系統(tǒng)方案設(shè)計第五章 輪系

1、第5章輪系本章基本要求1.2.熟練掌握輪系類型的區(qū)分方法；熟練掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動比計算（大小和方向）；掌握周轉(zhuǎn)輪系中各輪齒數(shù)的確定。3.第5章5.1 輪系及其分類5.2 定軸輪系的傳動比與應(yīng)用5.3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比與應(yīng)用5.4 混合輪系的傳動比與應(yīng)用5.5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇5.6 新型齒輪傳動輪系5.1 輪系及其分類輪系是由一系列齒輪所組成的傳動系統(tǒng)分類:定軸輪系(ordinary gear train) 周轉(zhuǎn)輪系(planetary gear train) 混合輪系(composite gear train)定軸輪系：在輪系運動時，其各輪軸線的位置固定不

2、動的輪系。5.1 輪系及其分類周轉(zhuǎn)輪系:在運轉(zhuǎn)過程中,至少有一個齒輪的幾何軸線是繞另一個齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動的輪系。行星輪: 作自轉(zhuǎn)同時又公轉(zhuǎn)的齒輪。系桿： 帶動行星輪作公轉(zhuǎn)的桿件H中心輪: 行星輪所繞之公轉(zhuǎn)的定軸齒輪1和3周轉(zhuǎn)輪系分：行星輪系差動輪系F=1F=25.1 輪系及其分類混合輪系：將兩個（或幾個）基本輪系適當(dāng)聯(lián)接而成的輪系。5.2 定軸輪系的傳動比與應(yīng)用一、定軸輪系傳動比的計算：二、定軸輪系的應(yīng)用：一、定軸輪系傳動比的計算概念:輪系傳動比=輸入軸角速度/輸出軸角速度= win/ wout= nin即iio/ nout速比有大小和方向傳動比大小的計算:一、定軸輪系傳動比的計算win wo

3、utw1w5=i即iio15w1=z2 z1iw122w2 w3z3i23z2w 3w 4w3w4=z4i34z3w4w5z5 z4i45又Qw1w2w2w3w3w4w4w5=Z 2Z1=i i i ii1512452334Z 2 Z 3 Z 4 Z5Z1Z 2 Z 3 Z 4=Z3Z 2Z 4Z 3Z5Z 4=Z 2Z1Z3Z 2Z5Z 3=各對從動輪齒數(shù)的乘積各對主動輪齒數(shù)的乘積一、定軸輪系傳動比的計算：傳動比計算:結(jié)論:定軸輪系的傳動比的大小等于組成該定軸輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積，其大小等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比。方向可標(biāo)在圖中，亦可在傳

4、動比的數(shù)值前加正負號。一、定軸輪系傳動比的計算主從動輪轉(zhuǎn)動方向的確定:1. 輪系中各輪幾何軸線相互平行;2. 所有齒輪的幾何軸線不都平行，但首尾兩輪的幾何軸線平行;3. 首尾兩輪的幾何軸線不平行。二、定軸輪系的應(yīng)用總結(jié):1. 實現(xiàn)分路傳動;2. 實現(xiàn)傳遞相距較遠的兩軸間的運動和動力；3. 獲得較大的傳動比；4. 實現(xiàn)變速傳動；5. 實現(xiàn)換向傳動。5.3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比與應(yīng)用一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系的與應(yīng)用一、 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比基本思路轉(zhuǎn)化機構(gòu):周轉(zhuǎn)輪系中,在保證相對運動關(guān)系不變的情況下,給整個機構(gòu)加- wH ,此時H 不動,周轉(zhuǎn)輪系變?yōu)槎ㄞD(zhuǎn)輪系,此機構(gòu)為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)。一、周轉(zhuǎn)

5、輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算構(gòu)件代號:123H原有角速度在轉(zhuǎn)化機構(gòu)中的角速度ww H= w-w11H1ww H= w= w= w-w-w222Hw3w Hw H33Hw H-w= 0HHH一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比由于轉(zhuǎn)化機構(gòu)為定軸輪系,故可以利用定軸輪系傳動比計算方法進行計算,故w1-wHw3 -wH= -iHZ3 Z113表示轉(zhuǎn)化機構(gòu)中,第一輪與第三輪的速比“”表示在轉(zhuǎn)化機構(gòu)中齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)向相反(并不表示它們的絕對轉(zhuǎn)向也相反)一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比由上面的分析,設(shè)周轉(zhuǎn)輪系的兩個中心輪分別為1和n,系桿為H,則其轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比為:= w1 -w HZ2 ZnZ1 Zn-1H= iinwn

6、 -w H用定軸輪系的方法定一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比注意:i H是轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比,其大小和方向1n均按定軸輪系的方法分析,此方向僅表示轉(zhuǎn)化機構(gòu)中的各輪的轉(zhuǎn)向。w1,wn ,wH ,是 周轉(zhuǎn)輪系中各基本構(gòu)件的真實角速度。在差動輪系中,由于其自由度為2,則必須已知兩個運動規(guī)律,機構(gòu)才具有確定的運動。一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比由于w1,wn ,wH具有轉(zhuǎn)向,故當(dāng)已知某兩個運動規(guī)律即角速度轉(zhuǎn)向相反時,若設(shè)一個為正,則另一個為負,求出第三個轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)向根據(jù)計算結(jié)果的正負來確定。二、周轉(zhuǎn)輪系的應(yīng)用1、獲得較大的傳動比；2、實現(xiàn)自動變速傳動；3、在體積小，重量輕的條件下，實現(xiàn)大功率傳動；4、進行運動的合成和分解；5、

7、利用行星運動實現(xiàn)機械執(zhí)行構(gòu)件的復(fù)雜動作；6、利用行星輪上各點不同的旋輪線軌跡，實現(xiàn)特殊的工作要求。5.4 混合輪系的傳動比與應(yīng)用一、 混合輪系的傳動比二、 混合輪系的應(yīng)用一、 混合輪系的傳動比方法：1、首先分析組成混合輪系的基本輪系；2、分別對基本輪系列傳動比方程式；3、找出各輪系的關(guān)系；4、將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即得混合輪系的傳動比。關(guān)鍵：正確劃分基本輪系。一、 混合輪系的傳動比例1：已知各輪的齒數(shù)：Z =30,Z =30,Z =90，Z =20,1231Z= 30, Z = 30, Z = 40, Z=154求:435iI ,II一、 混合輪系的傳動比首先分析輪系的組成，再分別

8、對基本輪系列傳動比方程1.周轉(zhuǎn)輪系= w1 - wH= - Z2 Z3= - Z3= -3i H13w- wZ ZZ3H1212.定軸輪系= wIZ= -3iwI 3Z34w= - Z4= - 3 ww3IIZ4= Z13= w I= Z5 Z1iwI1ZZZ4541= Z4ww= 1.5wII1Z1w3 = w3 ,wH= wII ,w1= - Z3= w 1w- wZ4Z 1= - 16IIIiI ,IIZ 4Zw- w3-1ZIII表明I,II軸轉(zhuǎn)向相反3二、 混合輪系的應(yīng)用1、獲得更大的傳動比；2、變速轉(zhuǎn)向的方法更靈活多樣；3、在體積小，重量輕的條件下，實現(xiàn)更大功率傳動；4、進行運動的

9、合成和分解；5、利用行星運動實現(xiàn)機械執(zhí)行構(gòu)件的復(fù)雜動作；6、行星輪上各點的運動軌跡更加復(fù)雜。5.5行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇行星輪系中各輪齒數(shù)應(yīng)滿足的條件:= (iiH -1)Z11、傳動比條件：Z3Z= (i- 2) Z12、同心條件：3、均布條件：4、鄰接條件；22iH= KN iZ1iH(Z+Z Z+ 2ha*180oK) sin122（校核用）這里： K是行星輪個數(shù)，N為正整數(shù)。以上對單排2K-H機構(gòu)，且標(biāo)準齒輪和高度變位齒輪推得5.5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇例:設(shè)計一個單排2KH型負號機構(gòu)行星輪系i1H=7.33,各輪均采用標(biāo)準齒輪,試確定各齒輪的齒數(shù)及行星輪個數(shù)。=

10、 7.33 = 22 3解：i1H3= 12 N= KN令：K = 4, Z= Z= 4N iiH1166 2222則Z1齒數(shù)為：N:22334455Z1:12182430 36 Z1不發(fā)根切的最少齒數(shù)為：17 Z1 = 18Z2 = (i1H- 2) Z12 = (22 3 - 2) 182 = 48Z3 = (i1H- 2)Z1 = (22 3 - 2) 18 = 114校核：（Z+ Z= (18 + 48) sin= 46.7180oK180o4) sin12(Z2 + 2ha) = (48 + 2) = 50*(Z+ Z Z+ 2ha*1800) sin122K齒頂發(fā)生撞擊，故設(shè)計 不

11、滿足條件=18, Z2 = 48, Z3=114另設(shè)K=3,則同理：Z1校核鄰接條件成立。故所設(shè)計的2KH負號機構(gòu)為：K = 3, Z1 =18, Z2 = 48, Z3 =1145.6新型齒輪傳動一、漸開線少齒差行星傳動特點：1、傳動比大；2、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小、重量輕；3、由于采用漸開線齒，加工及裝配維修方便；4、傳動效率高。5.6新型齒輪傳動缺點：1、由于存在少齒差內(nèi)嚙合傳動，若仍采用標(biāo)準齒輪則會發(fā)生齒頂相碰和齒廓重迭現(xiàn)象。一般采用降低齒頂高系數(shù)和采用角變位正出傳 動兩者結(jié)合的辦法。必須核驗重迭系數(shù)。2、由于嚙合角變大，導(dǎo)致軸承壓力增大，加之還需要一個輸出機構(gòu)，故傳遞的功率受到一些限制；常用在中、小型功率傳動。5.6新型齒輪傳動二、擺線針輪行星傳動特點：1、減速比大；2