定軸輪系ppt課件

1、1Ch8 Ch8 輪系輪系u8.1 8.1 概述概述u8.2 8.2 輪系傳動比的計算輪系傳動比的計算u8.3 8.3 輪系的功用輪系的功用28.1 8.1 概述概述3 現(xiàn)代機械中，為了滿足不同的工作要求只用一對齒現(xiàn)代機械中，為了滿足不同的工作要求只用一對齒輪傳動往往是不夠的，通常用一系列齒輪共同傳動。輪傳動往往是不夠的，通常用一系列齒輪共同傳動。這種這種由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為齒輪系齒輪系（簡稱（簡稱輪系）。本章主要討論輪系的類型、傳動比計算及輪輪系）。本章主要討論輪系的類型、傳動比計算及輪系的功用。系的功用。41.1.按組成輪系的齒輪（或構(gòu)件）的軸線是否

2、按組成輪系的齒輪（或構(gòu)件）的軸線是否相互平行可分為：相互平行可分為：平面輪系和空間輪系平面輪系和空間輪系一一 輪系的類型輪系的類型平面輪系平面輪系空間輪系空間輪系5輪系輪系定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系混合輪系混合輪系 輪系中所有齒輪的幾何軸線都是輪系中所有齒輪的幾何軸線都是 固定的固定的 輪系中，至少有一個齒輪的幾何軸輪系中，至少有一個齒輪的幾何軸 線是繞另一個齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動的。線是繞另一個齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動的。 由幾個基本周轉(zhuǎn)輪系或由定軸輪由幾個基本周轉(zhuǎn)輪系或由定軸輪 系和周轉(zhuǎn)輪系組成系和周轉(zhuǎn)輪系組成2.2.根據(jù)輪系運轉(zhuǎn)時齒輪的軸線位置相對于機架根據(jù)輪系運轉(zhuǎn)時齒輪的軸線位置相對于機架是否

3、固定可分為兩大類：是否固定可分為兩大類：定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系6二二 周轉(zhuǎn)輪系的組成周轉(zhuǎn)輪系的組成 如圖所示，黃色齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)稱為如圖所示，黃色齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)稱為行星輪行星輪；綠色和白色齒輪和齒輪的幾何軸線；綠色和白色齒輪和齒輪的幾何軸線的位置固定不動稱為的位置固定不動稱為太陽輪太陽輪，它們分別與行，它們分別與行星輪相嚙合；支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)星輪相嚙合；支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為件稱為行星架行星架或系桿?；蛳禇U。行星輪、太陽輪、行行星輪、太陽輪、行星架星架以及以及機架機架組成周轉(zhuǎn)輪系。一個組成周轉(zhuǎn)輪系。一個基本周轉(zhuǎn)基本周轉(zhuǎn)輪系輪系中，行星輪可有多個，太陽輪的數(shù)

4、量不中，行星輪可有多個，太陽輪的數(shù)量不多于兩個，行星架只能有一個。多于兩個，行星架只能有一個。 混合輪系：既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系的復雜輪系。有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系的復雜輪系。78定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系91011I1232435V圖圖 5-1 定軸輪系定軸輪系123O233O212O1OH圖圖 5-2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系131232435圖圖 5-3 混合輪系混合輪系148.2 8.2 輪系傳動比的計算輪系傳動比的計算15aaa bbbnin輪系的傳動比：輪系的傳動比：是指輪系中輸入軸（主動輪）的角是指輪系中輸入軸（主動輪）

5、的角速度（或轉(zhuǎn)速）與輸出軸（從動輪）的角速度（或速度（或轉(zhuǎn)速）與輸出軸（從動輪）的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即轉(zhuǎn)速）之比，即 : :角標角標a a和和b b分別表示輸入和輸出分別表示輸入和輸出 輪系的傳動比計算，包括計算其傳動比的輪系的傳動比計算，包括計算其傳動比的大小大小和確定輸出軸的和確定輸出軸的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向兩個內(nèi)容。兩個內(nèi)容。 impn=2 168.2.1 定軸輪系傳動比的計算定軸輪系傳動比的計算u平面定軸輪系平面定軸輪系u空間定軸輪系空間定軸輪系1718二、平面定軸輪系傳動比二、平面定軸輪系傳動比傳動比大小傳動比大小從動輪的轉(zhuǎn)向從動輪的轉(zhuǎn)向.19122112zznni322 332zninz3

6、43 443nzinz455445zznni1234234512 2 3 3 4 4523451234n n n nz z z zi i i in n n nz z z z 234523511512 2 3 3 4 4551234123z z z zz z znii i i inz z z zz z z 22nn 33nn 1、傳動比大小、傳動比大小2021上式表明：平面定軸輪系傳動上式表明：平面定軸輪系傳動比的大小等于組成該輪系的各比的大小等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積，對嚙合齒輪傳動比的連乘積，也等于各對嚙合齒輪中所有從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動輪齒

7、數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比輪齒數(shù)的連乘積之比 。推廣推廣：設輪：設輪1 1為起始主動輪，輪為起始主動輪，輪K K為最末從動輪，則平面定軸為最末從動輪，則平面定軸輪系的傳動比的一般公式為輪系的傳動比的一般公式為 : :11輪 1至 輪間 所有 從動輪 齒數(shù)的 連 乘積輪 1至 輪間 所有 主 動輪 齒數(shù)的 連 乘積kknkink推廣推廣：22 傳動比正負號規(guī)定：兩輪轉(zhuǎn)向傳動比正負號規(guī)定：兩輪轉(zhuǎn)向相同相同( (內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合) ) 時傳動比取正號，時傳動比取正號，兩輪轉(zhuǎn)向相反兩輪轉(zhuǎn)向相反( (外嚙合外嚙合) )時傳動比時傳動比取負號，輪系中從動輪與主動輪取負號，輪系中從動輪與主動輪的轉(zhuǎn)向

8、關(guān)系，可的轉(zhuǎn)向關(guān)系，可根據(jù)其傳動比的根據(jù)其傳動比的正負號確定正負號確定。外嚙合次數(shù)為偶數(shù)。外嚙合次數(shù)為偶數(shù)（奇數(shù)）時輪系的傳動比為正（奇數(shù)）時輪系的傳動比為正（負），進而可確定從動件的轉(zhuǎn)（負），進而可確定從動件的轉(zhuǎn)向。圖中外嚙合次數(shù)為向。圖中外嚙合次數(shù)為3 3次，所以次，所以傳動比為負，說明輪傳動比為負，說明輪5 5與輪與輪1 1轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向相反。相反。2、從動輪轉(zhuǎn)向、從動輪轉(zhuǎn)向法一法一23242 2、從動輪轉(zhuǎn)向的確定、從動輪轉(zhuǎn)向的確定 平面定軸輪系從動輪的平面定軸輪系從動輪的轉(zhuǎn)向，也可以轉(zhuǎn)向，也可以采用畫箭頭的方采用畫箭頭的方法確定法確定。箭頭方向表示齒輪。箭頭方向表示齒輪（或構(gòu)件）最前點的線速

9、度方（或構(gòu)件）最前點的線速度方向。作題方法如圖所示。向。作題方法如圖所示。惰輪：惰輪：不影響傳動比大小，只起改變從動輪轉(zhuǎn)不影響傳動比大小，只起改變從動輪轉(zhuǎn)向作用的齒輪。向作用的齒輪。法二法二25 軸或齒輪的轉(zhuǎn)向一般用箭頭表示。當軸線軸或齒輪的轉(zhuǎn)向一般用箭頭表示。當軸線垂直于紙面時，圖垂直于紙面時，圖a a表示背離紙面，圖表示背離紙面，圖b b表示表示指向紙面。當軸線在紙面內(nèi)，則用箭頭表示指向紙面。當軸線在紙面內(nèi)，則用箭頭表示軸或齒輪的轉(zhuǎn)動方向，如圖軸或齒輪的轉(zhuǎn)動方向，如圖c c所示。所示。3、從動輪轉(zhuǎn)動方向總結(jié)、從動輪轉(zhuǎn)動方向總結(jié)1 1）箭頭表示）箭頭表示26圖（圖（a）圖（圖（b）圖（圖（c

10、）27 當兩軸或齒輪的軸線平行時，可以用正號當兩軸或齒輪的軸線平行時，可以用正號“+ +”或負號或負號“ ”表示兩軸或齒輪的轉(zhuǎn)向相同或表示兩軸或齒輪的轉(zhuǎn)向相同或相反，并直接標注在傳動比的公式中。例如，相反，并直接標注在傳動比的公式中。例如，i iabab=10=10，表明：軸，表明：軸a a和和b b的轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速比為的轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速比為1010。又如，。又如，i iabab= = 5 5，表明：軸，表明：軸a a和和b b的轉(zhuǎn)向相反，的轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速比為轉(zhuǎn)速比為5 5。 2 2）符號表示）符號表示28 符號表示法在平行軸的輪系中經(jīng)常用到。由符號表示法在平行軸的輪系中經(jīng)常用到。由于一對內(nèi)嚙合

11、齒輪的轉(zhuǎn)向相同，因此它們的傳動于一對內(nèi)嚙合齒輪的轉(zhuǎn)向相同，因此它們的傳動比取比取“+ +”。而一對外嚙合齒輪的轉(zhuǎn)向相反，因此。而一對外嚙合齒輪的轉(zhuǎn)向相反，因此它們的傳動比取它們的傳動比取“ ”。因此，兩軸或齒輪的轉(zhuǎn)。因此，兩軸或齒輪的轉(zhuǎn)向相同與否，由它們的外嚙合次數(shù)而定。外嚙合向相同與否，由它們的外嚙合次數(shù)而定。外嚙合為奇數(shù)時，主、從動輪轉(zhuǎn)向相反；外嚙合為偶數(shù)為奇數(shù)時，主、從動輪轉(zhuǎn)向相反；外嚙合為偶數(shù)時，主、從動輪轉(zhuǎn)向相同。注意：符號表示法不時，主、從動輪轉(zhuǎn)向相同。注意：符號表示法不能用于判斷軸線不平行的從動輪的轉(zhuǎn)向。能用于判斷軸線不平行的從動輪的轉(zhuǎn)向。 29（b）外嚙合圓柱齒輪或圓錐齒輪的轉(zhuǎn)

12、動方向要么同時外嚙合圓柱齒輪或圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動方向要么同時指向嚙合點，要么同時背離嚙合點。如圖所示為圓柱或指向嚙合點，要么同時背離嚙合點。如圖所示為圓柱或圓錐齒輪的幾種情況。圓錐齒輪的幾種情況。 3）判斷從動輪轉(zhuǎn)向的幾個要點）判斷從動輪轉(zhuǎn)向的幾個要點（a）內(nèi)嚙合圓柱齒輪的轉(zhuǎn)向相同。內(nèi)嚙合圓柱齒輪的轉(zhuǎn)向相同。30（c）蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向的速度矢量之和必定與螺旋線垂直。蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向的速度矢量之和必定與螺旋線垂直。 31三、空間定軸輪系傳動比三、空間定軸輪系傳動比傳動比大小傳動比大小從動輪的轉(zhuǎn)向從動輪的轉(zhuǎn)向.32傳動比的傳動比的大小大小仍采用推廣仍采用推廣式計算，確定從動輪的式計算，確定從動輪的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向，只

13、能采用畫箭頭的方，只能采用畫箭頭的方法。法。方向判斷如圖所示。1 1、傳動比大小、傳動比大小33確定從動輪的確定從動輪的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向，只能采用畫箭頭的方法。，只能采用畫箭頭的方法。圓錐齒輪圓錐齒輪傳動傳動，表示齒輪副轉(zhuǎn)向的箭頭，表示齒輪副轉(zhuǎn)向的箭頭同時指向或同時背離節(jié)點同時指向或同時背離節(jié)點。蝸桿傳動蝸桿傳動，從動蝸輪轉(zhuǎn)向判定方法用蝸桿，從動蝸輪轉(zhuǎn)向判定方法用蝸桿“左、右手法左、右手法則則”：對右旋蝸桿，用右手法則，即用右手握住蝸桿的：對右旋蝸桿，用右手法則，即用右手握住蝸桿的軸線，使四指彎曲方向與蝸桿轉(zhuǎn)動方向一致，則軸線，使四指彎曲方向與蝸桿轉(zhuǎn)動方向一致，則與拇指與拇指的指向相反的方向就是蝸輪在

14、節(jié)點處圓周速度的方向。的指向相反的方向就是蝸輪在節(jié)點處圓周速度的方向。對左旋蝸桿，用左手法則，方法同上。對左旋蝸桿，用左手法則，方法同上。 2 2、從動輪轉(zhuǎn)向、從動輪轉(zhuǎn)向34例：圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)例：圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z Z1 1=20, =20, Z Z2 2=40, Z=40, Z2 2=15, Z=15, Z3 3=60, Z=60, Z3 3=18, Z=18, Z4 4=18, Z=18, Z7 7=20, =20, 齒輪齒輪7 7的模數(shù)的模數(shù)m=3mm, m=3mm, 蝸桿頭數(shù)為蝸桿頭數(shù)為1 1（左旋），（左旋），蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)Z Z6 6=40=40。齒

15、輪。齒輪1 1為主動輪，轉(zhuǎn)向如圖所為主動輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速示，轉(zhuǎn)速n n1 1=100r/min=100r/min，試求齒條，試求齒條8 8的速度和移的速度和移動方向。動方向。35= n7V8=V7=2 2 r r7 7n n7 7/ /60= m Z7n n7 7/60 = 3.14x3x20 x0.3125/60 =0.98mm/s =0.00098m/s移動方向如圖所示。368.2.2 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算37具有一個自由度的周轉(zhuǎn)具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為輪系稱為簡單周轉(zhuǎn)輪系簡單周轉(zhuǎn)輪系，如下圖所示；將具有兩如下圖所示；將具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱個自由度的周轉(zhuǎn)

16、輪系稱為為差動輪系差動輪系，如下圖所，如下圖所示。示。F=3x(N-1)-2PF=3x(N-1)-2PL L-P-PH HF F1 1=3x3-2x3-2=1=3x3-2x3-2=1F F2 2=3x4-2x4-2=2=3x4-2x4-2=2自由度表示原動件的數(shù)目。自由度表示原動件的數(shù)目。3839不能直接用定軸輪系傳動比的公式計算周轉(zhuǎn)輪系的不能直接用定軸輪系傳動比的公式計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比?？蓱棉D(zhuǎn)化輪系法，即根據(jù)傳動比?？蓱棉D(zhuǎn)化輪系法，即根據(jù)相對運動原理相對運動原理，假想對整個行星輪系加上一個與行星架轉(zhuǎn)速假想對整個行星輪系加上一個與行星架轉(zhuǎn)速n n H H大大小相等而方向相反的公共轉(zhuǎn)速小相

17、等而方向相反的公共轉(zhuǎn)速-n -n H H，則行星架被固，則行星架被固定，而原構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系保持不變。這樣，定，而原構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系保持不變。這樣，原來的行星輪系就變成了假想的定軸輪系。這個經(jīng)原來的行星輪系就變成了假想的定軸輪系。這個經(jīng)過一定條件轉(zhuǎn)化得到的假想定軸輪系，稱為過一定條件轉(zhuǎn)化得到的假想定軸輪系，稱為原周轉(zhuǎn)原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系輪系的轉(zhuǎn)化輪系。40周轉(zhuǎn)輪系及轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速周轉(zhuǎn)輪系及轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速原來的轉(zhuǎn)速n1n2轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速nHH=nH-nH=0構(gòu)件名稱 太陽輪1行星輪2太陽輪3行星架Hn3nHn1H=n1-nHn2H=n2-nHn3H=n3-n H由于

18、轉(zhuǎn)化輪系為定軸輪系，故根據(jù)定軸輪系傳動比計算式可得輪1、3傳動比為：該結(jié)論可推廣到周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系傳動比計算的一般情況：11輪 1至 輪之 間 各對 齒輪 的 從動輪 齒數(shù)連 乘積( 1)輪 1至 輪之 間 各對 齒輪 的 主 動輪 齒數(shù)連 乘積HmHkkHnnkinnk + +4111輪 1至 輪之 間 各對 齒輪 的 從動輪 齒數(shù)連 乘積( 1)輪 1至 輪之 間 各對 齒輪 的 主 動輪 齒數(shù)連 乘積HmHkkHnnkinnk + +3.對于差動輪系，必須給定n 1 1 、 n k k 、n H H中任意兩個（F=2，兩個原動件），運動就可以確定。對于簡單周轉(zhuǎn)輪系，有一太陽輪固定（n

19、k k=0)，在n 1 1 、n H H只需要給定一個（F=1，需要一個原動件），運動就可以確定。1.公式只適用于平面周轉(zhuǎn)輪系。正、負號可按畫箭頭的方法來確定，也可根據(jù)外嚙合次數(shù)還確定（-1）m。對于空間周轉(zhuǎn)輪系，當兩太陽輪和行星架的軸線互相平行時，仍可用轉(zhuǎn)化輪系法來建立轉(zhuǎn)速關(guān)系式，但正、負號應按畫箭頭的方法來確定。2.公式中的“+”、“-”號表示輸入和輸出輪的轉(zhuǎn)向相同或相反。注意：注意：42例:如圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1=100, Z2=99, Z3=100, Z4=101 ，行星架H為原動件，試求傳動比i iH1？ 解: iH1n H / n 1i14(n 1 - n H )

20、/ (n 4 - n H ) 1- n 1 / n H -Z2Z4/Z1Z3 1- i1HH iH1n H / n 1 1/i1H -10000 i i1H -(1-99x101/100 x100)-1/10000用畫箭頭法標出轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系，如圖所示。用畫箭頭法標出轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系，如圖所示。 傳動比為負，表示行星架傳動比為負，表示行星架H H與齒輪與齒輪1 1的轉(zhuǎn)向相反。的轉(zhuǎn)向相反。 43例例: 如圖所示周轉(zhuǎn)輪系。已知如圖所示周轉(zhuǎn)輪系。已知Z1=15, Z2=25, Z3=20, Z4=60,n1=200r/min, n4=50r/min,且兩太陽輪且兩太陽輪1、4轉(zhuǎn)向相反。試轉(zhuǎn)向相反。試求行星架轉(zhuǎn)速求行星架轉(zhuǎn)速n H及行星輪轉(zhuǎn)速及行星輪轉(zhuǎn)速n3。解：1.1.求求n n H H n 1- n H n 4- n Hi14H Z2 Z4 Z1 Z3n H = - 50/6 r/min負號表示行星架與齒輪負號表示行星架與齒輪1 1轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)向相反。 2.2.求求n n3 :3 :(n(n3 3