哈工大機械原理考研-第5章輪系理論部分

1、第5章 輪系及其設(shè)計5.1 基本要求1. 輪系的類型、輪系的功用；2. 定軸輪系傳動比的計算；3. 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算；4. 復(fù)合輪系傳動比的計算；5. 了解行星輪系傳動效率的特點；6. 設(shè)計行星輪系時，考慮哪些因素選擇行星輪系的類型？7. 設(shè)計行星輪系時，各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目必須滿足的四個條件是什么？8. 了解行星輪系的均載方法；9. 了解漸開線少齒差行星傳動、諧波齒輪傳動、擺線針輪行星傳動。5.2 內(nèi)容提要一、本章重點 本章重點是定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系及復(fù)合輪系傳動比的計算及設(shè)計。計算齒輪的齒廓曲線與齒廓嚙合基本定律是判斷給定輪系的類型并確定其傳動比及轉(zhuǎn)向；設(shè)計是根據(jù)工作要求選擇輪系的類型并

2、確定各輪的齒數(shù)。1 輪系的分類（1） 定軸輪系 組成輪系的各個齒輪的軸線相對于機架的位置都是固定的輪系。定軸輪系又可分為平面定軸輪系和空間定軸輪系。（2） 周轉(zhuǎn)輪系組成輪系的各個齒輪中有一個或幾個齒輪的軸線位置是繞著其它齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系。周轉(zhuǎn)輪系可按自由度的數(shù)目分為：自由度為2的差動輪系和自由度為1的行星輪系?；局苻D(zhuǎn)輪系是由兩個中心輪、一個或幾個行星輪和一個系桿組成。該輪系中作為輸入或輸出運動的構(gòu)件又稱為基本構(gòu)件。（3） 復(fù)合輪系即包含定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系或由幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系。其中把含有定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)合輪系稱為混合輪系，而把由幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系，又稱為

3、復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系。2輪系傳動比的計算（1） 定軸輪系的傳動比傳動比大小的計算：定軸輪系的傳動比（首末兩輪的角速度之比）等于組成該輪系的各對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 首末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定及表示：定軸輪系首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系通常用畫箭頭法確定，即從已知首輪的轉(zhuǎn)向開始，循著運動傳遞路線，逐對對嚙合傳動進行轉(zhuǎn)向判斷，并用畫箭頭法示出各主、從動輪的轉(zhuǎn)向，直至確定出末輪的轉(zhuǎn)向。主、從動輪的轉(zhuǎn)向箭頭方向的確定：對于圓柱齒輪，外嚙合時轉(zhuǎn)向箭頭方向相反，而內(nèi)嚙合時轉(zhuǎn)向箭頭方向相同；對于圓錐齒輪，轉(zhuǎn)向箭頭或同時指向節(jié)點或同時背向節(jié)點；對于螺旋齒輪或蝸輪蝸桿傳動，其轉(zhuǎn)向可根據(jù)兩輪在節(jié)

4、點處的重合點間的速度關(guān)系來判斷。對于平面定軸輪系首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系，也可用該輪系中外嚙合齒輪對數(shù)來確定和表示。即可用的結(jié)果來確定并表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。如為正號則表示轉(zhuǎn)向相同，負(fù)號表示轉(zhuǎn)向相反。對于空間定軸輪系首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系，當(dāng)首末兩輪的軸線平行時，可用正、負(fù)號來表示轉(zhuǎn)向關(guān)系；當(dāng)首末兩輪的軸線不平行時，可用畫箭頭法來表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。（2） 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算是本章的重點內(nèi)容之一。周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系的根本區(qū)別在于：周轉(zhuǎn)輪系中有一個轉(zhuǎn)動著的系桿，由于轉(zhuǎn)動系桿的存在使行星輪即自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。所以周轉(zhuǎn)輪系的傳動比不能直接按照定軸輪系傳動比來計算，而是將它轉(zhuǎn)化為定軸輪系再來計

5、算。即假想給整個輪系加上一個公共的角速度-，使系桿固定不動，這樣，周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化成了一個假想的定軸輪系了，這個假想的定軸輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系的“轉(zhuǎn)化機構(gòu)”。差動輪系各基本構(gòu)件間的轉(zhuǎn)速關(guān)系：設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中兩個中心輪為1和，系桿為H，則其轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比的計算公式為： 只要給定了三者中的任意兩個參數(shù)，就可以用上式求出第三個參數(shù)，從而得到周轉(zhuǎn)輪系中三個基本構(gòu)件中任意兩個構(gòu)件之間的傳動比；或只要給定了三者中的任意一個參數(shù)，就可以用上式求出另外兩個參數(shù)的比值。行星輪系各基本構(gòu)件間的轉(zhuǎn)速關(guān)系：周轉(zhuǎn)輪系中，若其中一個中心輪固定，就變成自由度為1的行星輪系。當(dāng)中心輪1或3分別固定時，相應(yīng)行星輪系的傳動比分別為： ；

6、（3） 復(fù)合輪系的傳動比 復(fù)合輪系的傳動比即不能直接按定軸輪系的傳動比來計算，也不能直接按周轉(zhuǎn)輪系的傳動比來計算，而應(yīng)當(dāng)將復(fù)合輪系中定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系部分區(qū)別開來分別計算。因此復(fù)合輪系傳動比計算的方法及步驟為：1） 分清輪系。分清輪系中哪些部分是定軸輪系，哪些部分是周轉(zhuǎn)輪系。2） 分別計算。即定軸輪系部分應(yīng)當(dāng)按照定軸輪系傳動比方法來計算，而周轉(zhuǎn)輪系部分應(yīng)當(dāng)按照周轉(zhuǎn)輪系傳動比方法來計算。分別列出它們的計算式。3） 聯(lián)立求解。根據(jù)各部分列出的計算式，聯(lián)立求解。3 行星輪系的設(shè)計 輪系的設(shè)計是本章的重點內(nèi)容之一，主要包括：根據(jù)工作所提出的功能要求和使用場合，選擇輪系的類型及確定各輪的齒數(shù)。(1)

7、 輪系類型的選擇輪系類型選擇的主要出發(fā)點是工作所提出的功能要求和使用場合。首先要考慮的問題是所選擇的輪系能否滿足工作所要求的傳動比、能否滿足效率的要求等。(2) 各輪齒數(shù)的確定設(shè)計行星輪系（即2K-H型）時，各輪齒數(shù)的選配需滿足以下四個條件：1) 保證實現(xiàn)給定的傳動比： 2) 保證中心輪及系桿的軸線重合，及滿足同心條件： 4） 保證K個行星輪能夠均布地裝入兩中心輪之間，即滿足安裝條件： 5） 保證K個行星輪不致相互碰撞，即滿足鄰接條件： 二、本章難點本章難點是復(fù)合輪系傳動比的計算，而復(fù)合輪系傳動比的計算的關(guān)鍵是正確的劃分輪系，掌握復(fù)合輪系傳動比計算方法，應(yīng)注意以下幾點：（1）必須正確地分清復(fù)合

8、輪系中定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系部分，并把輪系劃分成一個個基本定軸輪系和基本周轉(zhuǎn)輪系。分清輪系的關(guān)鍵是把其中周轉(zhuǎn)輪系劃分出來，即找到行星輪。應(yīng)從復(fù)合輪系的首輪開始，循著運動傳遞路線，逐各對齒輪進行判斷，看它是繞固定軸線位置轉(zhuǎn)動，還是繞變動軸線位置轉(zhuǎn)動。如果找到了繞變動軸線位置轉(zhuǎn)動的齒輪，即找到了行星輪。這時，帶動行星輪軸線轉(zhuǎn)動的構(gòu)件就是系桿，與行星輪相嚙合而繞固定軸線位置轉(zhuǎn)動的齒輪就是中心輪。每一系桿連同系桿上的行星輪和與行星輪相嚙合的中心輪就組成了一個基本周轉(zhuǎn)輪系。在找出復(fù)合輪系中每一個周轉(zhuǎn)輪系之后，剩下的就是定軸輪系了。（2） 搞清楚復(fù)合輪系中各部分之間的連接關(guān)系，常用的幾種基本連接方式為：1） 串聯(lián)式復(fù)合輪系，即由定軸輪系與一個或幾個基本周轉(zhuǎn)輪系組成，或幾個基本周轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)組成。其特點是：前一個基本輪系的從動軸與后一個基本輪系的主動軸相固聯(lián)，因此，各部分傳動比可獨立計算。2）并聯(lián)式復(fù)合輪系，即由差動輪系與一個定軸輪系或行星周轉(zhuǎn)輪系組成，或幾個基本周轉(zhuǎn)輪系并聯(lián)組成。其特點是：差動輪系的兩個基本構(gòu)件由定軸輪系或行星輪系所封閉，故稱之為封閉式復(fù)合輪系。因此，各部分輪系傳動比必須聯(lián)立求解。2） 雙重式復(fù)合輪系，即在一個周轉(zhuǎn)輪系上又裝載著另一個周轉(zhuǎn)輪系