机械设计基础第八章

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第八章,轮系、减速器 和无级变速器,由一系列相互啮合的齿轮所组成的传动系统,轮系,2,轮系的功用和分类,定轴轮系的传动比,行星轮系的传动比,减速器和无极变速器,3,8-1,轮系的功用和分类,广泛应用于各种机械和仪器仪表中，如钟表、减速器、增速器、变速器、换向机构等。,4,5,6,一、轮系的功用,1.,实现较远距离的传动,外廓尺寸小，,节省空间，,又可节省材料。,7,1,2,结构大、小轮易坏,i,12,=10,2.,获得大传动比,齿轮之间差别减小；,外廓尺寸小，,节省空间、材料。,8,利用行星轮系可以由齿数相差很少的几个齿轮获得很大的传动比。,如图仅用二对齿轮，其传动比可达,10000,。,9,1,转向相反,转向相同,3.,改变从动轴的转向,10,4.,实现多种传动比,移动双联齿轮,使不同,齿数的齿轮进入啮合,可改变输出轴的转速,1,A,3,3,1,2,5,4,B,5,A,当输入轴,1,的转速一定时，,分别操纵两个制动，输,出轴,B,可得到不同的转速。,11,5.,实现分路传动,利用轮系可将输入轴的一种转速同时传到几根输出轴上，获得所需的各种转速。,12,钟表中的轮系,分针,(m),秒针,(s),时针,(h),13,滚齿机：实现轮坯与滚刀范成运动。轴,I,的运动和动力经过锥齿轮,1,、,2,传给滚刀，经过齿轮,3,、,4,、,5,、,6,、,7,和蜗杆传动,8,、,9,传给轮坯。,14,6.,运动的合成和分解,运动的合成,将两个独立的转动合成为一个转动。,运动的分解,将一个转动分解成两个独立的转动。,15,二、轮系的分类,根据轮系在传动中,各齿轮轴线的位置是否固定,，将轮系分类。,定轴轮系,行星轮系,16,1.,定轴轮系,所有齿轮轴线位置都固定不动的轮系,（,1,）平面定轴轮系：,由轴线互相平行的圆柱齿轮组成；,（,2,）空间定轴轮系：,包含相交轴锥齿轮、交错轴蜗杆传动在内的定轴轮系。,17,平面定轴轮系,18,空间定轴轮系,19,2.,行星轮系,(,周转轮系）,至少有一个齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线转动的轮系。,1,、,3-,中心轮,(,太阳轮）,2-,行星轮,H-,行星架,(,系杆，转臂,),20,21,差动轮系,：,F=2,，,2,个原动件,简单行星轮系,：,F=1,，,1,个原动件,22,混合轮系,23,24,8-2,定轴轮系的传动比,轮系传动比：主动轴与从动轴的转速,(,或角速度,),之比，包括,大小和方向,。,对于轴线平行的齿轮传动，,当主、从动轮的转向相同时，传动比为正；两轮转向相反时，传动比为负。,25,一对外啮合圆柱齿轮,26,一对内啮合圆柱齿轮,27,一对锥齿轮相互啮合,方向如图中箭头所示,28,蜗杆蜗轮啮合,方向如图中箭头所示,29,定轴轮系,30,31,(-1),2,表示外啮合的次数,齿轮,3,惰轮,(,过轮，中介轮）,32,首轮,(,主动,),1,，,末轮,(,从动,),k,，,外啮合次数,m,如果是空间定轴轮系,，,(-1),m,不再适用，需要在图中画箭头表示各轮转向。,33,例题,1,图为一定轴轮系。,z,1,=16,，,z,2,=33,，,z,2,=16,，,z,3,=60,，,z,3,=13,，,z,4,=19,，,z,5,=35,，求传动比,i,15,。,主动轮：,1,、,2,、,3,从动轮：,2,、,3,、,5,惰 轮：,4,外啮合次数：,3,次,轮,5,与轮,1,转向相反,34,例,2:,汽车变速器,如图为某汽车变速箱，共有四档转速，,分别为输入轴和输出轴，,A,为牙嵌离合器。齿轮,1,、,2,为常啮合齿轮，齿轮,4,和,6,可沿滑键在轴,上移动。第一档传动路线,:1-2-5-6,；第二档,:1-2-3-4,；第三档由离合器直接将两轴相联，为直接档；第四档,:1-2-7-8-6,为倒档。,z,1,=20, z,2,=35, z,3,=28, z,4,=27, z,5,=18, z,6,=37, z,7,=14,求各档传动比,35,第一档：,i,16,3.6,第二档：,i,14,1.7,第三档：,i,1,第四档：,i,16,4.6,36,例题,3,图示为某高炮炮弹钟表引信的齿轮传动机构，,z,1,=25, z,1,=8, z,2,=68, z,2,= z,3,=10, z,3,=50, z,4,=40,主动轮,z,1,每转过一齿需,0.0077s,，如需轮,4,转过,330,击发引信，试问击发一次，,z,1,应转过多长时间？,170330,360,25,0.0077,30,s,37,例题,4,一定轴轮系由圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆蜗轮组成，已知各轮齿数,z,1,=2, z,2,=50, z,2,=z,3,=20, z,3,=z,4,=40,采用右旋蜗杆,若蜗杆,1,为主动轮，,n,1,=1500r/min,求齿轮,4,的转速和转向。,38,39,40,例题,5,如图所示轮系中，已知单头蜗杆转向和旋向,(,右旋,),，,z,2,=56,，,z,2,=50,，,z,3,=80,，,z,4,=30,，,z,5,=50,，齿轮,2,和齿轮,4,同轴线。求,i,15,及齿轮,5,的转向,41,42,首轮,1,，,末轮,k,，,外啮合次数,m,如果是空间定轴轮系,，,(-1),m,不再适用，需要在图中画箭头表示各轮转向。,定轴轮系传动比,43,8-3,行星轮系的传动比,由于行星轮系中行星轮的轴线位置不固定，行星轮既自转又公转，是一复合运动，其转速不是一个简单值，不能直接计算轮系的传动比。,44,45,行星轮系的,转化轮系,定轴轮系,46,差动轮系 简单行星轮系,47,转化轮系中轮,1,和,3,的传动比,注意：,i,13, i,13,H,i,13,- z,3,/z,1,48,推广至一般情况,差动轮系,简单行星轮系,49,注意的问题,（,1,）,n,1,、,n,k,、,n,H,必须是轴线平行的相应构件的转速；,（,2,）各转速代入公式时，应带有本身的正号或负号。,50,例题,6,如图所示行星轮系，各轮齿数为,z,1,=40, z,2,=20,，,z,3,=80,。试计算中心轮,1,和系杆,H,的传动比,i,1H,。,首先写出转化轮系的传动比,齿轮,1,和系杆同转向,51,例题,7,如图所示轮系中，,z,1,=100,，,z,2,=101,，,z,2,=100,，,z,3,=99,。,计算,i,A1,52,系杆转,10000,圈，齿轮,1,同向转,1,圈,四个齿轮的齿数相差不多，但可得到大的传动比,53,系杆转,100,圈时， 齿轮,1,反向转,1,圈,如果齿轮,3,的齿数由,99,改为,100,只将轮,3,增加了一个齿，轮,1,就反向旋转。此例说明,行星轮系中输出轴的转向，不仅与输入轴的转向有关，并与各轮的齿数有关。且传动比发生巨大变化，这是行星轮系与定轴轮系不同的地方。,54,例题,8,如图轮系中，,z,1,=z,2,=20, z,3,=60,。,（,1,）轮,3,固定，求,i,1H,（,2,）,n,1,=1, n,3,=-1,求,n,H,及,i,1H,（,3,）,n,1,=1, n,3,=1,求,n,H,及,i,1H,系杆和齿轮,1,转向相同,轮,1,转,4,圈，系杆,H,转,1,圈,55,（,2,）,n,1,=1, n,3,=-1,求,n,H,及,i,1H,轮,1,和系杆转向相反。轮,1,逆时针转,1,圈，轮,3,顺时针转,1,圈，则系杆顺时针转半圈。,56,（,3,）,n,1,=1, n,3,=1,求,n,H,及,i,1H,轮,1,和系杆转向相同，轮,1,轮,3,各逆时针转,1,圈，则系杆逆时针转,1,圈。,特别强调：,i,13, i,13,H,一是绝对运动、一是相对运动,i,13,-,z,3,/,z,1,57,例题,9,如图所示的差动轮系中，各轮齿数分别为：,z,1,=15,，,z,2,=25,，,z,2,=20,，,z,3,=60,。已知,:n,1,=200r/min,，,n,3,=50r/min,，转向如图所示。求行星架,H,的转速,n,H,。,58,n,1,和,n,3,转向相反，设,n,1,为正时，,n,3,为负,系杆与轮,1,转向相反，与轮,3,相同。,59,例题,10,如图为国产某直升飞机主减速器的行星轮系,发动机直接带动中心轮,1,由于功率大，采用六个行星轮,2,八个行星轮,4,。,已知,z,1,=z,5,=39,z,2,=27,，,z,3,=93,，,z,3,=81,，,z,4,=21,。,求输入轴,I,与螺旋桨,P,之间的传动比,i,IP,。,60,该轮系为两个简单行星轮系串联而成,：,1-2-3-A,1,，,5-4-3-A,2,n,A1,=n,5,，,n,3,=n,3,=0,，,n,I,=n,1,，,n,A2,=n,P,61,在,1-2-3-A,1,在,5-4-3-A,2,轴,I,和螺旋桨,P,同转向,62,首先分清组成它的定轴轮系和行星轮系；,再分别用定轴轮系和行星轮系传动比的计算公式写出算式；,然后根据这些轮系的组合方式联立解出所求的传动比。,混合轮系,(,组合轮系,),的传动比,63,某履带式自行加榴炮的行星转向机构如图所示。,Z,1,=21,，,z,2,=35,，,z,2,=19,，,z,3,=15,，,z,4,=49,，,I,为输入轴，杆,A,和带动履带运动的驱动轮,P,相固联，求输入轴,I,与驱动轮,P,之间的传动比,i,IP,。,例题,11,64,齿轮,1-2,：定轴轮系,2-3-4-A,：简单行星轮系,n,2,=n,2,，,i,IP,=i,1A,65,定轴轮系,行星轮系,I,和,P,转向相反,66,例题,12,：,图示为某自动变速装置简图，,为主动轴，,为从动轴。分别操纵制动器,P,、,Q,可以在,n,不变的情况下获得两种输出转速,n,。已知,z,1,=z,4,=32, z,3,=z,6,=76,求,(1),当,Q,刹住而,P,松开时；,(2),当,P,刹住而,Q,松开时，,i,的大小和转向关系？,n,=n,1,=n,4,，,n,=n,B,，,n,3,=n,A,67,刹住,Q,，松开,P,n,3,=n,A,=0,1-2-3-B,：,简单行星轮系,4-5-6,：,定轴轮系,主动轴和从动轴转向相同,68,刹住,P,，松开,Q,4-5-6-A,：简单行星轮系,1-2-3-B,：差动轮系,69,例,13.,如图轮系中，已知,n,6,及各轮齿数为：,z,1,=,50,，,z,1,=,30,，,z,1”,=,60,，,z,2,=,30,，,z,2,=,20,，,z,3,=,100,，,z,4,=,45,，,z,5,=,60,，,z,5,=,45,，,z,6,=,20,，求,n,3,的大小和方向。,定轴轮系：,齿轮,6,、,1”-1,、,5-5,、,4,差动轮系：,齿轮,1,、,2-2,、,3,和,H,n,4,=,n,H,70,差动轮系的传动比,式中,n,1,、,n,H,由定轴轮系求得,齿轮,3,与齿轮,6,的,转动方向相反,71,例题,14.,求如图所示电动卷扬机计算器的传动比,i,1A,。已知各轮的齿数为,z,1,=24, z,2,=48, z,2,=30, z,3,=60,，,z,3,=20, z,4,=40, z,4,=100.,1-2-2-3-A,：差动轮系,3-4-4,：定轴轮系,n,3,=n,3,，,n,4,=n,A,72,73,定轴轮系行星轮系,74,计算轮系传动比解题步骤,判断轮系类型,定轴轮系、行星轮系、混合轮系,按照轮系的类型，给出传动比计算公式,找出各转速之间的关系，由此得解,75,8-4,减速器和无级变速器简介,减速器,(,减速箱、减速机,),：,由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动组成。是原动机和工作机之间的,独立的闭式传动装置,，用来,降低转速和增大转距,以满足各种工作机械的需要。在某些场合也可用来,增速称为增速器,。,无级变速器：从动轴转速连续平稳地改变。,76,减,速,器,结,构,箱盖,箱体,起吊装置,检查孔,通气器,油面,指示器,放油螺塞,螺栓,定位销,轴承盖,轴承盖,77,减,速,器,结,构,78,展开式 分流式 同轴式,圆柱齿轮减速器,79,圆锥齿轮减速器,80,蜗杆减速器,81,圆锥,-,圆柱齿轮减速器,82,蜗杆,-,圆柱齿轮减速器,83,行星齿轮减速器,84,减速器的润滑,润滑的目的：减少摩擦和磨损，散热和防蚀，以保证减速器的正常工作。,85,润滑方式,浸油润滑,齿轮圆周速度,v,12m/s,86,滚轮平盘式无级变速器,r,1,滚轮半径，,r,2,圆盘半径,87,宽,V,带无级变速器,