齒輪系及其設(shè)計(jì)

1、第十一章 齒輪系一 輪系的類型 二 定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算三 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算四 復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算五 輪系的功能例1 導(dǎo)彈發(fā)射快速反應(yīng)裝置例2 汽車后輪中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用：一 輪系的類型本章要解決的問題：輪系分類周轉(zhuǎn)輪系（軸有公轉(zhuǎn)）定軸輪系(軸線固定) 復(fù)合輪系(（兩者混合） 差動(dòng)輪系（F=2）行星輪系（F=1）1.輪系傳動(dòng)比 i 的計(jì)算; 2.從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的判斷。平面定軸輪系空間定軸輪系難點(diǎn)2k-H3KZZZZZZZ212 533 4=2 13 33 01 87 87 82 42 - 2 13H3 5( a )( b )43 522 135( c )( d )3 5423H1O1H3O13

2、-H-H132HH123O132 2 24H01 243H判斷輪系123 44 5122 3 45空間定軸輪系復(fù)合輪系復(fù)合輪系平面定軸輪系差動(dòng)輪系二 定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 k1k11knni輪系的傳動(dòng)比：輪系中首、末兩輪的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比。 傳動(dòng)比計(jì)算包含兩項(xiàng)內(nèi)容 確定傳動(dòng)比的大小數(shù)值 確定首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系 當(dāng)首輪用“1”，末輪用“k”表示時(shí)，其傳動(dòng)比的大小計(jì)算公式為一、傳動(dòng)比大小的計(jì)算 從首輪1到末輪5之間各對嚙合齒輪傳動(dòng)比的大小如下122112zzi 233223zzi344343 zzi 455454 zzi 33 44 將上述各式兩邊分別連乘，并整理得該輪系的總傳動(dòng)比為 432

3、1543254432312544332215115zzzzzzzziiiii齒輪3與 、4與 各分別固定在同一根軸上，所以：34過橋輪過橋輪(惰輪惰輪既是主動(dòng)輪又作既是主動(dòng)輪又作從動(dòng)輪從動(dòng)輪) 其齒數(shù)對傳動(dòng)比無影其齒數(shù)對傳動(dòng)比無影響響13423121) 1(kkmkzzzzzzzzi1) 1(zzkm惰輪過橋輪(惰輪既是主動(dòng)輪又作從動(dòng)輪) 其齒數(shù)對傳動(dòng)比無影響作用: 控制轉(zhuǎn)向 a較大時(shí)可使機(jī)構(gòu)緊湊mknni) 1(211(1k從動(dòng)輪齒數(shù)積)(1k主動(dòng)輪齒數(shù)積)結(jié)論總傳動(dòng)比=各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積m 外嚙合次數(shù)(二)傳動(dòng)方向:箭頭規(guī)則:3.蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu): (左右手) 傳動(dòng)方向: 同時(shí)嚙入或者嚙出嚙合

4、點(diǎn)1.各齒輪軸線平行用“” “”表示 (-1)mm外嚙合次數(shù)表示同向 表示反向2.各齒輪軸不全平行畫箭頭Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3例一：已知圖示輪系中各輪 齒數(shù)，求傳動(dòng)比i15；i14。 齒輪2對傳動(dòng)比沒有影響，但能改變從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，稱為過(橋)輪、惰輪或中介輪( (idle wheelsidle wheels) )。2. 計(jì)算傳動(dòng)比齒輪1、5 轉(zhuǎn)向相反解：1.先確定各齒輪的轉(zhuǎn)向過輪z1 z 3 z 4 z3 z4 z5 =i15=1/5z1 z2 z 3 z2 z3 z4 =z1 z 3 z3 z4 =i14=1/4z1 z2 z 3 z 4 z2 z3 z4 z5 = 齒輪1、4軸線不平

5、行，故i14無符號(hào)。 11-11 5-21223345205015301401852Ex.11-11 Shown below is a hoist. The teeth numbers of all the gears are: Z1=20, Z2=50, Z2=15, Z3=30, Z3=1, Z4=40, Z4=18, Z5=52. Find the train ratio i15 and point out the rotating direction of the handle to raise the weight. 8 .5779520018*1*15*2052*40*30*50

6、4 3 21543215ZZZZZZZZi12233452050153014018528 .5779520018*1*15*2052*40*30*50 4 3 21543215ZZZZZZZZi各輪轉(zhuǎn)向標(biāo)注在圖上1223345205015301401852(一)周轉(zhuǎn)輪系的組成:(二)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算注意事項(xiàng):分類: 1.行星輪: 軸線位置變動(dòng), 既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn) 2.行星架(行星架, 系桿): 支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn) 3.中心輪(太陽輪): 軸線位置固定 4.機(jī)架組成:行星輪行星輪行星架行星架中心輪中心輪三三 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算1 1將輪系按H反轉(zhuǎn)后，各構(gòu)件的角速度的

7、變化如下:2 23 3H H構(gòu)件 原角速度 轉(zhuǎn)化后的角速度H11H H22H H33H HHHH0 1H 2H 3H 2H131H 2H 3H 2H13可直接套用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式。2H13HHHi31132132zzzz13zzHH311H 2H 3H 因此，對于周轉(zhuǎn)輪系中任意兩軸線平行的齒輪1和齒輪k，它們在轉(zhuǎn)化輪系中的傳動(dòng)比為主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積HkH1HkH1H1ki（1）公式只適用于齒輪1、齒輪k和系桿H三構(gòu)件的軸線平行或重合的情況，注意：（2） 1、k、H均為代數(shù)值，代入公式計(jì)算時(shí)要帶上相應(yīng)的“+”、“ ”號(hào)，當(dāng)規(guī)定某一構(gòu)件轉(zhuǎn)向?yàn)椤?”時(shí)，則轉(zhuǎn)向與之相反的為“ ”

8、。計(jì)算出的未知轉(zhuǎn)向應(yīng)由計(jì)算結(jié)果中的“+”、“ ”號(hào)判斷。 1kH1kii （4）練習(xí)列式（3）齒數(shù)比前的“+”、“ ”號(hào)由轉(zhuǎn)化輪系按定軸輪系方法確定。 主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積HkH1HkH1H1kiH例1：圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知： z133，z212, z333, 求 i3H 解:判別轉(zhuǎn)向:HHHi1331提問：成立否？HHHi1221HH0313Hi31zzz1z3i3H =2 系桿H轉(zhuǎn)一圈，齒輪3同向2圈不成立！特別注意! 轉(zhuǎn)化輪系中兩齒輪軸線不平行時(shí)，不能直接計(jì)算！z2o轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1、3方向相反=1例2.2KH輪系中，z1z220,z3601)輪3固定。求i1H 。

9、2)n1=1, n3=-1, 求nH 及i1H 的值。HHHi3113)1解HH0111Hi2132zzzz13zz3 i1H=4 , 轉(zhuǎn)向相同2060HH312H13輪1逆轉(zhuǎn)1圈，輪3順轉(zhuǎn)1圈輪1、輪3各逆轉(zhuǎn)1圈HHHnni3113)2HHnnnn31HHnn112/1Hn兩者轉(zhuǎn)向相反。得： i1H = n1 / nH =2 , 2132zzzz13zz3四 復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算計(jì)算步驟： 1.劃分基本輪系，分別列出各基本輪系的傳動(dòng)比計(jì)算式； 2.根據(jù)各基本輪系間的聯(lián)接關(guān)系，將各計(jì)算式聯(lián)立求解。 關(guān)鍵：找出周轉(zhuǎn)輪系，剩下的組成定軸輪系11-18 手動(dòng)起重葫蘆11-19 紡織機(jī)中的輪系3K 例

10、：圖示為龍門刨床工作臺(tái)的變速機(jī)構(gòu)，J、K為電磁制動(dòng)器，設(shè)已知各輪的齒數(shù)， 求J、K分別剎車時(shí)的傳動(dòng)比i1B。JA331254KB解 1)剎住J時(shí) 123為定軸輪系定軸部分： i131/3周轉(zhuǎn)部分： iB35(3-B)/(0-B)連接條件： 33聯(lián)立解得：BBBi33111B543為周轉(zhuǎn)輪系33將兩者連接-z3/z1=1-3/BJ)1 ( 3513zzzz=-z5/z3A331254KB2) 剎住K時(shí)A-123為周轉(zhuǎn)輪系1周轉(zhuǎn)輪系1： i A13(1 - A ) /(0 -A )周轉(zhuǎn)輪系2： iB53(5-B )/(0-B )連接條件： 5A 聯(lián)立解得：總傳動(dòng)比為兩個(gè)串聯(lián)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比的乘積。

11、B543為周轉(zhuǎn)輪系25A將兩者連接-z3 /z1-z3/z5 i1A i5BJKB5ABBi11BA51)1)(1(5 313zzzz)1 (13zzA1i1A)1 (5 3zzB5i5B作業(yè)：11-16，11-1711A15B1. 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)； 如下圖6-5所示，若用四個(gè)小齒輪a、b、c和d代替一對大齒輪1、2實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)，既節(jié)省材料，減少占用空間，又方便于制造和安裝。 例 現(xiàn)實(shí)傳動(dòng)比i10齒輪傳動(dòng)11-5 輪系的功用雙排外嚙合行星輪系中，已知：z1=100，z2=101， =100，z3=99。求傳動(dòng)比iH1?解：100100991011101HH1HH1H13 ii 1

12、000011001009910111H i1000011H1HH1 ii 2.大傳動(dòng)比2z四檔變速箱3.實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng)低速檔:(1)-2(5)-6()中速檔:(1)-2(3)- 4()高速檔:- 低速倒車檔(1)-2(7)- 8- 6()定軸輪系行星輪系例 車床走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)3.實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng)4.實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)例 某航空傳動(dòng)機(jī)構(gòu)附件的傳動(dòng)系統(tǒng)滾齒機(jī)上實(shí)現(xiàn)刀具與輪坯范成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)簡圖i i1313H H=(n=(n1 1-n-nH)H)/(n/(n3 3-n-nH)H)= = - - z z3 3/z/z1 1= = - - 1 1n n3 3=2=2 n nH H- - n n

13、1 15實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成與分解4311343411321nnnzznnnniH走直線時(shí)：43131nnnnnlrs1lrs3汽車后橋差速器 該輪系根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑大小自動(dòng)分解nH，使n1 、n3符合轉(zhuǎn)彎的要求當(dāng)拐彎時(shí)43413131nrlrnnrlrnnnlrlrss 利用輪系可以使一個(gè)主動(dòng)構(gòu)件同時(shí)帶動(dòng)若干個(gè)從動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)。可進(jìn)行相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)。1. 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)；2. 獲得較大的傳動(dòng)比；3. 實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng)4. 實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)；5. 運(yùn)動(dòng)的合成和分解；五.輪系的功能本章總結(jié)1、了解輪系的類型、基本概念及用途2、熟練掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪

14、系和復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算3、正確理解傳動(dòng)比計(jì)算中的“”、“”號(hào)所代表的含義及輪系中各輪的轉(zhuǎn)向判斷問題4、關(guān)鍵把握如何將混合輪系正確劃分為單個(gè)基本輪系。作業(yè)：11-1611-17 ,19 習(xí)題一、在圖示雙螺旋槳飛機(jī)的減速器中，已知：z126，z220，z430，z518，n115000r/min，試求nP和nQ的大小和方向。QPz1z2z3z4z5z6習(xí)題課解：QPz1z2z3z4z5z6在行星輪系123P中：同理，在行星輪系456Q中：同心：z3= z1+2z2=26+220=662666113231213113zzzzzzinnnniPPPP26922666111PPnnir/min 423

15、992261500011PPinnnP與n1同向z6= z4+2z5=30+218=66306610466446zzinnnnnnniPQQQPQQQr/min 132596304239QnnQ與n1同向309630661PQi2H13123MN45習(xí)題2、圖示為一小型起重機(jī)構(gòu),一般工作情況下，單頭 蝸桿5不轉(zhuǎn)，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)M輸入，帶動(dòng)卷筒N轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或需慢速吊重時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)并剎住用蝸桿傳動(dòng)。已知：z153，z144，z248，z253，z358，z344，z487，求一般工作情況下的傳動(dòng)比iH4，和慢速吊重時(shí)的傳動(dòng)比i54。解：2H13123MN45一般工作情況下的傳動(dòng)比iH4

16、：2(2 )-H-1-3為行星輪系：3 -4為定軸輪系：33 將兩者連接行星輪系：009. 1485358531213231331zzzznnnnnniHHHH009. 0485358531121323zzzznnH98znni定軸輪系：連接條件： n3n3聯(lián)立求解：220)98.1()009.01(43344nnnnnniHHH慢速吊重時(shí)的傳動(dòng)比i54：nH0，成為定軸輪系2.86445353187584844342312514554zzzzzzzznni 常見錯(cuò)誤：1、蝸桿蝸輪間相對轉(zhuǎn)動(dòng)方向錯(cuò)誤或漏標(biāo)！2、齒數(shù)比前不能加正負(fù)號(hào)！12233452050153014018523、傳動(dòng)比寫成 a、b圖為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的圓錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知：z