機(jī)械原理——輪系

1、 齒輪系及其設(shè)計(jì)總目錄退出系統(tǒng)復(fù)合輪系復(fù)合輪系定軸輪系定軸輪系 1. 輪系的類(lèi)型輪系的類(lèi)型 2. 輪系傳動(dòng)比計(jì)算輪系傳動(dòng)比計(jì)算 3. 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用4. 輪系設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題輪系設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題 齒輪系及其設(shè)計(jì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器滾齒機(jī)工作臺(tái)傳動(dòng)滾齒機(jī)工作臺(tái)傳動(dòng)行星輪系減速器行星輪系減速器 一系列相互嚙合的齒一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)輪系輪系輪系應(yīng)用實(shí)例 齒輪系及其設(shè)計(jì) 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪軸線的幾何位置相對(duì)于機(jī)架都是固定不動(dòng)的。 由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組成的輪系或由幾個(gè)單一周轉(zhuǎn)輪系組成的輪系1 1 輪系的類(lèi)型輪系的類(lèi)型 輪輪 系系 定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)

2、輪系復(fù)合輪系復(fù)合輪系根據(jù)輪系中各齒輪軸線的位置情況進(jìn)行分類(lèi)：至少有一個(gè)行星輪的輪系 齒輪系及其設(shè)計(jì)定軸輪系圖示 齒輪系及其設(shè)計(jì)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，既能自轉(zhuǎn)，又能公轉(zhuǎn)的齒輪。輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，既能自轉(zhuǎn)，又能公轉(zhuǎn)的齒輪。周轉(zhuǎn)輪系圖示 行星輪行星輪 齒輪系及其設(shè)計(jì)復(fù)合輪系圖示 定軸+周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)+周轉(zhuǎn) 齒輪系及其設(shè)計(jì)2 2 輪系傳動(dòng)比計(jì)算輪系傳動(dòng)比計(jì)算（一）（一）輪系的傳動(dòng)比及表示方法輪系的傳動(dòng)比及表示方法nni末首末首末首1.1.輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比nni515115圖1所示定軸輪系其傳動(dòng)比為：一、定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算一、定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算 齒輪系及其設(shè)計(jì)2. 2. 嚙合齒輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的表示方法嚙合齒輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的表

3、示方法兩輪軸線平行：兩輪軸線平行：兩輪軸線不平行：兩輪軸線不平行：或用畫(huà)箭頭方法表示其轉(zhuǎn)向關(guān)系或用畫(huà)箭頭方法表示其轉(zhuǎn)向關(guān)系可用可用“ ” ”號(hào)表示轉(zhuǎn)向關(guān)系號(hào)表示轉(zhuǎn)向關(guān)系+ + 轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同- - 轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反箭頭相反箭頭相反轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反箭頭相同箭頭相同轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同只能用畫(huà)箭頭的方法表示其轉(zhuǎn)向關(guān)系。只能用畫(huà)箭頭的方法表示其轉(zhuǎn)向關(guān)系。外嚙合外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合外嚙合外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合 齒輪系及其設(shè)計(jì) 蝸輪蝸桿傳動(dòng)轉(zhuǎn)向關(guān)系：蝸輪蝸桿傳動(dòng)轉(zhuǎn)向關(guān)系：右旋蝸桿用左手法則判斷右旋蝸桿用左手法則判斷左旋蝸桿用右手法則判斷左旋蝸桿用右手法則判斷 左（右）手握住蝸桿軸線，四指順著蝸桿轉(zhuǎn)向，左（右）手

4、握住蝸桿軸線，四指順著蝸桿轉(zhuǎn)向，母指自然伸直的方向表示蝸輪嚙合點(diǎn)的速度方向。母指自然伸直的方向表示蝸輪嚙合點(diǎn)的速度方向。左（右）手法則：左（右）手法則：圓錐齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)向關(guān)系：圓錐齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)向關(guān)系：箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn) 齒輪系及其設(shè)計(jì) 在圖1所示輪系中，各輪齒數(shù)分別為：z1、z2 、z3 、z3、z4、z4、 z5各輪轉(zhuǎn)速分別為 n1 n2 n3 n3n4 n4n5 . . （二）定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（二）定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算各對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比為：各對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比為：zznni122112zznni233223zznni344343455454zzn

5、ni將上面四式連乘可得（ n3=n3 ,n4=n4 ) )：zzzzzzzzinnnnnnnnnniiii4 32154323155154324 321544 32312) 1(圖圖1 齒輪系及其設(shè)計(jì)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算通式定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算通式輪所有主動(dòng)輪齒數(shù)之積輪到從輪所有從動(dòng)輪齒數(shù)之積輪到從KGKGnnKGGKi 若若各輪軸線不平行各輪軸線不平行（一般輪系中有錐齒輪或蝸桿傳動(dòng)）時(shí)，）時(shí)，不能不能用（用（-1-1）m來(lái)判斷轉(zhuǎn)向關(guān)系來(lái)判斷轉(zhuǎn)向關(guān)系, ,只能用畫(huà)箭頭的方法來(lái)判斷其只能用畫(huà)箭頭的方法來(lái)判斷其轉(zhuǎn)向關(guān)系。轉(zhuǎn)向關(guān)系。在應(yīng)用上式時(shí)請(qǐng)注意：在應(yīng)用上式時(shí)請(qǐng)注意：各輪主、從動(dòng)關(guān)系以各輪主、從

6、動(dòng)關(guān)系以 G、K 為為輪系的首輪和末輪來(lái)區(qū)分。輪系的首輪和末輪來(lái)區(qū)分。若若各輪軸線平行，各輪軸線平行，可用（可用（-1-1）m來(lái)判斷首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來(lái)判斷首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系, ,m是外嚙合的次數(shù)；也可用畫(huà)箭頭的方法來(lái)判斷其轉(zhuǎn)向關(guān)系。是外嚙合的次數(shù)；也可用畫(huà)箭頭的方法來(lái)判斷其轉(zhuǎn)向關(guān)系。既是前一級(jí)從動(dòng)輪又是后一級(jí)主動(dòng)輪既是前一級(jí)從動(dòng)輪又是后一級(jí)主動(dòng)輪惰輪惰輪或或過(guò)橋齒輪過(guò)橋齒輪。 齒輪系及其設(shè)計(jì)【例例1 1 】在右在右圖所示的定軸輪系中，已知圖所示的定軸輪系中，已知z z1 1=15, =15, z z2 2=25, =25, z z2 2= =z z4 4=14, =14, z z3 3=24

7、, =24, z z4 4=20, =20, z z5 5=24, =24, z z6 6=40,=40,z z66=2, z=2, z7 7=60;=60;若若n1 1=800 r/min, =800 r/min, 求傳動(dòng)比求傳動(dòng)比 i1717、蝸輪、蝸輪7 7的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。1002201415604014256543217654327117zzzzzzzzzzzznni當(dāng)輪當(dāng)輪1 1轉(zhuǎn)向如圖所示時(shí)，輪轉(zhuǎn)向如圖所示時(shí)，輪7 7轉(zhuǎn)向如圖所示。轉(zhuǎn)向如圖所示。解解 ：計(jì)算傳動(dòng)比的大?。河?jì)算傳動(dòng)比的大?。ㄈ?yīng)用舉例（三）應(yīng)用舉例min/8min/1008001717rrinn 齒輪系

8、及其設(shè)計(jì)二、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算二、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算（一）周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)組成（一）周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)組成 太陽(yáng)輪、行星架H 、行星輪 、機(jī)架應(yīng)繞同一軸線回轉(zhuǎn)應(yīng)繞同一軸線回轉(zhuǎn)基本構(gòu)件行星輪行星架H支承太陽(yáng)輪太陽(yáng)輪嚙合嚙合（轉(zhuǎn)臂或系桿轉(zhuǎn)臂或系桿） 齒輪系及其設(shè)計(jì)2.2.根據(jù)基本構(gòu)件不同來(lái)分根據(jù)基本構(gòu)件不同來(lái)分 2K-H2K-H型型以兩太陽(yáng)輪和以兩太陽(yáng)輪和行星架為基本構(gòu)件行星架為基本構(gòu)件 3K3K型型以三個(gè)太陽(yáng)輪為以三個(gè)太陽(yáng)輪為基本構(gòu)件基本構(gòu)件（二）周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型（二）周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型1.1.根據(jù)自由度數(shù)來(lái)分根據(jù)自由度數(shù)來(lái)分 差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系 自由度為自由度為2 2 行星輪系行星輪系 自由度為自由度為1

9、1F =3n-2pL-pH = 33-23-2=1 F=3n-2pL-pH =34-24-2=2差動(dòng)輪系行星輪系 齒輪系及其設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化前轉(zhuǎn)化前轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)化后 設(shè)想給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)設(shè)想給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)“- -H H”的轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件H 可相對(duì)靜止，可相對(duì)靜止，輪系變?yōu)檩喯底優(yōu)槎ㄝS輪系。這種轉(zhuǎn)化所得的假想定軸輪定軸輪系。這種轉(zhuǎn)化所得的假想定軸輪系叫做原來(lái)周轉(zhuǎn)輪系的系叫做原來(lái)周轉(zhuǎn)輪系的 轉(zhuǎn)化輪系轉(zhuǎn)化輪系（三）周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算（三）周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 齒輪系及其設(shè)計(jì)（三）周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算（三）周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算構(gòu) 件原 有 轉(zhuǎn) 速在 轉(zhuǎn) 化 輪 系 中 的 轉(zhuǎn) 速（ 即 相

10、 對(duì) 于 行 星 架 H 的 轉(zhuǎn) 速 ）齒 輪 1n1n1H= n1-nH齒 輪 2n2n2H= n2-nH齒 輪 3n3n3H= n3-nH機(jī) 架 4n4= 0n4H= n4-nH行 星 架 HnHnHH= nH-nH= 0zzzzzznnnnHHHHHnni13213213131131該轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式：該轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式：轉(zhuǎn)化前后，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化前后，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 齒輪系及其設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的通式：周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的通式：各主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積至轉(zhuǎn)化輪系中從各從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積至轉(zhuǎn)化輪系中從KGKGnnnnnniHKHGHKHGHGK G周轉(zhuǎn)輪系中的主動(dòng)輪；K周轉(zhuǎn)輪系中的

11、從動(dòng)輪；H周轉(zhuǎn)輪系中的行星架。iGKH轉(zhuǎn)化輪系中的傳動(dòng)比； 齒輪系及其設(shè)計(jì)應(yīng)用上式時(shí)應(yīng)注意：應(yīng)用上式時(shí)應(yīng)注意： 由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系可用（由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系可用（-1）m或畫(huà)箭頭確定；或畫(huà)箭頭確定； 含有錐齒輪的周轉(zhuǎn)輪系，只能用畫(huà)箭頭的方法確定。含有錐齒輪的周轉(zhuǎn)輪系，只能用畫(huà)箭頭的方法確定。 轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比為轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比為正號(hào)正號(hào)的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系正號(hào)機(jī)構(gòu)；正號(hào)機(jī)構(gòu)； 轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比為轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比為負(fù)號(hào)負(fù)號(hào)的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。4. 公式右邊的正負(fù)號(hào)按轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)處理：公式右邊的正負(fù)號(hào)按轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)處理：1. 依依G為首輪，為首輪，K為末輪來(lái)判定各齒輪主、從動(dòng)關(guān)系。為

12、末輪來(lái)判定各齒輪主、從動(dòng)關(guān)系。2. G輪、輪、K輪、轉(zhuǎn)臂輪、轉(zhuǎn)臂H 三構(gòu)件軸線須平行。三構(gòu)件軸線須平行。 3. 注意注意nG 、nH 、nK的大小與方向，它們均為代數(shù)值。的大小與方向，它們均為代數(shù)值。 齒輪系及其設(shè)計(jì)zznnnnHH1331276101nnnHH36. 32761111nniHH由由 得得 rpm 負(fù)號(hào)表示負(fù)號(hào)表示n2和和n1轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反。zznnnniHHH1221124767271718401840600022nn【例例2 2 】在右圖行星輪系中，各輪齒數(shù)在右圖行星輪系中，各輪齒數(shù)z z1 1=27,z=27,z2 2=17,z=17,z3 3=61=61。n1 1=6

13、000=6000rpm, ,求傳動(dòng)求傳動(dòng)比比i1H和轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速nH。在該輪系中，由于齒輪在該輪系中，由于齒輪1 1、2 2和轉(zhuǎn)臂和轉(zhuǎn)臂H三構(gòu)件的軸線平行，故可求三構(gòu)件的軸線平行，故可求n2：rpminnHH184026. 3600011設(shè)設(shè)n1轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，則則 nH和和n1轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。 解：H（四）（四） 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 齒輪系及其設(shè)計(jì)abgfzzzznnnnfabgHbHa為正值說(shuō)明為正值說(shuō)明a 、b兩輪轉(zhuǎn)向相同。兩輪轉(zhuǎn)向相同。232060306018018060nb【例例3 3 】圖示輪系中，各輪齒圖示輪系中，各輪齒z za=z=zg g=60 ,=60 ,z

14、 zf f=20 ,=20 ,z zb b=30,=30, na= =6060rpm, , nH=180=180rpm, , na、nH轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同，求，求nb。解解 此輪系需用箭頭法確定式中正負(fù)號(hào)此輪系需用箭頭法確定式中正負(fù)號(hào)從而從而 nb=260 rpm(注意：此輪系行星輪轉(zhuǎn)速不能求注意：此輪系行星輪轉(zhuǎn)速不能求) 設(shè)：設(shè)： na轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，轉(zhuǎn)向?yàn)檎瑒t：則： na= =60 60 nH=180=180 齒輪系及其設(shè)計(jì)zzzznnnnfabgHbHa為負(fù)值說(shuō)明為負(fù)值說(shuō)明a 、b兩輪轉(zhuǎn)向相反。兩輪轉(zhuǎn)向相反。232060306018018060nb解解 此輪系需用箭頭法確定式中正負(fù)號(hào)此輪系需用

15、箭頭法確定式中正負(fù)號(hào)設(shè)：設(shè)： na轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，轉(zhuǎn)向?yàn)檎瑥亩鴱亩?nb= -340 rpm【例例3 3 】圖示輪系中，各輪齒圖示輪系中，各輪齒z za=z=zg g=60 ,=60 ,z zf f=20 ,=20 ,z zb b=30,=30, na= =6060rpm, , nH=180=180rpm, , na、nH轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反，求，求nb。abgf則：則： na= =60 60 nH=-180=-180 齒輪系及其設(shè)計(jì)三、復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算三、復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算（一）（一） 復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算步驟復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算步驟1. 區(qū)分基本輪系：區(qū)分基本輪系：分析定軸輪系：分析定軸輪系：3

16、. 分析基本輪系間的聯(lián)系，將方程聯(lián)立求解。分析基本輪系間的聯(lián)系，將方程聯(lián)立求解。分析單一周轉(zhuǎn)輪系：分析單一周轉(zhuǎn)輪系：2. 按基本輪系分別列方程：按基本輪系分別列方程：行星輪行星架H支支承承太陽(yáng)輪嚙合嚙合太陽(yáng)輪嚙合嚙合 齒輪系及其設(shè)計(jì)聯(lián)立可得聯(lián)立可得1011nniHH結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明齒輪結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明齒輪1 1和轉(zhuǎn)臂和轉(zhuǎn)臂H轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)向相反。解：周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系： （二）應(yīng)用舉例（二）應(yīng)用舉例 【例例4 4 】在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為 z z1 1=20,z=20,z2 2=40,z=40,z2 2=20,z=20,z3 3=30,z=30,z4 4=80,=80,求

17、求i1H。定軸輪系：定軸輪系：1 1 2 2) 1(24142zznnnnHH在周轉(zhuǎn)輪系中在周轉(zhuǎn)輪系中2040122112zznni在定軸輪系中在定軸輪系中208002HHnnn208012Hnn22 4 4H3 3（n2= =n2） 齒輪系及其設(shè)計(jì) 兩方程聯(lián)立可得兩方程聯(lián)立可得9.4311nniHH結(jié)果為正值，說(shuō)明齒輪結(jié)果為正值，說(shuō)明齒輪1 1和轉(zhuǎn)臂和轉(zhuǎn)臂H轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。解 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系： 【例例5 5 】在圖示的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器中，在圖示的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器中， 各輪齒數(shù)為各輪齒數(shù)為z z1 1=24,z=24,z2 2=52,z=52,z2 2=21,z=21,z3 3=78,=

18、78, z z3 3=18,z=18,z4 4=30,z=30,z5 5=78,=78,求求i1H。定軸輪系定軸輪系： 3 4 53 4 521247852,21323113zzzznnnniHHH在周轉(zhuǎn)輪系中在周轉(zhuǎn)輪系中1878 355 35 3zznni在定軸輪系中在定軸輪系中（n5=nH n3=n3）11 3 3H2=22=2 齒輪系及其設(shè)計(jì)1 1、定軸輪系傳動(dòng)比：、定軸輪系傳動(dòng)比：輪系傳動(dòng)比公式轉(zhuǎn)向關(guān)系的判定2 2、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比：、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比：（含空間齒輪時(shí)轉(zhuǎn)向關(guān)系含空間齒輪時(shí)轉(zhuǎn)向關(guān)系） 作業(yè)：作業(yè)： 7-27-2、7-37-3、7-47-4、7-67-6、7-97-9輪系傳動(dòng)比

19、公式主從動(dòng)輪的確定、主從動(dòng)輪的確定、式中符號(hào)的確定、式中符號(hào)的確定、轉(zhuǎn)速數(shù)值的代入轉(zhuǎn)速數(shù)值的代入3 3、復(fù)合輪系傳動(dòng)比：、復(fù)合輪系傳動(dòng)比：分析輪系組成分別列式、聯(lián)立求解 齒輪系及其設(shè)計(jì)3 3 輪系的功用輪系的功用實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)現(xiàn)大功率傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)現(xiàn)大功率傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)獲得大的傳動(dòng)比獲得大的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)換向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解用途 齒輪系及其設(shè)計(jì)一、實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊一、實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)傳遞保證結(jié)構(gòu)緊湊一對(duì)嚙合齒輪一對(duì)嚙合齒輪

20、輪輪 系系 將運(yùn)動(dòng)從將運(yùn)動(dòng)從軸傳到軸傳到軸時(shí)，用輪系比用軸時(shí)，用輪系比用一對(duì)齒輪占用空間小一對(duì)齒輪占用空間小 齒輪系及其設(shè)計(jì)二、二、 實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)保證結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)保證結(jié)構(gòu)緊湊周轉(zhuǎn)輪系用做動(dòng)力傳遞時(shí)要采用多個(gè)行星輪周轉(zhuǎn)輪系用做動(dòng)力傳遞時(shí)要采用多個(gè)行星輪 且均勻分布在太陽(yáng)輪四周且均勻分布在太陽(yáng)輪四周 齒輪系及其設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)輪系（行星減速器）用做動(dòng)力傳遞時(shí)一般采用周轉(zhuǎn)輪系（行星減速器）用做動(dòng)力傳遞時(shí)一般采用 內(nèi)嚙合齒輪以提高空間的利用率和減小行星減速器內(nèi)嚙合齒輪以提高空間的利用率和減小行星減速器 的徑向尺寸的徑向尺寸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器 齒輪系及其設(shè)計(jì)三、三、 實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分

21、路傳動(dòng)可以使一個(gè)主動(dòng)軸帶動(dòng)若干個(gè)從動(dòng)軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)?？梢允挂粋€(gè)主動(dòng)軸帶動(dòng)若干個(gè)從動(dòng)軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)。圖示為一滾齒機(jī)床的刀具與工件的分路傳動(dòng)圖 齒輪系及其設(shè)計(jì)四、獲得大的傳動(dòng)比四、獲得大的傳動(dòng)比采用定軸輪系，齒輪和軸的增多會(huì)使機(jī)構(gòu)趨于復(fù)雜采用定軸輪系，齒輪和軸的增多會(huì)使機(jī)構(gòu)趨于復(fù)雜采用行星輪系，很少幾個(gè)齒輪可得到很大的傳動(dòng)比采用行星輪系，很少幾個(gè)齒輪可得到很大的傳動(dòng)比 圖示的行星輪系，圖示的行星輪系，z z1 1=100=100，z z2 2=101, =101, z z2 2=100, z=100, z3 3=99=99，其傳動(dòng)比，其傳動(dòng)比iH1= =？1000099991001009910121323

22、1zzzznnnnHH1000011000099991 100009999111HHnnnn10000 11nniHH解： 齒輪系及其設(shè)計(jì)12345678AB五、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)五、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng) 圖示為一汽車(chē)變速箱，四種轉(zhuǎn)速的運(yùn)動(dòng)傳遞路線為：第一檔第一檔 經(jīng)齒輪經(jīng)齒輪12 5612 56傳至傳至軸；軸；第二檔第二檔 經(jīng)齒輪經(jīng)齒輪12 3412 34傳至傳至軸軸；第三擋第三擋 經(jīng)經(jīng)離合器離合器ABAB傳至傳至軸軸；倒退擋倒退擋 經(jīng)經(jīng)齒輪齒輪12 78612 786傳至傳至軸軸；12345678AB21345678AB12345678AB12345678AB 齒輪系及其設(shè)計(jì)圖示為一利用周轉(zhuǎn)輪系來(lái)實(shí)現(xiàn)的

23、減速器。顯然周轉(zhuǎn)輪系變速器較復(fù)雜但操縱方便，且可在運(yùn)動(dòng)中變速。顯然周轉(zhuǎn)輪系變速器較復(fù)雜但操縱方便，且可在運(yùn)動(dòng)中變速。 齒輪系及其設(shè)計(jì)六、實(shí)現(xiàn)換向運(yùn)動(dòng)六、實(shí)現(xiàn)換向運(yùn)動(dòng)可在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的條件下改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向?？稍谥鲃?dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的條件下改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。圖示為車(chē)床上走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)。 齒輪系及其設(shè)計(jì)七、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成七、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成利用差動(dòng)輪系可將兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)。利用差動(dòng)輪系可將兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)。圖示為一差動(dòng)輪系，其中圖示為一差動(dòng)輪系，其中z z1 1= =z z3 3nnnzznnnnHHH31133121這種輪系可作加（減）法機(jī)構(gòu)這種輪系可作加（減）法機(jī)構(gòu)這種合成作用

24、在機(jī)床這種合成作用在機(jī)床、計(jì)算機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償裝置等得到廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償裝置等得到廣泛應(yīng)用。 齒輪系及其設(shè)計(jì)八、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解八、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解圖示為汽車(chē)后橋的差速器nnnzznnnnHHH31133121當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)n5 5已知時(shí)，已知時(shí)，Hnnzzn5454(a) 231545nnnzz 齒輪系及其設(shè)計(jì) 當(dāng)汽車(chē)兩前輪拐彎時(shí)（當(dāng)汽車(chē)兩前輪拐彎時(shí)（ 圖示），車(chē)身繞瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心圖示），車(chē)身繞瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心P P轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)左右兩輪走過(guò)的弧長(zhǎng)與它們至轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)左右兩輪走過(guò)的弧長(zhǎng)與它們至P P點(diǎn)的距離成正比，點(diǎn)的距離成正比，解由（解由（a) a) 、(b)(b)組成的方程組組成的方程組

25、可求得兩輪胎的轉(zhuǎn)速可求得兩輪胎的轉(zhuǎn)速n1 1和和n3 3。即：即：(b) 31LrLrnn利用差動(dòng)輪系還可將一個(gè)主動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)按需要的比例分解成利用差動(dòng)輪系還可將一個(gè)主動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)按需要的比例分解成從動(dòng)構(gòu)件的兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)構(gòu)件的兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)動(dòng) 齒輪系及其設(shè)計(jì)4.4.輪系設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題輪系設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題（一）輪系效率計(jì)算原則（一）輪系效率計(jì)算原則定軸輪系：定軸輪系： 根據(jù)串連或并連情況按第三章的效率計(jì)算方法計(jì)算。根據(jù)串連或并連情況按第三章的效率計(jì)算方法計(jì)算。周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系： 因差動(dòng)輪系主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)，而行星輪系多用于因差動(dòng)輪系主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)，而行星輪系多用于傳遞動(dòng)力，故常按傳遞動(dòng)力，

26、故常按“轉(zhuǎn)化輪系法轉(zhuǎn)化輪系法”計(jì)算其效率。計(jì)算其效率。一、行星輪系的效率一、行星輪系的效率 齒輪系及其設(shè)計(jì)（二）輪系效率的變化規(guī)律（二）輪系效率的變化規(guī)律i1HH1. 1. 行星輪系用于降速傳動(dòng)時(shí)效率較高行星輪系用于降速傳動(dòng)時(shí)效率較高, ,用于升速傳動(dòng)時(shí)效率較低。用于升速傳動(dòng)時(shí)效率較低。2. 2. 行星輪系升速比足夠大時(shí)，傳動(dòng)效率趨于行星輪系升速比足夠大時(shí)，傳動(dòng)效率趨于0 0，會(huì)出現(xiàn)自鎖。，會(huì)出現(xiàn)自鎖。3. 3. 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)效率高于正號(hào)機(jī)構(gòu)。負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)效率高于正號(hào)機(jī)構(gòu)。 齒輪系及其設(shè)計(jì)二、行星輪系類(lèi)型選擇及主要參數(shù)確定二、行星輪系類(lèi)型選擇及主要參數(shù)確定1.1.滿足傳動(dòng)比的要求：滿足傳動(dòng)比的要求：（

27、一）類(lèi)型選擇原則（一）類(lèi)型選擇原則2.2.考慮機(jī)械傳動(dòng)的效率：考慮機(jī)械傳動(dòng)的效率： 幾個(gè)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)串聯(lián)幾個(gè)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)串聯(lián)或定軸輪系和負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)組合或定軸輪系和負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)組合減速比減速比i1H較小較小負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)減速比則很大減速比則很大正號(hào)機(jī)構(gòu)正號(hào)機(jī)構(gòu)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)用于動(dòng)力傳動(dòng)用于動(dòng)力傳動(dòng)正號(hào)機(jī)構(gòu)正號(hào)機(jī)構(gòu)用于大速比而效率要求不高的輔助機(jī)構(gòu)用于大速比而效率要求不高的輔助機(jī)構(gòu)可獲得大傳動(dòng)比及較高的效率可獲得大傳動(dòng)比及較高的效率 齒輪系及其設(shè)計(jì)圖abcd負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu) 圖efg正號(hào)機(jī)構(gòu) 齒輪系及其設(shè)計(jì)( (二二) )各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的確定各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的確定zznnnnHH13311.1.傳動(dòng)比條件傳動(dòng)

28、比條件行星輪系必須能實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比行星輪系必須能實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比i1HH1 1 113131HHizzzzi即兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)之比應(yīng)為傳動(dòng)比減兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)之比應(yīng)為傳動(dòng)比減1 齒輪系及其設(shè)計(jì)從上式可知：兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)應(yīng)同時(shí)為偶數(shù)或同時(shí)為奇數(shù)。兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)應(yīng)同時(shí)為偶數(shù)或同時(shí)為奇數(shù)。2123rrrr2.2.同心條件同心條件行星輪系的三個(gè)基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線必須在同一直線上。行星輪系的三個(gè)基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線必須在同一直線上。由圖示行星輪系知H22211132izzzzH即同心條件應(yīng)用若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪或等變位齒輪傳動(dòng)時(shí)，上式變?yōu)?132rrr或：2132zzz 齒輪系及其設(shè)計(jì)同心條件應(yīng)用：同心條件應(yīng)用：

29、1223 若輪系中各輪模數(shù)相同，且均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，若輪系中各輪模數(shù)相同，且均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，當(dāng)當(dāng)z1、z2、z3已知時(shí)，如何求得已知時(shí)，如何求得z2？3 221rrrr3 221zzzz321 2zzzz 齒輪系及其設(shè)計(jì)若行星輪的個(gè)數(shù)為k，則各輪的齒數(shù)應(yīng)滿足均布安裝條件： N=(z1+z3)/k其中N為整數(shù)(a)(b)3 3 裝配條件裝配條件 行星輪系中行星輪的數(shù)目和行星輪系中行星輪的數(shù)目和各輪的齒數(shù)選擇必須正確，否則各輪的齒數(shù)選擇必須正確，否則就裝配不起來(lái)。就裝配不起來(lái)。即：即：兩太陽(yáng)輪齒數(shù)之和應(yīng)兩太陽(yáng)輪齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)的整數(shù)倍。為行星輪數(shù)的整數(shù)倍。 齒輪系及其設(shè)計(jì)

30、兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)的整數(shù)倍。兩太陽(yáng)輪的齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)的整數(shù)倍。設(shè)行星輪個(gè)數(shù)為設(shè)行星輪個(gè)數(shù)為k k，相鄰行星輪相隔，相鄰行星輪相隔 =2/k 若固定輪3，使輪1轉(zhuǎn)過(guò) 角時(shí)行星輪剛好轉(zhuǎn)過(guò) O2O O2= ， 與與 的關(guān)系為的關(guān)系為 ： i1H=1+z3/z1=n1/ nH= / 得得 =( 1+z3/z1) =( 1+z3/z1) 2 /k (a)如果輪如果輪1 1轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)N N個(gè)齒（個(gè)齒（N N為整數(shù)）為整數(shù)）則則 =N 2 / z1 (b)由由( (a a) ) ( (b b) ) 得：得： N=(z1+z3)/k 齒輪系及其設(shè)計(jì)式中：m m為模數(shù)； h ha a* *為齒頂

31、高系數(shù)； k k為行星輪個(gè)數(shù)。4 4 鄰接條件鄰接條件相鄰兩行星輪齒頂圓不能相碰。相鄰兩行星輪齒頂圓不能相碰。即：中心距即：中心距O2 O2 齒頂圓半徑之和齒頂圓半徑之和da如果采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，則有 ： 2(r1+r2)sin(/k) 2(r2+ha*m)或或 (z1+z2) sin( /k) z2+2 ha* 齒輪系及其設(shè)計(jì)行星輪系中各輪齒數(shù)應(yīng)滿足條件：行星輪系中各輪齒數(shù)應(yīng)滿足條件：1 113Hizz傳動(dòng)比條件：傳動(dòng)比條件：22211132izzzzH同心條件同心條件：N=(z1+z3)/k均布安裝條件：均布安裝條件： (z1+z2) sin( /k) z2+2 ha*鄰接條件鄰接條件： 齒輪

32、系及其設(shè)計(jì)三、三、 行星輪系的均載裝置行星輪系的均載裝置 圖示a 為使太陽(yáng)輪浮動(dòng)；b 為使行星輪浮動(dòng)。1 1 原因原因 通過(guò)浮動(dòng)構(gòu)件的自動(dòng)調(diào)節(jié)各行星輪上的載荷的裝置通過(guò)浮動(dòng)構(gòu)件的自動(dòng)調(diào)節(jié)各行星輪上的載荷的裝置均載裝置均載裝置太陽(yáng)輪浮動(dòng)；太陽(yáng)輪浮動(dòng)；行星輪浮動(dòng)；行星輪浮動(dòng)；行星架浮動(dòng)行星架浮動(dòng)幾個(gè)構(gòu)件也可同時(shí)浮動(dòng)幾個(gè)構(gòu)件也可同時(shí)浮動(dòng)2 類(lèi)型類(lèi)型 齒輪系及其設(shè)計(jì)本章小結(jié)本章小結(jié)三三、基本設(shè)計(jì)：基本設(shè)計(jì)： 行星輪系的類(lèi)型選擇及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)（齒數(shù)的確定條件）行星輪系的類(lèi)型選擇及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)（齒數(shù)的確定條件）作業(yè)：作業(yè)：7-27-2、7-37-3、7-47-4、7-67-6、7-97-9、選作：7-

33、157-15一一、基本概念：基本概念：輪系、定軸輪系、惰輪、周轉(zhuǎn)輪系、轉(zhuǎn)化輪系、復(fù)合輪系輪系、定軸輪系、惰輪、周轉(zhuǎn)輪系、轉(zhuǎn)化輪系、復(fù)合輪系 二二 、基本理論：基本理論： 1 1 、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（大小、方向大小、方向） 2 2 、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（列式、符號(hào)、代值列式、符號(hào)、代值） 3 3 、復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算、復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（區(qū)分、列式、聯(lián)立區(qū)分、列式、聯(lián)立） 齒輪系及其設(shè)計(jì)1 輪系的類(lèi)型輪系的類(lèi)型2 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算3 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算a)a)輪系的傳動(dòng)比及表示方法輪系的傳動(dòng)比及表示方法b

34、)b)嚙合齒輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的表示方法嚙合齒輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的表示方法c)c)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算d)d)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式a)a)計(jì)算思路及步驟計(jì)算思路及步驟b)b)舉例舉例* 知識(shí)拓展知識(shí)拓展* 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)導(dǎo)論導(dǎo)論a)a)周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)組成周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)組成b)b)周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型c)c)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比d)d)轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式e)e)舉例舉例4 復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算5 輪系的功用輪系的功用a)a)類(lèi)型選擇原則類(lèi)型選擇原則b)b)考慮機(jī)械傳動(dòng)的效率考慮機(jī)械傳動(dòng)的效率c)c

35、)行星輪數(shù)目和齒數(shù)的確定行星輪數(shù)目和齒數(shù)的確定d)d)行星輪系的均載裝置行星輪系的均載裝置7 行星輪系類(lèi)型選擇及行星輪系類(lèi)型選擇及 主要參數(shù)確定主要參數(shù)確定 * 本章小結(jié)本章小結(jié) 齒輪系及其設(shè)計(jì) 1. 本章介紹了定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題。限于篇幅本章介紹了定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題。限于篇幅,對(duì)混合輪系對(duì)混合輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)問(wèn)題 未予涉及。混合輪系按其組成特點(diǎn)一般可分為由定軸輪系與周未予涉及?；旌陷喯蛋雌浣M成特點(diǎn)一般可分為由定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)而成的混合輪系、由幾個(gè)不共用同一系桿的周轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)而成轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)而成的混合輪系、由幾個(gè)不共用同一系桿的周轉(zhuǎn)輪系串聯(lián)而成的混合輪系和封閉差動(dòng)輪

36、系三大類(lèi)。在討的混合輪系和封閉差動(dòng)輪系三大類(lèi)。在討 論了定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)論了定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)方法后，前兩類(lèi)混合輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題已基本解決。至于封方法后，前兩類(lèi)混合輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題已基本解決。至于封 閉差動(dòng)輪系的設(shè)閉差動(dòng)輪系的設(shè)計(jì)問(wèn)題，則涉及到其特殊問(wèn)題計(jì)問(wèn)題，則涉及到其特殊問(wèn)題-循環(huán)功率流問(wèn)題。循環(huán)功率流問(wèn)題。所謂所謂“循環(huán)功率流循環(huán)功率流”，指的是由于輪系的結(jié)構(gòu)型式及有關(guān)參數(shù)選擇不，指的是由于輪系的結(jié)構(gòu)型式及有關(guān)參數(shù)選擇不當(dāng)當(dāng),造成有一部分功率只在輪系內(nèi)部循環(huán)而不能向外輸出的情況。這種循環(huán)造成有一部分功率只在輪系內(nèi)部循環(huán)而不能向外輸出的情況。這種循環(huán)功率流將會(huì)增大功率的損耗，使輪

37、系的效率降低。因此，在設(shè)計(jì)封閉差動(dòng)功率流將會(huì)增大功率的損耗，使輪系的效率降低。因此，在設(shè)計(jì)封閉差動(dòng)輪系用于動(dòng)力傳遞時(shí)，必須對(duì)其給予足夠重視。關(guān)輪系用于動(dòng)力傳遞時(shí)，必須對(duì)其給予足夠重視。關(guān) 于這方面的內(nèi)容，可參于這方面的內(nèi)容，可參閱閱HHMabie，CFReinholtz所著的所著的Mechanisms and Dynamics of Machinery一書(shū)（一書(shū)（New York：John Wiley&Sons，Inc，1987）。書(shū)中不）。書(shū)中不僅介紹僅介紹 了循環(huán)功率流的理論分析和計(jì)算方法，還給出了具體實(shí)例。了循環(huán)功率流的理論分析和計(jì)算方法，還給出了具體實(shí)例。 齒輪系及其設(shè)計(jì) 2. 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)和傳動(dòng)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有體積小、重量輕、傳