機械設計基礎課件第五章_輪系

1、第五章 輪 系一、輪系的分類二、定軸輪系及其傳動比三、周轉輪系及其傳動比四、混合輪系及其傳動比五、輪系的應用 第一節(jié) 輪系的分類輪系：一系列齒輪副組成的齒輪機構。一、定軸輪系 輪系中各齒輪的軸線相對機架的位置都是固定的。 第一節(jié) 輪系的分類 二、周轉輪系 輪系中有一個或幾個齒輪的軸線位置并不固定，而是繞著其它齒輪的固定軸線回轉的輪系。 1中心輪（太陽輪） 2行星輪 H系桿（轉臂）第一節(jié) 輪系的分類根據周轉輪系所具有的自由度的數目，可分為：差動輪系（=）、行星輪系（=）第二節(jié) 定軸輪系及其傳動第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 一對圓錐齒輪傳動時，在節(jié)點具有相同速度，故表示轉向的箭頭或同時指向節(jié)點（圖c

2、），或同時背離節(jié)點。 蝸輪的轉向不僅與蝸桿轉向有關，而且與其螺旋線方向有關。判斷時可采用左手或右手定則。 請注意蝸桿旋向的表示方法。第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 定軸輪系傳動比的計算，以圖5-1所示輪系說明如下：第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 設與輪1固聯的軸為輸入軸，與輪7固聯的軸為輸出軸，則輸入軸與輸出軸的傳動比數值為： 上式表明，定軸輪系傳動比的數值等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積，也等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數的乘積與所有主動輪齒數的乘積之比。第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 以上結論可推廣到一般情況。設輪1為起始主動輪，輪K為最末從動輪，則定軸輪系始末兩輪傳動比數值計算的一般公式為

3、： 上式所求為傳動比數值的大小，通常以絕對值表示。兩輪相對轉動方向則由圖中箭頭表示。第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 當主動輪1和最末從動輪K的軸線平行時，兩輪轉向的同異可用傳動比的正負表達。兩輪轉向相同時，傳動比為“+”；兩輪轉向相反時，傳動比為“-”。 因此，平行二軸間的定軸輪系傳動比計算公式為：第二節(jié) 定軸輪系及其傳動比 第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比 周轉輪系中行星輪的運動不是繞固定軸線的簡單轉動（包括自轉和公轉），所以周轉輪系各構件間的傳動比就不能直接用定軸輪系的方法來計算了。第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比 周轉輪系和定軸輪系的根本區(qū)別在于周轉輪系中有轉動著的系桿。為了解決周轉輪系的傳動比的計算問

4、題，我們應當設法將周轉輪系轉化成定軸輪系。也就是說應當使系桿靜止不動。 由相對運動原理可知，對周轉輪系加上一個附加的公共轉動后，周轉輪系各構件間的相對運動并不會發(fā)生變化。這樣，可使系桿不動，形成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉輪系的轉化輪系。 現將各構件轉化前后的轉速列表如下：第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比 構 件 原來的轉數轉化輪系中的轉數 1 2 n1 n2 構 件 原來的轉數轉化輪系中的轉數 3 H n3 nH第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比 轉化輪系中任意兩輪的傳動比均可用定軸輪系的方法求得。公式中的“-”表示在轉化輪系中輪1與輪3轉向相反。第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比周轉輪系轉化機構的一般

5、公式：正負號的判定：用在圖上畫箭頭的方法確定轉化輪系中齒輪G和齒輪K的相對轉向，相對轉向相同時取“+”，相反時取“-”。第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比 齒數的確定 確定齒數的條件 在選擇行星齒輪傳動的齒數時應滿足以下條件： 1、傳動比條件 齒數的選擇首先應保證實現給定傳動比的要求。 2、同心條件 為了保證正確的嚙合，各對嚙合齒輪的中心距必須相等。 3、鄰接條件 確定齒輪齒數時，必須保證相鄰兩行星齒輪的齒頂圓之間有一定間隙，如圖所示，即滿足以下不等式 4、裝配條件 為了保證各行星齒輪能能均勻的分布在兩中心輪之間，并且與兩中

6、心輪嚙合良好而沒有錯位現象，即在行星輪數目確定后齒數的選擇應滿足裝配條件。第四節(jié) 混合輪系及其傳動比 混合輪系是指在輪系中既包括定軸輪系又包括周轉輪系，或由兩個以上單一的周轉輪系所組成的輪系。 混合輪系的傳動比計算不能直接用定軸輪系傳動比的計算公式計算，也不能直接套用周轉輪系的傳動比計算公式。正確的方法是將其所包含的各部分定軸輪系和周轉輪系一一加以分開，并分別用定軸輪系和周轉輪系的傳動比計算公式來計算它們的傳動比，然后聯立求解。 因此，將輪系作出正確的劃分是解題的關鍵。第四節(jié) 混合輪系及其傳動比 第五節(jié) 輪系的應用一、相距較遠的兩軸之間的傳動第五節(jié) 輪系的應用 二、實現變速傳動第五節(jié) 輪系的應

7、用三、 獲得大的傳動比例：如圖5-10所示行星輪系，當Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99時，其傳動比iH1可達10000。第五節(jié) 輪系的應用 四、合成運動和分解運動 合成運動是將兩個輸入運動合為一個輸出運動；分解運動是將一個輸入運動分為兩個輸出運動。合成運動和分解運動都可以用差動輪系實現。如圖5-11所示，其中Z1=Z2。由式5-2得第五節(jié) 輪系的應用 圖5-12所示汽車后橋差速器可作為差動輪系分解運動的實例。當汽車拐彎時，它能將發(fā)動機傳到齒輪5的運動，以不同轉速分別傳遞給左右兩輪。第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介 一、漸開線少齒差行星傳動第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介第六節(jié)

8、幾種特殊的行星傳動簡介二、擺線針輪行星傳動 擺線針輪行星傳動與漸開線少齒差行星傳動的不同處在于齒廓曲線各異。在擺線針輪行星傳動中，輪1的內齒是帶有套筒的圓柱銷形針齒，行星輪2的齒廓曲線則是短幅外擺線的等距曲線。 擺線針輪行星傳動除具有傳動比大、結構緊湊、體積小、重量輕及傳動效率高的優(yōu)點外，還因為同時承擔載荷的齒數多，以及齒廓間為滾動摩擦，所以傳動平穩(wěn)、承載能力大、輪齒磨損小、使用壽命長。第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介擺線針輪行星傳動的傳動比：第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介三、偕波齒輪傳動第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介 四、活齒傳動 隨

9、著原動機和工作機向著多樣化方向的發(fā)展，對傳動裝置的性能要求也日益苛刻。為了適應這一要求，除對齒輪、蝸桿蝸輪等傳統(tǒng)的傳動裝置作大量的研究和改進外，近20多年來人們還研究出了多種新型傳動裝置如諧波傳動、擺線針輪傳動等。這些傳動都成功地應用于許多行業(yè)的各種機械裝置中。 活齒傳動是一種新型傳動。美、俄、英、德等國早年均有研究，有的已形成商品上市，但都以各自的結構特點命名，如偏心圓傳動、滑齒傳功、隨動齒傳動等。第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介 20世紀70年代以來，中國也先后發(fā)明了多種新型傳動，其中有好幾種是屬于活齒傳動類的也是以其某些結構特點來命名，例如滾道減速器、滾珠密切圓傳動、變速軸承、推桿減速器等。中國學者經過多年研究于1979年提出活齒波動傳動的論述，認為活齒傳動是一種有別于其他剛性嚙合傳動的獨立傳動類型。這類傳動也有多種結構形式，但它們在原理上有共同特點，都是利用一組中間可動件來實現剛性嚙合傳動；第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動簡介 在嚙合的過程中，相鄰活齒嚙合點間的距離是變化的，這些嚙合點沿圓周方向形成蛇腹蠕動式的切向波，實現了連續(xù)傳動。這些都是獨特的，因此將這種傳動命名為“活齒波動傳動”，簡稱“活齒傳動”這一命名為本行業(yè)所采用。 活齒傳動由3個基本構件組成：激波器、活齒齒輪和固齒齒輪。工作時，激波器周期性地推動可作往復運動的活齒，這些活齒與固齒齒廓的嚙合點形成了蛇腹蠕動