试讲内容第6章轮系.ppt

第6章轮系,6-1轮系的分类及其应用特点6-2定轴轮系传动比6-3周转轮系及其传动比6-4复合轮系及其传动比6-5轮系的应用,6.1轮系分类及其应用特点,学习目的：了解轮系的功用了解轮系的组成和分类重点:定轴齿轮系的理解及轮系的应用特点(理解记忆),齿轮传动回顾,平行轴齿轮传动,相交轴齿轮传动,交错轴齿轮传动,(轴的布置方式),轮系概念,现代机械中，为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（简称轮系）,6.1.1轮系的类型,轮系的分类,定轴轮系,周转轮系,复合轮系,指各齿轮轴线的位置都相对机架固定不动的齿轮传动系统。,至少有一个齿轮的轴线（位置不固定）绕另一齿轮的轴线转动的齿轮传动系统。,既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分，或是由几部分周转轮系组成的复杂的齿轮传动系统。,定轴轮系：当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线相对于机架的位置均固定不变,轮系的类型,周转轮系:当轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对于基架的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转,轮系的类型,基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的,轮系的类型,2行星轮H系杆1中心轮3中心轮,复合轮系: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,定轴轮系+,周转轮系,周转轮系+周转轮系,轮系的类型,各周转轮系相互独立不共用一个系杆,按组成轮系的齿轮（或构件）的轴线是否相互平行可分为：平面轮系和空间轮系,6.1.2轮系的功用,轮系的功用,一、实现大传动比,轮系的传动比i可达10000。,一对齿轮:,轮系的功用,二、实现相距较远两轴之间的传动,用齿轮1、2实现，尺寸较大。,用齿轮a、b、c和d组成的轮系来传动，可使结构紧凑。,三、实现变速和换向,轮系的功用,利用滑移齿轮和牙嵌离合器便可以获得不同的输出转速,汽车上常用的三轴四速变速箱,车床走刀丝杠三星轮换向机构,轮系的功用,四、实现分路传动,轮系的功用,钟表传动中，由发条K驱动齿轮1转动时，通过齿轮1与2相啮合使分针M转动；由齿轮1、2、3、4、5和6组成的轮系可使秒针S获得一种转速；由齿轮1、2、9、10、11和12组成的轮系可使时针H获得另一种转速,五、实现运动的合成与分解,加法机构,减法机构,广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中,两个输入，一个输出,运动合成,轮系的功用,差动轮系F2,一个输入，两个输出,运动分解,汽车后桥减速器示意图,轮系的功用,运动分解,轮系功用的小结,实现大传动比传动实现相距较远两轴之间的传动实现变速与换向传动实现分路传动实现运动的合成与分解,轮系的功用,轮系的传动比：是指轮系中输入轴（主动轮）的角速度（或转速）与输出轴（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和确定输出轴的转向两个内容。,1.平面定轴轮系传动比的计算,传动比大小的计算,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轮传动比的连乘积，也等于各对啮合齿轮中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。,1.平面定轴轮系传动比的计算,传动比大小的计算,推广：设轮1为起始主动轮，轮K为最末从动轮，则平面定轴轮系的传动比的一般公式为:,2.空间定轴轮系传动比的计算,传动比的大小仍采用推广式计算，确定从动轮的转向，只能采用画箭头的方法。圆锥齿轮传动，表示齿轮副转向的箭头同时指向或同时背离节点。蜗杆传动，从动蜗轮转向判定方法用蜗杆“左、右手法则”：对右旋蜗杆，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转动方向一致，则与拇指的指向相反的方向就是蜗轮在节点处圆周速度的方向。对左旋蜗杆，用左手法则，方法同上。,方向判断如图所示。,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。,=n7,移动方向如图所示。,定轴轮系的传动比=,结论,所有从动轮齿数的乘积,所有主动轮齿数的乘积,二、首未轮转向关系的确定,在首未轮的轴线相互平行时，,当两轮转向相同时，在其传动比前加注“+”来表示；而当两者转向相反时，在其传动比前加注“”来表示，,当两轮的轴线不平行时,在运动简图上用箭头标明两轮的转向关系,“+”“”的确定和外啮合次数有关，外啮合奇数次取负号，外啮合偶数次取正号,5-3周转轮系及其传动比,一.周转轮系的组成：,中心轮（太阳轮）：轴线固定并与主轴线重合的齿轮。,行星轮：周转轮系中轴线不固定的齿轮。,机架：,行星架：周转轮系中支撑行星轮的构件,1.组成,2.周转轮系的分类,差动轮系：自由度为2的周转轮系,两个太阳轮都动,行星轮系：自由度为1的周转轮系，一个太阳轮动,具有一个自由度的周转轮系称为简单周转轮系，如下图所示；将具有两个自由度的周转轮系称为差动轮系，如下图所示。,F=3x(N-1)-2PL-PH,F1=3x3-2x3-2=1,F2=3x4-2x4-2=2,自由度表示原动件的数目。,差动轮系,行星轮系,不能直接用定轴轮系传动比的公式计算周转轮系的传动比。可应用转化轮系法，即根据相对运动原理，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。,周转轮系的转化轮系,周转轮系及转化轮系中各构件的转速,由于转化轮系为定轴轮系，故根据定轴轮系传动比计算式可得轮1、3传动比为：,该结论可推广到周转轮系的转化轮系传动比计算的一般情况：,例:如图所示的周转轮系中，已知各轮齿数为Z1=100,Z2=99,Z3=100,Z4=101，行星架H为原动件，试求传动比iH1？,解:,iH1nH/n1,iH1nH/n11/i1H-10000,i1H-(1-99x101/100 x100)-1/10000,用画箭头法标出转化轮系中各构件的转向关系，如图所示。,传动比为负，表示行星架H与齿轮1的转向相反。,例:如图所示周转轮系。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮1、4转向相反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。,解：,1.求nH,nH=-50/6r/min,负号表示行星架与齿轮1转向相反。,2.求n3:(n3=n2),n2=-133r/min,=n3,负号表示轮3与齿轮1转向相反。,例5-3：在图示的轮系中，设z1=z2=30,z3=90,试求在同一时间内当构件1和3的转数分别为n1=1,n3=-1(设逆时针为正)时，nH及i1H的值。,此轮系的转化机构的传动比,解：,对于由圆锥齿轮所组成的周转轮系，其行星轮和基本构件的回转轴线不平行。,注意,5-4复合轮系及其传动比,复合轮系传动比计算的一般步骤：,1.正确划分轮系中的定轴轮系部分和周转轮系。,2.分别计算各轮系的传动比,3.将各传动比关系式联立求解。,重点找周转轮系,3）在将周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分。,1）首先找出行星轮，然后找出行星架，以及与行星轮相啮合的所有中心轮。,2）每一行星架，连同行星架上的行星轮和与行星轮相啮合的中心轮就组成一个周转轮系,先将混合轮系分解成基本周转轮系和定轴轮系，然后分别列出传动比计算式，最后联立求解。,例：如图所示轮系中，已知各轮齿数Z1=20,Z2=40,Z2=20Z3=30,Z4=80。计算传动比i1H。,分解轮系,解：,周转轮系：轮2，3，H,定轴轮系：轮1，2,周转轮系传动比：,定轴轮系传动比：,其中n4=0，n2=n2,i1H=n1/nH=-10,负号说明行星架H与齿轮1转向相反。,图示为一电动卷扬机的减速器运动简图,已知各轮齿数,双联行星轮2-2，中心轮1、3，和行星架H（齿轮5）组成一个差动轮系；,解：,1）轮系划分,齿轮3、4、5组成定轴轮系,差动轮系部分：,2）计算各轮系传动比,试求:传动比i1H,定轴轮系部分：,例5-5,1）划分轮系：,b、由齿轮2、3、4及行星架H所组成的周转轮系部分。,2）计算各轮系传动比,a.定轴轮系部分,如图所示的轮系中，设已知各轮齿数，试求其传动比。,解：,a、由齿轮1、2组成定轴轮系部分；,b.周转轮系部分,轮系的传动比,5-5轮系的应用,轮系广泛应用于各种机械中，它的主要功用如下：,一、相距较远的两轴之间的传动,二、实现变速传动：,在主轴转速不变的条件下，利用轮系可使从动轴得到若干种转速，从而实现变速传动。,三、获得较大的传动比,在图示的周转轮系中，设已知z1=100,z2=101,z2=100,试求传动比iH1。,轮3为固定轮(即n3=0),当行星架转10000转时，轮1转1转，其转向与系杆的转向相同。,该轮系为行星轮系，其传动比：,解,四、合成运动和分解运动,加法机构,z1=z3,合成运动是把两个输入运动合成为一个输出运动如图加法机构,合成运动和分解运动可用差动轮系实现,汽车后桥的差动器能根据汽车不同的行驶状态，自动将主轴的转速分解为两后轮的不同转动,汽车后桥差速器,z1=z3,nH=n4,分解运动是把一个输入运动分为两个输出运动如图汽车后桥差速器,a.定轴轮系部分,b.周转轮系部分,