機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五章輪系

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件第五章輪系第1頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四 第一節(jié) 輪系的分類(lèi)輪系：一系列齒輪副組成的齒輪機(jī)構(gòu)。一、定軸輪系 輪系中各齒輪的軸線相對(duì)機(jī)架的位置都是固定的。第2頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四 第一節(jié) 輪系的分類(lèi) 二、周轉(zhuǎn)輪系 輪系中有一個(gè)或幾個(gè)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(zhuǎn)的輪系。 1中心輪（太陽(yáng)輪） 2行星輪 H系桿（轉(zhuǎn)臂）第3頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第一節(jié) 輪系的分類(lèi)根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系所具有的自由度的數(shù)目，可分為：差動(dòng)輪系（=）、行星輪系（=）第4頁(yè)，共57頁(yè)，202

2、2年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)第5頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，在節(jié)點(diǎn)具有相同速度，故表示轉(zhuǎn)向的箭頭或同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)（圖c），或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)。 蝸輪的轉(zhuǎn)向不僅與蝸桿轉(zhuǎn)向有關(guān)，而且與其螺旋線方向有關(guān)。判斷時(shí)可采用左手或右手定則。 請(qǐng)注意蝸桿旋向的表示方法。第6頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算，以圖5-1所示輪系說(shuō)明如下：第7頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 設(shè)與輪1固

3、聯(lián)的軸為輸入軸，與輪7固聯(lián)的軸為輸出軸，則輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)比數(shù)值為： 上式表明，定軸輪系傳動(dòng)比的數(shù)值等于組成該輪系的各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積，也等于各對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積與所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積之比。第8頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 以上結(jié)論可推廣到一般情況。設(shè)輪1為起始主動(dòng)輪，輪K為最末從動(dòng)輪，則定軸輪系始末兩輪傳動(dòng)比數(shù)值計(jì)算的一般公式為： 上式所求為傳動(dòng)比數(shù)值的大小，通常以絕對(duì)值表示。兩輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向則由圖中箭頭表示。第9頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 當(dāng)主動(dòng)輪1和

4、最末從動(dòng)輪K的軸線平行時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向的同異可用傳動(dòng)比的正負(fù)表達(dá)。兩輪轉(zhuǎn)向相同時(shí)，傳動(dòng)比為“+”；兩輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，傳動(dòng)比為“-”。 因此，平行二軸間的定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式為：第10頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第二節(jié) 定軸輪系及其傳動(dòng)比 第11頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比 周轉(zhuǎn)輪系中行星輪的運(yùn)動(dòng)不是繞固定軸線的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)動(dòng)（包括自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)），所以周轉(zhuǎn)輪系各構(gòu)件間的傳動(dòng)比就不能直接用定軸輪系的方法來(lái)計(jì)算了。第12頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系的根本

5、區(qū)別在于周轉(zhuǎn)輪系中有轉(zhuǎn)動(dòng)著的系桿。為了解決周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比的計(jì)算問(wèn)題，我們應(yīng)當(dāng)設(shè)法將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系。也就是說(shuō)應(yīng)當(dāng)使系桿靜止不動(dòng)。由相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理可知，對(duì)周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)附加的公共轉(zhuǎn)動(dòng)后，周轉(zhuǎn)輪系各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不會(huì)發(fā)生變化。這樣，可使系桿不動(dòng)，形成定軸輪系，這個(gè)假想的定軸輪系稱(chēng)為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。現(xiàn)將各構(gòu)件轉(zhuǎn)化前后的轉(zhuǎn)速列表如下：第13頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比第14頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)化輪系中任意兩輪的傳動(dòng)比均可用定軸輪系的方法求得。公式中的“-”表示在

6、轉(zhuǎn)化輪系中輪1與輪3轉(zhuǎn)向相反。第15頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的一般公式：正負(fù)號(hào)的判定：用在圖上畫(huà)箭頭的方法確定轉(zhuǎn)化輪系中齒輪G和齒輪K的相對(duì)轉(zhuǎn)向，相對(duì)轉(zhuǎn)向相同時(shí)取“+”，相反時(shí)取“-”。第16頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比第17頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比第18頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比第19頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第三

7、節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比齒數(shù)的確定確定齒數(shù)的條件在選擇行星齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)時(shí)應(yīng)滿足以下條件：1、傳動(dòng)比條件齒數(shù)的選擇首先應(yīng)保證實(shí)現(xiàn)給定傳動(dòng)比的要求。2、同心條件為了保證正確的嚙合，各對(duì)嚙合齒輪的中心距必須相等。第20頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四3、鄰接條件確定齒輪齒數(shù)時(shí)，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，并且與兩中心輪嚙合良好而沒(méi)有錯(cuò)位現(xiàn)象，即在行星輪數(shù)目確定后齒數(shù)的選擇應(yīng)滿足裝配條件。第21頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第22頁(yè)，共57頁(yè)，2

8、022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第四節(jié) 混合輪系及其傳動(dòng)比 混合輪系是指在輪系中既包括定軸輪系又包括周轉(zhuǎn)輪系，或由兩個(gè)以上單一的周轉(zhuǎn)輪系所組成的輪系。 混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算不能直接用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式計(jì)算，也不能直接套用周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(zhuǎn)輪系一一加以分開(kāi)，并分別用定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式來(lái)計(jì)算它們的傳動(dòng)比，然后聯(lián)立求解。 因此，將輪系作出正確的劃分是解題的關(guān)鍵。第23頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第四節(jié) 混合輪系及其傳動(dòng)比第24頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四 第

9、25頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五節(jié) 輪系的應(yīng)用一、相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)第26頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五節(jié) 輪系的應(yīng)用 二、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)第27頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五節(jié) 輪系的應(yīng)用三、 獲得大的傳動(dòng)比例：如圖5-10所示行星輪系，當(dāng)Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99時(shí)，其傳動(dòng)比iH1可達(dá)10000。第28頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五節(jié) 輪系的應(yīng)用 四、合成運(yùn)動(dòng)和分解運(yùn)動(dòng) 合成運(yùn)動(dòng)是將兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)合為一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)；分解運(yùn)動(dòng)是將一個(gè)輸入運(yùn)

10、動(dòng)分為兩個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。合成運(yùn)動(dòng)和分解運(yùn)動(dòng)都可以用差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)。如圖5-11所示，其中Z1=Z2。由式5-2得第29頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五節(jié) 輪系的應(yīng)用 圖5-12所示汽車(chē)后橋差速器可作為差動(dòng)輪系分解運(yùn)動(dòng)的實(shí)例。當(dāng)汽車(chē)拐彎時(shí)，它能將發(fā)動(dòng)機(jī)傳到齒輪5的運(yùn)動(dòng)，以不同轉(zhuǎn)速分別傳遞給左右兩輪。第30頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介 一、漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)第31頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第32頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四

11、第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介二、擺線針輪行星傳動(dòng) 擺線針輪行星傳動(dòng)與漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)的不同處在于齒廓曲線各異。在擺線針輪行星傳動(dòng)中，輪1的內(nèi)齒是帶有套筒的圓柱銷(xiāo)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(dòng)除具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕及傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)外，還因?yàn)橥瑫r(shí)承擔(dān)載荷的齒數(shù)多，以及齒廓間為滾動(dòng)摩擦，所以傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力大、輪齒磨損小、使用壽命長(zhǎng)。第33頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第34頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介擺線針輪行星傳

12、動(dòng)的傳動(dòng)比：第35頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介三、偕波齒輪傳動(dòng)第36頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第37頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介四、活齒傳動(dòng) 隨著原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)向著多樣化方向的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)裝置的性能要求也日益苛刻。為了適應(yīng)這一要求，除對(duì)齒輪、蝸桿蝸輪等傳統(tǒng)的傳動(dòng)裝置作大量的研究和改進(jìn)外，近20多年來(lái)人們還研究出了多種新型傳動(dòng)裝置如諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)等。這些傳動(dòng)都成功地應(yīng)用于許多行業(yè)的各種機(jī)械裝置中。 活齒傳動(dòng)是

13、一種新型傳動(dòng)。美、俄、英、德等國(guó)早年均有研究，有的已形成商品上市，但都以各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)命名，如偏心圓傳動(dòng)、滑齒傳功、隨動(dòng)齒傳動(dòng)等。第38頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第39頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介20世紀(jì)70年代以來(lái)，中國(guó)也先后發(fā)明了多種新型傳動(dòng)，其中有好幾種是屬于活齒傳動(dòng)類(lèi)的也是以其某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)命名，例如滾道減速器、滾珠密切圓傳動(dòng)、變速軸承、推桿減速器等。中國(guó)學(xué)者經(jīng)過(guò)多年研究于1979年提出活齒波動(dòng)傳動(dòng)的論述，認(rèn)為活齒傳動(dòng)是一種有別于其他剛性嚙合傳動(dòng)的獨(dú)立傳動(dòng)類(lèi)型。這類(lèi)傳動(dòng)也有多種結(jié)構(gòu)形式，但它們?cè)?/p>

14、原理上有共同特點(diǎn)，都是利用一組中間可動(dòng)件來(lái)實(shí)現(xiàn)剛性嚙合傳動(dòng)；第40頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介在嚙合的過(guò)程中，相鄰活齒嚙合點(diǎn)間的距離是變化的，這些嚙合點(diǎn)沿圓周方向形成蛇腹蠕動(dòng)式的切向波，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)傳動(dòng)。這些都是獨(dú)特的，因此將這種傳動(dòng)命名為“活齒波動(dòng)傳動(dòng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“活齒傳動(dòng)”這一命名為本行業(yè)所采用。 活齒傳動(dòng)由3個(gè)基本構(gòu)件組成：激波器、活齒齒輪和固齒齒輪。工作時(shí)，激波器周期性地推動(dòng)可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活齒，這些活齒與固齒齒廓的嚙合點(diǎn)形成了蛇腹蠕動(dòng)式的切向波，從而與固齒齒輪形成連續(xù)的驅(qū)動(dòng)關(guān)系。第41頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34

15、分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第42頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第43頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第44頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第六節(jié) 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介第45頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四 第五章 輪 系 習(xí) 題第46頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五章 輪 系習(xí) 題第47頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五章 輪 系習(xí) 題第48頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五章 輪 系習(xí) 題第49頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五章 輪 系習(xí) 題第50頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)34分，星期四第五章 輪 系習(xí) 題第5