机械设计基础-轮系及其设计.ppt

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1、第 16 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月19日,第5章 轮系及其设计,51 轮系及其分类,52 定轴轮系的传动比,53 周转轮系的传动比,54 复合轮系的传动比,55 轮系的应用,由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。,51 齿轮系及其分类,51 轮系及其分类,51 轮系及其分类,一、定轴轮系,轮系运转时，各轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定不动的。,平面轮系：各轮轴线均平行。,51 轮系及其分类,空间轮系：各轮轴线不平行。,1、3-中心轮（太阳轮）,H-系杆 (行星架、转臂),2,基本构件,轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个 齿轮的固定轴线

2、转动。,二、周转轮系,（回转轴线重合）,行星轮,51 轮系及其分类,3、分类：, 按自由度分：,中心轮1、3均不固定,-差动轮系,Ph=2,F=3n-2Pl - Ph=34-24-2=2,n=4,Pl =4,特征:,51 轮系及其分类, 按自由度分：,F=2 差动轮系,n=3,行星轮系,中心轮1、3均不固定,特征：,Pl =3,Ph=2,F=3n-2Pl - Ph=33-23-2=1,特征：,中心轮1或3有一个固定,3、分类：,51 轮系及其分类, 按自由度分：,中心轮1固定（外齿轮）F=1 行星轮系,中心轮3固定（内齿轮） F=1 行星轮系,3、分类：,51 轮系及其分类,周转轮系的判别,若

3、,均不固定-差动轮系,差动轮系,有一个固定-行星轮系,行星轮系,不固定-差动轮系,固定-行星轮系,若,51 轮系及其分类, 按中心轮个数分： (基本构件),2K-H,中心轮用K，系杆用H 表示。,单排,3、分类：,51 齿轮系及其分类, 按中心轮个数分：(基本构件),中心轮用K，系杆用H表示。,2K-H,双排,3、分类：,51 齿轮系及其分类, 按中心轮个数分：(基本构件),3K,中心轮个数为K，系杆用H表示。,3、分类：,51 轮系及其分类,51 轮系及其分类,三、混合轮系和复合轮系,定轴轮系+周转轮系,混合轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,分隔29,轮系的分类,按轴线间的相对位置分,按轴

4、线是否固定,定轴轮系,周转轮系,混合轮系、混合轮系,平面轮系,空间轮系,51 轮系及其分类,从计算轮系的传动比来看,温故知新,轮系的分类,按轴线间的相对位置分,按轴线是否固定,定轴轮系,周转轮系,混合轮系、混合轮系,平面轮系,空间轮系,52 定轴轮系的传动比,一、传动比：输入轴与输出轴角速度（转速）之比。,1、一对啮合传动齿轮的传动比大小：,2、一对啮合传动齿轮的转向关系：,52 定轴轮系的传动比,求：i15,二、举例：,52 定轴轮系的传动比,讨论,每对齿轮的主、从关系是由AB的运动方向确定的；,若AB两轴线平行，iAB可用“”表示，“+”表示转向相同，“”表示转向相反；,若AB两轴线不平行

5、，iAB则用箭头表示；,对平面轮系，传动比总有“”号，其符号可用箭头法，也可用(-1)m确定，,对空间轮系，只能用箭头法确定转向；,轮2在传动比式中不起作用，称为“惰轮”。,53 周转轮系的传动比,周转轮系的传动比如何求,周转轮系,“定轴轮系”,理论依据：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,一、传动比计算,机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,设各构件转动方向相同,（转化机构）,53 周转轮系的传动比,思 路：,温故知新,定轴轮系的传动比计算,传动比的大小计算,转向关系的表示方法,若AB两轴线平行，可用“”表示： “+”表示转向相同 “”表示转向相反, 对平面轮系，传动

6、比总有“”号，其符号 可用箭头法，也可用(-1)m确定，, 对空间轮系，只能用箭头法确定转向,若AB两轴线不平行，iAB则用箭头表示,周转轮系,“定轴轮系”,理论依据：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,一、传动比计算,机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,设各构件转动方向相同,（转化机构）,53 周转轮系的传动比,思 路：,53 周转轮系的传动比,转化机构的传动比：,“”号表示在转化机构中，轮1、轮3的转向相反。,53 周转轮系的传动比,注意：, 转化机构的角速比, 由转化机构按定轴轮系计算方法求得。,其中：“”仅表示转化机构中各构件的相对转向，而不是各, 在 中，已

7、知其二，可求其一；它们既包含大小又包含转向，若已知的两转速转向相同，同号值代入；否则异号值代入。求得的转速方向与其符号相同的已知转速方向一致。,53 周转轮系的传动比,构件的真实转向。,任何时候均不能直接在周转轮系上用(-1)m或箭头直接判 断从动件的转向, 三轴线必须平行，否则不能应用上式。, 当B=0时, 行星轮系,53 周转轮系的传动比,注意：,53 周转轮系的传动比,例111,解：,二、举例,行星轮系,1、H转向相同,解：,1、H转向相同,1、H转向相反,53 周转轮系的传动比,例112,行星轮系,解：,求,与n1、n3转向相同,53 周转轮系的传动比,例113,（1）当n1与n3转向

8、相反时， n3的大小和方向；,（2）当n1与n3转向相同时， n3的大小和方向。,与n1转向相反、与n3转向相同,差动轮系,定轴轮系+周转轮系,混合轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,组合轮系,54 组合轮系的传动比,一、求解步骤,1、划分轮系（关键）,定轴轮系,行星轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,54 组合轮系的传动比,1、划分轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,3、找联系条件，联立求解,54 组合轮系的传动比,定轴轮系,行星轮系,二、轮系的划分方法,1、先找行星轮（从这里入手）,2、再找系杆H,3、找中心轮,与行星轮相啮合，并且与系杆共轴线,轴线不固定的齿轮,支承行星轮，使行星轮作

9、公转运动（但不一定是杆状）,54 组合轮系的传动比,2为行星轮,1、3为中心轮,1、5为中心轮,4为行星轮,5为系杆,H为系杆,（3固定）,1、2、3、5行星轮系,行星轮系,（1 、5均不固定）,1、4、5、H 差动轮系,差动轮系,划分轮系,从行星轮入手,54 组合轮系的传动比,例114,54 组合轮系的传动比,1、2、2、3-定轴轮系,定轴轮系,3、4、5、H-差动轮系,差动轮系,5、6-定轴轮系,定轴轮系,划分轮系,例115,电动卷扬机的减速器，已知各轮齿数及n1，求n5。,差动轮系,定轴轮系,54 组合轮系的传动比,例116,解：1、划分轮系,差动轮系,定轴轮系,54 组合轮系的传动比,

10、差动轮系,定轴轮系,联系条件：,联立求解：,与n1同向。,54 复合轮系的传动比,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。,解：,2、3、4、H,2、11、55、4,设n1为顺时针,-差动轮系,-定轴轮系,n2、n4转向相反,n2、n4以异号代入,差动轮系,定轴轮系,例117,54 复合轮系的传动比,解：,代入数据，计算得：,当输出轴H转一圈时，输入轴1转1980000圈。,提问：nH的转向,nH为“+”号，表明其转向与n2相同。,nH为“+”号，表明其转向与n1相同。,例117,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输

11、出轴H转一周的时间T。,54 复合轮系的传动比,图示轮系，已知：n1=1500rpm，z1=20，z2=z2=40，z4=20，z3=15，z3=30，z5=80，z7=15，z8=30，各轮均为标准直齿轮，试求nH的大小与方向。,解：划分轮系,6、7、8、H-差动轮系,代入（） ：,解得 ：,负号表示与n6反向、与n8同向。,例118,第 17 次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 10月22日,55 轮系的应用,一、相距较远的两轴之间的传动,二、实现变速传动,55 轮系的应用,55 轮系的应用,55 轮系的应用,车床走刀丝杠三星轮换向机构,实现分路传动,55 轮

12、系的应用,55 轮系的应用,三、获得最大传动比,某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减速器外形尺寸仅为430 mm，采用4个行星轮和6个中间轮，传递功率达到2850kw， i1H11.45。,55 轮系的应用,四、合成运动,如图差动轮系：,给定三个基本构件中的任意两个运动，第三个运动即可求得。（加法机构）,H的运动是1、3两构件运动的合成。,55 轮系的应用,分解运动,差动轮系不仅能将两个独立的转动合成为一个转动，而且还可以将一个主动构件的转动按所需的可变比例分解为两个从动件的转动。,图示为汽车差速器。,差速器可根据不同的弯道半径，自动地将发动机传来的转动分解为左右两个后轮的不同速转动。,发动机,传动轴,55 轮系的应用,当汽车直线行驶时，,当汽车转弯时，车体绕P点转动，,联立解得：,若车轮在地面不打滑，应：,55 轮系的应用,轮4、5组成定轴轮系，有：,当汽车直线行驶时，r,55 轮系的应用,直线转弯,分隔31,