機(jī)械原理CH06 齒輪系及其設(shè)計

1、第六章第六章 齒輪系及其設(shè)計齒輪系及其設(shè)計6-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類6-2 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比6-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比6-4 復(fù)合輪系的傳動比復(fù)合輪系的傳動比6-5 輪系的功用輪系的功用6-6 行星輪系的效率行星輪系的效率* *6-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識* *6-8 其他新型行星齒輪傳動簡介其他新型行星齒輪傳動簡介6-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類1應(yīng)用 汽車后輪中的傳動機(jī)構(gòu)（圖片、動畫）2分類（1）定軸輪系（普通輪系）（2）周轉(zhuǎn)輪系 采用一系列互相嚙合的齒輪，將主動軸和從動軸連接起來的傳動裝置稱為輪系

2、。當(dāng)輪系運(yùn)動時，其各齒輪軸線的位置固定不動。 當(dāng)輪系運(yùn)動時，至少有一個齒輪的軸線繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動。1）按自由度數(shù)目分差動輪系（F2）行星輪系（F1）2）按基本構(gòu)件分2KH型和3K型（3）復(fù)合輪系齒輪系及其分類齒輪系及其分類(2/2)周轉(zhuǎn)輪系的類型有：一方面繞自己的幾何軸線自轉(zhuǎn)，同時又繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動的齒輪稱為行星輪；支持行星輪的構(gòu)件（H）稱為行星架（系桿、轉(zhuǎn)臂）；幾何軸線固定的齒輪稱為中心輪或太陽輪(K)。行星架繞之轉(zhuǎn)動的軸線稱為主軸線；軸線與主軸線重合而又承受外力的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件（中心輪、行星架）。 等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積；6-2 定軸輪系的傳動比定軸輪系的

3、傳動比 所謂定軸輪系的傳動比，是指輪系中首、末兩構(gòu)件的角速度之比。 輪系的傳動比包括傳動比的大小和首末兩構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系兩方面內(nèi)容。1傳動比大小的計算 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比 所有從動輪齒數(shù)的連乘積所有主動輪齒數(shù)的連乘積 也等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比，即 一般用標(biāo)注箭頭的方法來確定。2首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定定軸輪系的首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系， ：輪系中不影響輪系的傳動比的大小，而僅起中間過渡改變從動輪轉(zhuǎn)向作用的齒輪。過輪或中介輪定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比(2/2) 則其轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為：周轉(zhuǎn)輪系的傳動比就不能直接按定軸輪系傳動比的求法來計算

4、。1周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系 根據(jù)相對運(yùn)動原理，若給定某個周轉(zhuǎn)輪系一個-H的反轉(zhuǎn)運(yùn)動之后，所轉(zhuǎn)化得到的定軸輪系， 因此，周轉(zhuǎn)輪系的傳動比就可以通過對其轉(zhuǎn)化輪系傳動比的計算來進(jìn)行求解。 就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。2差動輪系的傳動比設(shè)差動輪系中的兩個太陽輪分別為m和n，行星輪架H，6-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比HnHmHnHmHmni在轉(zhuǎn)化輪系中由m至n各從動輪齒數(shù)的乘積在轉(zhuǎn)化輪系中由m至n各主動輪齒數(shù)的乘積式中“”號應(yīng)根據(jù)其轉(zhuǎn)化輪系中m、n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來確定。而m、n、H均為代數(shù)值，在使用時要帶有相應(yīng)的“”號。 而差動輪系的傳動比就可根據(jù)已確定出的m、n、H大小直接求得。3行星

5、輪系的傳動比 由于具有固定太陽輪的周轉(zhuǎn)輪系必定為行星輪系，故行星輪系傳動比的一般表達(dá)式為iiHmnmH1iiHnmnH1或周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比(2/2)說明6-4 復(fù)合輪系的傳動比復(fù)合輪系的傳動比 對于復(fù)合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來計算其傳動比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來計算其傳動比。 而唯一正確的方法是將它所包含的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系部分分開，并分別列出其傳動比的計算公式，然后進(jìn)行聯(lián)立求解。 因此，復(fù)合輪系傳動比的計算方法及步驟可概括為：1）正確劃分輪系；2）分別列出算式；3）進(jìn)行聯(lián)立求解。例1 卷揚(yáng)機(jī)減速器傳動比的計算其中正確劃分輪系是關(guān)鍵，主要是要將周轉(zhuǎn)輪系先劃分

6、出來，即先要找到行星輪。復(fù)合輪系的傳動比復(fù)合輪系的傳動比(2/2)6-5 輪系的功用輪系的功用1實現(xiàn)分路傳動2實現(xiàn)大傳動比3實現(xiàn)變速傳動4實現(xiàn)換向傳動5實現(xiàn)運(yùn)動合成與分解6實現(xiàn)大功率傳動定軸輪系行星輪系6-6 行星輪系的效率行星輪系的效率* *行星輪系主要應(yīng)用于動力傳動，需進(jìn)行效率分析。1機(jī)械效率的一般計算式 設(shè)一機(jī)械的輸入功率為Pd、輸出功率為Pr和摩擦功率為Pf，則機(jī)械的效率的計算式為：)PP/(Pfrr)P/P1/(1rf（a）或P/P1P/ )PP(dfdfd（b） 對于一個具體機(jī)械，因Pd、Pr一般為已知，故計算的關(guān)鍵是要求出Pf值。2輪系中的摩擦損失功率Pf的確定Pf主要取決于輪系

7、中各運(yùn)動副中的作用力運(yùn)動副元素間的摩擦系數(shù)相對運(yùn)動速度的大小 因行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中上述各因素均不改變，故他們的摩擦損失功率應(yīng)相等，即PfPfH而PfH確定如下： 設(shè)輪1為主動輪，其轉(zhuǎn)矩為M1，則輪1所傳遞的功率為P1M11 （c）123H而在轉(zhuǎn)化輪系所傳遞的功率為P1HM1(1H)P1(1iH1) （d）行星輪系的效率行星輪系的效率(2/4) 它等于由輪1到輪n之間各對嚙合齒輪傳動效率的連乘積。 故可簡化為均按主動計算，并去Pf的絕對值， 表明輪1在轉(zhuǎn)化輪系中為主動；當(dāng)M1與(1H)同號時，則P1H0，反之，則為從動。在這兩種情況下，Pf值相差不大，PfH|P1H|(11nH)|P1(1i

8、H1)|(11n)H （e）P1nH式中為轉(zhuǎn)化輪系的效率，3行星輪系的效率計算H1(P1Pf)/P11|11/i1H|(11n)H（1）若輪1為主動輪，則P1為輸入功率；由式(b)知其效率為（2）若輪1為從動輪，則P1為輸出功率；由式(a)知其效率為1H|P1|/(|P1|+Pf)1/1+|1iH1|(11n)H行星輪系的效率行星輪系的效率(3/4)結(jié)論 當(dāng)1nH一定時，行星輪系的效率就是其傳動比的函數(shù)。例 行星輪系的效率曲線行星輪系的效率行星輪系的效率(4/4) 上面對輪系效率的計算問題進(jìn)行了初步的討論，由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響效率的因素（如攪油損失、行星輪在公轉(zhuǎn)中

9、的離心慣性力等）沒有考慮，致使理論計算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動裝置的實際效率。所以，如有必要應(yīng)在行星輪系制成之后，用實驗的方法進(jìn)行效率的測定。6-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識1行星輪系的類型選擇* 行星輪系的類型很多，在相同的條件下，采用不同的類型，可以使輪系的外廓尺寸、重量和效率相差很多。 因此，在設(shè)計行星輪系時，應(yīng)重視輪系類型的選擇。其選擇原則為：首先，應(yīng)滿足傳動的范圍；例 2K-H型行星輪系的傳動比范圍其次，應(yīng)考慮傳動效率的高低。 動力傳動應(yīng)采用負(fù)號機(jī)構(gòu)；當(dāng)要求有較大傳動比時，可采用幾個負(fù)號機(jī)構(gòu)或與定軸輪系的復(fù)合或3K型輪系。第三，應(yīng)該注

10、意輪系中的功率流動問題。此外，還應(yīng)考慮輪系的外廓尺寸、重量等要求。2行星輪系各輪齒數(shù)的確定（1）單排行星輪系的配齒調(diào)節(jié)滿足傳動比要求滿足同心條件滿足均布安裝條件滿足鄰接條件z3/z1i1H1z3z12z2(z1z3)/kN（z1z2)sin(180/k)z2+2hm*（2）雙排行星輪系的配齒條件*3行星輪系的均載裝置*行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識(2/2)汽車后輪中的傳動機(jī)構(gòu)汽車后輪中的傳動機(jī)構(gòu)定軸輪系：如果在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，其各個齒輪的軸線相對于機(jī)架的位置都是固定的，這種輪系就稱為定軸輪系（或普通輪系）。平面定軸輪系：各齒輪軸線互相平行的定軸輪系稱為平面定

11、軸輪系?？臻g定軸輪系：各齒輪軸線互相不平行的定軸輪系稱為空間定軸輪系。圓柱齒輪型差動輪系圓錐齒輪型差動輪系內(nèi)齒輪固定行星輪系外齒輪固定行星輪系單排內(nèi)外嚙合型行星輪系（2K-H 、內(nèi)齒輪固定）單排內(nèi)外嚙合型行星輪系（2K-H 、外齒輪固定）雙排內(nèi)外嚙合型行星輪系（ 2K-H 、內(nèi)齒輪固定）圓錐齒輪型差動輪系（ 2K-H ）單排雙內(nèi)嚙合型行星輪系（ 2K-H ）雙排雙外嚙合型行星輪系（ 2K-H ）雙排雙內(nèi)嚙合型行星輪系（ 2K-H ）3K型周轉(zhuǎn)輪系此復(fù)合輪系是由一部分定軸輪系和另一部分周轉(zhuǎn)輪系所組成的，又可稱為混合輪系。此復(fù)合輪系是由兩部分周轉(zhuǎn)輪系組成的，又可稱為復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系。實現(xiàn)分路傳動：此系統(tǒng)可把發(fā)動機(jī)主軸的運(yùn)動分解成六路傳出，帶動各附件同時工作。實現(xiàn)大傳動比：若僅用一對齒輪傳動實現(xiàn)較大的傳動比，必將使兩輪的尺寸相差懸殊，外廓尺寸龐大，故一對齒輪的傳動比一般不大于