05章 輪系機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

輪系導(dǎo)

學(xué)現(xiàn)代機(jī)械中，為了滿足不同的工作要求只用一對(duì)齒輪傳動(dòng)往往是不夠的，通常用一系列齒輪共同傳動(dòng)。輪系:一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。輪系導(dǎo)學(xué)講課目錄CONTENTS輪系導(dǎo)學(xué)輪系的分類定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算輪系的應(yīng)用1.學(xué)習(xí)目標(biāo)輪系的類型各種類型輪系傳動(dòng)比的計(jì)算輪系的應(yīng)用輪系導(dǎo)學(xué)2.重點(diǎn)各類輪系傳動(dòng)比的計(jì)算輪系的類型輪系導(dǎo)學(xué)3.難點(diǎn)周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化思路復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算輪系導(dǎo)學(xué)復(fù)合輪系4.實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)輪系的應(yīng)用

龍門刨床工作臺(tái)

輪系導(dǎo)學(xué)輪系輪系的類型輪系的分類按輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪軸線位置相對(duì)于機(jī)架是否固定，可分為兩大類：定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。定軸輪系定軸輪系定軸輪系的自由度：n=5，PL=5，PH=4，

F=3×5-2×5-4=1周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)2－行星輪1、3－中心輪H－行星架二者幾何軸線必須重合，常作為運(yùn)動(dòng)的輸入輸出構(gòu)件。周轉(zhuǎn)輪系的

自由度？輪系的分類周轉(zhuǎn)輪系3不轉(zhuǎn)：n=3，PL=3，PH=2，F(xiàn)=1，此時(shí)為行星輪系。根據(jù)輪系所具有的自由度，周轉(zhuǎn)輪系又可以分為：行星輪系（自由度F=1）和差動(dòng)輪系（自由度F=2）。思考：行星架H不動(dòng)或者齒輪1不轉(zhuǎn)時(shí)，輪系是何種輪系？輪系的分類大內(nèi)齒輪3不轉(zhuǎn)行星架H不轉(zhuǎn)小齒輪1不轉(zhuǎn)

在實(shí)際工程應(yīng)用中，還經(jīng)常將定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或者幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系組合在一起使用，這種組合輪系稱為復(fù)合輪系。此外，還需要注意轉(zhuǎn)化輪系這一概念，既不是定軸輪系也不是周轉(zhuǎn)輪系。n=4，PL=4，PH=2，F(xiàn)=2，差動(dòng)輪系輪系的分類1和3同（反）向轉(zhuǎn)：輪系定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸與輸出軸的角速度之比稱為該輪系的傳動(dòng)比，用

i表示。假設(shè)軸1為輪系輸入軸，k為輪系輸出軸，則該輪系傳動(dòng)比為輪系傳動(dòng)比的計(jì)算不僅要確定傳動(dòng)比的大小，還需要確定輸出軸的轉(zhuǎn)向。如何表示一對(duì)平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向？機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖箭頭表示回轉(zhuǎn)方向定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

內(nèi)嚙合直齒輪外嚙合直齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖ω2↓錐齒輪：箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或背離節(jié)點(diǎn)蝸輪蝸桿：左旋蝸桿用左手定則；右旋蝸桿用右手定則。定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

蝸桿蝸輪直齒圓錐齒輪－＋定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

依次求出輪系中各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比（含大小和方向）連乘各傳動(dòng)比得到總傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

＝各對(duì)齒輪從動(dòng)輪齒數(shù)乘積各對(duì)齒輪主動(dòng)輪齒數(shù)乘積注:1始末兩輪軸線平行，如兩輪同向，傳動(dòng)比為“＋”；兩輪異向，傳動(dòng)比為“－”。

2始末兩輪軸線不平行，兩輪轉(zhuǎn)向畫箭頭確定定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

傳動(dòng)比計(jì)算實(shí)例1ω1ω2z2定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算z1z3ω3

已知各輪的齒數(shù)z1=20，z2=40，z2'=15，z3=60，z3'=18、z4=18、z7=20，8是齒條,齒輪7的模數(shù)m=3mm，蝸桿5頭數(shù)為1（左旋），蝸輪齒數(shù)z6=40。齒輪1為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速n=100r/min。試求齒條8的速度。傳動(dòng)比計(jì)算實(shí)例2定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

齒條8的線速度等于齒輪7的圓周速度解：畫箭頭確定轉(zhuǎn)向，定軸輪系傳動(dòng)比大小公式得定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

輪系周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，當(dāng)給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)公共轉(zhuǎn)速-ωH后，行星架H靜止不動(dòng)，而各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變。此時(shí)，所有齒輪幾何軸線的位置固定，原周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成了定軸輪系。反轉(zhuǎn)法：周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)換成定軸輪系-ωH構(gòu)件原轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速

1

12

23

3H

H周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

推廣到一般情況：已知：計(jì)算：周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算例1解：23H1O周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

負(fù)號(hào)表示n1、n2轉(zhuǎn)向相反23H1O周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算例1周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

z1=60，z2=40，z2’=z3

=20，n1

和n3大小均為120r/min，但方向相反（如圖中實(shí)線箭頭所示）差動(dòng)輪系F=2周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算例2已知：計(jì)算：122'3Hn1n3周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

輪系復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

計(jì)算方法：復(fù)合輪系定軸輪系＋周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系＋周轉(zhuǎn)輪系（1）先將混合輪系分解成基本周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系（2）然后分別列出傳動(dòng)比計(jì)算式（3）對(duì)（2）各計(jì)算式聯(lián)立求解已知:z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z4=80。計(jì)算傳動(dòng)比i1H

。（1）分解解：周轉(zhuǎn)輪系：輪2'，3，4，

H定軸輪系：輪1，2周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比：定軸輪系傳動(dòng)比：n2=n2'

（2）分別計(jì)算各輪系傳動(dòng)比

復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算例復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

（3）聯(lián)立以上兩式得(負(fù)號(hào)說明行星架H與齒輪1轉(zhuǎn)向相反）

=-2=-4所以

復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算例復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

（1）分解定軸輪系：輪3’，4，5周轉(zhuǎn)輪系：輪1，2－2’，3，H（2）分別計(jì)算（3）聯(lián)立求解周轉(zhuǎn)：定軸：

復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算例2復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

輪系輪系的應(yīng)用1.實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比或較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)

一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可達(dá)5～7。當(dāng)要求傳動(dòng)比較大時(shí)，若采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，則尺寸相差太大，小齒輪易損壞。

故可采用定軸輪系來實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，可避免單對(duì)齒輪的缺陷。輪系的應(yīng)用2.實(shí)現(xiàn)變速與換向傳動(dòng)

汽車變速箱三星輪換向機(jī)構(gòu)可在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的條件下改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。汽車、機(jī)床等機(jī)械中大量運(yùn)用輪系實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)，如齒輪5、6相嚙合構(gòu)成一個(gè)擋位。車床上走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)輪系的應(yīng)用3.獲得大的傳動(dòng)比行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=10000，而且結(jié)構(gòu)緊湊。z1=100,z2=101,z2'=100,z3=992H12′3輪系的應(yīng)用4.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解汽車差速器中，行星架的轉(zhuǎn)速是齒輪1、3轉(zhuǎn)速的合成。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車差速器就利用了運(yùn)動(dòng)的分解功能實(shí)現(xiàn)車輪與地面的純滾動(dòng)狀態(tài)。汽車差速器