《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》項(xiàng)目十二-汽車齒輪系

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返回項(xiàng)目十二汽車齒輪系12.1輪系的分類12.2定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算12.3行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算12.4復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算512.5輪系的功用１２.１輪系的分類１２.１.１定軸輪系輪系傳動(dòng)時(shí)。若各齒輪的軸線位置都是固定的。則該輪系稱為定軸輪系。由軸線互相平行的圓柱齒輪組成的定軸輪系。稱為平面定軸輪系。如圖１２-１所示。由相交軸齒輪、交錯(cuò)軸齒輪等組成的輪系。則稱為空間定軸輪系。如圖１２-２所示。１２.１.２行星輪系輪系傳動(dòng)時(shí)。若輪系中至少有一個(gè)齒輪的軸線繞另一個(gè)齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。則該輪系稱為行星輪系。如圖１２-３所示。返回１２.２定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算１２.２.１一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。是指兩輪的角速度(或轉(zhuǎn)速)之比。如圖１２-４所示的一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)比為外嚙合[圖１２-４(ａ)]時(shí)。兩輪轉(zhuǎn)向相反。傳動(dòng)比ｉ１２為負(fù)。內(nèi)嚙合[圖１２-４(ｂ)]時(shí)。兩輪轉(zhuǎn)向相同。傳動(dòng)比ｉ１２為正。也可以用箭頭在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上表示。非平行軸傳動(dòng)。傳動(dòng)比的大小仍由上式確定。對(duì)于圖１２-５(ａ)所示的圓錐齒輪傳動(dòng)。其轉(zhuǎn)向用畫箭頭的方法表示。對(duì)于如圖１２-５(ｂ)所示的蝸桿傳動(dòng)。蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)向可參閱“左右手法則”來確定。下一頁返回１２.２定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算１２.２.２定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算輪系中首末兩輪的角速度(或轉(zhuǎn)速)之比。稱為輪系的傳動(dòng)比。常用字母ｉ表示。并在其右下角用下標(biāo)表明其對(duì)應(yīng)的兩輪。例如。ｉ１５表示輪１和輪５的角速度之比。計(jì)算輪系傳動(dòng)比不僅要確定它的數(shù)值。而且要確定首末兩輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這樣才能完整表達(dá)輸入輪和輸出輪之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如圖１２-６所示的定軸輪系中。設(shè)錐齒輪１為主動(dòng)輪。蝸輪５為最末的從動(dòng)輪。則該輪系的總傳動(dòng)比為ｉ１５＝ω１

/ω５＝ｎ１

/ｎ５。各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比分別為:下一頁返回上一頁１２.２定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算輪系中含有空間齒輪傳動(dòng)。故只能用畫箭頭的方法確定其轉(zhuǎn)向。由圖１２-６可以看出。齒輪３同時(shí)與齒輪２′和齒輪４相嚙合。對(duì)于齒輪２′而言。齒輪３是從動(dòng)輪。對(duì)于齒輪４而言。它又是主動(dòng)輪。齒輪３的作用僅僅是改變輪系的轉(zhuǎn)向。并不影響傳動(dòng)比的大小。這種齒輪稱為惰輪或過橋輪。上述結(jié)論可以推廣到定軸輪系的一般情形。若設(shè)ｌ與ｋ為首末兩輪。則定軸輪系的傳動(dòng)比為:返回上一頁１２.３行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算１２.３.１行星輪系的組成如圖１２-３所示的輪系中。軸線位置固定的齒輪１、３稱為太陽輪。既繞自身軸線Ｏ２回轉(zhuǎn)。又隨Ｈ桿繞著固定軸線ＯＨ回轉(zhuǎn)的齒輪２(猶如天體中的行星。既自轉(zhuǎn)也公轉(zhuǎn))稱為行星輪。支承行星輪的構(gòu)件Ｈ稱為行星架。行星輪系主要由行星輪、行星架(系桿)和太陽輪(中心輪)組成。行星輪系可分為兩類:(１)差動(dòng)輪系如圖１２-７(ａ)所示。太陽輪１和３均轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的自由度:Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝３×４－２×４－２＝２。這種自由度為２的輪系稱為差動(dòng)輪系。下一頁返回１２.３行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(２)簡(jiǎn)單行星輪系如圖１２-７(ｂ)所示。內(nèi)齒輪３固定。該機(jī)構(gòu)的自由度:Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝３×３－２×３－２＝１。這種自由度為１的輪系稱為簡(jiǎn)單行星輪系。由此可見。簡(jiǎn)單行星輪系只需一個(gè)原動(dòng)件。輪系就具有確定的運(yùn)動(dòng)。而差動(dòng)輪系則須有兩個(gè)原動(dòng)件。輪系的運(yùn)動(dòng)才能確定。１２.３.２行星輪系的傳動(dòng)比在行星輪系中。行星輪的運(yùn)動(dòng)不是繞固定軸線的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。所以其傳動(dòng)比不能直接用求解定軸輪系傳動(dòng)比的公式來計(jì)算。但是。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理。可把行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。這樣。就可以用討論定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算的方法來討論行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算。下一頁返回上一頁１２.３行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算在圖１２-８(ａ)所示的行星輪系中。若給整個(gè)行星輪系加上一個(gè)與行星架Ｈ的轉(zhuǎn)速ｎＨ大小相等、方向相反的公共轉(zhuǎn)速－ｎＨ。則行星架Ｈ靜止不動(dòng)。而各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不發(fā)生改變。這樣原來的行星輪系就轉(zhuǎn)化為定軸輪系。該假想定軸輪系稱為原行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系。如圖１２-８(ｂ)所示。轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件相對(duì)于行星架Ｈ的轉(zhuǎn)速分別用ｎＨ１、ｎＨ２、ｎＨ３和ｎＨＨ表示。各構(gòu)件轉(zhuǎn)化前后的轉(zhuǎn)速如表１２-１所示。圖１２-８中轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為返回上一頁１２.４復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算準(zhǔn)確地找出各個(gè)單一行星輪系是求解復(fù)合輪系問題的關(guān)鍵。其方法是:先找出具有變動(dòng)軸線的行星輪。再找出支承行星輪的行星架及與行星輪相嚙合且軸線位置固定的太陽輪。找出所有的行星輪系后。剩余的便是定軸輪系。返回１２.５輪系的功用１.實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)當(dāng)兩軸間的距離較遠(yuǎn)時(shí)。若僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)。則不僅外廓尺寸大。制造安裝不方便。且浪費(fèi)材料。若改用輪系傳動(dòng)。就可克服這些缺點(diǎn)。如圖１２-１２所示。２.獲得大的傳動(dòng)比一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比一般不宜大于５~７。定軸輪系和行星輪系均可獲得較大的傳動(dòng)比。如例１２-１中的定軸輪系。其ｉ１５＝５８.６８。例１３-５中的行星輪系。其ｉＨ１＝１００００。在傳遞功率與傳動(dòng)比相同的情況下。一般行星輪系的體積與重量遠(yuǎn)比定軸輪系要小和輕。下一頁返回１２.５輪系的功用３.實(shí)現(xiàn)變速與換向主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向不變時(shí)。通過輪系中不同的齒輪嚙合。可使從動(dòng)軸獲得不同的轉(zhuǎn)速或換向。如圖１２-１３所示的汽車變速機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為一定軸輪系。軸Ⅰ為輸入軸。軸Ⅱ?yàn)檩敵鲚S。４、６為滑移齒輪。Ａ－Ｂ為牙嵌式離合器。該變速器可使輸出軸得到四種轉(zhuǎn)速:一擋:齒輪５、６相嚙合。而３、４和離合器Ａ、Ｂ均脫離。二擋:齒輪３、４相嚙合。而５、６和離合器Ａ、Ｂ均脫離。三擋:離合器Ａ、Ｂ相嵌合。而齒輪５、６和３、４均脫離。倒擋:齒輪６、８相嚙合。而３、４和５、６以及離合器Ａ、Ｂ均脫離。由于惰輪８的作用。而改變了輸出軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向。下一頁返回上一頁１２.５輪系的功用如圖１２-１４所示輪系中。齒輪１、３的齒數(shù)相同。由式(１２-４)可得出齒輪１、３和行星架Ｈ三構(gòu)件轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為２ｎＨ＝ｎ１＋ｎ３。此式表明。由外部輸入的ｎ１和ｎ３可以合成為ｎＨ而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成。同樣。若將行星架Ｈ的轉(zhuǎn)速按一定的比例分配到左右齒輪上。又可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解。圖１２-１５所示的汽車后橋差速器就是運(yùn)用差動(dòng)輪系來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解而達(dá)到汽車轉(zhuǎn)彎的目的。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)。左右車輪轉(zhuǎn)速相同。差動(dòng)輪系中的齒輪１、２、３和４之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成一個(gè)整體。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)。這種差速器能將發(fā)動(dòng)機(jī)傳到齒輪５的運(yùn)動(dòng)按轉(zhuǎn)彎半徑大小分解為不同轉(zhuǎn)速分別傳遞給左右兩個(gè)車輪。以避免轉(zhuǎn)彎時(shí)左右兩輪對(duì)地面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。從而減輕輪胎的磨損。返回上一頁圖１２-１平面定軸輪系返回圖１２-２空間定軸輪系返回圖１２-３行星輪系返回圖１２-４一對(duì)齒輪傳動(dòng)返回圖１２-５圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)返回圖１２-６定軸輪系的傳動(dòng)比返回圖１２-７行星輪系及其分類返回圖１