機械基礎 教學最好的PPT 第六章__輪系 (公開課)

1、第六章第六章 輪系輪系本章主要內(nèi)容及教學目的本章主要內(nèi)容及教學目的齒輪系及其分類齒輪系及其分類定軸輪系的傳動比的計算定軸輪系的傳動比的計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比的計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比的計算復合輪系傳動比的計算復合輪系傳動比的計算 了解輪系的組成和分類；了解輪系的組成和分類； 掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、復合輪系傳動比的計算方法；掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、復合輪系傳動比的計算方法； 本章重點：本章重點： 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算主要內(nèi)容主要內(nèi)容教學目的教學目的61 輪系及其分類 輪系：用一系列互相嚙合的齒輪將主動軸和從動軸連接起來，這種多齒輪的傳動裝置稱為輪系。 輪系定軸輪系（普通輪系） 周

2、轉(zhuǎn)輪系 復合輪系 定+周 周+周 4312OH2 H61 輪系及其分類 （續(xù)）（續(xù)）一、定軸輪系及圖例一、定軸輪系及圖例 定義：定義：指各齒輪軸線的位置都相指各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。對機架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。（導彈發(fā)射快速反應裝置）（導彈發(fā)射快速反應裝置）61 輪系及其分類 （續(xù)）（續(xù)）二、周轉(zhuǎn)輪系及圖例二、周轉(zhuǎn)輪系及圖例 定義：至少有一個齒輪的軸線（位置不固定）繞另一齒輪的軸線轉(zhuǎn)動的齒定義：至少有一個齒輪的軸線（位置不固定）繞另一齒輪的軸線轉(zhuǎn)動的齒輪傳動系統(tǒng)。輪傳動系統(tǒng)。61 輪系及其分類 （續(xù)）（續(xù)）復合輪系：復合輪系：既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾

3、個基本周轉(zhuǎn)輪既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系的復雜輪系。系的復雜輪系。三、復合輪系（混合輪系）三、復合輪系（混合輪系）62 定軸輪系及其傳動比的計算一、傳動比大小的計算一、傳動比大小的計算;233232zzi;122112zzi 321532343215432351544332214543321211zzzzzzzzzzzzzziiii;344343zzi455445zzi32153234543321251151zzzzzziiiii所有主動輪齒數(shù)的乘積所有從動輪齒數(shù)的乘積外嚙合齒輪的對數(shù)111nni結(jié)論結(jié)論二、首未輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定二、首未輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定62 定軸輪系及

4、其傳動比的計算（續(xù)）1、在首未輪的軸線相互平行時、在首未輪的軸線相互平行時，當兩輪轉(zhuǎn)向相同時，在其傳動比前加注當兩輪轉(zhuǎn)向相同時，在其傳動比前加注 “+” 來表示；來表示；而當兩者轉(zhuǎn)向相反時，在其傳動比前加注而當兩者轉(zhuǎn)向相反時，在其傳動比前加注 “” 來表示來表示，2、首末兩軸不平行、首末兩軸不平行 方向方向用箭頭表示用箭頭表示 在運動簡圖上用箭頭標明兩輪的轉(zhuǎn)在運動簡圖上用箭頭標明兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。向關(guān)系。所有主動輪齒數(shù)的乘積所有從動輪齒數(shù)的乘積nni11傳動比的大小計算：傳動比的大小計算：62 定軸輪系及其傳動比的計算（續(xù)）三、惰輪（過橋齒輪）三、惰輪（過橋齒輪）惰輪惰輪： 不改變傳動比的大小，

5、但改變輪系的轉(zhuǎn)向不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向 32153234321543235154433221454332121511zzzzzzzzzzzzzziiiii62 定軸輪系及其傳動比的計算（續(xù)）四、定軸輪系傳動比計算示例四、定軸輪系傳動比計算示例如圖所示：如圖所示：Z1=20,Z2=40,Z2=30,Z3=80,Z3=30,Z4=20,Z5=15,W1=300rad/s,求求W5的的大小和方向。大小和方向。解：根據(jù)定軸輪系傳動比的計算公式可知：解：根據(jù)定軸輪系傳動比的計算公式可知：3215323432154323511511zzzzzzzzzzzzzzi303020158040113

6、0034321543235zzzzzzzz將齒數(shù)代入上式，即將齒數(shù)代入上式，即srad /5 .1125結(jié)論：齒輪結(jié)論：齒輪5的大小為的大小為112.5rad/s，方向與齒輪，方向與齒輪1相反相反63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算一、周轉(zhuǎn)輪系的組成一、周轉(zhuǎn)輪系的組成 如圖所示，黃色齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)稱為如圖所示，黃色齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)稱為行星輪行星輪；綠；綠色和白色齒輪和齒輪的幾何軸線的位置固定不動稱色和白色齒輪和齒輪的幾何軸線的位置固定不動稱為為太陽輪太陽輪，它們分別與行星輪相嚙合；支持行星輪，它們分別與行星輪相嚙合；支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為行星架行星架或或系桿系桿。行

7、星輪、。行星輪、太陽輪、行星架以及機架組成太陽輪、行星架以及機架組成周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系。一個基本。一個基本周轉(zhuǎn)輪系中，行星輪可有多個，太陽輪的數(shù)量不多周轉(zhuǎn)輪系中，行星輪可有多個，太陽輪的數(shù)量不多于兩個，行星架于兩個，行星架只能有一個只能有一個。v行星輪：周轉(zhuǎn)輪系中軸線不固定的齒輪。行星輪：周轉(zhuǎn)輪系中軸線不固定的齒輪。v中心輪（太陽輪）：軸線固定并與主軸線重合的齒輪。中心輪（太陽輪）：軸線固定并與主軸線重合的齒輪。v系桿（行星架）：周轉(zhuǎn)輪系中支撐行星輪的構(gòu)件。系桿（行星架）：周轉(zhuǎn)輪系中支撐行星輪的構(gòu)件。v機架：機架：63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）二、周轉(zhuǎn)輪系的分類二、周轉(zhuǎn)輪系的分類141HO

8、1HOHO33O22413OO133HHOO221O1H232OHO224243F根據(jù)其自由度的數(shù)目分：根據(jù)其自由度的數(shù)目分：123233FHLPPnF23v差動輪系：差動輪系： 自由度為自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系。的周轉(zhuǎn)輪系。v行星輪系：行星輪系： 自由度為自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系。的周轉(zhuǎn)輪系。63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）三、周轉(zhuǎn)傳動比的計算三、周轉(zhuǎn)傳動比的計算原輪系原輪系轉(zhuǎn)化輪系轉(zhuǎn)化輪系基本思路：基本思路： 設法使系桿設法使系桿H 固定不動，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。固定不動，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。v周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)（轉(zhuǎn)化輪系）：周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)（轉(zhuǎn)化輪系）： 指給整個周轉(zhuǎn)輪系加上一

9、個指給整個周轉(zhuǎn)輪系加上一個“- H”的公共角速度，使系桿的公共角速度，使系桿H變?yōu)橄鄬潭ㄗ優(yōu)橄鄬潭ê?，所得到的假想的定軸輪系。（后，所得到的假想的定軸輪系。（“相對速度法相對速度法”或或“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”）63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）示示 例例： v周轉(zhuǎn)輪系加上一公共角速度周轉(zhuǎn)輪系加上一公共角速度“- H”后，各構(gòu)件的角速度：后，各構(gòu)件的角速度：132132313113zzzzzziHHHHH v轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比 i13H 可按定軸輪系傳動比的方法求得：可按定軸輪系傳動比的方法求得：112111 nnHnHHnHHnzzzzi 一般的計算公式：一般的計算公式：63 周

10、轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）注意事項注意事項：1、上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。、上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。 2、齒數(shù)比之前要加、齒數(shù)比之前要加“+”號或號或“”號來表示各對齒輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系。號來表示各對齒輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系。 3、將、將1、n、H 的數(shù)值代入上式時，必須同時帶的數(shù)值代入上式時，必須同時帶“”號。號。 112111 nnHnHHnHHnzzzzi 63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）四、小結(jié)四、小結(jié)112111 nnHnHHnHHnzzzzi 1121111nnHnHzzzzii在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件

11、下，如果給定 1、 n和和 H中的兩個，中的兩個，第三個就可以由上式求出。第三個就可以由上式求出。對于行星輪系，有一個中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時在另一中心輪和系對于行星輪系，有一個中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時在另一中心輪和系桿的角速度中，只要再給定一個，其運動便是確定的了，利用上式便桿的角速度中，只要再給定一個，其運動便是確定的了，利用上式便求出該輪系的傳動比為：求出該輪系的傳動比為：63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）五、周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算示例五、周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算示例例例1：在圖示的輪系中，設在圖示的輪系中，設z1=z2=30, z3=90, 試求在同一時間內(nèi)當構(gòu)件試求在同一時間內(nèi)當構(gòu)件1和和3的的

12、轉(zhuǎn)數(shù)分別為轉(zhuǎn)數(shù)分別為n1=1, n3=-1(設逆時針為正設逆時針為正)時，時，nH及及i1H的值。的值。1321323113zzzzzznnnniHHH HHnn331 21 Hn211 HHnni3309011 HHnn解：此輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比為解：此輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比為：（負號表明二（負號表明二者的轉(zhuǎn)向相反）者的轉(zhuǎn)向相反）63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）例例2:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設已知在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設已知 z1=100, z2=101, z2=100, .993 z試求傳動比試求傳動比 iH1。解解：輪輪3為固定輪為固定輪(即即n3=0)HHii1311 1000099

13、9910010099101213213 zzzziH)10000(100001100009999111 HHii該輪系為行星輪系，其傳動比：該輪系為行星輪系，其傳動比： 當系桿（行星架）轉(zhuǎn)當系桿（行星架）轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時，輪轉(zhuǎn)時，輪1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。例例2（續(xù)）（續(xù)）:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設已知在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設已知 z1=100, z2=101, z2=100, .993 z試求傳動比試求傳動比 iH1。63 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算（續(xù)）v若將若將z3由由99改為改為100，則，則1000010100100100100101213213 z

14、zzziH1001100001010011 Hi1001 Hi當系桿轉(zhuǎn)當系桿轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)時，輪轉(zhuǎn)時，輪1反向反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。注意注意：行星輪系中：行星輪系中從動輪的轉(zhuǎn)向從動輪的轉(zhuǎn)向不僅與不僅與主動輪的轉(zhuǎn)向主動輪的轉(zhuǎn)向有關(guān)，而且與輪系中有關(guān)，而且與輪系中各輪的齒數(shù)各輪的齒數(shù)有關(guān)。有關(guān)。64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算在計算混合輪系傳動比時，既不能將整個輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整在計算混合輪系傳動比時，既不能將整個輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整個機構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)的辦法。個機構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)的辦法。復合（混合）輪系：復合（混合）輪系：既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個基本周轉(zhuǎn)

15、既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系的復雜輪系。輪系的復雜輪系。一、基本概念及計算方法一、基本概念及計算方法64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算（續(xù)）v關(guān)鍵關(guān)鍵是先要把其中的是先要把其中的周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系部分劃分出來部分劃分出來首先找出行星輪，然后找出系桿，以及與行星輪相嚙合的所有中心輪。首先找出行星輪，然后找出系桿，以及與行星輪相嚙合的所有中心輪。每一系桿，連同系桿上的行星輪和與行星輪相嚙合的中心輪就組成一個每一系桿，連同系桿上的行星輪和與行星輪相嚙合的中心輪就組成一個周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系v在將周轉(zhuǎn)輪系一一找出之后，剩下的便是定軸輪系部分。在將周轉(zhuǎn)輪系一一找出之后，剩下的便是

16、定軸輪系部分。復合輪系傳動比計算的復合輪系傳動比計算的一般步驟一般步驟：v周轉(zhuǎn)輪系的找法：周轉(zhuǎn)輪系的找法：1. 正確劃分輪系中的定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系。正確劃分輪系中的定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系。3. 將各傳動比關(guān)系式聯(lián)立求解。將各傳動比關(guān)系式聯(lián)立求解。2. 分別計算各輪系的傳動比。分別計算各輪系的傳動比。64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算（續(xù)）1）劃分輪系：）劃分輪系：b. 由齒輪由齒輪2 、3、4及系桿及系桿H所組成的周轉(zhuǎn)輪系部分所組成的周轉(zhuǎn)輪系部分。22040122112 zznni)1(221nn 2）計算各輪系傳動比）計算各輪系傳動比a. 定軸輪系部分定軸輪系部分例例1:如圖所示的輪

17、系中，設已知各輪齒數(shù)，試求其傳動比。如圖所示的輪系中，設已知各輪齒數(shù)，試求其傳動比。解解：a. 由齒輪由齒輪1、2組成定軸輪系部分；組成定軸輪系部分；64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算（續(xù)）80,20, 042224 zznnn由由42 HHnnn)2(52Hnn Hnnn10221 1011 HHnni5208011124422 zziiHHv輪系的傳動比輪系的傳動比10522121 HHiiib. 周轉(zhuǎn)輪系部分周轉(zhuǎn)輪系部分244242 zznnnniHHH3）將（）將（1）、（）、（2）聯(lián)立求解：）聯(lián)立求解：64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算（續(xù)）例例2：圖示為一電動卷揚機的減速器

18、運動簡圖圖示為一電動卷揚機的減速器運動簡圖,已知各輪齒數(shù)已知各輪齒數(shù),試求試求: 傳動比傳動比 i15a）雙聯(lián)行星輪雙聯(lián)行星輪 2 - 2，中心輪，中心輪1、3， 和和系桿系桿H（齒輪（齒輪5）組成一個差動輪系；）組成一個差動輪系；解解： 1）輪系劃分）輪系劃分b）齒輪）齒輪3、4、5 組成定軸輪系組成定軸輪系a）差動輪系部分：）差動輪系部分：213253513113 zzzziHHH )()(153521321 zzzz2）計算各輪系傳動比）計算各輪系傳動比64 復合（混合）輪系及其傳動比的計算（續(xù)）b）定軸輪系部分）定軸輪系部分113521325115 zzzzzzi 2428118781

19、21247833. )( 25353 zz35535353 zzi 3）聯(lián)立）聯(lián)立(1)、(2)求解求解一、實現(xiàn)分路傳動一、實現(xiàn)分路傳動：65 輪系的應用 利用輪系可以使一個主動軸帶動若干個從動軸同時旋轉(zhuǎn)，并獲利用輪系可以使一個主動軸帶動若干個從動軸同時旋轉(zhuǎn)，并獲得不同的轉(zhuǎn)速。（得不同的轉(zhuǎn)速。（機械式鐘表機械式鐘表）（某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)圖）（某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)圖）二、獲得較大的傳動比二、獲得較大的傳動比65 輪系的應用（續(xù)） 采用周轉(zhuǎn)輪系，可以在使用很少的齒輪并且也很緊湊的條件下，得到很大的采用周轉(zhuǎn)輪系，可以在使用很少的齒輪并且也很緊湊的條件下，得到很大的傳動比。傳動比。65 輪系的應用（續(xù)）三、實現(xiàn)變速傳動三、實現(xiàn)變速傳動在主軸轉(zhuǎn)速不變的條件下，利用輪系可使從動軸得到若干種轉(zhuǎn)速，從而實在主軸轉(zhuǎn)速不變的條件下，利用輪系可使從動軸得到若干種轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)變速傳動?，F(xiàn)變速傳動。65 輪系的應用（續(xù)）四、實現(xiàn)換向傳動四、實現(xiàn)換向傳動 在主軸轉(zhuǎn)