機械設計基礎輪系

1、 單元8 輪系單元單元8 8 輪系輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系傳動比計算傳動比計算任務任務3 3 認識減速器認識減速器 單元8 輪系1.了解輪系的類型。 2.掌握定軸輪系傳動比的計算方法。3.學會求解輸出軸的轉速和判斷回轉方向。1. 會判斷定軸輪系。.掌握定軸輪系傳動比的計算，并學會判斷其回轉方向。 任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算知識目標：知識目標：技能目標：技能目標： 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算1.1.輪系概述輪系概述（1 1） 輪系的分類輪系的分類表8-1 輪系的分類輪系

2、種類輪系種類定義定義圖例圖例定軸輪系 傳動時，輪系中各齒輪的幾何軸線位置都是固定的輪系稱為定軸輪系，定軸輪系又稱普通輪系。周轉輪系傳動時，輪系中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，而是繞另一個齒輪的固定軸線回轉，這種輪系稱為周轉輪系。在右圖輪系中，齒輪1、3的軸線固定，齒輪2在H的作用下繞1、3的固定軸線回轉。組合輪系既含有定軸輪系，又含有周轉輪系或者含有多個周轉齒輪系的傳動，稱為組合輪系。如圖1的組合輪系：右部分為由齒輪1、2、3和構件H組成的周轉輪系；左部分為由齒輪1、，和，所組成的定軸輪系。 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 （2 2） 輪系的應用輪系的應

3、用1）獲得大的傳動比。2）可做較遠距離的傳動。3）可實現(xiàn)變速要求。4）可實現(xiàn)改變速度方向的要求。5）可實現(xiàn)運動的合成或分解。 單元8 輪系 （1 1） 傳動比的計算傳動比的計算齒輪兩軸的轉速之比稱為傳動比。因為轉速n=2，因此傳動比又可以被表示為兩軸的角速度之比。傳動比用i表示。對軸1和軸2 的傳動比可表示為： 式中，n1、1齒輪1的轉速、角速度； n2、2 齒輪2的轉速、角速度。 對于一對相嚙合的齒輪來說，在同一時間內轉過的齒數(shù)是相同的，因此有：n1z1=n2z2 式中， z1、z2兩齒輪的齒數(shù)。一對相互嚙合的齒輪的傳動比又可以寫成： 任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算2.

4、2.一對定軸齒輪傳動比的計算一對定軸齒輪傳動比的計算122112zznni212112nni 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 （2 2） 齒輪回轉方向的判斷齒輪回轉方向的判斷 齒輪的回轉方向，在輪系傳動系統(tǒng)圖中可以用箭頭表示，標注同向箭頭的齒輪回轉方向相同，標注反向箭頭的齒輪回轉方向相反，規(guī)定箭頭指向為齒輪可見側的圓周速度方向。（a）外嚙合 (b)內嚙合 圖8-1 圓柱齒輪副的回轉方向 因此，圖8-1（a）中的傳動比還可表示為： 圖8-1（b）中的傳動比還可表示為：122112zznni122112zznni 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸

5、輪系傳動比計算 圖8-3所示為圓錐齒輪副的嚙合傳動，圖8-4所示為蝸輪蝸桿齒輪副的嚙合傳動均用作圖法表示。圖8-3所示為圓錐齒輪副圖8-4 蝸輪蝸桿齒輪副 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 3.3.定軸輪系的傳動比的計算定軸輪系的傳動比的計算定軸輪系的傳動比是指輪系中首、末兩輪的角速度（或轉速）之比。定軸輪系的傳動比計算包括計算輪系傳動比的大小和確定末輪的回轉方向。圖8-5 定軸輪系的傳動比計算 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 表8-2 定軸輪系各齒輪間傳動比嚙合齒輪傳動比齒輪1和齒輪2齒輪2和齒輪3齒輪3和齒輪4齒輪4和齒輪5

6、齒輪5和齒輪6 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 定軸輪系傳動比的計算公式為：式中 m輪系中外嚙合圓柱齒輪副的數(shù)目。 若結果為正，說明輸出軸與輸入軸的回轉方向相同；結果為負，說明輸出軸與輸入軸的回轉方向相反。 輪系中各齒輪的回轉方向還可用箭頭標注，如圖8-6。齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中主動齒輪齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中從動齒輪mkknni) 1(11圖8-6 定軸輪系回轉方向 由圖8-6中齒輪2同時與齒輪1和齒輪3相嚙合。對于齒輪1而言，齒輪2是從動輪；對于齒輪3而言，齒輪2又是主動輪。齒輪2的作用僅僅是改變輪系的轉向，而其齒數(shù)的多少并不影響該輪系傳動比的大小，這種

7、齒輪稱為惰輪。 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 4.4.定軸輪系的傳動比計算定軸輪系的傳動比計算實例實例在圖8-1所示的組合機床動力滑臺輪系中，運動由電動機輸入，由蝸輪6輸出。電動機轉速n=940r/min,各齒輪齒數(shù)z1=34，z2=42，z3=21，z4=31，蝸輪齒數(shù)z6=38，蝸桿頭數(shù)z5=2，螺旋線方向為右旋。試確定蝸輪的轉速和轉向。計算過程見表8-3。圖8-1 機床動力滑臺輪系 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 表8-3 機床動力滑臺輪系輸出軸速度計算步驟步驟內容內容結果結果1.分析傳動路線，判斷輪系類型 輪系動力由

8、電動機提供，從齒輪1輸入，經齒輪2、3、4、蝸桿5，由蝸輪6輸出定軸輪系2.了解相關參數(shù)電動機轉速n1=940r/min,各齒輪齒數(shù)z1=34，z2=42，z3=21，z4=31，蝸輪齒數(shù)z6=38，蝸桿頭數(shù)z5=2，螺旋線方向為右旋螺旋線方向為右旋3.計算輪系傳動比i16=34.644.轉速蝸輪轉速n6 =n1/i16 =940/34.64=27.14(r/min)n6=27.14r/min5.分析輪系回轉方向蝸輪的轉動方向見左圖箭頭所示64.34221342831425316426116zzzzzznni 單元8 輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 練習題練習題 1.

9、1.選擇題選擇題（1）下列關于輪系說法正確的是。 a.不能獲得很大的傳動比 b.不適宜做較遠距離的傳動 c.可以實現(xiàn)運動的合成但不能分解運動 d.可以實現(xiàn)變向和變速要求（2）定軸輪系的傳動比大小與輪系中惰輪的齒數(shù)。 a.有關b.無關c.成正比 d.成反比（3）根據(jù)輪系運轉時，各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，輪系分為。 a.定軸輪系和空間輪系b.定軸輪系和周轉輪系 c.定軸論系和平面輪系 d.空間輪系和平面輪系（4）所有齒輪幾何軸線的位置都固定的輪系稱為，至少有一個齒輪的幾何軸線繞位置固定的另一齒輪的幾何軸線轉動的輪系，稱為。a.定軸輪系b.周轉輪系c.平面輪系 d.空間輪系 單元8

10、輪系任務任務1 1 定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比計算 2. 2.計算題計算題 在右圖所示的車床溜板箱進給刻度盤輪系中，運動由齒輪1輸入，由齒輪5輸出。已知各齒輪齒數(shù)為z1=18，z2=87，z3=28，z4=20，z5=84。試計算輪系的傳動比i15。 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 1.了解輪系的類型。2.掌握周轉輪系傳動比的計算。3.學會求解輸出軸的轉速和判斷回轉方向。知識目標：知識目標：技能目標：技能目標：1.學會判斷周轉輪系；2.掌握周轉輪系傳動比及齒輪轉速的計算，并會判斷其轉向。 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 1.1.周轉輪系概述周轉輪系概述圖8-1

11、0所示輪系中，齒輪1、3的軸線相重合，它們均為定軸齒輪,而齒輪2的轉軸裝在構件H的端部，在構件H的帶動下，它可以繞齒輪1、3的軸線作周轉。 在運轉過程中至少有一個齒輪幾何軸線的位置不固定，而是繞著其它定軸齒輪軸線回轉的輪系，稱為周轉輪系周轉輪系。周轉輪系中，齒輪1和齒輪3是中心輪（齒輪1為太陽輪，齒輪3為內齒圈），齒輪2是行星輪，構件H為行星架。圖8-10 周轉輪系 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 2.2.周轉輪系的分類周轉輪系的分類 周轉輪系分為差動輪系和行星輪系兩大類，見下表所示。種類種類定義定義舉例舉例說明說明差動輪系 中心輪的轉速都不為零的周轉輪系稱為差動輪系。 太陽輪1

12、、內齒圈3、行星架H均繞各自的軸線回轉，行星輪2則作行星運動。行星輪系 有一個中心輪固定不動的周轉輪系稱為行星輪系。 中心輪3固定不動，太陽輪1繞自身軸線O1回轉；行星架H繞自身軸線OH回轉；行星輪2做行星運動，既繞自身軸線回轉（也叫自轉），又繞行星架回轉軸線OH回轉（也叫公轉）。 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 3.3.周轉輪系的傳動比周轉輪系的傳動比 周轉輪系傳動時，行星輪做既有自轉又有公轉的復合運動，因此周轉輪系傳動比的計算方法不同于定軸輪系，但兩者之間又存在著一定的內在聯(lián)系。可以通過轉化輪系的方法將周轉輪系轉化成一定條件下的定軸輪系，從而采用定軸輪系傳動比的計算方法來計算

13、周轉輪系的傳動比。表8-4 周轉輪系中各構件轉化前后的轉速構件構件原來的轉速構件在轉化輪系中的轉速齒輪1n1齒輪2n2齒輪3n3行星架HnHHHnnn11HHnnn22HHnnn330HHHHnnn 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 由定軸輪系計算傳動比的方法，可求出轉化輪系的傳動比，式中的“”號，表示轉化輪系中齒輪1與齒輪3的嚙合傳動的轉向相反。1321323131131) 1(zzzzzznnnnnniHHHHH 由于周轉輪系的轉化輪系是定軸輪系，因此可推出周轉輪系的轉化輪系轉動比計算的一般公式：1531642111) 1(KKmHKHHKHHKzzzzzzzznnnnnni

14、單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 4.4.周轉輪系的傳動比應用實例周轉輪系的傳動比應用實例 在圖8-11所示的齒輪系中，已知齒數(shù)z1=30，z2=20，z2=25，z3=25，兩中心輪的轉速n1=100r/min,n3=200r/min。試分別求出n1、n3同向和反向兩種情況下轉臂的轉速nH。計算步驟見表8-5。圖8-11 周轉輪系 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系 表8-5 周轉輪系轉臂轉速nH的求解步驟步驟步驟內容內容結果結果1.分析傳動路線，判斷輪系類型 齒輪2繞齒輪1的固定軸線旋轉，齒輪2繞齒輪3的固定軸線旋轉。該輪系屬周轉輪系2.了解相關參數(shù)齒數(shù)z1=30，z

15、2=20，z2=25，z3=25，兩中心輪的轉速n1=100r/min,n3=200r/min3.計算輪系傳動比4. n1、n3同向時的轉速轉速大小即n1=100r/min,n3=200r/min，得nH=-100r/min轉速方向計算結果為負nH與n1轉向相反5. n1、n3反向時的轉速轉速大小即n1=100r/min,n3=-200r/min，得 nH=700 r/min轉速方向計算結果為正nH與n1轉向相同25302520) 1(21322313113zzzznnnnnniHHHHH3213Hi32200100HHnn32200100HHnn 單元8 輪系任務任務2 2 周轉輪系周轉輪系

16、 練習題練習題 題1圖1.在下圖所示行星輪系中，已知：z1=40，z2=20，z3=80，n1=120r/min。試求行星架H的轉速nH并判定其轉向。2.在下圖所示的行星輪系中，各輪的齒數(shù)分別為:z1=27,z2=17,z3=61。已知n1=6000r/min，求傳動比i1H和行星架H的轉速nH。3、在下圖所示圓錐齒輪組成的差動輪系中，已知z1=60，z2=40，z2=z3=20，若n1和 n3均為120 r/min，但轉向相反（如圖中箭頭所示），求 nH的大小和方向。題3圖題2圖 單元8 輪系任務任務3 3 認識減速器認識減速器 1.了解減速器的類型、結構特點、應用場合。2.了解減速器附件的

17、種類及作用。1.學會分析部件工作原理；2.學會分析機器或部件內零件連接方式及定位方法。知識目標：知識目標：技能目標：技能目標： 單元8 輪系任務任務3 3 認識減速器認識減速器 減速器是用于原動機和工作機之間的獨立的封閉式傳動裝置，由于減速器具有結構緊湊、傳動效率高、傳動準確可靠、使用維護方便等特點，故在各種機械設備中應用甚廣。 減速器的種類很多，用以滿足各種機械傳動的不同要求。其主要類型、特點及應用見表8-4。 1.1.減速器的類型、特點和應用減速器的類型、特點和應用表8-4 常用減速器的型式、特點及應用名稱名稱運動簡圖運動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點及應用特點及應用單級圓柱齒輪減速

18、器i810齒輪可做成直齒、斜齒、人字齒。直齒用于速度較低（8m/s）或負荷較輕的傳動；斜齒或人字齒用于速度較高或負荷較重的傳動。箱體通常用鑄鐵做成，有時也采用焊接結構或鑄鋼件。軸承通常采用滾動軸承，只在重型或特高速時，才采用滑動軸承。其他型式的減速器也與此類同。 單元8 輪系任務任務3 3 認識減速器認識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點及應用（續(xù)）名稱名稱運動簡圖運動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點及應用特點及應用兩級圓柱齒輪減速器展開式i=860 兩級展開式圓柱齒輪減速器的結構簡單，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應設計得具有較大的剛度。高速級可做成斜齒，低速級可做成直齒或斜齒

19、。同軸式i=860減速器長度較短，兩對齒輪浸入油中深度大致相等。但減速器的軸向尺寸及重量較大；高速級齒輪的承載能力難于充分利用；中間軸較長，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻；僅能有一個輸入和輸出軸端，限制了傳動布置的靈活性。 單元8 輪系任務任務3 3 認識減速器認識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點及應用（續(xù)）名稱名稱運動簡圖運動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點及應用特點及應用單級錐齒輪減速器錐-圓柱齒輪減速器i68i822 用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交的傳動，可做成臥式或立式。由于錐齒輪制造較復雜，僅在傳動布置需要時才采用。 特點同單級錐齒輪減速器。錐齒輪應布置在高速級，以使錐齒輪的尺寸不致于過大，否則加工困難。錐齒輪可做成直齒、斜齒或曲線齒，圓柱齒輪可做成直齒或斜齒。 單元8 輪系任務任務3 3 認識減速器認識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點及應用（續(xù)