机械设计基础第六章.ppt

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1、第六章第六章轮系及其设计轮系及其设计2021/9/231轮系：用一系列互相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。轮系定轴轮系（普通轮系）周转轮系 复合轮系 定+周 周+周 2021/9/2326-1轮系的类型与应用轮系的类型与应用一、轮系的分类一、轮系的分类1定轴轮系定轴轮系轮系运转时，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）。定轴轮系（或称为普通轮系）。21432021/9/2332021/9/2342021/9/235定定轴轴轮轮系系2021/9/2362周转轮系周转轮系轮系运转时，至

2、少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕轮系运转时，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。某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类：按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类：1）差动轮系）差动轮系自由度为自由度为2系杆系杆中心轮中心轮（主动）（主动）行星轮行星轮行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮（主动）（主动）2021/9/237）行星轮系）行星轮系自由度为自由度为行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮（主动）（主动）中心轮中心轮（固定）（固定）2021/9/238轮轮3固定固定：差动轮系：差动轮系：F=2行星轮系：行

3、星轮系：F=12021/9/239周周转转轮轮系系2021/9/2310周周转转轮轮系系2021/9/2311周周转转轮轮系系2021/9/2312二、轮系的功用二、轮系的功用1实现相距较远的两轴之间的传动实现相距较远的两轴之间的传动2021/9/23132实现分路传动实现分路传动2021/9/23143实现变速变向传动实现变速变向传动2021/9/23154实现大速比和大功率传动实现大速比和大功率传动两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同2021/9/23165实现运动的合成与分解实现运动的合成与分解运动输入运动输入运动输出运动输出2021/9/23176-

4、2轮系的传动比计算轮系的传动比计算一、定轴轮系的传动比一、定轴轮系的传动比输入轴与输出轴之间的传动比为输入轴与输出轴之间的传动比为:轮系中各对啮合齿轮的传动比大小为：轮系中各对啮合齿轮的传动比大小为：2021/9/2318定轴轮系的传动比计算公式为：定轴轮系的传动比计算公式为：2021/9/2319如何确定平面定轴轮系中的转向关系？如何确定平面定轴轮系中的转向关系？一对外啮合圆柱齿轮传一对外啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相反，其动两轮的转向相反，其传动比前应加传动比前应加“”号号一对内啮合圆柱齿轮传一对内啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相同，其动两轮的转向相同，其传动比前应加传动比前应加“+”号号该轮系

5、中有该轮系中有3对外啮对外啮合齿轮，则其传动合齿轮，则其传动比公式前应加比公式前应加(1)3若传动比的计算结果为若传动比的计算结果为正，则表示输入轴与输正，则表示输入轴与输出轴的转向相同，为负出轴的转向相同，为负则表示转向相反。则表示转向相反。2021/9/2320如何确定空间定轴轮系中的转向关系？如何确定空间定轴轮系中的转向关系？空间定轴轮系传动空间定轴轮系传动比前的比前的“+”、“”号没有实际意义号没有实际意义空间定轴轮系中含有轴空间定轴轮系中含有轴线不平行的齿轮传动线不平行的齿轮传动不不平平行行不平行不平行“+”、“”不能表不能表示不平行轴之间的转示不平行轴之间的转向关系向关系2021/

6、9/2321如何表示一对平行轴齿轮的转向？如何表示一对平行轴齿轮的转向？机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向用线速度方用线速度方向表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向2021/9/2322如何表示一对圆锥齿轮的转向？如何表示一对圆锥齿轮的转向？向方影投向方影投齿轮回转方齿轮回转方向向线速度方线速度方向向表示齿轮表示齿轮回转方向回转方向机构机构运动运动简图简图投影投影线速度方线速度方向向用线速度用线速度方向表示方向表示齿轮回转齿轮回转方向方向2021/9/2323如何表示如何表示蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动的转向？

7、的转向？向方影投向方影投蜗杆回转方向蜗杆回转方向蜗轮回转方向蜗轮回转方向蜗杆上一点蜗杆上一点线速度方向线速度方向机构运机构运动简图动简图右旋蜗杆右旋蜗杆表示蜗杆、蜗轮表示蜗杆、蜗轮回转方向回转方向蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向2021/9/2324如何判断如何判断蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮的转向？的转向？右旋蜗杆右旋蜗杆左旋蜗杆左旋蜗杆以左手握住蜗杆，以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的为啮合点处蜗轮的线速度方向。线速度方向。左左手手规规则则右右手手规规则则以右手握住蜗杆，四以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，指指向蜗

8、杆的转向，则拇指的指向为啮合则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方点处蜗轮的线速度方向。向。蜗杆的转向蜗杆的转向2021/9/23251、首末两轴平行，用、首末两轴平行，用“+”、“-”表示。表示。2、首末两轴不平行、首末两轴不平行用箭头表示用箭头表示3、所有轴线都平行、所有轴线都平行m外啮合的次数外啮合的次数2021/9/23262021/9/2327二、周转轮系的传动比二、周转轮系的传动比周转轮系传动比的计算方法（转化机构法）周转轮系传动比的计算方法（转化机构法）周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系（转化机构）（转化机构）定轴轮系传动比定轴轮系传动比计算公式计算公式求解周转轮系的求解周转轮系的传

9、动比传动比反转法反转法2021/9/2328周转轮系周转轮系给整个周转轮系加一个与系杆给整个周转轮系加一个与系杆H的角速度的角速度大小相等、方向相反的公共角速度大小相等、方向相反的公共角速度 HH构件名称构件名称 原周转轮系中原周转轮系中各构件的角速度各构件的角速度转化机构中各转化机构中各构件的角速度构件的角速度系杆系杆w w中心轮中心轮行星轮行星轮中心轮中心轮在在转化机构中转化机构中系杆系杆H变成了机架变成了机架把一个周转轮系把一个周转轮系转转化成了定轴轮系化成了定轴轮系2021/9/2329构件名称构件名称 原周转轮系中原周转轮系中各构件的角速度各构件的角速度转化机构中各转化机构中各构件的

10、角速度构件的角速度系杆系杆w w中心轮中心轮中心轮中心轮计算该转化机构（定轴计算该转化机构（定轴轮系）的传动比：轮系）的传动比：输入轴输入轴输出轴输出轴2021/9/2330给定差动轮系，三个基本构件的角速度给定差动轮系，三个基本构件的角速度、H中的任意两个，便可由该式求出第三个，从而中的任意两个，便可由该式求出第三个，从而可求出三个中任意两个之间的传动比。可求出三个中任意两个之间的传动比。特别当特别当时时当当时时2021/9/2331轮3固定：差动轮系：差动轮系：F=2行星轮系：行星轮系：F=12021/9/2332三、混合轮系的传动比三、混合轮系的传动比什么是混合轮系？什么是混合轮系？系杆

11、系杆系杆回转方向系杆回转方向为了把一个周转轮系为了把一个周转轮系转化为定轴轮系，通转化为定轴轮系，通常采用反转法。常采用反转法。随机架转动随机架转动相当于系杆相当于系杆把这种由定轴轮系和周转轮把这种由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系或者由两个以上的周转轮系组成的，不能直接用反转系组成的，不能直接用反转法转化为定轴轮系的轮系，法转化为定轴轮系的轮系，称为称为混合轮系混合轮系2021/9/2333复合轮系传动比的计算复合轮系传动比的计算在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。系来处理

12、，也不能对整个机构采用转化机构的办法。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）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）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）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）将各基本轮系传动比方程式联立求解，即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。可求得混合轮系的传动比。2021/9/2334图示为一大传动比的减速器，图示为一大传动比的减速器，Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99求：输入件求：输入件H对输出件对输出

13、件1的传动比的传动比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。周转轮系传动比正负是计算出来的，而不是判断出来的。2021/9/2335已知各轮齿数及已知各轮齿数及6，求，求3的大小和方向。的大小和方向。周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系周转轮系的转化机构传动比为周转轮系的转化机构传动比为把该轮系分为两部分把该轮系分为两部分代代入入齿齿数数2021/9/23362021/9/23372021/9/2338例例1：已知各轮齿数，：已知各轮齿数，求传动比求传动比i1H1、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、分别写出

14、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、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：2021/9/2339电动卷扬机减速器电动卷扬机减速器Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求求i1H（H，5为一整体）为一整体）3，4，5定轴轮系定轴轮系（四）联立（四）联立2021/9/23402021/9/23412021/9/2342已知:Z1=20,Z2=50,Z2=15,Z3=30,Z3=1,Z4=40,Z4=18,Z5=52.求:i15 和重物运动方向.2021/9/2343各轮转向标注

15、在图上2021/9/2344 常见错误：1、蜗杆蜗轮间相对转动方向错误或漏标！2、齿数比前不能加正负号！2021/9/2345Z1=15,Z2=25,Z2=20,Z3=60,n1=200 r/min,n3=50 r/min.求求nH的大小和方向的大小和方向(1)n1和和n3同向同向;(2)n1和和n3反向反向.2021/9/2346(1)n1和和n3同向同向H与与1、3同向同向2021/9/2347(2)n1和和n3反向反向H与3同向,与1反向Suppose n1=+200rpm,n3=-50rpm,2021/9/2348错误：当n1与n3同向时，当n1与n3反向时，2021/9/2349Z1=36,Z2=60,Z2=23,Z3=49,Z3=69,Z4=31,Z5=131,Z6=94,Z7=36,Z8=167,n1=3549r/min.求求nH.2021/9/23502021/9/23512021/9/23522021/9/23532021/9/2354定轴轮系，串联行星轮系，再串联行星轮系2021/9/2355