清华大学机械原理课件--第5章轮系机构-

第第5 5章章 轮系轮系第第 5 章章 轮系机构轮系机构 主动轮主动轮 从动轮从动轮 一对圆柱齿轮，传动比不大于一对圆柱齿轮，传动比不大于57第第5 5章章 轮系轮系问题：问题：大传动比传动大传动比传动i=12i=60i=720时针：时针：1圈圈分针：分针：12圈圈秒针：秒针：720圈圈12小时小时第第5 5章章 轮系轮系问题问题：变速、换向变速、换向 第第5 5章章 轮系轮系轮系：轮系：由一系列彼此啮合的齿轮组成的传动机构，由一系列彼此啮合的齿轮组成的传动机构，用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。第第5 5章章 轮系轮系第第 5 章章 轮系机构轮系机构5.1 轮系分类及传动比计算轮系分类及传动比计算5.2 轮系的功能轮系的功能5.3 轮系的设计轮系的设计5.4 其它类型的行星传动其它类型的行星传动第第5 5章章 轮系轮系 外啮合外啮合内啮合内啮合齿轮机构的传动比齿轮机构的传动比第第5 5章章 轮系轮系轮系的传动比：轮系的传动比：传动比的大小传动比的大小 输入、输出轴的转向关系输入、输出轴的转向关系5.1 轮系传动比计算轮系传动比计算 第第5 5章章 轮系轮系 根据轮系在运转过程中，各齿轮的几何轴线在空间的根据轮系在运转过程中，各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否变化，可以将轮系分为三大类：相对位置是否变化，可以将轮系分为三大类：5.1.1 定轴轮系定轴轮系5.1.2 周转轮系周转轮系5.1.3 混合轮系混合轮系轮系的分类轮系的分类 第第5 5章章 轮系轮系5.1.1 定轴轮系：定轴轮系：轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动位置都相对机架固定不动平面定轴轮系平面定轴轮系空间定轴轮系空间定轴轮系输入输入输出输出输出输出第第5 5章章 轮系轮系定轴轮系的传动比计算定轴轮系的传动比计算 第第5 5章章 轮系轮系定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 大小：大小：转向？转向？第第5 5章章 轮系轮系平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮惰轮第第5 5章章 轮系轮系SK360普通车床普通车床走刀丝杠的三星轮换向机构走刀丝杠的三星轮换向机构12341234第第5 5章章 轮系轮系平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮惰轮第第5 5章章 轮系轮系定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入、输出轮的轴线相互平行的情况输入、输出轮的轴线相互平行的情况传动比方向判断：画箭头传动比方向判断：画箭头 表示：在传动比大小前加正负号表示：在传动比大小前加正负号第第5 5章章 轮系轮系输入、输出轮的轴线不平行的情况输入、输出轮的轴线不平行的情况传动比方向判断传动比方向判断 表示表示画箭头画箭头第第5 5章章 轮系轮系定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 大小：大小：转向：转向：法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）画箭头法（适合任何定轴轮系）画箭头法（适合任何定轴轮系）结果表示：结果表示：（输入、输出轴平行）（输入、输出轴平行）图中画箭头表示（其它情况）图中画箭头表示（其它情况）第第5 5章章 轮系轮系5.1.2 周转轮系周转轮系:在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转第第5 5章章 轮系轮系2 行星轮行星轮H 系杆（转臂）系杆（转臂）3 中心轮中心轮1 中心轮（太阳轮）中心轮（太阳轮）基本构件基本构件KKH第第5 5章章 轮系轮系差动轮系（差动轮系（F2）行星轮系（行星轮系（F1）中心轮是转动，还是固定？中心轮是转动，还是固定？第第5 5章章 轮系轮系双排双排2KH 型型3K 型型单排单排2KH 型型根据基本构件不同根据基本构件不同2KH 型型3K 型型第第5 5章章 轮系轮系周转轮系的传动比周转轮系的传动比 定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系?绕固定轴线转动的系杆绕固定轴线转动的系杆第第5 5章章 轮系轮系w w H-w w H周转轮系的周转轮系的转化机构转化机构周转轮系周转轮系w w H-w w H=0假想定轴轮系假想定轴轮系第第5 5章章 轮系轮系2K-H型周转轮型周转轮系的转化机构系的转化机构第第5 5章章 轮系轮系2K-H型周转轮系转化机构的传动比型周转轮系转化机构的传动比第第5 5章章 轮系轮系一般周转轮系转化机构的传动比一般周转轮系转化机构的传动比各轮齿数已知，就可以确定各轮齿数已知，就可以确定w w1、w wn、w wH之间的关系；之间的关系；如果两如果两个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。2、表达式中、表达式中 w w1、w wn、w wH的正负号问题。若的正负号问题。若基本构件的基本构件的实际实际转速方向相反，则转速方向相反，则 w w 的正负号应该不同。的正负号应该不同。1、是转化机构中齿轮是转化机构中齿轮1为主动轮、齿轮为主动轮、齿轮n为从动轮时的传动为从动轮时的传动比，其大小和方向可以根据定轴轮系的方法来判断；比，其大小和方向可以根据定轴轮系的方法来判断；第第5 5章章 轮系轮系例例1：z1=28，z2=18，z2=24，z3=70求求：i1H第第5 5章章 轮系轮系周转轮系传动比计算方法周转轮系传动比计算方法周转轮系周转轮系转化机构：假想的定轴轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比计算周转轮系传动比-w w H上角标上角标 H正负号问题正负号问题第第5 5章章 轮系轮系例例2：z1=z2=48，z2=18,z3=24，w w1 1=250 rad/s=250 rad/s，w w3 3=100=100 rad/srad/s，方向如图所示。求，方向如图所示。求：w wH 2H231第第5 5章章 轮系轮系5.1.3 混合轮系：混合轮系：由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系轮系组成的复杂轮系定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系周转轮系周转轮系I 周转轮系周转轮系II第第5 5章章 轮系轮系定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系封闭差动轮系封闭差动轮系F=2 差动轮系差动轮系封闭封闭F=1 混合轮系混合轮系第第5 5章章 轮系轮系 混合轮系混合轮系周转轮系周转轮系I 周转轮系周转轮系II周转轮系周转轮系I 周转轮系周转轮系II?各周转轮系相互独立各周转轮系相互独立不共用一个系杆不共用一个系杆第第5 5章章 轮系轮系混合轮系传动比计算混合轮系传动比计算?第第5 5章章 轮系轮系周转轮系：周转轮系：1、2（2）、）、3、5（H）定轴轮系：定轴轮系：3、4、5电动卷扬机减速器电动卷扬机减速器第第5 5章章 轮系轮系混合轮系传动比的求解方法：混合轮系传动比的求解方法：1.将混合轮系分解为几个基本轮系；将混合轮系分解为几个基本轮系；2.分别计算各基本轮系的传动比；分别计算各基本轮系的传动比；3.寻找各基本轮系之间的关系；寻找各基本轮系之间的关系；4.联立求解。联立求解。行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系第第5 5章章 轮系轮系例例3：z z1 1=20=20，z z2 2=30=30，z z22=20=20，z z3 3=40=40，z z4 4=45=45，z z44=44=44，z z5 5=81=81，z z6 6=80 =80 求求：i1612234456H定轴定轴行星行星两个轮系的关系两个轮系的关系混合轮系的传动比混合轮系的传动比第第5 5章章 轮系轮系5.3 轮系的功能轮系的功能5.3.1 实现分路传动实现分路传动 主主动动轴轴从动轴从动轴1从动轴从动轴2从动轴从动轴n主动轴主动轴498761235某航空发动机附加系统某航空发动机附加系统第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系5.3.2 实现大传动比实现大传动比 ab定轴轮系定轴轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系5.3.3 实现变速和换向实现变速和换向 12双联滑移齿轮双联滑移齿轮1212III第第5 5章章 轮系轮系车床走刀丝杠的三星轮换向机构车床走刀丝杠的三星轮换向机构SK360普通车床普通车床第第5 5章章 轮系轮系国产红旗轿车自动变速机构国产红旗轿车自动变速机构第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系第第5 5章章 轮系轮系5.3.4 在机构尺寸和重量较小的条件下，实现大功率传动在机构尺寸和重量较小的条件下，实现大功率传动 某涡轮螺旋桨发动机某涡轮螺旋桨发动机主减速器主减速器第第5 5章章 轮系轮系5.3.5 实现运动的合成与分解实现运动的合成与分解 加法机构加法机构减法机构减法机构广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中差动轮系差动轮系 F F2 2两个输入，一个输出两个输入，一个输出运动合成运动合成第第5 5章章 轮系轮系一个输入，两个输出一个输入，两个输出运动分解运动分解差速器差速器第第5 5章章 轮系轮系汽车直行汽车直行汽车左转汽车左转第第5 5章章 轮系轮系5.3.6 实现执行构件的复杂运动实现执行构件的复杂运动 行星搅拌器行星搅拌器第第5 5章章 轮系轮系机械手机械手第第5 5章章 轮系轮系轮系功能小结轮系功能小结实现分路传动实现分路传动大传动比大传动比变速、换向变速、换向大功率传动大功率传动运动的合成与分解运动的合成与分解执行构件的复杂运动执行构件的复杂运动 第第5 5章章 轮系轮系5.4 轮系的设计轮系的设计5.4.1 定轴轮系的设计定轴轮系的设计5.4.2 周转轮系的设计周转轮系的设计第第5 5章章 轮系轮系5.4.1 定轴轮系的设计定轴轮系的设计v 轮系类型的选择轮系类型的选择 关键点：关键点：（1 1）正确掌握各种齿轮机构的特点和应用场合；）正确掌握各种齿轮机构的特点和应用场合；（2 2）明确设计要求；）明确设计要求；（3 3）满足要求的前提下机构越简单越好。）满足要求的前提下机构越简单越好。第第5 5章章 轮系轮系实例分析：滚齿机工作台传动系统实例分析：滚齿机工作台传动系统第第5 5章章 轮系轮系5.4.1 定轴轮系的设计定轴轮系的设计v 各轮齿数的确定：完成各级传动比分配各轮齿数的确定：完成各级传动比分配 原则：原则：（1 1）每级传动比在常用范围内；）每级传动比在常用范围内；（2 2）为了控制外廓尺寸和传动性能，大传动比可以通过多级）为了控制外廓尺寸和传动性能，大传动比可以通过多级 传动实现；传动实现；（3 3）减速传动，前小后大，均匀变化；）减速传动，前小后大，均匀变化；（4 4）传动比分配要同时考虑润滑、布局、结构尺寸等因素。）传动比分配要同时考虑润滑、布局、结构尺寸等因素。第第5 5章章 轮系轮系例例：设计一个总传动比为设计一个总传动比为12的定轴轮系。的定轴轮系。第第5 5章章 轮系轮系5.4.1 定轴轮系的设计定轴轮系的设计v 定轴轮系布置方案的选择：多方案比较选优定轴轮系布置方案的选择：多方案比较选优第第5 5章章 轮系轮系5.4.2 周转轮系的设计周转轮系的设计v 轮系类型的选择轮系类型的选择 关键因素：传动比、传动效率、结构复杂程度、外廓尺寸、重量关键因素：传动比、传动效率、结构复杂程度、外廓尺寸、重量 （1 1）传递运动时，优先考虑传动比，兼顾其他因素；）传递运动时，优先考虑传动比，兼顾其他因素；（2 2）传递动力时，优先考虑效率，其次考虑传动比等因素。）传递动力时，优先考虑效率，其次考虑传动比等因素。第第5 5章章 轮系轮系5.4.2 周转轮系的设计周转轮系的设计v 各轮齿数的确定：各轮齿数的确定：传动比条件传动比条件同心条件同心条件装配条件装配条件邻接条件邻接条件第第5 5章章 轮系轮系 传动比条件传动比条件第第5 5章章 轮系轮系 同心条件同心条件第第5 5章章 轮系轮系 装配条件装配条件第第5 5章章 轮系轮系 邻接条件邻接条件第第5 5章章 轮系轮系例例：设计一个单排设计一个单排2KH负号机构行星轮系，中心轮负号机构行星轮系，中心轮1为输入构件，系杆为输出构件，传动比为为输入构件，系杆为输出构件，传动比为7.33。第第5 5章章 轮系轮系5.4.2 周转轮系的设计周转轮系的设计v 均衡装置设计均衡装置设计基本构件浮动式基本构件浮动式采用弹性构件采用弹性构件杠杆联动式杠杆联动式第第5 5章章 轮系轮系5.5 其他类型的行星传动其他类型的行星传动5.5.1 渐开线少齿差行星传动渐开线少齿差行星传动第第5 5章章 轮系轮系5.5 其他类型的行星传动其他类型的行星传动5.5.2 摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动第第5 5章章 轮系轮系5.5 其他类型的行星传动其他类型的行星传动5.5.3 谐波齿轮传动谐波齿轮传动第第5 5章章 轮系轮系本章重点小结本章重点小结一、轮系传动比计算一、轮系传动比计算定轴轮系是基础，重点掌握转向判断；定轴轮系是基础，重点掌握转向判断；周转轮系传动比计算难点：转化机构周转轮系传动比计算难点：转化机构混合轮系传动比计算关键：基本轮系的划分混合轮系传动比计算关键：基本轮系的划分二、比较连杆机构、凸轮机构和齿轮机构，掌握轮系二、比较连杆机构、凸轮机构和齿轮机构，掌握轮系 机构的优缺点和应用场合。机构的优缺点和应用场合。第第5 5章章 轮系轮系谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生