機械基礎(chǔ)-輪系

1、由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。 齒輪機構(gòu)輪系輪系：輪系：由一對以上的齒輪組成的齒輪系統(tǒng)。由一對以上的齒輪組成的齒輪系統(tǒng)。傳動比一般不大于5-7可實現(xiàn)較大的傳動比8avi 輪系的功用：輪系的功用：用于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間用于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間的運動和動力傳遞。的運動和動力傳遞。原動機原動機減速裝置減速裝置執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)輪輪 系系 根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中，各齒輪的幾何軸線在空根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中，各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否變化，可以將輪系分為三大類：間的相對位置是否變化，可以將輪系分為三大類：l 定軸輪系定軸輪系l 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系l 混合輪系

2、混合輪系l 定軸輪系：定軸輪系：輪系運轉(zhuǎn)過程中，所有齒輪軸線的輪系運轉(zhuǎn)過程中，所有齒輪軸線的幾何位置都相對機架固定不動。幾何位置都相對機架固定不動。定軸輪系平面定軸輪系空間定軸輪系 平面定軸輪系平面定軸輪系：各齒輪在同一個平面或互相平：各齒輪在同一個平面或互相平 行的平面內(nèi)運動。行的平面內(nèi)運動。 特點特點：均是由圓柱齒輪組成，各齒輪軸線平行。：均是由圓柱齒輪組成，各齒輪軸線平行。輸入輸入輸出輸出輸出輸出空間定軸輪系空間定軸輪系： 并不是所有的齒輪均在同一個平面或互相平行的并不是所有的齒輪均在同一個平面或互相平行的平面內(nèi)運動。平面內(nèi)運動。 特點：特點：其中至少包含一對蝸輪蝸桿或圓錐齒輪。其中至少

3、包含一對蝸輪蝸桿或圓錐齒輪。l 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系: 輪系在運轉(zhuǎn)過程中，至少有一個齒輪輪系在運轉(zhuǎn)過程中，至少有一個齒輪軸線的幾何位置不固定，而是繞著其它定軸齒輪的軸線的幾何位置不固定，而是繞著其它定軸齒輪的軸線回轉(zhuǎn)。軸線回轉(zhuǎn)。2 行星輪行星輪H 系桿（轉(zhuǎn)臂）系桿（轉(zhuǎn)臂）3 中心輪中心輪 K1 中心輪（太陽輪）中心輪（太陽輪） K基本構(gòu)件基本構(gòu)件特點：特點：系桿系桿H與兩個中心輪與兩個中心輪 繞互相重合的軸線轉(zhuǎn)繞互相重合的軸線轉(zhuǎn) 動。動。差動輪系（差動輪系（F2）兩個中心輪均為活動構(gòu)件。兩個中心輪均為活動構(gòu)件。行星輪系（行星輪系（F1）其中一個中心輪固定不動。其中一個中心輪固定不動?；拘椭苻D(zhuǎn)輪系

4、按基本型周轉(zhuǎn)輪系按F不同可分為：行星輪系和差動輪系。不同可分為：行星輪系和差動輪系。 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系中基本構(gòu)件的不同根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系中基本構(gòu)件的不同 (1)2K- H(1)2K- H型周轉(zhuǎn)輪系型周轉(zhuǎn)輪系單排式單排式 雙排式雙排式(2)3K(2)3K型周轉(zhuǎn)輪系型周轉(zhuǎn)輪系具有三個中心輪的周轉(zhuǎn)輪系具有三個中心輪的周轉(zhuǎn)輪系雙排式雙排式行星齒輪機構(gòu)行星齒輪機構(gòu)行星行星齒輪齒輪中心中心齒輪齒輪行星行星架架齒圈齒圈組裝組裝圖圖自動變速器自動變速器汽車構(gòu)造汽車構(gòu)造第第1616章章 自動變速器自動變速器 13行星齒輪機構(gòu)動畫行星齒輪機構(gòu)動畫dpxxcljg.mpg定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系l 混合輪系：混合輪系

5、：輪系中既包含定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系中既包含定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系，或由幾個周轉(zhuǎn)輪系組成。輪系，或由幾個周轉(zhuǎn)輪系組成。周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系I 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系II輪系的傳動比：輪系的傳動比：outinioi 傳動比的大小傳動比的大小 輸入、輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系輸入、輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系輪系傳動比計算輪系傳動比計算 1212zzzz2112i 外嚙合外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)的傳動比齒輪機構(gòu)的傳動比平面齒輪機構(gòu)平面齒輪機構(gòu) 注：可用注：可用“+”、“-”號表示方向。號表示方向。122112zzi注：用箭頭表示方向。注：用箭頭表示方向?？臻g齒輪機構(gòu)空間齒輪機構(gòu)4 3 2154325115zzzzzzzzi15

6、515443322145433 212iiiii?5115i122112zzi455445344343zzizzi 23323 2zzi求：乘積各對齒輪主動輪齒數(shù)連乘積各對齒輪從動輪齒數(shù)連定軸輪系的傳動比 大?。捍笮。浩矫娑ㄝS輪系（各齒輪軸線相互平行）平面定軸輪系（各齒輪軸線相互平行）惰輪惰輪：外嚙合的次數(shù)m主動輪齒數(shù)連乘積從動輪齒數(shù)連乘積) 1(11mkki 3 215325115zzzzzzi 3 21532zzzzzz3) 1(轉(zhuǎn)向的確定過橋輪（惰輪）過橋輪（惰輪）在輪系中，過橋輪或惰輪的特征是：它既是前一對齒在輪系中，過橋輪或惰輪的特征是：它既是前一對齒輪傳動中的從動齒輪又是后一對齒輪

7、傳動中的主動齒輪。輪傳動中的從動齒輪又是后一對齒輪傳動中的主動齒輪?？臻g定軸輪系（輸入軸與輸出軸軸線平行）空間定軸輪系（輸入軸與輸出軸軸線平行） 3 2143214zzzzzzi傳動比方向判斷：畫箭頭傳動比方向判斷：畫箭頭 表示：在傳動比大小前加正負號表示：在傳動比大小前加正負號空間定軸輪系（輸入軸與輸出軸軸線不平行）空間定軸輪系（輸入軸與輸出軸軸線不平行） 3 2153215zzzzzzi傳動比方向判斷傳動比方向判斷 表示表示畫箭頭畫箭頭定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比 大?。捍笮。恨D(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：m) 1(法（只適合所有齒輪軸線都平行的情況）法（只適合所有齒輪軸線都平行的情況）畫箭頭法（適合任

8、何定軸輪系）畫箭頭法（適合任何定軸輪系）結(jié)果表示：結(jié)果表示：主動齒輪齒數(shù)連乘積從動齒輪齒數(shù)連乘積kki11（輸入、輸出軸平行）（輸入、輸出軸平行）圖中畫箭頭表示（其它情況）圖中畫箭頭表示（其它情況）乘積各對齒輪主動輪齒數(shù)連乘積各對齒輪從動輪齒數(shù)連i能否按照定軸輪系傳動比計算公式進行計算？能否按照定軸輪系傳動比計算公式進行計算？截取北航課件行星輪系動畫，插入在此處。截取北航課件行星輪系動畫，插入在此處。 H- H周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)轉(zhuǎn)化機構(gòu)周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 H - H=0假想定軸輪系假想定軸輪系133113zziHHHHHHHHi3131131313zziH“-”的意義？的意義？注：表達

9、式中注：表達式中 1、 n、 H帶正負號的帶正負號的代數(shù)量。若代數(shù)量。若基本構(gòu)件的基本構(gòu)件的實際轉(zhuǎn)速方向相實際轉(zhuǎn)速方向相反，則反，則 的正負號應(yīng)該不同。的正負號應(yīng)該不同。2132313113zzzziHHHHH502150625例例1：z1=15，z2=25，z2=20，z3=60求求： i1H ？試判斷H為輸入構(gòu)件時，該輪系是減速還是增速？501HH65111HHiH1H3解：解：增速增速11211nnHnHHnzzzzi周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算方法周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算方法nni11周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機構(gòu)：假想的定軸輪系轉(zhuǎn)化機構(gòu)：假想的定軸輪系計算轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比計算轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系傳

10、動比計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比- H上角標上角標 HHni1正負號問題正負號問題Hn1ni1 在圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為在圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z Z1 1=18=18、Z Z2 2=20=20、ZZ2 2=25=25，Z Z3 3=36=36，ZZ3 3=2(=2(右旋右旋) )、Z Z4 4=40=40，且已知，且已知n n1 1=1000=1000轉(zhuǎn)分轉(zhuǎn)分(A(A向看為逆時針向看為逆時針) )，求輪，求輪4 4的轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向 解：求輪系的傳動比：解：求輪系的傳動比： i iZ Z2 2Z Z3 3Z Z4 4/ Z/ Z1 1ZZ2 2ZZ3 3 2020

11、363640/1840/1825252 2求齒輪求齒輪4 4的轉(zhuǎn)速：的轉(zhuǎn)速： n1n11000/321000/3231.2531.25轉(zhuǎn)分轉(zhuǎn)分 判定齒輪判定齒輪4 4的轉(zhuǎn)向：的轉(zhuǎn)向： 經(jīng)分析齒輪經(jīng)分析齒輪4 4的轉(zhuǎn)動方向為順時針的轉(zhuǎn)動方向為順時針例例2：z1=18，z2=36，z2=33，z3=90z4=87。求求： i14101311313113zziiHHHHHHHH14i11641414114HHHHiii2 3444434334210HHHHHHHHz ziiz z HHii441解：對于行星輪系解：對于行星輪系1-2-3-H對于行星輪系4-2-2-3-H最后可得總傳動比最后可得總傳動

12、比 為為14i例例3：z1=z2=48，z2=18,z3=24， 1 1=250 rad/s=250 rad/s， 3 3= 100 rad/s= 100 rad/s，方，方向如圖所示。求向如圖所示。求： H 34100250HH2H231132132313113zzzziHHHHH3418482448s/rad50HH1H3H2解：討論：能否用公式 表示齒輪1和齒 輪2的關(guān)系？ 12212121 - zziHHHHH定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系l 混合輪系：混合輪系：輪系中既包含定軸輪系又包含周輪系中既包含定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系，或由幾個周轉(zhuǎn)輪系組成。轉(zhuǎn)輪系，或由幾個周轉(zhuǎn)輪系組成。混合輪

13、系傳動比的求解方法：混合輪系傳動比的求解方法：將混合輪系分解為幾個基本輪系；將混合輪系分解為幾個基本輪系；分別計算各基本輪系的傳動比；分別計算各基本輪系的傳動比；尋找各基本輪系之間的關(guān)系；尋找各基本輪系之間的關(guān)系；聯(lián)立求解。聯(lián)立求解。行星輪行星輪系桿系桿中心輪中心輪周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系定軸輪系定軸輪系例例4：z z1 1=20=20，z z2 2=30=30， z z2 2=20=20， z z3 3=40=40， z z4 4=45=45， z z4 4=44=44， z z5 5=81=81， z z6 6=80 =80 求求： i1612234456H32020403023123113zzz

14、zi對于定軸齒輪機構(gòu)對于定軸齒輪機構(gòu)1-2-2-3有：有：99. 045808144104654665665zzzziHHHHHH01. 099. 0166HHi對于行星輪系對于行星輪系5-4-4-6-H有：有：又有：又有：3H30001. 0336116Hi解：解：得：得：v例例5：如圖為某渦輪螺旋槳發(fā)動機減速器，已知發(fā)動機輸入轉(zhuǎn)：如圖為某渦輪螺旋槳發(fā)動機減速器，已知發(fā)動機輸入轉(zhuǎn)速速 ，各輪齒數(shù)，各輪齒數(shù)v計算螺旋槳的轉(zhuǎn)速計算螺旋槳的轉(zhuǎn)速 ，并判斷，并判斷 轉(zhuǎn)向（與轉(zhuǎn)向（與 同向還是反向）同向還是反向）min/125001rn 。89,29,31534231zzzzzzrnrn1n解：如圖可

15、知，齒輪解：如圖可知，齒輪1、2、3和系桿和系桿H組成一差動輪系，齒輪組成一差動輪系，齒輪3、4、5組成定軸輪系組成定軸輪系對于差動輪系對于差動輪系1-2-3-H對于定軸輪系對于定軸輪系3-4-513313113zznnnnnniHHHHH35535 3zznniH由于由于 則則Hnnnn533,Hnzzn353min/10331 .12min/125001 .121111351311rrinnnzzzznniHHrHH由由 為為“+”，知，知 與與 轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同Hi1rn1n例例6 6 汽車差速器汽車差速器1355335zznnnniHHH)(2153nnnH211zznnH)(2153

16、nnnH53nn Hnnn53汽車直行汽車直行)(2153nnnHLrLrnn53HHnrLrnnrLrn53汽車左轉(zhuǎn)汽車左轉(zhuǎn) 主、從動軸之間距離較主、從動軸之間距離較遠時，用多級定軸輪系遠時，用多級定軸輪系實現(xiàn)大傳動比，可使傳實現(xiàn)大傳動比，可使傳動外廓尺寸動外廓尺寸( (圖中實線所圖中實線所示示) )較一對齒輪傳動較一對齒輪傳動( (圖圖中雙點劃線所示中雙點劃線所示) )小，節(jié)小，節(jié)約材料和減輕重量，且約材料和減輕重量，且制造、安裝方便。制造、安裝方便。一、傳動較遠距離的運動和動力一、傳動較遠距離的運動和動力在主動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)在主動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不變的情況下，向不變的情況下，利用輪系可使從利用輪系可

17、使從動軸獲得不同轉(zhuǎn)動軸獲得不同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。速和轉(zhuǎn)向。如圖所示汽車變?nèi)鐖D所示汽車變速箱，按照不同速箱，按照不同的傳動路線，輸?shù)膫鲃勇肪€，輸出軸可以獲得四出軸可以獲得四擋轉(zhuǎn)速擋轉(zhuǎn)速( (見下表見下表) )。二、實現(xiàn)分路、變速傳動二、實現(xiàn)分路、變速傳動輸入軸輸入軸輸出軸輸出軸 三、獲得較大傳動比三、獲得較大傳動比采用周轉(zhuǎn)輪系，可用較少的齒輪獲得很大的傳動采用周轉(zhuǎn)輪系，可用較少的齒輪獲得很大的傳動比，如雙排外嚙合行星輪系傳動比可達比，如雙排外嚙合行星輪系傳動比可達1000010000。（教材（教材P147P147例題）例題）v在主動輪轉(zhuǎn)向不變的條件下，利用輪系可以在主動輪轉(zhuǎn)向不變的條件下，利用輪系可以

18、改變從動軸的轉(zhuǎn)向，以適應(yīng)工作需要。改變從動軸的轉(zhuǎn)向，以適應(yīng)工作需要。v例如：例如：v （）汽車的倒車（）汽車的倒車v （）機床絲杠的反向傳動（）機床絲杠的反向傳動四、改變從動輪的轉(zhuǎn)向四、改變從動輪的轉(zhuǎn)向 五、運動合成和分解五、運動合成和分解合成運動是將兩個輸入運動合成為一個輸出運動；分解運動合成運動是將兩個輸入運動合成為一個輸出運動；分解運動是把一個輸入運動按可變的比例分解成兩個輸出運動。合成是把一個輸入運動按可變的比例分解成兩個輸出運動。合成運動和分解運動都可用差動輪系實現(xiàn)。運動和分解運動都可用差動輪系實現(xiàn)。如圖所示的輪系，若如圖所示的輪系，若z z1 1z z3 3，z z2 2 = =

19、z z2 2 ，則，則1 21323113zzzznnnniHHH 解得2nH=n1+n3該輪系可以把兩個輸入運動合成一個運動輸出。下圖所示汽車后橋差速器是差動輪系分解運動的典型實例。 六、其他如利用輪系可以使一個主動構(gòu)件同時帶動若如利用輪系可以使一個主動構(gòu)件同時帶動若干個從動構(gòu)件轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)分路傳動。干個從動構(gòu)件轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)分路傳動。利用行星輪系還可在較小外廓尺寸下實現(xiàn)大利用行星輪系還可在較小外廓尺寸下實現(xiàn)大功率傳動。功率傳動。1.利用輪系還可使輸出構(gòu)件實現(xiàn)復合運動，如利用輪系還可使輸出構(gòu)件實現(xiàn)復合運動，如下下圖圖所示機械手手腕機構(gòu)。所示機械手手腕機構(gòu)。返回目錄一、漸開少齒差行星傳動簡介一、漸開

20、少齒差行星傳動簡介漸開線少齒差行星傳動漸開線少齒差行星傳動是由內(nèi)齒輪是由內(nèi)齒輪1 1、行星輪、行星輪2 2、行星架行星架H H、等速輸出機構(gòu)、等速輸出機構(gòu)3 3和輸出軸和輸出軸V V等組成，屬等組成，屬于于K-H-VK-H-V型傳動。內(nèi)齒圈型傳動。內(nèi)齒圈1 1固定，行星輪比內(nèi)齒輪固定，行星輪比內(nèi)齒輪只少幾個齒只少幾個齒( (一般差一般差1 14 4個齒個齒) )，齒廓曲線為漸開，齒廓曲線為漸開線線. .等速輸出機構(gòu)多用孔等速輸出機構(gòu)多用孔銷輸出機構(gòu)。銷輸出機構(gòu)。 通常行星架主動，行星通常行星架主動，行星輪從動，由輪從動，由V V軸輸出，用軸輸出，用于減速。于減速。V V軸的轉(zhuǎn)速即為軸的轉(zhuǎn)速即為

21、行星輪的絕對轉(zhuǎn)速。該行星輪的絕對轉(zhuǎn)速。該輪系的傳動比為輪系的傳動比為 由上式可以看出，齒數(shù)由上式可以看出，齒數(shù)差越小，傳動比越大。差越小，傳動比越大。當當Z Z1 1-Z-Z2 2 =1=1時，傳動比時，傳動比最大，最大，iHV=-Z2 ，稱為一，稱為一齒差行星傳動。齒差行星傳動。漸開線少齒差行星傳動漸開線少齒差行星傳動的傳動比較大、結(jié)構(gòu)緊的傳動比較大、結(jié)構(gòu)緊湊，但效率較低，行星湊，但效率較低，行星架軸承的壽命較短，故架軸承的壽命較短，故目前只用于小功率傳動目前只用于小功率傳動二、擺線針輪行星傳動二、擺線針輪行星傳動擺線針輪行星傳動擺線針輪行星傳動屬于一齒差的屬于一齒差的K-H-VK-H-V型行星傳動。其傳型行星傳動。其傳動原理、運動輸出動原理、運動輸出機構(gòu)等均與漸開線機構(gòu)等均與漸開線一齒差行星傳動相一齒差行星傳動相同，唯一區(qū)別在于同，唯一區(qū)別在于齒輪的齒廓不是漸齒輪的齒廓不是漸開線，而是擺線。開線，而是擺線。擺線針輪傳動的主要優(yōu)擺線針輪傳動的主要優(yōu)點是傳動比大，體積小點是傳