機(jī)械原理 第六章 輪系及其設(shè)計(jì)

1、第六章 輪系Gear train6-1 輪系及其分類(lèi)輪系n定義：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)n類(lèi)型定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系n定軸輪系定軸輪系：周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系：至少有一齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。周轉(zhuǎn)輪系的分類(lèi)1. 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系所具有的自由度數(shù)目不同 (1)行星輪系行星輪系周轉(zhuǎn)輪系中，若將中心輪周轉(zhuǎn)輪系中，若將中心輪3（或（或1）固定，則整）固定，則整個(gè)輪系的自由度為個(gè)輪系的自由度為1。這種自由度為。這種自由度為1的周轉(zhuǎn)輪的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。為了確定該輪系的運(yùn)動(dòng)，只需系稱為行星輪系。為了確定該輪系的運(yùn)動(dòng)，只需要給定輪系中一個(gè)構(gòu)件以獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即可。要給定輪系中一個(gè)構(gòu)件以獨(dú)立的運(yùn)

2、動(dòng)規(guī)律即可。(2)差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系周轉(zhuǎn)輪系中，若中心輪周轉(zhuǎn)輪系中，若中心輪1和和3均不固定，則整個(gè)均不固定，則整個(gè)輪系的自由度為輪系的自由度為2。這種自由度為。這種自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動(dòng)輪系。為了使其具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要稱為差動(dòng)輪系。為了使其具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要兩個(gè)原動(dòng)件。兩個(gè)原動(dòng)件。 2. 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系中基本構(gòu)件的不同 (1)2K- H型周轉(zhuǎn)輪系6-2 定軸輪系的傳動(dòng)比及應(yīng)用1. 傳動(dòng)比定義輪系中輸入軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）與輸出軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即：babaabnni2. 傳動(dòng)比計(jì)算 233223zznni122112zznni 344334zznni455445zzn

3、ni45 34 23125115zzzzzzzznni所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積定軸輪系傳動(dòng)比1554 33 22130,18,20,80,20,36,18izzzzzzz求：傳動(dòng)比已知：45 34 23125115)(zzzzzzzznni所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積)(11KKnni121820201830188036)(主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定1. 所有軸線都平行m) 1()(m外嚙合的次數(shù)惰輪不改變傳動(dòng)比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向 2. 首末兩軸平行() 畫(huà)箭頭得到3. 首末兩軸不平行用箭頭表示6-3 周轉(zhuǎn)輪系的組成及傳動(dòng)比1 1 1 1

4、將整個(gè)輪系機(jī)構(gòu)按將整個(gè)輪系機(jī)構(gòu)按H H反轉(zhuǎn)后，各構(gòu)件的角速度的變化如下反轉(zhuǎn)后，各構(gòu)件的角速度的變化如下: :2 2 2 23 3 3 3H H H H 轉(zhuǎn)化后，轉(zhuǎn)化后，系桿變成了機(jī)架系桿變成了機(jī)架，周轉(zhuǎn)輪，周轉(zhuǎn)輪系演變成定軸輪系，系演變成定軸輪系，可直接套用可直接套用定軸定軸輪系輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式傳動(dòng)比的計(jì)算公式構(gòu)件構(gòu)件 原角速度原角速度 轉(zhuǎn)化后的角速度轉(zhuǎn)化后的角速度132H2H13H H1 11 1H H H H2 22 2H H H H3 33 3H H H HH HH HH H0 0 13313113)(zznnnnnniHHHHH)(zfiHBHAHBHAHAB例6-1 圖示為一大傳

5、動(dòng)比的減速器，z1=100，z2=101，z2=100，z3=99求：輸入件H對(duì)輸出件1的傳動(dòng)比iH12H13210000100001111HHHiornni213223113) 1(zzzznnnniHHH1000099991001009910101HHnnn例6-2 圖示為一大傳動(dòng)比的減速器，z1=99，z2=101，z2=100，z3=99求：輸入件H對(duì)輸出件1的傳動(dòng)比iH12H1321001001111HHHiornni213223113) 1(zzzznnnniHHH100101100999910101HHnnn 2132313113)(zzzznnnnnniHHHHH1848214

6、280100HHnnmin/07. 9rnH6-4 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比及應(yīng)用復(fù)合輪系復(fù)合輪系n數(shù)個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系的組合數(shù)個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系的組合n或定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系的組合或定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系的組合（1）將各個(gè)基本輪系區(qū)分開(kāi)來(lái)。）將各個(gè)基本輪系區(qū)分開(kāi)來(lái)。（2）分別列出各傳動(dòng)比方程式。）分別列出各傳動(dòng)比方程式。（3）找出各基本輪系之間的聯(lián)系。）找出各基本輪系之間的聯(lián)系。（4）聯(lián)立解出復(fù)合輪系的傳動(dòng)比。）聯(lián)立解出復(fù)合輪系的傳動(dòng)比。計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比的正確方法是：計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比的正確方法是：n行星輪行星輪幾何軸線位置不固定、繞其它齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪幾何軸線位置不固定、繞其它齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪n行

7、星架行星架支持行星輪運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件支持行星輪運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件n中心輪（中心輪（12個(gè)）個(gè)）幾何軸線與行星架的回轉(zhuǎn)軸線相重合幾何軸線與行星架的回轉(zhuǎn)軸線相重合直接與行星輪相嚙合的定軸齒輪直接與行星輪相嚙合的定軸齒輪z1=30，z2=30，z3=90，z4=30，z1=20，z5=15，z3=40，z4=3033090)(13313113zznnnnnniHHHHH331HHnnnn3230204 1 1441zznni343040 4 3 3443zznni4 123nn 4 343nn3 31 1,nnnn41 123nnn4 3343nnn3432344HHnnnn33. 531644HHnnii122

8、3341H輸入輸出例 已知各輪齒數(shù)， 求傳動(dòng)比i1H1、分析輪系的組成 定軸輪系1-2-2-3 周轉(zhuǎn)輪系1-4-3-H2、分別寫(xiě)出各輪系的傳動(dòng)比 定軸輪系 ： 213223113) 1(zzzzi周轉(zhuǎn)輪系 ： 311313) 1(zziHHH3、找出輪系之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 33114、聯(lián)立求解： 32321131111zzzzzzzziHH1224H335H為輸出件例6-7電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器z1=24，z2=48，z2=30，z3=90，z3=20，z4=30，z5=80，求i1H（H，5為一整體） （一）1，2-2，3，H周轉(zhuǎn)輪系 3，4，5定軸輪系 （二） )() 1(21323113azzzz

9、nnnniHHH)(355353bzznniHnnn4208053由(b)式代入(a)式3024904841HHHnnnn（四）聯(lián)立 311Himin/14501rn min/77.4631145011rinnHH（三）12輪系的功用輪系的功用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)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)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)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)變速傳動(dòng)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)差速器用途：用途：減速器、增速器、變速器、減速器、增速器、變速器、換向機(jī)構(gòu)。換向機(jī)構(gòu)。7)在尺寸

10、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)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i8i z z2 2+2h+2h* *a a4)4)鄰接條件鄰接條件 相鄰兩個(gè)行星輪裝入后不發(fā)生干涉相鄰兩個(gè)行星輪裝入后不發(fā)生干涉, ,即兩行星輪中心距應(yīng)大于兩齒頂圓半即兩行星輪中心距應(yīng)大于兩齒頂圓半徑之和徑之和: :O1O22ra2 2(r2(r1 1+r+r2 2)sin()sin(/2) )/2r r1 1+r+r2 22(r2(r2 2+h+h* *a am)m) 為便于應(yīng)用，將前三個(gè)條件合并得：為便于應(yīng)用，將前三個(gè)條件合并得：Nzzz:3

11、21kiiiHHH111:) 1(:22:1z z2 2z z1 1( (i1H1H-2)/2-2)/2113) 1(zizHN=zN=z1 1 i1H1H /k/k確定各輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)保證確定各輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)保證z z1 1、z z2 2、z z3 3、N N為正整數(shù)，且為正整數(shù)，且z z1 1、z z2 2、z z3 3均大于均大于z zminmin。 O1O2kizizizzHHH1111111:) 1(:2)2(:配齒公式配齒公式舉例：舉例：已知已知i i1H1H5 5，K=3K=3，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，確定各輪齒數(shù)。采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，確定各輪齒數(shù)。解：解：=6:9:24:10=6:9:24:10=1:3/2:4:5/3=1:3/2:4:5/3若取若取z z1 11818，則則z227，z372驗(yàn)算鄰接條件：驗(yàn)算鄰接條件：(18+27)sin/3= 39(18+27)