機(jī)械原理設(shè)計(jì) 齒輪系

機(jī)械原理設(shè)計(jì)齒輪系第1頁/共49頁(2).空間輪系：如果輪系中各齒輪的軸線不完全平行，稱為空間輪系（有圓錐齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)）

第2頁/共49頁2、行星輪系輪系中，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線不固定，而繞其它齒輪的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)，稱為周轉(zhuǎn)輪系運(yùn)動(dòng)演示

拆裝行星輪2:既做自轉(zhuǎn)又做公轉(zhuǎn)行星架（系桿）H：支持行星輪（其軸線必須與太陽輪軸線重合）中心輪1、3：軸線位置固定1：太陽輪3：內(nèi)齒圈第3頁/共49頁行星輪系類型：1.按復(fù)雜程度：2.按自由度：差動(dòng)輪系:二中心輪都能轉(zhuǎn)動(dòng)（F=2）簡單行星輪系:二中心輪之一固定不動(dòng)（F=1）第4頁/共49頁3.按中心輪個(gè)數(shù)：第5頁/共49頁§8—2定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算a——輸入軸b——輸出軸輪系的傳動(dòng)比:輪系中輸入軸和輸出軸(即首、末兩輪)角速度（或轉(zhuǎn)速）的比值。1.大小

2.首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系一、定軸輪系中齒輪傳動(dòng)方向的確定(圖上畫箭頭)1、一對圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合:相反－內(nèi)嚙合:相同＋

2、圓錐齒輪傳動(dòng)同時(shí)指向(或背離)節(jié)點(diǎn)3、蝸桿傳動(dòng)左(右)手定則第6頁/共49頁第7頁/共49頁二、定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算1、平面定軸輪系

第8頁/共49頁推廣：

設(shè)首輪A的轉(zhuǎn)速為n1，末輪K的轉(zhuǎn)速為nK，m為圓柱齒輪外嚙合的對數(shù)，則平面定軸輪系的傳動(dòng)比可寫為：箭頭法判斷方向：第9頁/共49頁2、空間定軸輪系大小仍用公式計(jì)算,但首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系只能在圖上畫箭頭得到.(若首末兩輪軸線平行,在大小數(shù)值前加正負(fù)號)

第10頁/共49頁惰輪(過輪):不影響傳動(dòng)比大小只起改變轉(zhuǎn)向作用的齒輪第11頁/共49頁例

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，試求齒條8的速度和移動(dòng)方向。第12頁/共49頁§8—3行星齒輪系傳動(dòng)比計(jì)算不能直接用定軸輪系傳動(dòng)比的公式計(jì)算行星輪系的傳動(dòng)比?？蓱?yīng)用轉(zhuǎn)化輪系法，即根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，假想對整個(gè)行星輪系加上一個(gè)與nH大小相等而方向相反的公共轉(zhuǎn)速-nH，則行星架被固定，而原構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系保持不變。這樣，原來的行星輪系就變成了假想的定軸輪系。這個(gè)經(jīng)過一定條件轉(zhuǎn)化得到的假想定軸輪系，稱為原行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系。一.單級行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算第13頁/共49頁構(gòu)件名稱原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速太陽輪1n1n1H=n1-nH行星輪2n2n2H=n2-nH太陽輪3n3n3H=n3-nH行星架（系桿）HnHnHH=nH-nH=0利用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法，可列出轉(zhuǎn)化輪系中任意兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)比。

1，3輪的傳動(dòng)比為：

一般地，nG和nK為行星輪系中任意兩個(gè)齒輪G和K的轉(zhuǎn)速，第14頁/共49頁4.是利用定軸輪系解決行星輪系問題的過渡環(huán)節(jié)。

2.代入已知轉(zhuǎn)速時(shí)，必須帶入符號，

求得的轉(zhuǎn)速與哪個(gè)已知量的符號相同就與誰的轉(zhuǎn)向相同。

3.不是周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比.2.轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算遵循定軸輪系的計(jì)算準(zhǔn)則。

注意：

1.公式只適用于G,K,H平行的場合。第15頁/共49頁圓錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系（作矢量作）

第16頁/共49頁例行星輪系如圖所示。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且兩太陽輪1、4轉(zhuǎn)向相反。試求行星架轉(zhuǎn)速nH及行星輪轉(zhuǎn)速n3。第17頁/共49頁例圖示是由圓錐齒輪組成的行星輪系。已知Z1=60,Z2=40,Z'2=Z3=20,n1=n3=120r/min。設(shè)中心輪1、3的轉(zhuǎn)向相反，試求nH的大小與方向。第18頁/共49頁二、多級行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算多級行星齒輪系傳動(dòng)比是建立在各單級行星齒輪傳動(dòng)比基礎(chǔ)上的。其具體方法是：把整個(gè)齒輪系分解為幾個(gè)單級行星齒輪系，然后分別列出各單級行星齒輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算式，最后再根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系聯(lián)立求解。劃分單級行星齒輪系的方法是：找出行星輪和相應(yīng)的系桿（行星輪的支架）；找出和行星齒輪相嚙合的中心輪由行星輪、中心輪、系桿和機(jī)架組成的就是單級行星齒輪系。在多級行星齒輪系中，劃分出一個(gè)單級行星齒輪系后，其余部分可按上述方法繼續(xù)劃分，直至劃分完畢為之。列出各自獨(dú)立的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比方程，進(jìn)行求解。第19頁/共49頁例圖示的輸送帶行星輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z1=12,Z2=33,Z'2=30,Z3=78,Z4=75。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min。試求輸出軸轉(zhuǎn)速n4的大小與方向。第20頁/共49頁舉例：圖示為一大傳動(dòng)比的減速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：輸入件H對輸出件1的傳動(dòng)比iH1

若Z1=99周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比正負(fù)是計(jì)算出來的，而不是判斷出來的。第21頁/共49頁組合行星齒輪系傳動(dòng)比計(jì)算

關(guān)鍵是找出行星輪系，剩下的就是定軸輪系。在計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比時(shí)，既不能將整個(gè)輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整個(gè)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的辦法。計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比的正確方法是：（1）首先將各個(gè)基本輪系正確地區(qū)分開來（2）分別列出計(jì)算各基本輪系傳動(dòng)比的方程式。（3）找出各基本輪系之間的聯(lián)系。（4）將各基本輪系傳動(dòng)比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動(dòng)比。第22頁/共49頁例：已知各輪齒數(shù)，求傳動(dòng)比i1H1、分析輪系的組成

1，2，2'，3——定軸輪系

1'，4，3'，H——周轉(zhuǎn)輪系

2、分別寫出各輪系的傳動(dòng)比

定軸輪系

：

周轉(zhuǎn)輪系

：

3、找出輪系之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系

4、聯(lián)立求解：

第23頁/共49頁例圖示的電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，已知各輪的齒數(shù)Z1=18,Z2=39,Z'2=35,Z3=130,Z'3=18,Z4=30,Z5=78。求傳動(dòng)比i15。第24頁/共49頁例2：電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)減速器Z1=24，Z2=48，Z2'=30，Z3=90,Z3'=20，Z4=30，Z5=80,求i1H（H，5為一整體）

（一）1，2-2'，3，H——周轉(zhuǎn)輪系

3'，4，5——定軸輪系

（二）

（三）（四）聯(lián)立

第25頁/共49頁1、傳遞相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；§8—4齒輪系的功用第26頁/共49頁2、獲得大的傳動(dòng)比：一對外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可為i<=5-7。但是行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=1000,而且結(jié)構(gòu)緊湊。舉例：圖示為一大傳動(dòng)比的減速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：輸入件H對輸出件1的傳動(dòng)比iH1

若Z1=99第27頁/共49頁4、實(shí)現(xiàn)變速和換向第28頁/共49頁三軸五檔位變速器結(jié)構(gòu)簡圖第29頁/共49頁三軸式五檔位變速器第30頁/共49頁六、各檔換檔過程1、一檔第31頁/共49頁2、二檔第32頁/共49頁3、三檔第33頁/共49頁4、四檔第34頁/共49頁5、五檔第35頁/共49頁6、倒檔第36頁/共49頁第37頁/共49頁4、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解第38頁/共49頁差動(dòng)輪系：2個(gè)輸入，1個(gè)輸出?！铣傻?9頁/共49頁

差速器結(jié)構(gòu)差動(dòng)輪系：1個(gè)輸入，2個(gè)輸出。——合成第40頁/共49頁直行：n1=n3=n4,行星輪2沒有自轉(zhuǎn)拐彎：n1≠n3,行星輪2既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)（當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，例如左轉(zhuǎn)彎，左輪走的是小圓弧，右輪走的是大圓弧，以保證汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩后輪與地面均作純滾動(dòng)，以減輕輪胎的磨損）當(dāng)車身繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右兩車輪走過的弧長與它們至瞬心的距離成正比又所以又當(dāng)給定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速n5和輪距L時(shí)，左右兩后輪的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)彎半徑r的大小不同而自動(dòng)改變，即利用該差速器在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)可將原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速分解為兩后車輪的兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)速，以保證汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩后輪與地面均作純滾動(dòng)第41頁/共49頁差動(dòng)輪系不僅能將兩個(gè)獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而且還可將一個(gè)基本構(gòu)件的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，按所需比例分解成另兩個(gè)基本構(gòu)件的不同運(yùn)動(dòng)。汽車后橋的差速器就利用了差動(dòng)輪系的這一特性。第42頁/共49頁§8—5幾種特殊形式的行星傳動(dòng)簡介一、漸開線少齒差行星傳動(dòng)固定的太陽輪1、行星輪2、行星架H及輸出機(jī)構(gòu)3（等角速比機(jī)構(gòu)）組成。輸出機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速=行星輪的轉(zhuǎn)速少齒差行星傳動(dòng)

第43頁/共49頁特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，加工容易同時(shí)嚙合齒數(shù)少，承載能力低，計(jì)算復(fù)雜（變位）第44頁/共49頁二、擺線針輪行星傳動(dòng)擺線針輪行星傳動(dòng)的工作原理、輸出機(jī)構(gòu)與漸開線少齒差行星傳動(dòng)基本相同，其結(jié)構(gòu)上的差別在于固定太陽輪的內(nèi)齒是帶套筒的圓柱形針齒（稱為針輪），行星輪2改為短幅外擺線的等距曲線作齒廓稱為擺線輪。第45頁/共49頁

運(yùn)動(dòng)演示

結(jié)構(gòu)觀察特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，同時(shí)承擔(dān)載荷的齒數(shù)多齒廓間為滾動(dòng)摩擦，所以傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，磨損小，壽命長。加工工藝復(fù)雜，精度要求高，加工擺線齒輪需專用機(jī)床和刀具。第46頁/共49頁三、諧波齒輪傳動(dòng)這種傳動(dòng)是借助波發(fā)生器迫使相當(dāng)于行星輪的柔輪產(chǎn)生彈性變形，來實(shí)現(xiàn)與鋼輪的嚙合。

諧波齒輪傳動(dòng)由三個(gè)基本構(gòu)件組成：

諧波發(fā)生器（簡稱波發(fā)生器）……是凸輪（通常為橢圓形）及薄壁軸承組成，隨著凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，薄壁軸承的外環(huán)作