《機械設計基礎》復合輪系

1、中原工學院機電學院中原工學院機電學院第第9章輪系章輪系91 輪系的類型輪系的類型92 定軸輪系及其傳動比定軸輪系及其傳動比93 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比94 復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比96 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介95 輪系的應用輪系的應用9-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比方法：方法：先找行星輪先找行星輪 復合輪系中可能有多個周轉(zhuǎn)輪系，而一個基本周轉(zhuǎn)輪系中復合輪系中可能有多個周轉(zhuǎn)輪系，而一個基本周轉(zhuǎn)輪系中至多只有三個中心輪。剩余的就是定軸輪系。至多只有三個中心輪。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。將周轉(zhuǎn)

2、輪系分離出來。系桿（系桿（支承行星輪支承行星輪) )太陽輪（太陽輪（與行星輪嚙合與行星輪嚙合）復合輪系傳動比的求解方法：復合輪系傳動比的求解方法：將復合輪系分解為幾個基本輪系；將復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。9-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比一、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比方程H22334422119-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比1、劃分輪系2、分別建立各輪系的傳動比方程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復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比二、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，并且與系桿共軸線與行星輪相嚙合，并且與系桿共軸線軸線不固定的齒軸線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)運動（但不一定是桿狀）作公轉(zhuǎn)運動（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復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比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 差動輪系5差動輪系劃分輪系從行星輪入手例例121325351513zzzznnnni41545151zzzznnnniHHH9-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比123234H5561、2、2、3-定軸輪系定軸輪系3、4、5、H-差動輪系差動輪系5、6-定軸輪系定軸輪系劃分輪系例例29-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比例例：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輪系的關(guān)系兩個輪系的關(guān)系3H混合輪系的傳動比混合輪系的傳動比3116633000.01Hi解：解：9-1復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比例：已知圖示電動卷揚機減速器中，各輪齒數(shù)為例：已知圖示電動卷揚機減速器中，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為差動輪系為差動輪系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差動部分：差動部分： 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復合輪系及其傳動比復合輪系及其傳動比復合輪系的解題步驟：復合輪系的解題步驟：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比。求各基本輪系的傳動比。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 傳動比方程組求解。傳動比方程組求解。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 輪系的應用輪系的應用1)獲得較大的傳動比獲得較大的傳動比，而且，而且結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊。2)實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒針；，如鐘表時分秒針；輪系的傳動比輪系的傳動比i i可達可達1000010000。實例比較一對齒輪一對齒輪: : 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 輪系的應用輪系的應用1)獲得較大的傳動比獲得較大的傳動比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒針；，如鐘表時分秒針；3)換向傳動換向傳動輪系的傳

8、動比輪系的傳動比i i可達可達1000010000。一對齒輪一對齒輪: : i8, i8, 車床走刀絲杠三星輪換向機構(gòu)車床走刀絲杠三星輪換向機構(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 輪系的應用輪系的應用1)獲得較大的傳動比獲得較大的傳動比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒針；，如鐘表時分秒針；3)換向傳動換向傳動4)實現(xiàn)變速傳動實現(xiàn)變速傳動輪系的傳動比輪系的傳動比i i可達可達1000010000。一對齒輪一對齒輪: : i8, i8, 作者：潘存云教授作者：潘存云教授設計：潘存云設計：潘存云移動雙聯(lián)齒輪移動雙聯(lián)齒輪使不同

9、使不同齒數(shù)的齒輪進入嚙合齒數(shù)的齒輪進入嚙合可改變輸出軸的轉(zhuǎn)速?？筛淖冚敵鲚S的轉(zhuǎn)速。5)運動合成運動合成加減法運算95 輪系的應用輪系的應用1)獲得較大的傳動比獲得較大的傳動比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒針；，如鐘表時分秒針；3)換向傳動換向傳動4)實現(xiàn)變速傳動實現(xiàn)變速傳動輪系的傳動比輪系的傳動比i i可達可達1000010000。一對齒輪一對齒輪: : 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)運動合成運動合成加減法運算6)運動分解運動分解汽車差速器7) 在尺寸及重量較小時，實現(xiàn)在尺寸及重量較小時，實現(xiàn) 大功率傳動大功率傳動95 輪系的應用輪系的應用1)獲得較大的傳動比獲得較大的傳動比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒針；，如鐘表時分秒針；動畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動換向傳動4)實現(xiàn)變速傳動實現(xiàn)變速傳動輪系的傳動比輪系的傳動比i i可達可達1000010000。實例比較一對齒輪一對齒輪: : i8, i8, 共有以上七個方面公用作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授某型號渦輪螺旋槳航

11、空發(fā)動機主減外形尺寸僅為某型號渦輪螺旋槳航空發(fā)動機主減外形尺寸僅為430430 mmmm，采用，采用4 4個行星輪和個行星輪和6 6個中間輪個中間輪. .z4z5z6傳遞功率達到：傳遞功率達到：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、換向機構(gòu)。減速器、增速器、變速器、換向機構(gòu)。設計：潘存云9 96 6 幾種特殊的行星傳動簡介幾種特殊的行星傳動簡介 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，稱為少齒差傳稱為少齒差傳動。傳動比為：動。傳動比為：HHHi2112若若z z2 2-z-z1 11(1(稱為一齒差傳動稱為一齒差傳動) )，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)差傳動機構(gòu)可獲得很大的單級傳動比。1121zzziH輸出機構(gòu)輸出機構(gòu)V 系桿為主動，輸出行星輪的運動。由于行星輪作系桿為主動，輸出行星輪的運動。由于行星輪作平面運動，故應增加一運動輸出機構(gòu)平面運動，故應增加一運動輸出機構(gòu)V V。12iH1=1/ i1H= -z1 /(z2 - z1 )稱此種行星輪系為稱此種行星輪系

13、為: : K-H-VK-H-V型。型。Hi1112zz設計：潘存云設計：潘存云工程上廣泛采用的是孔銷式輸出機構(gòu)工程上廣泛采用的是孔銷式輸出機構(gòu)圖示輸出機構(gòu)為雙萬向聯(lián)軸節(jié)，不僅軸向尺寸大，而且不適用于有兩個行星輪的場合。12當滿足條件：當滿足條件：銷孔和銷軸始終保持接觸。銷孔和銷軸始終保持接觸。四個圓心的連線構(gòu)成四個圓心的連線構(gòu)成:平行四邊形平行四邊形。dh= ds + 2aadhds根據(jù)齒廓曲線的不同，目前工程上有兩種結(jié)構(gòu)的減速器，即漸開線少齒差行星和擺線針輪減速器。不實用不實用! 結(jié)構(gòu)如圖 ohoso1o2一、一、漸開線漸開線少齒差行星齒輪傳動少齒差行星齒輪傳動其齒廓曲線為普通的漸開線，齒數(shù)

14、差一般為其齒廓曲線為普通的漸開線，齒數(shù)差一般為z z2 2-z-z1 1=1=14 4。優(yōu)點：優(yōu)點：傳動比大，一級減速傳動比大，一級減速i1H可達可達135135，二級可達，二級可達10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣 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。加工簡單，裝配方便。加工簡單，裝配方便。效率較高。一級減速效率較高。一級減速0.80.80.940.94, ,比蝸桿傳動高。比蝸桿傳動高。由于上述優(yōu)點，使其獲得了廣泛的應用缺點缺點：只能采用正變位齒輪傳動

15、，設計較復雜。只能采用正變位齒輪傳動，設計較復雜。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。 大設計：潘存云二、二、擺線針輪傳動擺線針輪傳動結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：行星輪齒廓曲線為擺線行星輪齒廓曲線為擺線( (稱擺線輪稱擺線輪) )，固定輪采用，固定輪采用針輪針輪。擺線輪擺線輪銷軸銷軸當滿足條件：當滿足條件： dh= ds + 2a銷軸套銷軸套dsdhO1齒數(shù)差為齒數(shù)差為: : z z2 2-z-z1 1=1=1a銷孔和銷軸始終保持銷孔和銷軸始終保持接觸，四個圓心的連接觸，四個圓心的連線構(gòu)成一平

16、行四邊形。線構(gòu)成一平行四邊形。針輪針輪O2針齒套針齒套針齒銷針齒銷設計：潘存云r2r22發(fā)生圓發(fā)生圓外擺線：外擺線：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導圓在導圓1 1( (r r1 1rr2 2) )上作純上作純滾動時，發(fā)生圓上點滾動時，發(fā)生圓上點P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線的形成齒廓曲線的形成p3p4p2外擺線外擺線1導圓導圓r1p1 p5設計：潘存云a短幅外擺線：短幅外擺線：發(fā)生圓在導圓上作純滾發(fā)生圓在導圓上作純滾動時，與發(fā)生圓上固聯(lián)動時，與發(fā)生圓上固聯(lián)一點一點M M的軌跡。的軌跡。齒廓曲線：齒廓曲線：短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距線短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距線( (針齒的包絡線針齒的包絡線) )。短幅外擺線短幅外擺

17、線齒廓曲線齒廓曲線12r2p4p5BAr1p1p2p3導圓導圓發(fā)生圓發(fā)生圓M2o2M3o3o4M4o5M5M1o1c1c5外擺線：外擺線：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導圓在導圓1 1( (r r1 1rr2 2) )上作純滾動時，發(fā)生上作純滾動時，發(fā)生圓上點圓上點P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線的形成齒廓曲線的形成優(yōu)點：優(yōu)點：傳動比大，一級減速傳動比大，一級減速i i1H1H可達可達135135，二級可達，二級可達10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動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。加工簡單，裝配方便。加工簡單，裝配方便。效率較高。一級減速效率較高。一級減速0.80.80.94,0.94,比蝸桿傳比蝸桿傳動高。動高。設計：潘存云三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動組成組成: 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(主動主動) 。剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器設計：潘存云嚙合嚙合嚙合嚙合工作原理：工作原理：當波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長當波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長軸兩端附近的齒進入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開，其余不軸兩端附近的齒進入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開，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)動時，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動，使輪齒依次波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動，使輪齒依次進入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實現(xiàn)嚙合傳動。進入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實現(xiàn)嚙合傳動。在傳動過程中柔輪的彈性變形近似于諧波，故取名為諧波傳動。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脫開脫開脫開設計：潘存云設計：潘存云剛輪剛輪優(yōu)點：優(yōu)點：傳動比大，單級減速傳動比大，單級減速i i1H1H可達可達5050500500；同時嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；同時嚙合的齒數(shù)多，承載