《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》復(fù)合輪系

1、中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院第第9章輪系章輪系91 輪系的類(lèi)型輪系的類(lèi)型92 定軸輪系及其傳動(dòng)比定軸輪系及其傳動(dòng)比93 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比94 復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比96 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介95 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用9-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比方法：方法：先找行星輪先找行星輪 復(fù)合輪系中可能有多個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，而一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系中復(fù)合輪系中可能有多個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，而一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系中至多只有三個(gè)中心輪。剩余的就是定軸輪系。至多只有三個(gè)中心輪。剩余的就是定軸輪系。輪系分解的輪系分解的關(guān)鍵關(guān)鍵是：是：將周轉(zhuǎn)輪系分離出來(lái)。將周轉(zhuǎn)

2、輪系分離出來(lái)。系桿（系桿（支承行星輪支承行星輪) )太陽(yáng)輪（太陽(yáng)輪（與行星輪嚙合與行星輪嚙合）復(fù)合輪系傳動(dòng)比的求解方法：復(fù)合輪系傳動(dòng)比的求解方法：將復(fù)合輪系分解為幾個(gè)基本輪系；將復(fù)合輪系分解為幾個(gè)基本輪系；分別計(jì)算各基本輪系的傳動(dòng)比；分別計(jì)算各基本輪系的傳動(dòng)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。9-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比一、求解步驟一、求解步驟1、劃分輪系（關(guān)鍵）定軸輪系行星輪系2、分別建立各輪系的傳動(dòng)比方程H22334422119-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比1、劃分輪系2、分別建立各輪系的傳動(dòng)比方程3、找聯(lián)系條件，聯(lián)立求解22

3、 nnHHiii2121)1 (2412zzzz32434242zzzznnnniHHH行星輪系：122112zznni定軸輪系：定軸輪系行星輪系H212342421zziH9-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比二、輪系的劃分方法：二、輪系的劃分方法：1 1、先找行星輪（從這里入手）、先找行星輪（從這里入手）2 2、再找系桿、再找系桿H H3 3、找中心輪、找中心輪與行星輪相嚙合，并且與系桿共軸線(xiàn)與行星輪相嚙合，并且與系桿共軸線(xiàn)軸線(xiàn)不固定的齒軸線(xiàn)不固定的齒輪輪支承行星輪，使行星輪支承行星輪，使行星輪作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（但不一定是桿狀）作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（但不一定是桿狀）定軸輪系定軸輪系行星輪系行星輪系H2

4、12349-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比12314H2為行星輪1、3為中心輪1、5為中心輪4為行星輪5為系桿H為系桿（3固定）1、2、3、5行星輪系行星輪系（1 、5均不固定）1、4、5、H 差動(dòng)輪系5差動(dòng)輪系劃分輪系從行星輪入手例例121325351513zzzznnnni41545151zzzznnnniHHH9-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比123234H5561、2、2、3-定軸輪系定軸輪系3、4、5、H-差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系5、6-定軸輪系定軸輪系劃分輪系例例29-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比例例：z1=20，z2=30，z2=20，z3=40，z4=45，z

5、4=44， z5=81，z6=80 。求：。求： i1612234456H31213312304032020zziz z定軸定軸輪系輪系661 0.990.01HHi 66665545641044 81 0.998045HHHHHHiz zz z 行星行星輪系輪系兩個(gè)輪系的關(guān)系兩個(gè)輪系的關(guān)系3H混合輪系的傳動(dòng)比混合輪系的傳動(dòng)比3116633000.01Hi解：解：9-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比例：已知圖示電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器中，各輪齒數(shù)為例：已知圖示電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器中，各輪齒數(shù)為z124，z252,z221, z378，z318， z430， z578，求，求i1H行星架：行星架：12

6、23H為差動(dòng)輪系為差動(dòng)輪系345為定軸輪系為定軸輪系H解：行星輪：解：行星輪：2，2定軸部分：定軸部分： i35=3/5差動(dòng)部分：差動(dòng)部分： iH13=n1H/n3H =(3-H)/(1-H)連接條件：連接條件： 3=3 5=H聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：=-z4z5/z3z4=-z2z3/z1z2 i1H43.914322359-1復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系的解題步驟：復(fù)合輪系的解題步驟：1)1)找出所有的基本輪系。找出所有的基本輪系。2)2)求各基本輪系的傳動(dòng)比。求各基本輪系的傳動(dòng)比。3) 3) 根據(jù)各基本輪系之間的連接條件，聯(lián)立基本輪系的根據(jù)各基本輪系之間的連接條件，聯(lián)立基本輪

7、系的 傳動(dòng)比方程組求解。傳動(dòng)比方程組求解。關(guān)鍵是找出周轉(zhuǎn)輪系關(guān)鍵是找出周轉(zhuǎn)輪系! !作者：潘存云教授1295 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且，而且結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪: : i8, i8, i12=6結(jié)構(gòu)超大、小輪易壞結(jié)構(gòu)超大、小輪易壞95 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)輪系的傳

8、動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪: : i8, i8, 車(chē)床走刀絲杠三星輪換向機(jī)構(gòu)車(chē)床走刀絲杠三星輪換向機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授作者：潘存云教授轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同95 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪: : i8, i8, 作者：潘存云教授作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云移動(dòng)雙聯(lián)齒輪移動(dòng)雙聯(lián)齒輪使不同

9、使不同齒數(shù)的齒輪進(jìn)入嚙合齒數(shù)的齒輪進(jìn)入嚙合可改變輸出軸的轉(zhuǎn)速?？筛淖冚敵鲚S的轉(zhuǎn)速。5)運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成加減法運(yùn)算95 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪: : i8, i8, 作者：潘存云教授123HHHHnnnni133131zz=1圖示行星輪系中：圖示行星輪系中：Z1= Z2 = Z3nH =(n1 + n3 ) / 2結(jié)論：結(jié)論：行星架的轉(zhuǎn)速是輪行星

10、架的轉(zhuǎn)速是輪1、3轉(zhuǎn)速的合成。轉(zhuǎn)速的合成。5)運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成加減法運(yùn)算6)運(yùn)動(dòng)分解運(yùn)動(dòng)分解汽車(chē)差速器7) 在尺寸及重量較小時(shí)，實(shí)現(xiàn)在尺寸及重量較小時(shí)，實(shí)現(xiàn) 大功率傳動(dòng)大功率傳動(dòng)95 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫(huà)：1路輸入6路輸出3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪: : i8, i8, 共有以上七個(gè)方面公用作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授某型號(hào)渦輪螺旋槳航

11、空發(fā)動(dòng)機(jī)主減外形尺寸僅為某型號(hào)渦輪螺旋槳航空發(fā)動(dòng)機(jī)主減外形尺寸僅為430430 mmmm，采用，采用4 4個(gè)行星輪和個(gè)行星輪和6 6個(gè)中間輪個(gè)中間輪. .z4z5z6傳遞功率達(dá)到：傳遞功率達(dá)到：2850kw2850kw， i i1H1H11.4511.45。z3z1z2z1z2z3z4z5z6輪系的用途：輪系的用途：減速器、增速器、變速器、換向機(jī)構(gòu)。減速器、增速器、變速器、換向機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)：潘存云9 96 6 幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介幾種特殊的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介 在在2K-H2K-H行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加大使與中心輪的齒數(shù)差大使與中心輪的齒數(shù)差z z2

12、2-z-z1 11 14 4，稱(chēng)為少齒差傳稱(chēng)為少齒差傳動(dòng)。傳動(dòng)比為：動(dòng)。傳動(dòng)比為：HHHi2112若若z z2 2-z-z1 11(1(稱(chēng)為一齒差傳動(dòng)稱(chēng)為一齒差傳動(dòng)) )，z z1 1100100，則，則i iH1H1100100。輸入軸轉(zhuǎn)100圈，輸出軸只反向轉(zhuǎn)一圈?？芍@種少齒數(shù)差傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可獲得很大的單級(jí)傳動(dòng)比。1121zzziH輸出機(jī)構(gòu)輸出機(jī)構(gòu)V 系桿為主動(dòng)，輸出行星輪的運(yùn)動(dòng)。由于行星輪作系桿為主動(dòng)，輸出行星輪的運(yùn)動(dòng)。由于行星輪作平面運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)增加一運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)平面運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)增加一運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)V V。12iH1=1/ i1H= -z1 /(z2 - z1 )稱(chēng)此種行星輪系為稱(chēng)此種行星輪系

13、為: : K-H-VK-H-V型。型。Hi1112zz設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云工程上廣泛采用的是孔銷(xiāo)式輸出機(jī)構(gòu)工程上廣泛采用的是孔銷(xiāo)式輸出機(jī)構(gòu)圖示輸出機(jī)構(gòu)為雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，不僅軸向尺寸大，而且不適用于有兩個(gè)行星輪的場(chǎng)合。12當(dāng)滿(mǎn)足條件：當(dāng)滿(mǎn)足條件：銷(xiāo)孔和銷(xiāo)軸始終保持接觸。銷(xiāo)孔和銷(xiāo)軸始終保持接觸。四個(gè)圓心的連線(xiàn)構(gòu)成四個(gè)圓心的連線(xiàn)構(gòu)成:平行四邊形平行四邊形。dh= ds + 2aadhds根據(jù)齒廓曲線(xiàn)的不同，目前工程上有兩種結(jié)構(gòu)的減速器，即漸開(kāi)線(xiàn)少齒差行星和擺線(xiàn)針輪減速器。不實(shí)用不實(shí)用! 結(jié)構(gòu)如圖 ohoso1o2一、一、漸開(kāi)線(xiàn)漸開(kāi)線(xiàn)少齒差行星齒輪傳動(dòng)少齒差行星齒輪傳動(dòng)其齒廓曲線(xiàn)為普通的漸開(kāi)線(xiàn)，齒數(shù)

14、差一般為其齒廓曲線(xiàn)為普通的漸開(kāi)線(xiàn)，齒數(shù)差一般為z z2 2-z-z1 1=1=14 4。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，一級(jí)減速傳動(dòng)比大，一級(jí)減速i1H可達(dá)可達(dá)135135，二級(jí)可達(dá)，二級(jí)可達(dá)10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣 功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/31/3以上。以上。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。效率較高。一級(jí)減速效率較高。一級(jí)減速0.80.80.940.94, ,比蝸桿傳動(dòng)高。比蝸桿傳動(dòng)高。由于上述優(yōu)點(diǎn)，使其獲得了廣泛的應(yīng)用缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只能采用正變位齒輪傳動(dòng)

15、，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。只能采用正變位齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。存在重疊干涉現(xiàn)象傳遞功率不大，傳遞功率不大，N45KWN45KW。 受輸出機(jī)構(gòu)限制徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。 大設(shè)計(jì)：潘存云二、二、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：行星輪齒廓曲線(xiàn)為擺線(xiàn)行星輪齒廓曲線(xiàn)為擺線(xiàn)( (稱(chēng)擺線(xiàn)輪稱(chēng)擺線(xiàn)輪) )，固定輪采用，固定輪采用針輪針輪。擺線(xiàn)輪擺線(xiàn)輪銷(xiāo)軸銷(xiāo)軸當(dāng)滿(mǎn)足條件：當(dāng)滿(mǎn)足條件： dh= ds + 2a銷(xiāo)軸套銷(xiāo)軸套dsdhO1齒數(shù)差為齒數(shù)差為: : z z2 2-z-z1 1=1=1a銷(xiāo)孔和銷(xiāo)軸始終保持銷(xiāo)孔和銷(xiāo)軸始終保持接觸，四個(gè)圓心的連接觸，四個(gè)圓心的連線(xiàn)構(gòu)成一平

16、行四邊形。線(xiàn)構(gòu)成一平行四邊形。針輪針輪O2針齒套針齒套針齒銷(xiāo)針齒銷(xiāo)設(shè)計(jì)：潘存云r2r22發(fā)生圓發(fā)生圓外擺線(xiàn)：外擺線(xiàn)：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導(dǎo)圓在導(dǎo)圓1 1( (r r1 1rr2 2) )上作純上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線(xiàn)的形成齒廓曲線(xiàn)的形成p3p4p2外擺線(xiàn)外擺線(xiàn)1導(dǎo)圓導(dǎo)圓r1p1 p5設(shè)計(jì)：潘存云a短幅外擺線(xiàn)：短幅外擺線(xiàn)：發(fā)生圓在導(dǎo)圓上作純滾發(fā)生圓在導(dǎo)圓上作純滾動(dòng)時(shí)，與發(fā)生圓上固聯(lián)動(dòng)時(shí)，與發(fā)生圓上固聯(lián)一點(diǎn)一點(diǎn)M M的軌跡。的軌跡。齒廓曲線(xiàn)：齒廓曲線(xiàn)：短幅外擺線(xiàn)的內(nèi)側(cè)等距線(xiàn)短幅外擺線(xiàn)的內(nèi)側(cè)等距線(xiàn)( (針齒的包絡(luò)線(xiàn)針齒的包絡(luò)線(xiàn)) )。短幅外擺線(xiàn)短幅外擺

17、線(xiàn)齒廓曲線(xiàn)齒廓曲線(xiàn)12r2p4p5BAr1p1p2p3導(dǎo)圓導(dǎo)圓發(fā)生圓發(fā)生圓M2o2M3o3o4M4o5M5M1o1c1c5外擺線(xiàn)：外擺線(xiàn)：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導(dǎo)圓在導(dǎo)圓1 1( (r r1 1rr2 2) )上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)圓上點(diǎn)P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線(xiàn)的形成齒廓曲線(xiàn)的形成優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，一級(jí)減速傳動(dòng)比大，一級(jí)減速i i1H1H可達(dá)可達(dá)135135，二級(jí)可達(dá)，二級(jí)可達(dá)10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/

18、31/3以上。以上。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。效率較高。一級(jí)減速效率較高。一級(jí)減速0.80.80.94,0.94,比蝸桿傳比蝸桿傳動(dòng)高。動(dòng)高。設(shè)計(jì)：潘存云三、諧波齒輪傳動(dòng)三、諧波齒輪傳動(dòng)組成組成: 剛輪剛輪(固定固定) 、柔輪柔輪(輸出輸出) 、波發(fā)生器波發(fā)生器(主動(dòng)主動(dòng)) 。剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器設(shè)計(jì)：潘存云嚙合嚙合嚙合嚙合工作原理：工作原理：當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長(zhǎng)當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長(zhǎng)軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開(kāi)，其余不軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開(kāi)，其余不同區(qū)段上的齒有的處于逐漸嚙入狀態(tài)，而有的處于逐漸嚙出狀態(tài)。同區(qū)段上的齒有的處于逐漸嚙入狀態(tài)，而有的處于逐漸嚙出狀態(tài)。波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒依次波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒依次進(jìn)入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)。進(jìn)入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)。在傳動(dòng)過(guò)程中柔輪的彈性變形近似于諧波，故取名為諧波傳動(dòng)。剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器嚙出嚙出嚙入嚙入脫開(kāi)脫開(kāi)脫開(kāi)脫開(kāi)設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云剛輪剛輪優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，單級(jí)減速傳動(dòng)比大，單級(jí)減速i i1H1H可達(dá)可達(dá)5050500500；同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，承載