機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)--No5輪系

1、第5章 輪 系5-1 5-1 輪系的類型輪系的類型5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比5-5 5-5 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用56 56 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介5-4 5-4 復(fù)合輪系及其傳動比復(fù)合輪系及其傳動比參考資料參考資料5-1 5-1 輪系的類型輪系的類型5-1 5-1 輪系的類型輪系的類型12234455-1 5-1 輪系的類型輪系的類型周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系：當(dāng)齒輪系轉(zhuǎn)動時(shí)，若其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸：當(dāng)齒輪系轉(zhuǎn)動時(shí)，若其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的固定幾何軸線運(yùn)動。線繞另一齒輪的固定幾何軸

2、線運(yùn)動。特點(diǎn)：特點(diǎn)：有有既繞自身的幾何軸線既繞自身的幾何軸線O O2 2自轉(zhuǎn)，又隨同轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)，又隨同轉(zhuǎn)臂臂H H繞幾何軸線繞幾何軸線O O1 1公轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)的 行星輪行星輪。5-1 5-1 輪系的類型輪系的類型5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比1212輪系的傳動比輪系的傳動比：輪系中首輪與末輪的角速度的比。：輪系中首輪與末輪的角速度的比。傳動比的計(jì)算內(nèi)容包括傳動比的計(jì)算內(nèi)容包括：傳動比的大小傳動比的大小齒輪的轉(zhuǎn)向齒輪的轉(zhuǎn)向5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比一. 一對齒輪的傳動比傳動比的大?。簜鲃颖鹊拇笮。?212zzi 齒輪的轉(zhuǎn)向齒輪的轉(zhuǎn)向：在圖上做箭頭表示。在

3、圖上做箭頭表示。1212121212兩箭頭相向或相背兩箭頭相向或相背右旋用右手（左旋用左手），拇指伸直四指右旋用右手（左旋用左手），拇指伸直四指握住螺桿。四指指向蝸桿旋轉(zhuǎn)方向握住螺桿。四指指向蝸桿旋轉(zhuǎn)方向, ,則拇指則拇指的反方向?yàn)槲佪喸趪Ш咸幍倪\(yùn)動方向。的反方向?yàn)槲佪喸趪Ш咸幍倪\(yùn)動方向。5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比二. 定軸輪系傳動比的計(jì)算12234451.1.傳動比的大小傳動比的大小122112zzi（1）233232zzi（2）344334zzi（3）455454zzi（4）將將（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（）（4 4）相乘得：相乘得：543432125

4、4433221iiii43215432zzzzzzzz則則43215432543432125115zzzzzzzziiiii5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比二. 定軸輪系傳動比的計(jì)算1.1.傳動比的大小傳動比的大小定軸輪系傳動比的計(jì)算的公式：定軸輪系傳動比的計(jì)算的公式：kkknni111= =從從1 1到到k k中各對齒輪傳動比的連乘積中各對齒輪傳動比的連乘積=所有所有從動從動輪齒數(shù)的連乘積輪齒數(shù)的連乘積所有主動輪齒數(shù)的連乘積所有主動輪齒數(shù)的連乘積1223445右旋右旋2.2.首、末輪的轉(zhuǎn)向首、末輪的轉(zhuǎn)向5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比二. 定軸輪系傳動

5、比的計(jì)算所有回轉(zhuǎn)軸線平行所有回轉(zhuǎn)軸線平行式中：式中：m為外嚙合的對數(shù)為外嚙合的對數(shù)11211) 1( kkmkkzzzzi1233445 4 315433) 1(zzzzzz“”表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反“+”號表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相同，號表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相同，“-”號表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。號表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。* *計(jì)算結(jié)果中的符號意義：計(jì)算結(jié)果中的符號意義：惰輪：既充當(dāng)主動輪又充當(dāng)從動輪。不影響傳動比，僅影響轉(zhuǎn)動方向。以此圖為例以此圖為例5-2 5-2 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比34122355667例例5-15-1二. 定軸輪系傳動比的計(jì)算1234567177123

6、45 6 nz z z z z zinz z z z z z5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比132HH123o112o2H3太陽輪太陽輪行星輪行星輪行星架行星架周轉(zhuǎn)輪系中，太陽輪周轉(zhuǎn)輪系中，太陽輪1 1、3 3和行星架和行星架H H均繞固定軸線轉(zhuǎn)動，稱為均繞固定軸線轉(zhuǎn)動，稱為基本構(gòu)件。周轉(zhuǎn)輪系中諸基本構(gòu)件的軸線必須重合，否則輪系不能運(yùn)動。周轉(zhuǎn)輪系中諸基本構(gòu)件的軸線必須重合，否則輪系不能運(yùn)動。一、周轉(zhuǎn)輪系的組成5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比一、周轉(zhuǎn)輪系的組成F=1F=1 （有一個(gè)中心輪作了機(jī)架（有一個(gè)中心輪作了機(jī)架行星輪系）行星輪系）F=2 F=2 （中

7、心輪都是轉(zhuǎn)動的（中心輪都是轉(zhuǎn)動的差動輪系）差動輪系）類型：類型：行星輪系行星輪系差動輪系5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算兩者的區(qū)別：轉(zhuǎn)動的行星架兩者的區(qū)別：轉(zhuǎn)動的行星架周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系定軸輪系定軸輪系5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算構(gòu)件原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速構(gòu)件原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速12n1n2n1H=n1-nHn2H=n2-nH3Hn3nHn3H=n3-nHnHH=nH-nH=011313331HHHHHnnnZinnnZ 間接地求出周轉(zhuǎn)輪系中間接地求出周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件之間的傳動比。各構(gòu)件之間的傳

8、動比。5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算例例5-2 z5-2 z1 127,z27,z2 217, z17, z3 361, n61, n1 16000r/min6000r/min求求i i1H1H 及及n nH H。齒輪齒輪1 1和系桿轉(zhuǎn)向相同和系桿轉(zhuǎn)向相同13H211313331HHHHHnnnZinnnZ 161027HHnnn 116113.2627HHnin 1160001840 /min3.26HHnnri5-3 5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算例例5-3 z5-3 z1 160,z60,z2 240,

9、z40, z22=z=z3 320, 20, n n1 1 n n3 3120 r/min, 120 r/min, 轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)向相反。求：求：n nH H大小與方向。大小與方向。由畫箭頭確定由畫箭頭確定1123133312HHHHHnnnZ ZinnnZ Z1204012060HHnn600 /minHnr123H2齒輪齒輪1 1和系桿轉(zhuǎn)向相同，箭頭朝上和系桿轉(zhuǎn)向相同，箭頭朝上+Hn1n特別注意：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！轉(zhuǎn)化輪系中兩齒輪軸線不平行時(shí)，不能直接計(jì)算！5-4 5-4 復(fù)合輪系及其傳動比復(fù)合輪系及其傳動比24H312定軸輪系行星輪系+=復(fù)合輪系解復(fù)合輪

10、系問題的首要任務(wù)解復(fù)合輪系問題的首要任務(wù)是正確區(qū)分各個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系和是正確區(qū)分各個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系，然后分別列出計(jì)算這些輪系的方程式，找出其相定軸輪系，然后分別列出計(jì)算這些輪系的方程式，找出其相互聯(lián)系，最后連立求解方程，求出待求的參數(shù)。互聯(lián)系，最后連立求解方程，求出待求的參數(shù)。1.1.分拆輪系分拆輪系：5-4 5-4 復(fù)合輪系及其傳動比復(fù)合輪系及其傳動比z1=24z2=33z2=21z3=78z3=18z5=78n1=1500rpm1223H345行星輪行星輪 轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂 中心輪中心輪5?n 5-4 5-4 復(fù)合輪系及其傳動比復(fù)合輪系及其傳動比z1=24z2=33z2=21z3=78z3=

11、18z5=78n1=1500rpm1223H345313187835 zz53nn2 2 . .分列方程分列方程：28143212478332132ZZZZHHnnnn31-，3.聯(lián)立求解：聯(lián)立求解：解得解得n5=53.12rpm (n5 與與n1同向同向）4.注意符號注意符號：1.1.分拆輪系分拆輪系：33nn5?n 行星輪行星輪 轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂 中心輪中心輪5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用一、遠(yuǎn)距離傳動5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用二、實(shí)現(xiàn)變速傳動5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用三、獲得大傳動比輪系的傳動比輪系的傳動比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。一對齒輪一對齒輪: : i8

12、, i8, 5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用六、合成運(yùn)動和分解運(yùn)動加法機(jī)構(gòu)加法機(jī)構(gòu)231nnnH合成運(yùn)動5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用六、合成運(yùn)動和分解運(yùn)動當(dāng)車輛直線行駛時(shí)當(dāng)車輛直線行駛時(shí)分解運(yùn)動5-5 5-5 輪系輪系的應(yīng)用的應(yīng)用六、合成運(yùn)動和分解運(yùn)動分解運(yùn)動當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，如左傳彎當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，如左傳彎56 56 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介一、一、漸開線漸開線少齒差行星齒輪傳動少齒差行星齒輪傳動其齒廓曲線為普通的漸開線，齒數(shù)差一般為其齒廓曲線為普通的漸開線，齒數(shù)差一般為z z2 2- -z z1 1=1=14 4。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動比大，一級減速傳動比大，一級減速i

13、 i1H1H可達(dá)可達(dá)135135，二級可達(dá)，二級可達(dá)10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣 功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/31/3以上。以上。加工簡單，裝配方便。加工簡單，裝配方便。效率較高。一級減速效率較高。一級減速 0.80.80.94,0.94,比蝸桿傳動高。比蝸桿傳動高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能采用正變位齒輪傳動，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。只能采用正變位齒輪傳動，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。傳遞功率不大，傳遞功率不大，N45KWN45KW。徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。56 56 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介擺線針輪行星傳動擺線針輪行星傳動行星輪齒廓曲線為擺線行星輪齒廓曲線為擺線( (稱擺線輪稱擺線輪) )，固定輪采用，固定輪采用針輪。針輪。齒數(shù)差為齒數(shù)差為: z: z2 2-z-z1 1=1=1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：56 56 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動工作原理工作原理：當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長軸兩端附：當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開，其余不同區(qū)段上的齒有