系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)第五章 輪系

1、第5章輪系本章基本要求1.2.熟練掌握輪系類型的區(qū)分方法；熟練掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算（大小和方向）；掌握周轉(zhuǎn)輪系中各輪齒數(shù)的確定。3.第5章5.1 輪系及其分類5.2 定軸輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用5.3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用5.4 混合輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用5.5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇5.6 新型齒輪傳動(dòng)輪系5.1 輪系及其分類輪系是由一系列齒輪所組成的傳動(dòng)系統(tǒng)分類:定軸輪系(ordinary gear train) 周轉(zhuǎn)輪系(planetary gear train) 混合輪系(composite gear train)定軸輪系：在輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)，其各輪軸線的位置固定不

2、動(dòng)的輪系。5.1 輪系及其分類周轉(zhuǎn)輪系:在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線是繞另一個(gè)齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。行星輪: 作自轉(zhuǎn)同時(shí)又公轉(zhuǎn)的齒輪。系桿： 帶動(dòng)行星輪作公轉(zhuǎn)的桿件H中心輪: 行星輪所繞之公轉(zhuǎn)的定軸齒輪1和3周轉(zhuǎn)輪系分：行星輪系差動(dòng)輪系F=1F=25.1 輪系及其分類混合輪系：將兩個(gè)（或幾個(gè)）基本輪系適當(dāng)聯(lián)接而成的輪系。5.2 定軸輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算：二、定軸輪系的應(yīng)用：一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算概念:輪系傳動(dòng)比=輸入軸角速度/輸出軸角速度= win/ wout= nin即iio/ nout速比有大小和方向傳動(dòng)比大小的計(jì)算:一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算win wo

3、utw1w5=i即iio15w1=z2 z1iw122w2 w3z3i23z2w 3w 4w3w4=z4i34z3w4w5z5 z4i45又Qw1w2w2w3w3w4w4w5=Z 2Z1=i i i ii1512452334Z 2 Z 3 Z 4 Z5Z1Z 2 Z 3 Z 4=Z3Z 2Z 4Z 3Z5Z 4=Z 2Z1Z3Z 2Z5Z 3=各對(duì)從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積各對(duì)主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算：傳動(dòng)比計(jì)算:結(jié)論:定軸輪系的傳動(dòng)比的大小等于組成該定軸輪系的各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積，其大小等于各對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比。方向可標(biāo)在圖中，亦可在傳

4、動(dòng)比的數(shù)值前加正負(fù)號(hào)。一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定:1. 輪系中各輪幾何軸線相互平行;2. 所有齒輪的幾何軸線不都平行，但首尾兩輪的幾何軸線平行;3. 首尾兩輪的幾何軸線不平行。二、定軸輪系的應(yīng)用總結(jié):1. 實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng);2. 實(shí)現(xiàn)傳遞相距較遠(yuǎn)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；3. 獲得較大的傳動(dòng)比；4. 實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)；5. 實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)。5.3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比二、周轉(zhuǎn)輪系的與應(yīng)用一、 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比基本思路轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu):周轉(zhuǎn)輪系中,在保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變的情況下,給整個(gè)機(jī)構(gòu)加- wH ,此時(shí)H 不動(dòng),周轉(zhuǎn)輪系變?yōu)槎ㄞD(zhuǎn)輪系,此機(jī)構(gòu)為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。一、周轉(zhuǎn)

5、輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算構(gòu)件代號(hào):123H原有角速度在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的角速度ww H= w-w11H1ww H= w= w= w-w-w222Hw3w Hw H33Hw H-w= 0HHH一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比由于轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)為定軸輪系,故可以利用定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算,故w1-wHw3 -wH= -iHZ3 Z113表示轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中,第一輪與第三輪的速比“”表示在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)向相反(并不表示它們的絕對(duì)轉(zhuǎn)向也相反)一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比由上面的分析,設(shè)周轉(zhuǎn)輪系的兩個(gè)中心輪分別為1和n,系桿為H,則其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為:= w1 -w HZ2 ZnZ1 Zn-1H= iinwn

6、 -w H用定軸輪系的方法定一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比注意:i H是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,其大小和方向1n均按定軸輪系的方法分析,此方向僅表示轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的各輪的轉(zhuǎn)向。w1,wn ,wH ,是 周轉(zhuǎn)輪系中各基本構(gòu)件的真實(shí)角速度。在差動(dòng)輪系中,由于其自由度為2,則必須已知兩個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,機(jī)構(gòu)才具有確定的運(yùn)動(dòng)。一、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比由于w1,wn ,wH具有轉(zhuǎn)向,故當(dāng)已知某兩個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律即角速度轉(zhuǎn)向相反時(shí),若設(shè)一個(gè)為正,則另一個(gè)為負(fù),求出第三個(gè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)向根據(jù)計(jì)算結(jié)果的正負(fù)來確定。二、周轉(zhuǎn)輪系的應(yīng)用1、獲得較大的傳動(dòng)比；2、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速傳動(dòng)；3、在體積小，重量輕的條件下，實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)；4、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成和分解；5、

7、利用行星運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件的復(fù)雜動(dòng)作；6、利用行星輪上各點(diǎn)不同的旋輪線軌跡，實(shí)現(xiàn)特殊的工作要求。5.4 混合輪系的傳動(dòng)比與應(yīng)用一、 混合輪系的傳動(dòng)比二、 混合輪系的應(yīng)用一、 混合輪系的傳動(dòng)比方法：1、首先分析組成混合輪系的基本輪系；2、分別對(duì)基本輪系列傳動(dòng)比方程式；3、找出各輪系的關(guān)系；4、將各基本輪系傳動(dòng)比方程式聯(lián)立求解，即得混合輪系的傳動(dòng)比。關(guān)鍵：正確劃分基本輪系。一、 混合輪系的傳動(dòng)比例1：已知各輪的齒數(shù)：Z =30,Z =30,Z =90，Z =20,1231Z= 30, Z = 30, Z = 40, Z=154求:435iI ,II一、 混合輪系的傳動(dòng)比首先分析輪系的組成，再分別

8、對(duì)基本輪系列傳動(dòng)比方程1.周轉(zhuǎn)輪系= w1 - wH= - Z2 Z3= - Z3= -3i H13w- wZ ZZ3H1212.定軸輪系= wIZ= -3iwI 3Z34w= - Z4= - 3 ww3IIZ4= Z13= w I= Z5 Z1iwI1ZZZ4541= Z4ww= 1.5wII1Z1w3 = w3 ,wH= wII ,w1= - Z3= w 1w- wZ4Z 1= - 16IIIiI ,IIZ 4Zw- w3-1ZIII表明I,II軸轉(zhuǎn)向相反3二、 混合輪系的應(yīng)用1、獲得更大的傳動(dòng)比；2、變速轉(zhuǎn)向的方法更靈活多樣；3、在體積小，重量輕的條件下，實(shí)現(xiàn)更大功率傳動(dòng)；4、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的

9、合成和分解；5、利用行星運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件的復(fù)雜動(dòng)作；6、行星輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡更加復(fù)雜。5.5行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇行星輪系中各輪齒數(shù)應(yīng)滿足的條件:= (iiH -1)Z11、傳動(dòng)比條件：Z3Z= (i- 2) Z12、同心條件：3、均布條件：4、鄰接條件；22iH= KN iZ1iH(Z+Z Z+ 2ha*180oK) sin122（校核用）這里： K是行星輪個(gè)數(shù)，N為正整數(shù)。以上對(duì)單排2K-H機(jī)構(gòu)，且標(biāo)準(zhǔn)齒輪和高度變位齒輪推得5.5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇例:設(shè)計(jì)一個(gè)單排2KH型負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)行星輪系i1H=7.33,各輪均采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪,試確定各齒輪的齒數(shù)及行星輪個(gè)數(shù)。=

10、 7.33 = 22 3解：i1H3= 12 N= KN令：K = 4, Z= Z= 4N iiH1166 2222則Z1齒數(shù)為：N:22334455Z1:12182430 36 Z1不發(fā)根切的最少齒數(shù)為：17 Z1 = 18Z2 = (i1H- 2) Z12 = (22 3 - 2) 182 = 48Z3 = (i1H- 2)Z1 = (22 3 - 2) 18 = 114校核：（Z+ Z= (18 + 48) sin= 46.7180oK180o4) sin12(Z2 + 2ha) = (48 + 2) = 50*(Z+ Z Z+ 2ha*1800) sin122K齒頂發(fā)生撞擊，故設(shè)計(jì) 不

11、滿足條件=18, Z2 = 48, Z3=114另設(shè)K=3,則同理：Z1校核鄰接條件成立。故所設(shè)計(jì)的2KH負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)為：K = 3, Z1 =18, Z2 = 48, Z3 =1145.6新型齒輪傳動(dòng)一、漸開線少齒差行星傳動(dòng)特點(diǎn)：1、傳動(dòng)比大；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小、重量輕；3、由于采用漸開線齒，加工及裝配維修方便；4、傳動(dòng)效率高。5.6新型齒輪傳動(dòng)缺點(diǎn)：1、由于存在少齒差內(nèi)嚙合傳動(dòng)，若仍采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪則會(huì)發(fā)生齒頂相碰和齒廓重迭現(xiàn)象。一般采用降低齒頂高系數(shù)和采用角變位正出傳 動(dòng)兩者結(jié)合的辦法。必須核驗(yàn)重迭系數(shù)。2、由于嚙合角變大，導(dǎo)致軸承壓力增大，加之還需要一個(gè)輸出機(jī)構(gòu)，故傳遞的功率受到一些限制；常用在中、小型功率傳動(dòng)。5.6新型齒輪傳動(dòng)二、擺線針輪行星傳動(dòng)特點(diǎn)：1、減速比大；2