機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第5章 輪系

1、第5章輪系第5章輪系1. 輪系的種類、劃分方法2. 各種輪系的傳動(dòng)比計(jì)算3. 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定關(guān)鍵知識點(diǎn)周轉(zhuǎn)輪系、復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算難 點(diǎn)第5章輪系本章教學(xué)內(nèi)容5.1 輪系及其分類5.2 定軸輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算 5.3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算 5.4 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 5. 5 輪系的功用 第5章輪系總結(jié) 5.1 輪系及其分類2應(yīng)用（動(dòng)畫）3分類（1）定軸輪系1定義：由一系列的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系。按各齒輪的軸線位置是否固定，將輪系分為三大類：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系。輪系及其分類(1/3)按自由度數(shù)目分差動(dòng)輪系（F2）行星輪系（F1）輪系及其分類(2/3)（2）周轉(zhuǎn)輪系

2、在傳動(dòng)過程中，至少有一個(gè)齒輪的軸線位置是發(fā)生變化的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。 （3）復(fù)合輪系 由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系（圖5-3a）或由幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系（圖5-3b）組成的輪系稱為復(fù)合輪系。 圖5-3a圖5-3b輪系及其分類(3/3)5.2 定軸輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算 輪系的傳動(dòng)比是指輪系中首、末兩構(gòu)件的角速度之比。一般在計(jì)算傳動(dòng)比大小的同時(shí)，還要說明從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向。5.2.1 一對齒輪的傳動(dòng)比 齒輪1、2的傳動(dòng)比大小為：轉(zhuǎn)向的確定：a) 外嚙合的圓柱齒輪傳動(dòng) b) 內(nèi)嚙合的圓柱齒輪傳動(dòng) c) 錐齒輪傳動(dòng) d) 蝸桿傳動(dòng) 定軸輪系的傳動(dòng)比(1/3)5.2.2 定軸輪系傳動(dòng)比大小的計(jì)算定軸輪系的傳動(dòng)比 所有從動(dòng)輪

3、齒數(shù)的連乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積如圖5-1中，已知輪系中各齒輪的齒數(shù)，求齒輪1對齒輪4的傳動(dòng)比分析：結(jié)論：3惰輪（中介輪）定軸輪系的傳動(dòng)比(2/3)5.2.3 定軸輪系首末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定 無論是平面定軸輪系還是空間定軸輪系，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向均可用標(biāo)注箭頭的方法來確定。定軸輪系的傳動(dòng)比(3/3) 若首、末兩輪軸線平行，則式（5-1）的齒數(shù)比前寫出正、負(fù)號；若首、末兩輪軸線不平行，則齒數(shù)比前不能寫正、負(fù)號，只需將從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向用箭頭畫在圖上即可。【例5-1】 在圖示定軸輪系中，已知Z1=18， Z2=54，Z2=16 Z3=32， Z4=2（右旋）， Z5=40，n13000r/min，轉(zhuǎn)向如圖。求

4、蝸輪的轉(zhuǎn)速，并判斷其轉(zhuǎn)向。 解？=25r/min，=轉(zhuǎn)向如圖5.3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算5.3.1 周轉(zhuǎn)輪系的組成 軸線位置不固定的齒輪2繞本身的幾何軸線作自轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞構(gòu)件H的軸線作公轉(zhuǎn)，稱為行星輪； 直接與行星輪2相嚙合且軸線位置固定的齒輪1、3稱為中心輪或太陽輪； 支持并帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件H，叫行星架，又稱轉(zhuǎn)臂或系桿。 周轉(zhuǎn)輪系一般由三種構(gòu)件組成：行星輪、中心輪、行星架。 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比(1/5)周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的區(qū)別：1周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系 根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，若給定整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系一個(gè)(-nH)的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之后，所轉(zhuǎn)化得到的定軸輪系， 因此，周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比就可以通過對其轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比

5、的計(jì)算來進(jìn)行。 就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架，故周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比不能用定軸輪系的來計(jì)算。 a） 原周轉(zhuǎn)輪系 b) 原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比(2/5)5.3.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算2周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算轉(zhuǎn)化輪系中，齒輪1對齒輪3的傳動(dòng)比 一般表達(dá)式為 ：說明1）.該式只適應(yīng)于、H的軸線互相平行的情況。 2）.齒數(shù)比前面的“”號應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)化輪系中G、K兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來確定，轉(zhuǎn)向相同時(shí)用“+”號；轉(zhuǎn)向相反時(shí)用“”號。 3）.周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比(3/5)3行星輪系的傳動(dòng)比 當(dāng)一個(gè)中心輪固定時(shí)，只需把固定中心輪的轉(zhuǎn)速代入零即可，從而得到行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算式。 周轉(zhuǎn)輪系的

6、傳動(dòng)比(4/5)4周轉(zhuǎn)輪系中輪的轉(zhuǎn)向確定 周轉(zhuǎn)輪系中，輪的真實(shí)轉(zhuǎn)向只能根據(jù)計(jì)算結(jié)果來確定，而不能畫箭頭來判斷。 若nk=0，則例5-2 已知Z1100， Z2 101， Z2 100， Z3 99，求傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比(5/5)解則：10000例5-3 已知Z1Z3，若n1、nH轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，且都等于10r/min。求齒輪3的轉(zhuǎn)速大小和方向。 解5.4 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 對于復(fù)合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來計(jì)算其傳動(dòng)比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來計(jì)算其傳動(dòng)比。 唯一正確的方法是將它所包含的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系部分分開，并分別列出其傳動(dòng)比的計(jì)算式，然后進(jìn)行聯(lián)立求解。 因此，復(fù)合

7、輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法及步驟可概括為：1）正確劃分輪系；2）分別列出算式；3）進(jìn)行聯(lián)立求解。 其中正確劃分輪系是關(guān)鍵。建議先找到具有動(dòng)軸線的行星輪，再找出行星架和與行星輪直接嚙合的中心輪。這樣，就拆出一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系，依此方法進(jìn)行，最后剩下定軸輪系。 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比(1/2)例5-4復(fù)合輪系的傳動(dòng)比(2/2)已知Z120，Z230，Z380，Z440，Z5=20，求傳動(dòng)比解 行星輪系1，2，3，H中，定軸輪系4,5中， 聯(lián)立求解得， 5.5 輪系的功用 1實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)2實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比3實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)或換向傳動(dòng)某航空傳動(dòng)機(jī)構(gòu)附件的傳動(dòng)系統(tǒng)4實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成與分解行星輪系可實(shí)現(xiàn)很大的傳動(dòng)比，如例5-2 利用惰輪、滑移齒輪、離合器等輪系的功用(1/1)總 結(jié)1.掌握輪系的分類和應(yīng)用；2.重點(diǎn)掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算；3.掌握輪系中各構(gòu)件