机械原理第十一章--轮系..ppt

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1、第十一章第十一章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计11-1 齿轮系及其分类齿轮系及其分类11-2 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比11-3 周转轮系的传动比周转轮系的传动比11-4 复合轮系的传动比复合轮系的传动比11-5 轮系的功用轮系的功用11-6 行星轮系的效率行星轮系的效率11-7 行星轮系的类型选择及设计的基本知识行星轮系的类型选择及设计的基本知识返回返回11-1 齿轮系及其分类齿轮系及其分类1应用例11-1 导弹发射快速反应装置（动画）例11-2 汽车后轮中的传动机构（图片、动画）2分类（1）定轴轮系（普通轮系）（2）周转轮系 即由行星轮、行星架及太阳轮组成，其中输入与输出运动构件称为

2、基本构件。其类型有：1）按自由度数目分差动轮系（F2）行星轮系（F1）2）按基本构件分2K-H型和3K型（3）复合轮系齿轮系及其分类齿轮系及其分类(2/2)等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积；11-2 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 所谓定轴轮系的传动比，是指轮系中首、末两构件的角速度之比。轮系的传动比包括传动比的大小和首末两构件的转向关系两方面内容。1传动比大小的计算 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘积 也等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比，即 一般用标注箭头的方法来确定。2首、末轮转向关系的确定定轴轮系

3、的首、末两轮的转向关系，是轮系中不影响轮系的传动比的大小，而仅起中间过渡和改变从动轮转向作用的齿轮。过轮或中介轮定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比(2/2)三、输出轴转向的表示三、输出轴转向的表示 3、首末两轴平行（平面或空间定轴轮系）、首末两轴平行（平面或空间定轴轮系）轮轮44惰轮：惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向不改变传动比的大小，但改变轮系的转向 2、首末两轴不平行（空间定轴轮系）、首末两轴不平行（空间定轴轮系）图上用箭头表示图上用箭头表示 1 1、所有轴线都平行（平面定轴轮系）、所有轴线都平行（平面定轴轮系）mm外啮合的次数外啮合的次数 用用“+”+”、“-”-”表示。表示。用

4、用“+”+”、“-”-”表示。表示。则其转化轮系的传动比为：先来观察和比较一下周转轮系和定轴轮系。可见，周转轮系的传动比就不能直接按定轴轮系传动比的求法来计算。1周转轮系的转化轮系 根据相对运动原理，若给定整个周转轮系一个-H的反转运动之后，所转化得到的定轴轮系，因此，周转轮系的传动比就可以通过对其转化轮系传动比的计算来进行求解的。就称为原周转轮系的转化轮系或转化机构。2差动轮系的传动比设差动轮系中的两个太阳轮分别为m和n，行星轮架为H，11-3 周转轮系的传动比周转轮系的传动比在转化轮系中由m至n各从动轮齿数的乘积在转化轮系中由m至n各主动轮齿数的乘积式中“”号应根据其转化轮系中m、n两轮的

5、转向关系来确定。而m、n、H均为代数值，在使用时要带有相应的“”号。因此，差动轮系的传动比就可以根据其转化轮系的传动比计算出的m、n、H大小来求得。3行星轮系的传动比 由于具有固定太阳轮的周转轮系必定为行星轮系，故行星轮系传动比的一般表达式为或周转轮系的传动比周转轮系的传动比(2/2)例11-3 差动轮系的传动比计算例11-4 行星轮系的传动比计算周转轮系的传动比周转轮系的传动比(2/3)11-4 复合轮系的传动比复合轮系的传动比 对于复合轮系，既不能将其视为单一的定轴轮系来计算其传动比，也不能将其视为单一的周转轮系来计算其传动比。而唯一正确的方法是将它所包含的定轴轮系和周转轮系部分分开，并分

6、别列出其传动比的计算公式，然后进行联立求解。因此，复合轮系传动比的计算方法及步骤可概括为：1）正确划分轮系；2）分别列出算式；3）进行联立求解。例11-5 复合轮系传动比的计算例11-6 卷扬机减速器传动比的计算其中正确划分轮系是关键，主要是要将周转轮系先划分出来，即先要找到行星轮。复合轮系的传动比复合轮系的传动比(2/2)12233445n5n1H例：图示轮系中，已知例：图示轮系中，已知z1=30，z2=26，z2=z3=z3=z4=21，z4=80，z5=2（右旋），又知齿轮（右旋），又知齿轮1的转速的转速n1=260r/min（方向如图所示）（方向如图所示），蜗杆，蜗杆5的转速的转速n5

7、=260r/min（方向如图所示），求传动比（方向如图所示），求传动比i1H和和H的转向。的转向。解：解：1、2为定轴轮系为定轴轮系 方向如图所示 4、5为定轴轮系 方向如图所示 2、3、4、H为周转轮系 代入得：nH为正，所以转向同2或4。又2-2，4-4分别为双联齿轮，所以1、2为定轴轮系 11-5 轮系的功用轮系的功用1实现分路传动2实现大传动比3实现变速传动4实现换向传动例 11-7 某航空传动机构附件的传动系统例 11-8 现实传动比i10齿轮传动例11-9 车床走刀丝杆的三星轮换向机构5实现运动合成与分解6实现大功率传动定轴轮系行星轮系11-6 行星轮系的效率行星轮系的效率行星轮系

8、主要应用于动力传动，需进行效率分析。1机械效率的一般计算式 设一机械的输入功率为Pd、输出功率为Pr和摩擦功率为Pf，则机械的效率的计算式为：对于 一个具体机械，因Pd、Pr一般为已知，故计算的关键是要求出Pf值。(a)(b)或2轮系中的摩擦损失功率Pf的确定Pf主要取决于轮系中各运动副中的作用力运动副元素间的摩擦系数相对运动速度的大小 因行星轮系与其转化轮系中上述各因素均不改变，故它们的摩擦损失功率应相等，即PfPfH。而PfH确定如下：设轮1为主动轮，其转矩为M1，则轮1所传递的功率为P1M11 （c）而在转化轮系所传递的功率为P1HM1(1H)P1(1iH1)（d）行星轮系的效率行星轮系

9、的效率(2/4)它等于由轮1到轮n之间各对啮合 齿轮传动效率的连乘积。故可简化为均按主动计算，并取PfH的绝对值，即 表明轮1在 转化轮系中为主动；当M1与(1H)同号时，则P1H 0，反之，则为从动。在这两种情况下，PfH 值相差不大，PfH|P1H|(11nH)|P1(1iH1)|(11nH)（e）式中1nH 为转化轮系的效率，3行星轮系的效率计算1H(P1Pf)/P11|11/i1H|(11nH)（1）若轮1为主动轮，则P1为输入功率；由式(b)知其效率为（2）若轮1为从动轮，则P1为输出功率；由式(a)知其效率为H1|P1|/(|P1|+Pf)1/1+|1iH1|(11nH)行星轮系的

10、效率行星轮系的效率(3/4)结论 当1nH一定时，行星轮系的效率就是其传动比的函数。例11-10 行星轮系的效率曲线行星轮系的效率行星轮系的效率(4/4)上面对轮系效率的计算问题进行了初步的讨论。由于加工、安装和使用情况等的不同，以及还有一些影响效率的因素（如搅油损失、行星轮在公转中的离心惯性力等）没有考虑，致使理论计算的结果并不能完全正确地反映传动装置的实际效率。所以，如有必要应在行星轮系制成之后，用实验的方法进行效率的测定。11-7 行星轮系的类型选择及设计的基本知识行星轮系的类型选择及设计的基本知识1行星轮系的类型选择 行星轮系的类型很多，在相同的条件下，采用不同的类型，可以使轮系的外廓

11、尺寸、重量和效率相差很多。因此，在设计行星轮系时，应重视轮系类型的选择。其选择原则为：首先，应满足传动的范围。例11-11 2K-H型行星轮系的传动比范围其次，应考虑传动效率的高低。动力传动应采用负号机构；当要求有较大传动比时，可采用几个负号机构或与定轴轮系的复合或3K型轮系。第三，应该注意轮系中的功率流动问题。此外，还应考虑轮系的外廓尺寸、重量等要求。2行星轮系各轮齿数的确定（1）单排行星轮系的配齿条件1）满足传动比比要求2）满足同心条件3）满足均布安装均布安装条件4）满足邻邻接条件z3/z1 i1H1z3z12z2(z1z3)/k N（z1z2)sin(180/k)z2+2h*（2）双排行

12、星轮系的配齿条件3行星轮系的均均载装装置行星轮系的类型选择及设计的基本知识行星轮系的类型选择及设计的基本知识(2/2)汽车后轮中的传动机构汽车后轮中的传动机构定轴轮系找法：定轴轮系找法：周转轮系找法：周转轮系找法：轴线固定，且互相啮合的一系列齿轮和机架构成定轴轮系轴线固定，且互相啮合的一系列齿轮和机架构成定轴轮系先找轴线不固定的行星齿轮，支持行星齿轮转动的构件即为先找轴线不固定的行星齿轮，支持行星齿轮转动的构件即为系杆（行星架），与行星轮直接啮合且轴线与系杆轴线重合系杆（行星架），与行星轮直接啮合且轴线与系杆轴线重合的齿轮即为中心轮。行星轮、中心轮、系杆和机架构成周转的齿轮即为中心轮。行星轮、中心轮、系杆和机架构成周转轮系。轮系。