機(jī)械原理第十一章齒輪系及其設(shè)計課件

1、第十一章 齒輪系及其設(shè)計本章教學(xué)內(nèi)容齒輪系及其分類 輪系的傳動比 輪系的功用 輪系的設(shè)計本章基本要求11-1 齒輪系及其分類一輪系由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)?！凹t箭”導(dǎo)彈發(fā)射快速反應(yīng)裝置儀表二輪系的分類定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系混合輪系根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置關(guān)系是否變動，可以將輪系分為1. 定軸輪系各齒輪軸線的位置都相對機(jī)架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。2. 周轉(zhuǎn)輪系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)。周轉(zhuǎn)輪系的組成：太陽輪周轉(zhuǎn)輪系中軸線位置固定不動的齒輪系桿H（行星架）支撐行星輪的構(gòu)件行星輪周轉(zhuǎn)輪系中軸線不固定的齒輪機(jī)架太陽輪太陽輪行星輪系桿周

2、轉(zhuǎn)輪系的分類（1）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：差動輪系自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系行星輪系 自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系F = 3n-2PL-PH =3424 2 = 2F = 3n-2PL-PH =3 32 32 = 13.混合輪系 由定軸動軸或多個動軸輪系組成的輪系11-2 定軸輪系的傳動比輪系的傳動比輸入軸與輸出軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即：一一對齒輪的傳動比大小轉(zhuǎn)向大小轉(zhuǎn)向外嚙合“-”內(nèi)嚙合“+”圓柱齒輪空間齒輪121221空間齒輪圓錐齒輪傳動蝸桿蝸輪傳動在圖上以箭頭表示12左旋蝸桿右旋蝸桿21二定軸輪系傳動比大小的計算三首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定1.首、末兩輪軸線平行：在圖上用箭頭表示 首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系

3、，箭頭同向取“+”;箭頭反向取“-” 。 對于平面輪系：k外嚙合齒輪對數(shù)對于空間輪系：2.首、末兩輪軸線不平行：在圖上用箭頭表示 首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。 （首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系如圖所示）11-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比一周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基本思路周轉(zhuǎn)輪系傳動比不能直接計算，可以利用相對運動原理，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系，然后利用定軸輪系傳動比的計算公式計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比。反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法關(guān)鍵：設(shè)法使系桿H 固定不動，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。312H3OO11H2OOO1O112H3指給整個周轉(zhuǎn)輪系加上一個“-H”的公共角速度，使系桿H變?yōu)橄鄬潭?，從而得到假想定軸輪系。周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)

4、（轉(zhuǎn)化輪系）-H3- H1- HH- H=02- HOOO1O112H3312H3OO11H2-H3H=3- H1H =1- HH- H=02H = 2- H周轉(zhuǎn)輪系加上一公共角速度“-H”后，各構(gòu)件的角速度：1 H = 1H2 H = 2H3 H = 3H112233HHH H = 0構(gòu)件 周轉(zhuǎn)輪系角速度 轉(zhuǎn)化輪系角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比 i13H 可按定軸輪系傳動比的方法求得：周轉(zhuǎn)輪系傳動比的一般公式為：二周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的一般公式三注意事項m輪、n輪 及系桿H的軸線必須平行。123H首、末兩輪軸線平行，但中間一些齒輪軸線不平行：畫虛線箭頭來確定：箭頭同向取“+”箭頭反向取“-”。 公式中

5、各值均為矢量，計算時必須帶“”號。 如n輪固定，即n=0 ,則上式可寫成：即：絕對傳動比主從關(guān)系視傳遞路線不同而不同。平面輪系中行星輪的運動：公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)絕對轉(zhuǎn)速例1：在圖示的輪系中，設(shè)z1=z2=30, z3=90, 試求在同一時間內(nèi)當(dāng)構(gòu)件1和3的轉(zhuǎn)數(shù)分別為n1=1, n3=-1(設(shè)逆時針為正)時，nH及i1H的值。解：（負(fù)號表明二者的轉(zhuǎn)向相反）此輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比為：例2:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已知 z1=100，z2=101，z2=100，z3=99，試求傳動比 iH1。z1=100 z2=101z2=100 z3=99解：z1=100 z2=101z2=100 z3=100若將z3由9

6、9改為100，則當(dāng)系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時，輪1轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。小結(jié)在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定m、 n和H中的兩個，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）對于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪2與中心輪1或3的角速度關(guān)系可以表示為：對于由圓錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線不平行。上述公式只可用來計算基本構(gòu)件的角速度，而不能用來計算行星輪的角速度。123H定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系11-4 復(fù)合輪系的傳動比傳動比求解思路：將混合輪系分解為基本輪系，分別計算傳動比，然后根據(jù)組合方式聯(lián)立求解。求解要點：1.分清輪系2.列出方

7、程3.建立聯(lián)系4.聯(lián)立求解首先找出其中的基本周轉(zhuǎn)輪系分別列出基本周轉(zhuǎn)輪系、定軸輪系的傳動比方程找出運動相同的聯(lián)系構(gòu)件前面所介紹的2K-H型周轉(zhuǎn)輪系，稱為基本周轉(zhuǎn)輪系(Elementary epicyclic gear train)，通過一次反轉(zhuǎn)可以得到一個定軸輪系（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)）。而對于既包含定軸輪系又包含基本周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)合輪系(Combined gear train)，不能通過一次反轉(zhuǎn)得到一個定軸輪系。定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系例3:如圖所示的輪系中，設(shè)已知各輪齒數(shù)，試求其傳動比。z2=40z1=20z3=30z4=80z2=20H解：1）劃分輪系齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2-3-4-H組成周轉(zhuǎn)輪系

8、部分。2）計算各輪系傳動比定軸輪系部分(1)周轉(zhuǎn)輪系部分輪系的傳動比3）將（1）、（2）聯(lián)立求解z2=40z1=20z3=30z4=80z2=20H(2)(1)例4:圖示為一電動卷揚機(jī)的減速器運動簡圖,已知各輪齒數(shù),試求: 傳動比 i15解： 首先，分解輪系齒輪1、3、2-2、5組成周轉(zhuǎn)輪系，有齒輪3、4、5組成定軸輪系，有11-5 輪系的功用一實現(xiàn)分路傳動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。二獲得較大的傳動比采用周轉(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。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，從而實現(xiàn)

9、變速傳動。121212III四實現(xiàn)換向傳動在主軸轉(zhuǎn)向不變的條件下，可以改變從動軸的轉(zhuǎn)向。車床走刀絲杠的三星輪換向機(jī)構(gòu)國產(chǎn)紅旗轎車自動變速機(jī)構(gòu)五實現(xiàn)運動的合成差動輪系可以把兩個運動合成為一個運動。差動輪系的運動合成特性，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、計算機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償調(diào)整等裝置中。z1= z3 nH = (n1+n3) / 2加法機(jī)構(gòu) n1 = 2nH-n2減法機(jī)構(gòu)六實現(xiàn)運動的分解差動輪系可以將一個基本構(gòu)件的主動轉(zhuǎn)動按所需比例分解成另兩個基本構(gòu)件的不同轉(zhuǎn)動。汽車后橋的差動器能根據(jù)汽車不同的行駛狀態(tài)，自動將主軸的轉(zhuǎn)速分解為兩后輪的不同轉(zhuǎn)動。z1=z3 , nH=n4汽車走直線汽車轉(zhuǎn)彎七實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動周轉(zhuǎn)輪系常采用多個行星輪均布的結(jié)構(gòu)形式共同分擔(dān)載荷，減少齒輪尺寸;離心慣性力得以平衡。某型號渦輪螺旋槳航空發(fā)動機(jī)主減外形尺寸僅為430mm，采用4個行星輪和6個中