例2 已知：转向如图所示。试求 大小和方向。系杆H的转向与齿轮1相同，与齿轮3相反。第26页/共75页注意 计算过程的正负号；空间轮系的问题。第27页/共75页混合轮系的传动比系杆H?q周转轮系：q定轴轮系：系杆H第28页/共75页例3：z1=z2=z3 第29页/共75页指南车：据传说西周时就已发明，但最早的确切记载在三国时期。指南针：是利用了磁铁或磁石在地球磁场中的南北指极性而制成的指向仪器。指南车：是车上装有一套差动齿轮装置。现代军事上的坦克、装甲车是钢铁外壳，行驶时又震动很大，磁性罗盘在车内难以正常工作，就要借助这种机械指向工具。第30页/共75页*5.3 轮系的效率5.4 轮系的功能1.获得大的传动比q一对齿轮传动，一般i57q获得大的传动比第31页/共75页例1：已知：z1=z2=100，z2=99，z3=101。求iH1思考：该机构能否用于升速传动？思考：该机构能否用于升速传动？第32页/共75页效率：转化轮系效率极低发生自锁第33页/共75页例2：在啤酒厂的大麦发酵池中，为了使搅拌器缓慢移动，以达到搅拌充分的目的，从电机到移动齿轮间采用了行星减速器，其传动比高达702.25第34页/共75页2.实现减速、增速或变速运动例1：汽车手动变速器（130）输入输出问题：实现几档变速？问题：实现几档变速？第35页/共75页例2：汽车自动变速器（红旗）第36页/共75页第1档：B1 制动第37页/共75页第2档：B2 制动第38页/共75页第3档：B3 制动第39页/共75页第4档：C 合上第40页/共75页第5档：Br 制动第41页/共75页3.实现结构紧凑的大功率传动q特点第42页/共75页q飞机涡轮螺旋桨发动机主减速器第43页/共75页4.实现分路传动滚齿机工作台中的传动机构第44页/共75页5.实现运动的合成和分解(1)运动合成两个主动件一个从动件(F=2)加(减)法机构第45页/共75页(2)运动分解第46页/共75页6.实现执行机构的复杂运动行星轮既有自转又有公转复杂运动例：行星搅拌机构第47页/共75页q用于食品加工的行星搅拌机构第48页/共75页5.5 轮系的设计 定轴轮系的设计基本内容选择轮系的类型确定轮系中各轮的齿数选择轮系的布置方案第49页/共75页1.定轴轮系类型的选择灵活性和复杂性直齿圆柱齿轮平行轴斜齿轮交错轴斜齿轮蜗杆蜗轮圆锥齿轮机构第50页/共75页选择原则 除满足使用要求外，考虑外廓尺寸、效率、重量和成本等因素。高速重载场合减小冲击、振动和噪声，提高传动性能 平行轴斜齿轮转换运动轴线方向或改变从动轴转向 圆锥齿轮传动低速、小功率、空间任意角度交错轴传动 交错轴斜齿轮传动大传动比、结构紧凑或分度、微调及有自锁要求的场合 蜗杆传动第51页/共75页设计实例 滚齿机工作台中的传动机构滚刀与轮坯不在同一平面内运动圆锥齿轮传动滚刀与轮坯间传动比大、有分度功能蜗杆传动改变传动比，需更换齿轮一组圆柱齿轮传动结论：满足范成加工的基本要求；外廓尺寸小，结构紧凑。第52页/共75页2.定轴轮系中各轮齿数的选择合理分配轮系中各对齿轮的传动比传动比分配原则齿轮传动：，蜗杆传动：；多级减速传动，“前小后大”；为使尺寸协调、结构匀称，相邻两级传动比的差值不宜过大；闭式齿轮减速器，为便于润滑，第53页/共75页3.定轴轮系布置方案的选择优点：结构简单。缺点：齿轮与两端轴承的位置不对称，当轴弯曲变形时，会引起载荷沿齿宽分布不均匀，只适合载荷较平稳处。优点：齿轮与两端轴承的位置对称，适于变载荷处。缺点：结构较复杂。优点：输入输出轴在同一轴线上(回归轮系)，结构紧凑。缺点：中间轴较长，变形使齿宽上的载荷分布不均匀。第54页/共75页 周转轮系的设计基本内容周转轮系类型的选择确定轮系中各轮的齿数*周转轮系的均衡装置第55页/共75页1.周转轮系类型的选择考虑因素：传动比范围；效率高低；结构复杂程度；外廓尺寸等。第56页/共75页当轮系主要用于传递运动时首先，传动比满足要求；其次，兼顾效率、结构复杂程度、外廓尺寸和重量等。当轮系主要用于传递动力时首先，机构的效率；其次，兼顾传动比、结构复杂程度、外廓尺寸和重量等。第57页/共75页2.周转轮系中各轮齿数的选择确定各轮齿数须满足的条件传动比条件 周转轮系用来传递运动，就必须实现工作所要求的传动比。第58页/共75页同心条件装配条件 为了保证装在系杆上的行星轮在转到过程中始终与中心轮正确啮合，系杆转轴与中心轮的轴线重合。使多个行星轮能够均匀分布在中心轮的周围。第59页/共75页邻接条件例：单排2K-H行星轮系1)传动比条件 相邻两个行星轮的齿顶不能产生干涉和碰撞。第60页/共75页2)同心条件3个齿轮均为标准齿轮或高度变位齿轮两中心轮同为奇数或偶数第61页/共75页若采用角度变位：同心条件第62页/共75页3)装配条件k 个行星轮均匀分布，则相邻两个行星轮之间的夹角为：在I位置处装入第一个行星轮，然后将系杆H转过 角到达位置II，若在空出的I位置处，中心轮1和3的轮齿相对位置关系同装入第一个行星轮时相同，则一定可以顺利装入第二个行星轮。第63页/共75页第64页/共75页设行星轮齿数为偶数依次轮流装入法，让系杆H转动：点到达 点中心轮1正好转过整数个齿第65页/共75页若行星轮齿数为奇数，同样可得：若k 个行星轮均匀分布在中心轮四周，则两个中心轮的齿数和应能被行星轮个数k 整除。装配条件第66页/共75页4)邻接条件不发生碰撞和干涉对于标准齿轮变位齿轮传动时，按实际尺寸校核。第67页/共75页双排2K-H行星轮系(标准齿轮传动，各轮模数相等)1)传动比条件2)同心条件3)装配条件第68页/共75页双排2K-H行星轮系(标准齿轮传动，各轮模数相等)4)邻接条件双排2K-H 单排2K-H差动轮系 假想一个中心轮固定行星轮系第69页/共75页设计实例设计一单排2K-H行星轮系，要求实现传动比装配条件第70页/共75页标准齿轮传动，选择z1=18，传动比条件：N22446688110z1918273645同心条件：第71页/共75页邻接条件：设计方案：不满足？第72页/共75页文献阅读指南1.混合轮系设计循环功率问题一部分功率只在轮系内部循环，增大功耗、降低效率。Mechanisms and Dynamics of Machinery(New York:John Wiley&Sons,Inc.,1987)2.周转轮系的均载装置饶振纲编著.行星传动机构设计(第二版).北京：国防工业出版社，1994 第73页/共75页本章习题(第9周)：5.2本章习题(第10周)：5.9；5.12；5.14；5.19 本章习题(第11周)：5.23；5.25 第74页/共75页感谢您的观看！第75页/共75页