機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)輪系

1、 單元8 輪系單元單元8 8 輪系輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系傳動比計(jì)算傳動比計(jì)算任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 單元8 輪系1.了解輪系的類型。 2.掌握定軸輪系傳動比的計(jì)算方法。3.學(xué)會求解輸出軸的轉(zhuǎn)速和判斷回轉(zhuǎn)方向。1. 會判斷定軸輪系。.掌握定軸輪系傳動比的計(jì)算，并學(xué)會判斷其回轉(zhuǎn)方向。 任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算知識目標(biāo)：知識目標(biāo)：技能目標(biāo)：技能目標(biāo)： 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算1.1.輪系概述輪系概述（1 1） 輪系的分類輪系的分類表8-1 輪系的分類輪系

2、種類輪系種類定義定義圖例圖例定軸輪系 傳動時，輪系中各齒輪的幾何軸線位置都是固定的輪系稱為定軸輪系，定軸輪系又稱普通輪系。周轉(zhuǎn)輪系傳動時，輪系中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，而是繞另一個齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)，這種輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在右圖輪系中，齒輪1、3的軸線固定，齒輪2在H的作用下繞1、3的固定軸線回轉(zhuǎn)。組合輪系既含有定軸輪系，又含有周轉(zhuǎn)輪系或者含有多個周轉(zhuǎn)齒輪系的傳動，稱為組合輪系。如圖1的組合輪系：右部分為由齒輪1、2、3和構(gòu)件H組成的周轉(zhuǎn)輪系；左部分為由齒輪1、，和，所組成的定軸輪系。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 （2 2） 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)

3、用1）獲得大的傳動比。2）可做較遠(yuǎn)距離的傳動。3）可實(shí)現(xiàn)變速要求。4）可實(shí)現(xiàn)改變速度方向的要求。5）可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成或分解。 單元8 輪系 （1 1） 傳動比的計(jì)算傳動比的計(jì)算齒輪兩軸的轉(zhuǎn)速之比稱為傳動比。因?yàn)檗D(zhuǎn)速n=2，因此傳動比又可以被表示為兩軸的角速度之比。傳動比用i表示。對軸1和軸2 的傳動比可表示為： 式中，n1、1齒輪1的轉(zhuǎn)速、角速度； n2、2 齒輪2的轉(zhuǎn)速、角速度。 對于一對相嚙合的齒輪來說，在同一時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的齒數(shù)是相同的，因此有：n1z1=n2z2 式中， z1、z2兩齒輪的齒數(shù)。一對相互嚙合的齒輪的傳動比又可以寫成： 任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算2.

4、2.一對定軸齒輪傳動比的計(jì)算一對定軸齒輪傳動比的計(jì)算122112zznni212112nni 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 （2 2） 齒輪回轉(zhuǎn)方向的判斷齒輪回轉(zhuǎn)方向的判斷 齒輪的回轉(zhuǎn)方向，在輪系傳動系統(tǒng)圖中可以用箭頭表示，標(biāo)注同向箭頭的齒輪回轉(zhuǎn)方向相同，標(biāo)注反向箭頭的齒輪回轉(zhuǎn)方向相反，規(guī)定箭頭指向?yàn)辇X輪可見側(cè)的圓周速度方向。（a）外嚙合 (b)內(nèi)嚙合 圖8-1 圓柱齒輪副的回轉(zhuǎn)方向 因此，圖8-1（a）中的傳動比還可表示為： 圖8-1（b）中的傳動比還可表示為：122112zznni122112zznni 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸

5、輪系傳動比計(jì)算 圖8-3所示為圓錐齒輪副的嚙合傳動，圖8-4所示為蝸輪蝸桿齒輪副的嚙合傳動均用作圖法表示。圖8-3所示為圓錐齒輪副圖8-4 蝸輪蝸桿齒輪副 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 3.3.定軸輪系的傳動比的計(jì)算定軸輪系的傳動比的計(jì)算定軸輪系的傳動比是指輪系中首、末兩輪的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比。定軸輪系的傳動比計(jì)算包括計(jì)算輪系傳動比的大小和確定末輪的回轉(zhuǎn)方向。圖8-5 定軸輪系的傳動比計(jì)算 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 表8-2 定軸輪系各齒輪間傳動比嚙合齒輪傳動比齒輪1和齒輪2齒輪2和齒輪3齒輪3和齒輪4齒輪4和齒輪5

6、齒輪5和齒輪6 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 定軸輪系傳動比的計(jì)算公式為：式中 m輪系中外嚙合圓柱齒輪副的數(shù)目。 若結(jié)果為正，說明輸出軸與輸入軸的回轉(zhuǎn)方向相同；結(jié)果為負(fù)，說明輸出軸與輸入軸的回轉(zhuǎn)方向相反。 輪系中各齒輪的回轉(zhuǎn)方向還可用箭頭標(biāo)注，如圖8-6。齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中主動齒輪齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中從動齒輪mkknni) 1(11圖8-6 定軸輪系回轉(zhuǎn)方向 由圖8-6中齒輪2同時與齒輪1和齒輪3相嚙合。對于齒輪1而言，齒輪2是從動輪；對于齒輪3而言，齒輪2又是主動輪。齒輪2的作用僅僅是改變輪系的轉(zhuǎn)向，而其齒數(shù)的多少并不影響該輪系傳動比的大小，這種

7、齒輪稱為惰輪。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 4.4.定軸輪系的傳動比計(jì)算定軸輪系的傳動比計(jì)算實(shí)例實(shí)例在圖8-1所示的組合機(jī)床動力滑臺輪系中，運(yùn)動由電動機(jī)輸入，由蝸輪6輸出。電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=940r/min,各齒輪齒數(shù)z1=34，z2=42，z3=21，z4=31，蝸輪齒數(shù)z6=38，蝸桿頭數(shù)z5=2，螺旋線方向?yàn)橛倚Ｔ嚧_定蝸輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。計(jì)算過程見表8-3。圖8-1 機(jī)床動力滑臺輪系 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 表8-3 機(jī)床動力滑臺輪系輸出軸速度計(jì)算步驟步驟內(nèi)容內(nèi)容結(jié)果結(jié)果1.分析傳動路線，判斷輪系類型 輪系動力由

8、電動機(jī)提供，從齒輪1輸入，經(jīng)齒輪2、3、4、蝸桿5，由蝸輪6輸出定軸輪系2.了解相關(guān)參數(shù)電動機(jī)轉(zhuǎn)速n1=940r/min,各齒輪齒數(shù)z1=34，z2=42，z3=21，z4=31，蝸輪齒數(shù)z6=38，蝸桿頭數(shù)z5=2，螺旋線方向?yàn)橛倚菪€方向?yàn)橛倚?.計(jì)算輪系傳動比i16=34.644.轉(zhuǎn)速蝸輪轉(zhuǎn)速n6 =n1/i16 =940/34.64=27.14(r/min)n6=27.14r/min5.分析輪系回轉(zhuǎn)方向蝸輪的轉(zhuǎn)動方向見左圖箭頭所示64.34221342831425316426116zzzzzznni 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 練習(xí)題練習(xí)題 1.

9、1.選擇題選擇題（1）下列關(guān)于輪系說法正確的是。 a.不能獲得很大的傳動比 b.不適宜做較遠(yuǎn)距離的傳動 c.可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成但不能分解運(yùn)動 d.可以實(shí)現(xiàn)變向和變速要求（2）定軸輪系的傳動比大小與輪系中惰輪的齒數(shù)。 a.有關(guān)b.無關(guān)c.成正比 d.成反比（3）根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，輪系分為。 a.定軸輪系和空間輪系b.定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系 c.定軸論系和平面輪系 d.空間輪系和平面輪系（4）所有齒輪幾何軸線的位置都固定的輪系稱為，至少有一個齒輪的幾何軸線繞位置固定的另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動的輪系，稱為。a.定軸輪系b.周轉(zhuǎn)輪系c.平面輪系 d.空間輪系 單元8

10、輪系任務(wù)任務(wù)1 1 定軸輪系傳動比計(jì)算定軸輪系傳動比計(jì)算 2. 2.計(jì)算題計(jì)算題 在右圖所示的車床溜板箱進(jìn)給刻度盤輪系中，運(yùn)動由齒輪1輸入，由齒輪5輸出。已知各齒輪齒數(shù)為z1=18，z2=87，z3=28，z4=20，z5=84。試計(jì)算輪系的傳動比i15。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 1.了解輪系的類型。2.掌握周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算。3.學(xué)會求解輸出軸的轉(zhuǎn)速和判斷回轉(zhuǎn)方向。知識目標(biāo)：知識目標(biāo)：技能目標(biāo)：技能目標(biāo)：1.學(xué)會判斷周轉(zhuǎn)輪系；2.掌握周轉(zhuǎn)輪系傳動比及齒輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算，并會判斷其轉(zhuǎn)向。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 1.1.周轉(zhuǎn)輪系概述周轉(zhuǎn)輪系概述圖8-1

11、0所示輪系中，齒輪1、3的軸線相重合，它們均為定軸齒輪,而齒輪2的轉(zhuǎn)軸裝在構(gòu)件H的端部，在構(gòu)件H的帶動下，它可以繞齒輪1、3的軸線作周轉(zhuǎn)。 在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中至少有一個齒輪幾何軸線的位置不固定，而是繞著其它定軸齒輪軸線回轉(zhuǎn)的輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系。周轉(zhuǎn)輪系中，齒輪1和齒輪3是中心輪（齒輪1為太陽輪，齒輪3為內(nèi)齒圈），齒輪2是行星輪，構(gòu)件H為行星架。圖8-10 周轉(zhuǎn)輪系 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 2.2.周轉(zhuǎn)輪系的分類周轉(zhuǎn)輪系的分類 周轉(zhuǎn)輪系分為差動輪系和行星輪系兩大類，見下表所示。種類種類定義定義舉例舉例說明說明差動輪系 中心輪的轉(zhuǎn)速都不為零的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪系。 太陽輪1

12、、內(nèi)齒圈3、行星架H均繞各自的軸線回轉(zhuǎn)，行星輪2則作行星運(yùn)動。行星輪系 有一個中心輪固定不動的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。 中心輪3固定不動，太陽輪1繞自身軸線O1回轉(zhuǎn)；行星架H繞自身軸線OH回轉(zhuǎn)；行星輪2做行星運(yùn)動，既繞自身軸線回轉(zhuǎn)（也叫自轉(zhuǎn)），又繞行星架回轉(zhuǎn)軸線OH回轉(zhuǎn)（也叫公轉(zhuǎn)）。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 3.3.周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比 周轉(zhuǎn)輪系傳動時，行星輪做既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動，因此周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算方法不同于定軸輪系，但兩者之間又存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)化輪系的方法將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成一定條件下的定軸輪系，從而采用定軸輪系傳動比的計(jì)算方法來計(jì)算

13、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比。表8-4 周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件轉(zhuǎn)化前后的轉(zhuǎn)速構(gòu)件構(gòu)件原來的轉(zhuǎn)速構(gòu)件在轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速齒輪1n1齒輪2n2齒輪3n3行星架HnHHHnnn11HHnnn22HHnnn330HHHHnnn 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 由定軸輪系計(jì)算傳動比的方法，可求出轉(zhuǎn)化輪系的傳動比，式中的“”號，表示轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1與齒輪3的嚙合傳動的轉(zhuǎn)向相反。1321323131131) 1(zzzzzznnnnnniHHHHH 由于周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系是定軸輪系，因此可推出周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系轉(zhuǎn)動比計(jì)算的一般公式：1531642111) 1(KKmHKHHKHHKzzzzzzzznnnnnni

14、單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 4.4.周轉(zhuǎn)輪系的傳動比應(yīng)用實(shí)例周轉(zhuǎn)輪系的傳動比應(yīng)用實(shí)例 在圖8-11所示的齒輪系中，已知齒數(shù)z1=30，z2=20，z2=25，z3=25，兩中心輪的轉(zhuǎn)速n1=100r/min,n3=200r/min。試分別求出n1、n3同向和反向兩種情況下轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速nH。計(jì)算步驟見表8-5。圖8-11 周轉(zhuǎn)輪系 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 表8-5 周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速nH的求解步驟步驟步驟內(nèi)容內(nèi)容結(jié)果結(jié)果1.分析傳動路線，判斷輪系類型 齒輪2繞齒輪1的固定軸線旋轉(zhuǎn)，齒輪2繞齒輪3的固定軸線旋轉(zhuǎn)。該輪系屬周轉(zhuǎn)輪系2.了解相關(guān)參數(shù)齒數(shù)z1=30，z

15、2=20，z2=25，z3=25，兩中心輪的轉(zhuǎn)速n1=100r/min,n3=200r/min3.計(jì)算輪系傳動比4. n1、n3同向時的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速大小即n1=100r/min,n3=200r/min，得nH=-100r/min轉(zhuǎn)速方向計(jì)算結(jié)果為負(fù)nH與n1轉(zhuǎn)向相反5. n1、n3反向時的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速大小即n1=100r/min,n3=-200r/min，得 nH=700 r/min轉(zhuǎn)速方向計(jì)算結(jié)果為正nH與n1轉(zhuǎn)向相同25302520) 1(21322313113zzzznnnnnniHHHHH3213Hi32200100HHnn32200100HHnn 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)2 2 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系

16、 練習(xí)題練習(xí)題 題1圖1.在下圖所示行星輪系中，已知：z1=40，z2=20，z3=80，n1=120r/min。試求行星架H的轉(zhuǎn)速nH并判定其轉(zhuǎn)向。2.在下圖所示的行星輪系中，各輪的齒數(shù)分別為:z1=27,z2=17,z3=61。已知n1=6000r/min，求傳動比i1H和行星架H的轉(zhuǎn)速nH。3、在下圖所示圓錐齒輪組成的差動輪系中，已知z1=60，z2=40，z2=z3=20，若n1和 n3均為120 r/min，但轉(zhuǎn)向相反（如圖中箭頭所示），求 nH的大小和方向。題3圖題2圖 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 1.了解減速器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用場合。2.了解減速器附件的

17、種類及作用。1.學(xué)會分析部件工作原理；2.學(xué)會分析機(jī)器或部件內(nèi)零件連接方式及定位方法。知識目標(biāo)：知識目標(biāo)：技能目標(biāo)：技能目標(biāo)： 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 減速器是用于原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的封閉式傳動裝置，由于減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、傳動準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，故在各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用甚廣。 減速器的種類很多，用以滿足各種機(jī)械傳動的不同要求。其主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用見表8-4。 1.1.減速器的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用減速器的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用表8-4 常用減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用名稱名稱運(yùn)動簡圖運(yùn)動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用單級圓柱齒輪減速

18、器i810齒輪可做成直齒、斜齒、人字齒。直齒用于速度較低（8m/s）或負(fù)荷較輕的傳動；斜齒或人字齒用于速度較高或負(fù)荷較重的傳動。箱體通常用鑄鐵做成，有時也采用焊接結(jié)構(gòu)或鑄鋼件。軸承通常采用滾動軸承，只在重型或特高速時，才采用滑動軸承。其他型式的減速器也與此類同。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用（續(xù)）名稱名稱運(yùn)動簡圖運(yùn)動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用兩級圓柱齒輪減速器展開式i=860 兩級展開式圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應(yīng)設(shè)計(jì)得具有較大的剛度。高速級可做成斜齒，低速級可做成直齒或斜齒

19、。同軸式i=860減速器長度較短，兩對齒輪浸入油中深度大致相等。但減速器的軸向尺寸及重量較大；高速級齒輪的承載能力難于充分利用；中間軸較長，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻；僅能有一個輸入和輸出軸端，限制了傳動布置的靈活性。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用（續(xù)）名稱名稱運(yùn)動簡圖運(yùn)動簡圖推薦傳動比范圍推薦傳動比范圍特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用單級錐齒輪減速器錐-圓柱齒輪減速器i68i822 用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交的傳動，可做成臥式或立式。由于錐齒輪制造較復(fù)雜，僅在傳動布置需要時才采用。 特點(diǎn)同單級錐齒輪減速器。錐齒輪應(yīng)布置在高速級，以使錐齒輪的尺寸不致于過大，否則加工困難。錐齒輪可做成直齒、斜齒或曲線齒，圓柱齒輪可做成直齒或斜齒。 單元8 輪系任務(wù)任務(wù)3 3 認(rèn)識減速器認(rèn)識減速器 表8-4 常用減速器的型式、特點(diǎn)及應(yīng)用（續(xù)