《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件》第九章

§9-1

輪系及其分類§9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算§9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算§9-4

齒輪系的應(yīng)用§9-5

其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)介第九章齒輪系

9-1

輪系及其分類在現(xiàn)代機(jī)械中，為了滿足不同的工作要求，僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)往往是不夠的，通常需要采用一系列相互嚙合的齒輪（包括蝸桿傳動(dòng)）組成的傳動(dòng)系統(tǒng)將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)軸。這種由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)成為齒輪系。如果齒輪系中各齒輪的軸線互相平行，則稱為平面齒輪系，否則稱為空間齒輪系。根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪的軸線位置相對(duì)于機(jī)架是否固定，又可將齒輪系分為兩大類：定軸齒輪系和行星齒輪系。

定軸輪系:9-1

輪系及其分類

行星輪系:9-1

輪系及其分類

平面輪系:9-1

輪系及其分類

空間輪系:9-1

輪系及其分類

9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算如果齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所有齒輪的軸線保持固定，稱為定軸齒輪系，定軸齒輪系又分為平面定軸齒輪系和空間定軸齒輪系兩種。與

一、定軸齒輪系傳動(dòng)比大小的計(jì)算惰輪：齒輪系中齒輪4同時(shí)與齒輪3’嚙合，不影響齒輪系傳動(dòng)比的大小，只起到改變轉(zhuǎn)向的作用設(shè)齒輪系中首齒輪的轉(zhuǎn)速為，末齒輪的轉(zhuǎn)速，的比值用表示，即，則稱為齒輪系的傳動(dòng)比。9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

由于以上各式連乘可得：所以推廣后的平面定軸齒輪系傳動(dòng)比公式為：9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

2、箭頭法一對(duì)空間齒輪傳動(dòng)比的大小也等于兩齒輪齒數(shù)的反比，所以也可用前面的來(lái)計(jì)算空間齒輪系的傳動(dòng)比，但其首末輪的轉(zhuǎn)向用在圖上畫箭頭的方法，如圖所示：

1、正負(fù)號(hào)法一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比大小為其齒數(shù)的反比。若考慮轉(zhuǎn)向關(guān)系，外嚙合時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)比取“-”號(hào)；內(nèi)嚙合時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向相同，傳動(dòng)比取“+”號(hào)；則該齒輪系的傳動(dòng)比為：（m為外嚙合的次數(shù)）二、定軸輪系首末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的判定9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

[例題1]在如圖所示的齒輪系中，已知,齒輪1、3、3’和5同軸線，各齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。若已知輪1的轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，求輪5的轉(zhuǎn)速。[解]

該齒輪系為一平面定軸齒輪系，齒輪2和4為惰輪，齒輪系中有兩對(duì)外嚙合齒輪，根據(jù)公式可得因齒輪1、2、3的模數(shù)相等，故它們之間的中心距關(guān)系為因此：9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

同理：所以：為正值，說(shuō)明齒輪5與齒輪1轉(zhuǎn)向相同。例題２例題３9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

[例題４]圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=20,Z2=40,Z‘2=15,Z3=60,Z’3=18,Z4=18,Z7=20,齒輪7的模數(shù)m=3mm,蝸桿頭數(shù)為1（左旋），蝸輪齒數(shù)Z6=40。齒輪1為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速n1=100r/min，試求蝸輪7的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示9-2

定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算一、行星齒輪系的分類齒輪1、3和構(gòu)件H均繞固定的互相重合的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2空套在構(gòu)件H上，與齒輪1、3相嚙合齒輪2既繞自身軸線自轉(zhuǎn)又隨構(gòu)件H繞另一固定軸線（軸線O-O）公。齒輪2稱為行星輪構(gòu)件H稱為行星架。軸線固定的齒輪1、3則稱為中心輪或太陽(yáng)輪。通常將具有一個(gè)自由度的行星齒輪系稱為簡(jiǎn)單行星齒輪系。將具有二個(gè)自由度的行星齒輪系稱為差動(dòng)齒輪系。

二、行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法：現(xiàn)假想給整個(gè)行星齒輪系加一個(gè)與行星架的轉(zhuǎn)速nH

大小相等、方向相反的公共角速度-nH則行星架H變?yōu)殪o止，而各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變化。齒輪1、2、3則成為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪，因此，原行星齒輪系便轉(zhuǎn)化為假想的定軸齒輪系。該假想的定軸齒輪系稱為原行星周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速如右表所示：轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速原來(lái)的轉(zhuǎn)速n1n2nHH=nH-nH=0構(gòu)件名稱

太陽(yáng)輪1行星輪2太陽(yáng)輪3行星架Hn3nHn1H=n1-nHn2H=n2-nHn3H=n3-nH9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中1、3兩輪的傳動(dòng)比可以根據(jù)定軸齒輪系傳動(dòng)的計(jì)算方法得出推廣后一般情況，可得：9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

注意事項(xiàng)：1）A、K、H三個(gè)構(gòu)件的軸線應(yīng)互相平行，而且必須將表示其轉(zhuǎn)向的正負(fù)上。首先應(yīng)假定各輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同一正方向，則與其同向的取正號(hào)帶入，與其反向的取負(fù)號(hào)帶入。n2）公式右邊的正負(fù)號(hào)的確定：假想行星架H不轉(zhuǎn)，變成機(jī)架。則整個(gè)輪系成為定軸輪系，按定軸輪系的方法確定轉(zhuǎn)向關(guān)系。3）待求構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)向由計(jì)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)確定。9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

三、復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算既包含定軸輪系又包含行星輪系的齒輪系。復(fù)合齒輪系：9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比一般步驟：1、區(qū)別輪系中的定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系部分。2、分別列出定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比公式，并代入已知數(shù)據(jù)。3、找出定軸輪系部分與周轉(zhuǎn)輪系部分之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并聯(lián)立求解即可求出混合輪系中兩輪之間的傳動(dòng)比9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

[例題５]

在如圖所示的齒輪系中，已知求傳動(dòng)比

[解]

該復(fù)合齒輪系由兩個(gè)基本齒輪系構(gòu)成。齒輪1、2、2’、3、系桿H組成差動(dòng)行星齒輪系；齒輪3’、4、5組成定軸齒輪系，齒輪5和系桿H做成一體，其中：對(duì)于定軸齒輪系對(duì)于行星齒輪系9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

聯(lián)立各式，得為正值，說(shuō)明齒輪1與系桿H轉(zhuǎn)向相同。例題６例題７例題８9-3

行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

9-4

齒輪系的應(yīng)用一、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)利用齒輪系可使一個(gè)主動(dòng)軸帶動(dòng)若干從動(dòng)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)從不同的傳動(dòng)路線傳動(dòng)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的分路傳動(dòng)。如圖所示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。滾齒加工要求滾刀的轉(zhuǎn)速n坯需滿足的傳動(dòng)比關(guān)系。主動(dòng)軸I通過(guò)錐齒輪1輪齒輪2將運(yùn)動(dòng)傳給滾刀；同時(shí)主動(dòng)軸又通過(guò)直齒輪3輪經(jīng)齒輪4—5、6、7—8傳至蝸輪9，帶動(dòng)被加工的輪坯轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足滾刀與輪坯的傳動(dòng)比要求。

若想要用一對(duì)齒輪獲得較大的傳動(dòng)比，則必然有一個(gè)齒輪要做得很大，這樣會(huì)使機(jī)構(gòu)的體積增大，同時(shí)小齒輪也容易損壞。如果采用多對(duì)齒輪組成的齒輪系則可以很容易就獲得較大的傳動(dòng)比。只要適當(dāng)選擇齒輪系中各對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)，即可得到所要求的傳動(dòng)比。在行星齒輪系中，用較少的齒輪即可獲得很大的傳動(dòng)比。二、獲得大的傳動(dòng)比動(dòng)畫演示9-4

齒輪系的應(yīng)用

三、實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的情況下，利用惰輪可以改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。如圖所示車床上走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)，扳動(dòng)手柄可實(shí)現(xiàn)兩種傳動(dòng)方案。9-4

齒輪系的應(yīng)用

四、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，利用齒輪系可使從動(dòng)軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速。五、用于對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合成與分解在差動(dòng)齒輪系中，當(dāng)給定兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，第三個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是確定的。換而言之，第三個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是另外兩個(gè)基本構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的合成。同理，在差動(dòng)齒輪系中，當(dāng)給定一個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，可根據(jù)附加條件按所需比例將該運(yùn)動(dòng)分解成另外兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。9-4

齒輪系的應(yīng)用

如圖所示為滾齒機(jī)中的差動(dòng)齒輪系。滾切斜齒輪時(shí)，由齒輪4傳遞來(lái)的運(yùn)動(dòng)傳給中心輪1，轉(zhuǎn)速為n1；由蝸輪5傳遞來(lái)的運(yùn)動(dòng)傳給H，使其轉(zhuǎn)速為nH。