蜗轮蜗杆轮系课件

蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动1、用于用于降速降速传递传递交错轴交错轴之间的回转运动和动力。之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动蜗杆主动、蜗轮从动。2、蜗杆、蜗杆有左旋、右旋之有左旋、右旋之分，蜗轮的旋向与配对的分，蜗轮的旋向与配对的蜗杆相同。蜗杆相同。旋向判别：以旋向判别：以轴心线轴心线为界，为界，螺旋线相对轴线往螺旋线相对轴线往左上升左上升为为左旋左旋；往；往右上升右上升为为右旋右旋。u蜗杆分左旋和右旋蜗杆分左旋和右旋左左旋旋右右旋旋u蜗杆还有单头和多头之分蜗杆还有单头和多头之分 3、蜗杆传动比：、蜗杆传动比：i=n1/n2=z2/z1 4、回转方向的判定：回转方向的判定：右旋右手、左旋左手右旋右手、左旋左手。四指四指指向指向蜗杆回转蜗杆回转方向，方向，蜗轮的回转方向蜗轮的回转方向与与大拇指大拇指指向指向相反相反。蜗轮的转向蜗轮的转向左右手法：左旋左手，右旋右手，四指转向 1，拇指反向；即为v2。1、右旋蜗杆转动，蜗轮如何动？、右旋蜗杆转动，蜗轮如何动？2、左旋蜗杆转动，蜗轮如何动？、左旋蜗杆转动，蜗轮如何动？3、蜗轮转动，右旋蜗杆如何动？、蜗轮转动，右旋蜗杆如何动？4、判断蜗杆旋向。、判断蜗杆旋向。5、蜗轮转动，左旋蜗杆如何动？、蜗轮转动，左旋蜗杆如何动？6、判断蜗杆旋向。、判断蜗杆旋向。课堂练习课堂练习1）传动比大，一般）传动比大，一般 i=1080，最大可达，最大可达1000；2）重合度大，传动平稳，噪声低；）重合度大，传动平稳，噪声低；4）蜗杆传动的主要缺点蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效齿面的相对滑动速度大，效率低；率低；主要用于中小功率，间断工作的场合。主要用于中小功率，间断工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。5、蜗杆传动的特点、蜗杆传动的特点：3）结构紧凑，可实现反行程自锁；）结构紧凑，可实现反行程自锁；5）蜗轮的造价较高。蜗轮的造价较高。几种机械传动形式的特点几种机械传动形式的特点传动形式传动形式主要优点主要优点主要缺点主要缺点带传动带传动中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有过载保护作用，结构简单，成本低，安装要求不高有滑动，传动比不能保持恒定，外廓尺寸大，带的寿命较短（通常为3500h5000h），由于带的摩擦起电不宜用于易燃、易爆的地方，轴和轴承上作用力大链传动链传动中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作，轴和轴承上的作用力小虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、振动和噪音，寿命较低（一般为5000h15000h）齿轮传动齿轮传动外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，圆周速度及功率范围广，应用最广制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护作用，有噪音蜗杆传动蜗杆传动结构紧凑，外廓尺寸小，传动比大，传动比恒定，传动平稳，无噪音，可做成自锁机构效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，制造精度要求高，刀具费用高问题：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小时小时轮轮 系系 现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传动往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系齿轮系（简称轮系）。轮系一一 轮系的类型轮系的类型定义：定义：由齿轮组成的传动系统简称由齿轮组成的传动系统简称轮系轮系本节要解决的问题：本节要解决的问题：轮系分类轮系分类周转轮系周转轮系（轴有公转）（轴有公转）定轴轮系（轴线固定）定轴轮系（轴线固定）复合轮系复合轮系（两者混合（两者混合)）差动轮系差动轮系 行星轮系行星轮系1.1.轮系传动比轮系传动比 i 的计算的计算;2.2.从动轮从动轮转向转向的判断。的判断。平面定轴轮系平面定轴轮系空间定轴轮系空间定轴轮系知识链接齿轮在轴上的固定方式齿轮与轴之间的关系齿轮与轴之间的关系结构简图结构简图单一齿轮单一齿轮双联齿轮双联齿轮固定固定（齿轮与轴固定为一体，（齿轮与轴固定为一体，齿轮与轴一同转动，齿轮不能齿轮与轴一同转动，齿轮不能沿轴向移动）沿轴向移动）空套空套（齿轮与轴空套，齿轮与（齿轮与轴空套，齿轮与轴各自转动，互不影响）轴各自转动，互不影响）滑移滑移（齿轮与轴周向固定，齿（齿轮与轴周向固定，齿轮与轴一同转动，但齿轮可沿轮与轴一同转动，但齿轮可沿轴向滑移）轴向滑移）定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系各齿轮的轴线相对于机各齿轮的轴线相对于机架的位置固定不变架的位置固定不变至少有一个齿轮的轴线相至少有一个齿轮的轴线相对于机架的位置是变化的对于机架的位置是变化的周转轮系的组成周转轮系的组成 如图所示，黄色齿轮既自转又公转称为行星轮行星轮；绿色和灰色齿轮的几何轴线的位置固定不动称为太阳轮太阳轮，它们分别与行星轮相啮合；支持行星轮作自转和公转的构件称为行星架行星架或系杆系杆。行星轮、太阳轮、行星架以及机架组成周转轮系。一个基本周转轮系中，行星轮可有多个，太阳轮的数量不多于两个，行星架只能有一个。复合轮系（混合轮系）：复合轮系（混合轮系）：既含有定轴轮系又含有周转轮系，或包含有几个基本周转轮系的复杂轮系。轮系的传动比轮系的传动比：是指轮系中输入轴（主动轮）输入轴（主动轮）的角速度（或转速）与输出轴（从动轮）输出轴（从动轮）的角速度（或转速）之比，即:角标a和b分别表示输入和输出 轮系的传动比计算，包括计算其传动比的大小大小和确定输出轴的转向转向两个内容。二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算1.1.平面定轴轮系传动比的计算平面定轴轮系传动比的计算传动比大小的计算传动比大小的计算 上式表明：平面定轴轮系传动比上式表明：平面定轴轮系传动比的大小等于组成该轮系的各对啮合齿的大小等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，也等于各对啮合轮传动比的连乘积，也等于各对啮合齿轮中齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比有主动轮齿数的连乘积之比。推广推广：设轮：设轮1 1为起始主动轮，轮为起始主动轮，轮K K为最末从动轮，则平面定为最末从动轮，则平面定轴轮系的传动比的一般公式为轴轮系的传动比的一般公式为:二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算惰轮（惰轮（Z4）只改变齿轮副中从动轮回转方向，不影响齿轮副传动比大小的齿轮。只改变齿轮副中从动轮回转方向，不影响齿轮副传动比大小的齿轮。1.1.从动轮转向的确定从动轮转向的确定平面定轴轮系从动轮的转向，也可以平面定轴轮系从动轮的转向，也可以采用画箭头的方采用画箭头的方法确定。法确定。箭头方向表示齿轮（或构件）最前点的线速度方箭头方向表示齿轮（或构件）最前点的线速度方向。作题方法如图所示。向。作题方法如图所示。传动比正负号规定：两轮转向相传动比正负号规定：两轮转向相同同(内啮合内啮合)时传动比取正号，两轮转时传动比取正号，两轮转向相反向相反(外啮合外啮合)时传动比取负号，轮时传动比取负号，轮系中从动轮与主动轮的转向关系，可系中从动轮与主动轮的转向关系，可根据其传动比的正负号确定根据其传动比的正负号确定。外啮合。外啮合次数为偶数（奇数）时轮系的传动比次数为偶数（奇数）时轮系的传动比为正（负），进而可确定从动件的转为正（负），进而可确定从动件的转向。图中外啮合次数为向。图中外啮合次数为3次，所以传次，所以传动比为负，说明轮动比为负，说明轮5与轮与轮1转向相反。转向相反。二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算2.2.空间定轴轮系传动比的计算空间定轴轮系传动比的计算 传动比的传动比的大小大小仍采用推广式仍采用推广式计算，确定从动轮的计算，确定从动轮的转向转向，只能，只能采用画箭头的方法。采用画箭头的方法。圆锥齿轮圆锥齿轮传传动动，表示齿轮副转向的箭头，表示齿轮副转向的箭头同时同时指向或同时背离节点指向或同时背离节点。蜗杆传动蜗杆传动，从动蜗轮转向判定方法用蜗杆从动蜗轮转向判定方法用蜗杆“左、右手法则左、右手法则”：对右旋蜗杆，：对右旋蜗杆，用右手法则，即用右手握住蜗杆用右手法则，即用右手握住蜗杆的轴线，使四指弯曲方向与蜗杆的轴线，使四指弯曲方向与蜗杆转动方向一致，则转动方向一致，则与拇指的指向与拇指的指向相反的方向就是蜗轮在节点处圆相反的方向就是蜗轮在节点处圆周速度的方向周速度的方向。对左旋蜗杆。对左旋蜗杆，用左手法则，方法同上。方向判断如图所示总结：定轴轮系的传动比总结：定轴轮系的传动比 大小：大小：方向：方向：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）图中画箭头表示图中画箭头表示 （其它情况）（其它情况）如图所示轮系，已知各齿轮齿数及如图所示轮系，已知各齿轮齿数及n n1 1转向，转向，求求i 1919和判定和判定n n9 9转向。转向。1 13 36 68 89 97 75 54 42 2为为正正，首末两轮回转方向，首末两轮回转方向相同相同。惰轮惰轮解：解：转向也可通过在图上依次画箭头来确定。转向也可通过在图上依次画箭头来确定。注：齿轮注：齿轮z z2 2的大小对总传动比的大小对总传动比i i1919毫无影响，叫惰轮。毫无影响，叫惰轮。例题：在如图所示的轮系中，已知蜗杆的转速为 (顺时针），z1=2，z2=60，=20,z3=24,=20,z4=24,=30,z5=35,=28,z6=135。求n6的大小和方向。例：图示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20,Z2=40,Z2=15,Z3=60,Z3=18,Z4=18,Z7=20,齿轮7的模数m=3mm,蜗杆头数为1（左旋），蜗轮齿数Z6=40。齿轮1为主动轮，转向如图所示，转速n1=100r/min，试求齿条8的速度和移动方向。1O2O1H3太阳轮太阳轮/中心轮中心轮行星轮行星轮系杆系杆/转臂转臂/行星架行星架1OHO12O13O行星轮系行星轮系有一太阳轮固定不动有一太阳轮固定不动 1OOHO12O13差动轮系差动轮系太阳轮都能转动太阳轮都能转动 三、周转轮系传动比的计算三、周转轮系传动比的计算 根据相对运动原理，假想对整个行星轮系加上一个与行星架转速nH大小相等而方向相反的公共转速-nH，则行星架被固定，而原构件之间的相对运动关系保持不变。这样，原来的行星轮系就变成了假想的定轴轮系。这个经过一定条件转化得到的假想定轴轮系，称为原周转轮系的转化轮系原周转轮系的转化轮系。三、周转轮系传动比的计算三、周转轮系传动比的计算周转轮系传动比分析周转轮系传动比分析o转化轮系传动比转化轮系传动比：o对于行星轮系，对于行星轮系，若若n3=0,有有1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH123H构件构件原机构原机构转化机构转化机构(定轴定轴)n1n2n3nH转化机构法：转化机构法：-nH周转轮系传动比周转轮系传动比o转化轮系传动比：转化轮系传动比：o实际轮系传动比：实际轮系传动比：写写转化轮系传转化轮系传动比定义及大小，动比定义及大小，1,K,H轴线必须平行轴线必须平行 注意注意注意注意：转向判别：转向判别用用、号，号，判别错误影响严重，千万当心判别错误影响严重，千万当心!o如图所示。已知如图所示。已知:z1=100,z2=101,z2=100,z3=99o试求传动比试求传动比 iH1分析：分析：o轮系类型轮系类型周转轮系周转轮系o注意周转轮系，注意周转轮系，不管求解什么，一不管求解什么，一定用定用转化机构法转化机构法，记住，记住“要领要领”例题例题1H223解：解：n3=0若：若：z3=100o如图所示。已知如图所示。已知:z1=48,z2=48,z2=18,z3=24,n1=250 r/min,n3=100 r/min,转向如图转向如图o试求试求nH的大小和方向的大小和方向分析：分析：o轮系类型轮系类型锥齿轮组成的周转轮系锥齿轮组成的周转轮系o转化机构中各轮转向用箭头判断转化机构中各轮转向用箭头判断例题例题解：解：1223Hn1Hn2Hn3Hn1n3讨论：讨论：是否可以将是否可以将n1代为负，代为负，n3代为正代为正？试算，分析结果。试算，分析结果。nH=-50 r/min?转向同转向同n11 1、可实现分路传动、可实现分路传动 利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干齿轮分别利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现分路传动。将运动传给多个运动部分，从而实现分路传动。四、轮系的功用四、轮系的功用2.2.获得大的传动比获得大的传动比一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般可为i=5-7。但是行星轮系传动比可达i=10000,而且结构紧凑。3.3.实现换向传动实现换向传动增加中间轮增加中间轮2 2实现变向要求实现变向要求一对外啮合齿轮，主、从一对外啮合齿轮，主、从动轮（动轮（1 1、3 3）转向相反）转向相反中间轮（惰轮中间轮（惰轮或过桥轮）或过桥轮）131324.4.实现变速传动实现变速传动5.5.实现运动的合成与分解实现运动的合成与分解 123H45123H行星架行星架H H的转速是轮的转速是轮1 1、3 3转速的合成（例转速的合成（例7-7-2 2）汽车后桥差速器的轮系可根汽车后桥差速器的轮系可根据转弯半径大小自动分解，据转弯半径大小自动分解，n nH H使使n n1 1、n n3 3符合转弯的要求符合转弯的要求（例（例7-37-3）一对齿轮受结构限制，中心距较近。一对齿轮受结构限制，中心距较近。6 6、可作较远距离的传动、可作较远距离的传动轮系节省材料、减轻重量、降低成本和空间。轮系节省材料、减轻重量、降低成本和空间。图示轮系，已知：蜗杆图示轮系，已知：蜗杆为单头且右旋，转速为单头且右旋，转速n1=1440r/min，转动方向，转动方向如图示，其余各轮齿数如图示，其余各轮齿数为：为：z2=40，z2=20，z3=30，z3=18，z4=54。试：计算齿轮试：计算齿轮4的转速的转速n4，在图中标出齿轮，在图中标出齿轮4的转的转动方向。动方向。作业题作业题1已知已知:z1=28，z2=18，z2=24，z3=70 求解求解：i i1H1H作业题作业题2