第五章 輪系及其設(shè)計

第五章輪系及其設(shè)計第一節(jié)輪系的分類

第二節(jié)定軸輪系及其設(shè)計

第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系及其設(shè)計

第四節(jié)復(fù)合輪系及其設(shè)計

第五節(jié)輪系的功用

第六節(jié)少齒差傳動簡介一．定軸輪系輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置都固定不動，則稱之為定軸輪系。2143第一節(jié)輪系的分類二．周轉(zhuǎn)輪系輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。1.按照自由度數(shù)目分類：1）差動輪系自由度為2系桿中心輪（主動）行星輪行星輪系桿中心輪（主動）２）行星輪系自由度為１行星輪系桿中心輪（主動）中心輪（固定）F=3×3－2×3－2=12.按中心輪的個數(shù)分類中心輪(K)、系桿(H)(1).2K-H型系桿H中心輪K（主動）中心輪K（固定）(2)3K型中心輪K（主動）中心輪K（主動）中心輪K（主動）(3)K-H-V型少齒差行星傳動機械的型式，V表示輸出機構(gòu)三、復(fù)合輪系含定軸輪系又含周轉(zhuǎn)輪系，或由多個周轉(zhuǎn)系組成的輪系定軸輪系定軸輪系輪系的傳動比——輸入軸與輸出軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即：大小轉(zhuǎn)向第二節(jié)定軸輪系及其設(shè)計一、定軸輪系的傳動比1.傳動比大小的計算

輸入軸與輸出軸之間的傳動比為:輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：一般定軸輪系的傳動比計算公式為：齒輪4對傳動比沒有影響，但能改變從動輪的轉(zhuǎn)向，稱為惰輪或中介輪。惰輪2．主、從動輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定外嚙合——“-”1212(1)、軸線互相平行的輪系內(nèi)嚙合——“+”m-外嚙合齒輪的對數(shù)(2).含有幾何軸線不平行齒輪的輪系錐齒輪蝸桿傳動右旋蝸桿以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向的相反方向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。ω用右手定則實例分析二、定軸輪系設(shè)計1、定軸輪系的類型選擇高速、重載，減小沖擊、振動、噪聲平行軸斜齒輪傳動結(jié)構(gòu)空間要求，改變從動軸向。圓錐齒輪傳動功率較小、速度低，空間交錯軸傳動交錯斜齒輪傳動傳動比大，分度、微調(diào)、自鎖要求蝸桿傳動2、定軸輪系中各輪齒數(shù)的確定1）每一級的傳動比要在其常用范圍內(nèi)選取。2）傳動比大時采用多級傳動。3）減速傳動時，按照“前大后小”的原則分配傳動比。4）閉式傳動時要考慮潤滑。定軸輪系的傳動效率計算(1)串聯(lián)如圖5-1所示由K個齒輪依次嚙合組成的輪系中，每根齒輪軸上只有一個主動齒輪。

(2)并聯(lián)如圖5-4所示輪系，在輸入軸上有多個主動齒輪1、2、…、K，設(shè)每個齒輪機構(gòu)主動輪的輸入功率分別為N1、N2、…、NK，而每個從動輪的輸出功率分別為N1′、N2′、…、NK′。

(3)混聯(lián)如圖5-5所示輪系既有串聯(lián)又有并聯(lián)，稱其為混聯(lián)輪系。圖5-4并聯(lián)輪系圖5-5混聯(lián)輪系一、行星輪系的類型選擇選擇傳動類型時，應(yīng)考慮的幾個因素：傳動比的要求、傳動的效率、外廓結(jié)構(gòu)尺寸和制造及裝配工藝等。(１)、滿足傳動比的要求傳動比實用范圍：傳動比：負號機構(gòu)減速傳動輸入輸出第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系及其設(shè)計傳動比實用范圍：負號機構(gòu)傳動比：減速傳動減速傳動負號機構(gòu)輸入輸出輸入輸出傳動比實用范圍：(２)、考慮傳動效率不管是增速傳動還是減速傳動，負號機構(gòu)的效率一般總比正號機構(gòu)的效率高。如果設(shè)計的輪系用于動力傳動，要求效率較高，應(yīng)該采用負號機構(gòu)。如果設(shè)計的輪系還要求具有較大的傳動比，而單級負號機構(gòu)又不能滿足要求時，則可將幾個負號機構(gòu)串聯(lián)起來，或采用負號機構(gòu)與定軸輪系組成的混合輪系來獲得較大的傳動比。正號機構(gòu)一般用在傳動比大、而對效率沒有較高要求的場合。二、周輪系各輪齒數(shù)的確定1、傳動比條件行星輪系必須能實現(xiàn)給定的傳動比根據(jù)傳動比確定各齒輪的齒數(shù)2、同心條件系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合若采用標準齒輪或高度變位齒輪傳動，則同心條件為上式表明兩中心輪的齒數(shù)應(yīng)同時為奇數(shù)或偶數(shù)如采用角變位齒輪傳動，則同心條件按節(jié)圓半徑計算3、裝配條件為使各個行星輪都能均勻分布地裝入兩個中心輪之間，行星輪的數(shù)目與各輪齒數(shù)之間必須有一定的關(guān)系。否則，當?shù)谝粋€行星輪裝好后，其余行星輪便可能無法均布安裝。設(shè)有k個均布的行星輪，則相鄰兩行星輪間所夾的中心角為：將第一個行星輪在位置I裝入I設(shè)輪3固定，系桿H沿逆時針方向轉(zhuǎn)過達到位置II。這時中心輪1轉(zhuǎn)過角若在位置I又能裝入第二個行星輪則此時中心輪1轉(zhuǎn)角對應(yīng)于整數(shù)個齒兩中心輪的齒數(shù)z1、z3之和應(yīng)能被行星輪個數(shù)k所整除行星輪系的裝配條件4、鄰接條件保證相鄰兩行星輪不致相碰，稱為鄰接條件。相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪齒頂圓直徑，齒頂才不致相碰。采用標準齒輪時采用變位齒輪傳動時，應(yīng)根據(jù)齒輪的實際尺寸進行校核。三、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算方法（轉(zhuǎn)化機構(gòu)法）周轉(zhuǎn)輪系

定軸輪系（轉(zhuǎn)化機構(gòu)）定軸輪系傳動比計算公式求解周轉(zhuǎn)輪系的傳動比反轉(zhuǎn)法周轉(zhuǎn)輪系給整個周轉(zhuǎn)輪系加一個與系桿H的角速度大小相等、方向相反的公共角速度

ωHωH構(gòu)件名稱原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化機構(gòu)中各構(gòu)件的角速度系桿ＨwＨ中心輪１行星輪２中心輪３在轉(zhuǎn)化機構(gòu)中系桿H變成了機架把一個周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成了定軸輪系構(gòu)件名稱原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化機構(gòu)中各構(gòu)件的角速度系桿ＨwＨ中心輪１中心輪３計算該轉(zhuǎn)化機構(gòu)（定軸輪系）的傳動比：輸入軸輸出軸給定差動輪系三個基本構(gòu)件的角速度ω１、ω２、ωH中的任意兩個，便可由該式求出第三個，從而可求出三個中任意兩個之間的傳動比。特別當時當時

若差動輪系中，若已知兩轉(zhuǎn)速相反，則一個以正值代入，另一個以負值代入。第三個輪的轉(zhuǎn)向則根據(jù)計算結(jié)果確定。均衡裝置設(shè)計基本構(gòu)件浮動式采用彈性構(gòu)件杠桿聯(lián)動式例6-1：圖示輪系中已知z1＝100，z2＝101,z2’＝100,z3＝99，求iH1

解：iH13＝(ω1-ωH)/(0-ωH)＝101×99/100×100∴i1H＝1-iH13結(jié)論：系桿轉(zhuǎn)10000圈時，輪1同向轉(zhuǎn)1圈。又若Z1=100,z2=101,z2’=100,z3＝100，結(jié)論：系桿轉(zhuǎn)100圈時，輪1反向轉(zhuǎn)1圈。=1-i1H=z2z3/z1z2’iH1＝1/i1H=10000

i1H＝1-iH1H＝1-101/100iH1＝-100

Z2

Z’2HZ1Z3=－1/100,

例6-2

圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知：z1＝30，z2＝40,z2’＝45,z3＝60,n1=300r/min,n3=100r/min,試求n1與n3轉(zhuǎn)向相同及n1與n3轉(zhuǎn)向相反時nH

的大小及方向。

齒輪1、3方向相反解:判別轉(zhuǎn)向：(轉(zhuǎn)化輪系)n1與n3轉(zhuǎn)向相同，n1＝300，n3＝100n1與n3轉(zhuǎn)向相反，n1＝－100，n3＝300

將復(fù)合輪系分解為基本輪系，分別計算傳動比，然后根據(jù)組合方式聯(lián)立求解。方法：先找行星輪復(fù)合輪系中可能有多個周轉(zhuǎn)輪系，而一個基本周轉(zhuǎn)輪系中至多只有三個中心輪。剩余的就是定軸輪系。計算傳動比的方法：輪系分解的關(guān)鍵是：將周轉(zhuǎn)輪系分離出來?！禇U（支承行星輪)→中心輪（與行星輪嚙合）第四節(jié)復(fù)合輪系及其設(shè)計一、復(fù)合輪系的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其傳動比的計算對于復(fù)合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來計算其傳動比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來計算其傳動比。而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，并分別列出其傳動比的計算式，然后進行聯(lián)立求解。因此，復(fù)合輪系傳動比的計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）進行聯(lián)立求解。復(fù)合輪系傳動比計算實例例3:如圖所示的輪系中，設(shè)已知各輪齒數(shù)z1＝20，z2＝40,z2′＝20,z3＝30，z4＝80

，試求傳動比i1H。解：1）劃分輪系齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2

-3-4-H組成周轉(zhuǎn)輪系部分。2）計算各輪系傳動比定軸輪系部分(1)周轉(zhuǎn)輪系部分輪系的傳動比3）將（1）、（2）聯(lián)立求解(2)負號表明齒輪1和系桿H轉(zhuǎn)向相反1．實現(xiàn)大傳動比傳動Z2

Z’2Z1Z3HiH1＝1/i1H=10000

系桿轉(zhuǎn)10000圈時，輪1同向轉(zhuǎn)1圈。第五節(jié)輪系的功用2．實現(xiàn)分路傳動3．實現(xiàn)變速變向傳動4．實現(xiàn)大速比和大功率傳動兩組輪系傳動比相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同5．實現(xiàn)運動的合成與分解運動輸入運動輸出在2K-H行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加大使它與中心輪的齒數(shù)差z2-z1＝1～4，稱為少齒差傳動。傳動比為：若z2-z1＝1(稱為一齒差傳動)，z2＝100，則i1H＝－100。輸出機構(gòu)V

系桿為主動，輸出行星輪的運動。由于行星輪作平面運動，故應(yīng)增加一運動輸出機構(gòu)V。12稱此種行星輪系為K-H-V型。1）一齒差行星傳動輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向相反。2）為保證一齒差行星傳動的內(nèi)外齒輪裝配，兩個齒輪均需要變位，以避免產(chǎn)生干涉而不能轉(zhuǎn)動。一、漸開線少齒差行星齒輪傳動第六節(jié)少齒差傳動簡介漸開線少齒差行星齒輪傳動的特點優(yōu)點：①傳動比大，一級減速i1H可達100，二級可達10000。②結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小，重量輕。③加工簡單，裝配方便。④效率較高。一級減速η＝0.8～0.94,比蝸桿傳動高。缺點：①只能采用正變位齒輪傳動，設(shè)計較復(fù)雜。②傳遞功率不大，N≤45KW。

③徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。漸開線少齒差行星傳動二、擺線針輪行星傳動擺線針輪行星傳動的工作原理和結(jié)構(gòu)與漸開線少齒差行星傳動基本相同中心輪1（內(nèi)齒輪）系桿H行星輪2（擺線齒輪）擺線針輪行星傳動的傳動比計算與漸開線少齒差行星傳動的計算相同，只是這種傳動的齒數(shù)差總是等于1擺線針輪行星傳動與漸開線少齒差行星傳動的不同之處在于齒廓曲線。其中心輪上的內(nèi)齒是帶套筒的圓柱銷形針齒，而擺線齒輪的行星輪齒廓曲線則是短幅外擺線的等距曲線。擺線針輪行星傳動三、活齒傳動1)同時嚙合的齒數(shù)多達50%，故承載能力大，在相同傳動比和相同體積的條件下，承載能力比普通齒輪減