課件5：齒輪輪系

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

多媒體課件廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院裴小英第五章輪系一、輪系的概念：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系。鐘表傳動(dòng)汽車減速箱一、輪系的概念

一對(duì)相互嚙合的齒輪為最簡(jiǎn)單的輪系。二、輪系的分類根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪的軸線位置相對(duì)于機(jī)架是否固定可分為：定軸輪系：周轉(zhuǎn)輪系：混合輪系：所有的齒輪的幾何軸線都是固定的輪系。至少有一個(gè)齒輪的軸線相對(duì)于機(jī)架的位置是變化的輪系。既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)雜輪系。按自由度不同分差動(dòng)輪系：F=2行星輪系：F=1圖(a)定軸輪系：F=3ⅹ5-2ⅹ5-4=1圖（b）定軸輪系：F=3ⅹ4-2ⅹ4-3=1二、輪系的分類周轉(zhuǎn)輪系的組成：由行星輪、太陽輪、行星架以及機(jī)架組成。太陽輪：齒輪的幾何軸線的位置固定不動(dòng)的齒輪，它們分別與行星輪相嚙合；行星輪：既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)的齒輪。行星架或系桿：支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為。一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系中，行星輪可有多個(gè)，太陽輪的數(shù)量不多于兩個(gè)，行星架只能有一個(gè)。二、輪系的分類行星輪系：F=3ⅹ3-2ⅹ3-2=1行星輪系：至少有一個(gè)行星輪且兩個(gè)太陽輪中有一個(gè)不動(dòng)的周轉(zhuǎn)輪系。F=1二、輪系的分類圖(b)差動(dòng)輪系：F=3ⅹ4-2ⅹ4-2=2差動(dòng)輪系：兩個(gè)太陽輪都運(yùn)動(dòng)的周轉(zhuǎn)輪系。F=2二、輪系的分類行星輪系差動(dòng)輪系二、輪系的分類汽車后橋差速器：F=3ⅹ4-2ⅹ4-2=2差動(dòng)輪系二、輪系的分類混合輪系本章主要討論定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算及輪系的功用。二、輪系的分類§5-1定軸輪系

一、輪系傳動(dòng)比的概念：是指輪系中輸入軸（主動(dòng)輪）的角速度（或轉(zhuǎn)速）與輸出軸（從動(dòng)輪）的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即:角標(biāo)a和b分別表示輸入和輸出

輪系的傳動(dòng)比計(jì)算，包括計(jì)算其傳動(dòng)比的大小和確定輸出軸的轉(zhuǎn)向兩個(gè)內(nèi)容。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算1、一對(duì)齒輪嚙合時(shí)的傳動(dòng)比的計(jì)算Z1n1n2Z2其傳動(dòng)比為：①外嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相反式中負(fù)號(hào)表示主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反②內(nèi)嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相同其傳動(dòng)比為：n1n2Z1Z2③圓錐齒輪嚙合時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向不在同一平面內(nèi)，不能簡(jiǎn)單地用正負(fù)號(hào)表示，而要用畫箭頭的方法表示各輪的轉(zhuǎn)向。其傳動(dòng)比大小仍為：式中正號(hào)表示主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相同。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算④蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比，與圓錐齒輪傳動(dòng)類似其傳動(dòng)比大小為：式中Z2為蝸輪齒數(shù)，Z1為蝸桿頭數(shù)，兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向由畫箭頭的方法來確定。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算2、平面定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算圖為由圓柱齒輪組成的定軸輪系，且軸線相互平行。由傳動(dòng)比定義得：將各級(jí)傳動(dòng)比相乘得：n3=n/3，n4=n/4二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算式中n1為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，nk

為從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，

m：外嚙合圓柱齒輪的對(duì)數(shù)。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算2.空間定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

傳動(dòng)比的大小仍采用平面定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算式計(jì)算:確定從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，只能采用畫箭頭的方法。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算圓錐齒輪傳動(dòng)，表示齒輪副轉(zhuǎn)向的箭頭同時(shí)指向或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)。方向判斷如圖所示。蝸桿傳動(dòng)，從動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)向判定方法用蝸桿“左、右手法則”：對(duì)右旋蝸桿，用右手法則，即用右手握住蝸桿的軸線，使四指彎曲方向與蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，則與拇指的指向相反的方向就是蝸輪在節(jié)點(diǎn)處圓周速度的方向。對(duì)左旋蝸桿，用左手法則，方法同上。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算例：圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=20,Z2=40,Z'2=15,Z3=60,Z'3=18,Z4=18,Z7=20,齒輪7的模數(shù)m=3mm,蝸桿頭數(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n1=100r/min，試求齒條8的速度和移動(dòng)方向。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算=n7移動(dòng)方向如圖所示二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算結(jié)論：1、傳動(dòng)比的大小求法：定軸輪系的傳動(dòng)比等于組成輪系的各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積；也等于組成輪系的各對(duì)嚙合齒輪中，所有從動(dòng)齒輪齒數(shù)乘積與所有主動(dòng)齒輪齒數(shù)乘積之比。2、定軸輪系傳動(dòng)比符號(hào)的確定方法：對(duì)于平行軸傳動(dòng)，其正負(fù)號(hào)則取決于外嚙合的次數(shù)。傳動(dòng)比為正號(hào)時(shí)表示首、末兩輪的轉(zhuǎn)向相同，為負(fù)號(hào)時(shí)表示首、末兩輪的轉(zhuǎn)向相反。也可用箭頭逐對(duì)標(biāo)出嚙合齒輪的轉(zhuǎn)向求出。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

對(duì)于蝸桿傳動(dòng)，從動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)向用“主動(dòng)輪左右手定則”來確定。

對(duì)于包含有圓錐齒輪或蝸桿傳動(dòng)的空間定軸輪系，各輪的軸線不平行，則只能采用畫箭頭的方法確定各輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算3、在定軸輪系中，有些齒輪不會(huì)改變輪系傳動(dòng)比的比值，但它改變輪系的轉(zhuǎn)向，稱該輪為惰輪，也稱為過橋齒輪（目的用于改變輪系轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)輪軸間的距離）。二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算例1：已知：Z1=14，Z2=48，Z3=28，Z4=56，Z5=30，Z6=70，Z7=30，Z8=30。問：1、III軸有幾種轉(zhuǎn)速？各是多少？2、Z7=Z8，為什么用軸III。d1=108n1=1000d2=300n2=360Z1Z2Z3IIIZ4Z5Z6Z7Z8III解：有三種，分別為：1、當(dāng)Z2與Z5嚙合時(shí)：2、當(dāng)Z1與Z6嚙合時(shí)：例2：鐘表傳動(dòng)示意圖：已知：Z1=72，Z2=12，Z3=64，Z4=8，Z5=60，Z6=8，Z7=60，Z8=6，Z9=8，Z10=24，Z11=6，Z12=24。求：iSM,iMH?！遪3=360∴n8=n3/i38=360/2=180。軸III是為了改變方向，即為了I與III軸同向。3、當(dāng)Z3與Z4嚙合時(shí)：Z7Z8Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z9Z10Z11Z12H（時(shí)針）M（分針）發(fā)條N手調(diào)用

S(秒針）已知：Z1=72，Z2=12，Z3=64，Z4=8，Z5=60，Z6=8，Z7=60，Z8=6，Z9=8，Z10=24，Z11=6，Z12=24。解：結(jié)論：實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)。例3：手搖提升裝置提升重物時(shí)，確定手輪的轉(zhuǎn)向

蝸輪的轉(zhuǎn)向可以這樣確定：對(duì)右旋蝸桿用右手，對(duì)左旋蝸桿用左手，若以四指彎曲的方向代表蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸輪轉(zhuǎn)向與伸直的大姆指指向相反。Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8滾齒機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)

三、輪系的應(yīng)用左旋蝸桿

1、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)

一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可為i<=5-7。但是行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=10000,而且結(jié)構(gòu)緊湊。2.獲得大的傳動(dòng)比三、輪系的應(yīng)用車床電動(dòng)三爪自動(dòng)定心卡盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)z1＝6，z2＝z2′=25，z3＝57，z4＝56時(shí)，傳動(dòng)比為-588。3.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)：在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的情況下，利用惰輪可以改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向三、輪系的應(yīng)用車床上走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)。扳動(dòng)手柄可實(shí)現(xiàn)兩種傳動(dòng)方案。由于兩種方案僅相差一次外嚙合，故從動(dòng)輪4相對(duì)于主動(dòng)輪1有兩種輸出轉(zhuǎn)向。4.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)：在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，輸出軸可有多種速度變化。三、輪系的應(yīng)用汽車變速箱

5.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解

三、輪系的應(yīng)用汽車后橋差速器即為分解運(yùn)動(dòng)的齒輪系。

在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)它可將發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪5的運(yùn)動(dòng)以不同的速度分別傳遞給左右兩個(gè)車輪，經(jīng)維持車輪與地面間的純滾動(dòng)，避免車輪與地面間的滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致車輪過度磨損。

在圖示輪系中，設(shè)z1=20，z2=24，z3=30，z7=20，z8=80，z9=50，z10=18，z11=30。問輪4和輪6的齒數(shù)比z4∕z6應(yīng)為多少該輪系才能進(jìn)行傳動(dòng)。作業(yè)一P54

題5-4作業(yè)二5-4在題5-4圖所示的鐘表機(jī)構(gòu)中，s、m及h分別表示秒針、分針和時(shí)針，已知各輪齒數(shù)為：z1＝72，z2＝12，z2′＝64，z2″＝z3＝z4＝8，z3′＝60，z5＝z6＝24，z5′＝6。試求分針