第十一章輪系及其設(shè)計

1、JM 返回返回第十一章第十一章JM 返回返回輪系及其設(shè)計輪系及其設(shè)計 齒輪系及其分類齒輪系及其分類 輪系的傳動比輪系的傳動比 輪系的功用輪系的功用 輪系的設(shè)計輪系的設(shè)計 了解輪系的組成和分類；了解輪系的組成和分類； 掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動比的計算方法；掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動比的計算方法； 了解輪系的主要功用和輪系的設(shè)計方法了解輪系的主要功用和輪系的設(shè)計方法本章教學(xué)目的本章教學(xué)目的本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容本章重點：本章重點： 輪系傳動比的計算輪系傳動比的計算 輪系的功用輪系的功用JM 返回返回 11-1 11-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類 11-2 11-2

2、定軸齒輪系及其傳動比定軸齒輪系及其傳動比 11-3 11-3 周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動比 11-4 11-4 復(fù)合齒輪系及其傳動比復(fù)合齒輪系及其傳動比 11-5 11-5 輪系的功用輪系的功用 11-7 11-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計行星輪系的類型選擇及設(shè)計JM 返回返回齒輪系齒輪系：由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為齒輪系11-1 11-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類JM 返回返回一、輪系的分類：一、輪系的分類： 指各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動指各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。系統(tǒng)。NoImageNoImageJM 返回返回在定軸輪系中，所有

3、齒輪的在定軸輪系中，所有齒輪的軸線均平行軸線均平行在定軸輪系中，所有齒輪在定軸輪系中，所有齒輪的軸線不都平行。的軸線不都平行。1234JM 返回返回 輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線繞其他輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線繞其他固定軸線作回轉(zhuǎn)運動。固定軸線作回轉(zhuǎn)運動。幾何軸線是運動的，至少有一個或有多個。幾何軸線是運動的，至少有一個或有多個。與行星輪嚙合的齒輪與行星輪嚙合的齒輪, ,用用“K”K”表示最多表示最多 有兩個；特殊時有一個。有兩個；特殊時有一個。持行星輪的構(gòu)件持行星輪的構(gòu)件, ,用用“H”H”表示。只有一個表示。只有一個1234HOOJM 返回返回2)周轉(zhuǎn)輪系的分類周轉(zhuǎn)輪系的

4、分類v差動輪系：差動輪系： 自由度為自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系。（2）根據(jù)基本構(gòu)件的組成分）根據(jù)基本構(gòu)件的組成分：v2K-H型：有型：有2個中心輪個中心輪。3K型型周轉(zhuǎn)輪周轉(zhuǎn)輪系系2K-H型周轉(zhuǎn)型周轉(zhuǎn)輪系輪系（1）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：v行星輪系：行星輪系： 自由度為自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系。的周轉(zhuǎn)輪系。v3K型：有型：有3個中心輪。個中心輪。F=3n-2PL-PH=34-2 4-2=2F=3n-2PL-PH=33-2 3-2=1JM 返回返回3.3.復(fù)合輪系：復(fù)合輪系： 既包含定軸輪系部分，又包含周轉(zhuǎn)輪系部分，或是由幾既包含定軸輪系部分，又包含周轉(zhuǎn)輪系部分，或是由幾部

5、分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)雜的齒輪傳動系統(tǒng)。部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)雜的齒輪傳動系統(tǒng)。JM 返回返回JM 返回返回 i1m=1 /m mmi111321432 mmzzzzzzzzmm1433221 11-2 11-2 定軸齒輪系的傳動比定軸齒輪系的傳動比JM 返回返回 ：1 12 22 21 1121212pvp12vppJM 返回返回 1232112vp1vp212O2O2O1O1PttJM 返回返回Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3z z1 1 z z2 2 zz3 3 zz4 4 z z2 2 z z3 3 z z4 4 z z5 5 =z z1 1 zz3 3 zz4 4 z z3 3 z z4 4

6、z z5 5 =i15 = 1 /5JM 返回返回i14 = - - Z2Z1Z4Z3123456i16 = Z2Z1Z4Z3Z6Z512345678i18 =Z2Z1Z4Z3Z6Z5Z8Z71234例二JM 返回返回1、周轉(zhuǎn)齒輪系的轉(zhuǎn)動特點、周轉(zhuǎn)齒輪系的轉(zhuǎn)動特點 由行星輪、中心輪、轉(zhuǎn)臂和機架組成。行星輪繞自身幾何由行星輪、中心輪、轉(zhuǎn)臂和機架組成。行星輪繞自身幾何軸線回轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時隨轉(zhuǎn)臂繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）。軸線回轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時隨轉(zhuǎn)臂繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）。OH312H31211-3 11-3 周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動比周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動比233中心輪中心輪行星輪行星輪轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂HJM 返

7、回返回2、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動比的計算（反轉(zhuǎn)法）、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動比的計算（反轉(zhuǎn)法）- H 1 H 3假定轉(zhuǎn)向相同假定轉(zhuǎn)向相同123H123HJM 返回返回構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱各構(gòu)件的絕對角速度各構(gòu)件的絕對角速度各構(gòu)件的相對角速度各構(gòu)件的相對角速度轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂中心輪中心輪1中心輪中心輪3 H 3 1 HH = H - H = 0 1H = 1 - H 3H = 3 - H 轉(zhuǎn)化齒輪系的傳動比就可以按定軸齒輪系傳動比轉(zhuǎn)化齒輪系的傳動比就可以按定軸齒輪系傳動比求解：求解：13H3H1H3H1H13zzi Hi1313i1313iiH JM 返回返回1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 3、周轉(zhuǎn)輪

8、系傳動比計算的一般公式、周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的一般公式1. 上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。 2. 齒數(shù)比之前要加齒數(shù)比之前要加“+”號或號或“”號來表示各對齒輪之間號來表示各對齒輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系。的轉(zhuǎn)向關(guān)系。 3. 將將1、n、H 的數(shù)值代入上式時，必須同時帶的數(shù)值代入上式時，必須同時帶“”號。號。 注意事項：注意事項：v正號機構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為正號機構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為“+”的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系v負號機構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為負號機構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為“”的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系JM 返回返回例例1：在圖示的輪系中，設(shè)在圖示的輪系中，

9、設(shè)z1=z2=30, z3=90, 試求在同一時間內(nèi)當(dāng)構(gòu)試求在同一時間內(nèi)當(dāng)構(gòu)件件1和和3的轉(zhuǎn)數(shù)分別為的轉(zhuǎn)數(shù)分別為n1=1, n3=-1(設(shè)逆時針為正設(shè)逆時針為正)時，時，nH及及i1H的值。的值。1321323113zzzzzznnnniHHH HHnn331 21 Hn211 HHnni（負號表明二者的轉(zhuǎn)向相反）（負號表明二者的轉(zhuǎn)向相反）3309011 HHnn此輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比為此輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比為：解解：JM 返回返回例例2：已知齒數(shù)：已知齒數(shù)z1=30， z2=20， z2= z3 = 25， n1=100r/min，n3=200r/min。 求求nH。1H2322213解

10、：解：2132H3H1H13zzzznnnni 1） n1與與n3 同向，同向， n1=100r/minn3=200r/min代入，可得代入，可得25302520n200n100iHHH13 nH=-100r/min25302520n200n100iHHH13 nH=700r/min可得可得所求轉(zhuǎn)速的方向，須由計算結(jié)果得正負號來決定，決不能在圖形所求轉(zhuǎn)速的方向，須由計算結(jié)果得正負號來決定，決不能在圖形中直觀判斷！中直觀判斷！2） n1與與n3 反向，即用反向，即用 n1=100r/min，n3= -200r/min代入代入，JM 返回返回OHK(3)H212O1例例3:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已

11、知在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已知 z1=100, z2=101, z2=100, z3=99,試求傳動比試求傳動比 iH1。輪輪3為固定輪為固定輪(即即n3=0)HHii1311 10000999910010099101213213 zzzziH)10000(100001100009999111 HHii 當(dāng)系桿轉(zhuǎn)當(dāng)系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時，輪轉(zhuǎn)時，輪1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。向相同。解解：該輪系為行星輪系，其傳動比：該輪系為行星輪系，其傳動比：JM 返回返回例例3（續(xù)（續(xù))v若將若將z3由由99改為改為100，則，則100001010010010010010121321

12、3 zzzziH1001100001010011 Hi當(dāng)系桿轉(zhuǎn)當(dāng)系桿轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)時，輪轉(zhuǎn)時，輪1反向反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。1001 Hi行星輪系中行星輪系中從動輪的轉(zhuǎn)向從動輪的轉(zhuǎn)向不僅與不僅與主動輪的轉(zhuǎn)向主動輪的轉(zhuǎn)向有關(guān)，有關(guān)，而且與輪系中而且與輪系中各輪的齒數(shù)各輪的齒數(shù)有關(guān)。有關(guān)。OHK(3)H212O1JM 返回返回1. 對于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪對于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪2與與中心輪中心輪1或或3的角速度關(guān)系可以表示為：的角速度關(guān)系可以表示為：;122112zziHHH 233223zziHHH 2. 對于由對于由圓錐齒輪圓錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行

13、星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線HH 22HHHi 2112 上述公式只可用來計算基本構(gòu)件的角速度，而上述公式只可用來計算基本構(gòu)件的角速度，而不能不能用來計算行星輪的角速度。用來計算行星輪的角速度。JM 返回返回小結(jié)：小結(jié)：1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定 1、 n和和 H中的兩個，第三個就可以由上式求出。中的兩個，第三個就可以由上式求出。對于行星輪系，有一個中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時在另一對于行星輪系，有一個中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時在另一中心輪和系桿的角速度中，只要再給定一個，其

14、運動便是中心輪和系桿的角速度中，只要再給定一個，其運動便是確定的了，利用上式便求出該輪系的傳動比為：確定的了，利用上式便求出該輪系的傳動比為：JM 返回返回 1 1、復(fù)合齒輪系：、復(fù)合齒輪系：既含有定軸齒輪系，又含有行星齒輪系既含有定軸齒輪系，又含有行星齒輪系 ， 或者含有多個行星齒輪系的傳動?；蛘吆卸鄠€行星齒輪系的傳動。11-4復(fù)合輪系的傳動比復(fù)合輪系的傳動比JM 返回返回A331254KBBBi11 J)1 ( 3513zzzzJM 返回返回 BBi11BA51)1)(1(5 313zzzzi1A i5BA331254JKB5AJM 返回返回JM 返回返回已知：已知：z z1 1=30=

15、30， z z2 2=20=20， z z22=30=30， z z3 3 = = 2525， z z4 4 = = 100 100 n n1 1=100r/min=100r/min， 求求i i1H1H。OH12324H2342）分列方程）分列方程3）聯(lián)立求解：）聯(lián)立求解：1）分清輪系：分清輪系：,zzzznnnn3243H4H2 1221zznn 1-2為兩定軸輪系，為兩定軸輪系，2-3-4, H為行星輪系。為行星輪系。0,42nnn21212nzzn914) 1(122411zzzznniHH（方向與（方向與n1同向）同向）JM 返回返回例例 ：已知：已知z1= 1(右旋右旋), z1=

16、101, z2=99, z4=100, z5=1(右旋右旋), z5=100, z2= z4 , n1=100r/min，試求轉(zhuǎn)臂，試求轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速nH。解：解： 1 1、分清輪系、分清輪系2、分列方程、分列方程1zzzznnnn3243H4H2 2221221nn,99100n,zznn 444514541,100101,nnnzzzznn3 聯(lián)立求解聯(lián)立求解 min/r198001n,1n100101n99100HHH （方向與（方向與n2同向）同向）2342-3-4, H為行星輪系；為行星輪系；1-2，1-5-5-4為兩定軸輪系。為兩定軸輪系。115543422HJM 返回返回例：

17、已知例：已知: z1=50，z2=100，z3 = z4 = 40, z4 =41, z5 =39, 求求: i13 。解解:1:1、分清輪系、分清輪系: : 3-4-4-5, 2(H)組成行星輪系組成行星輪系; ;1-2組成組成兩定軸輪系。兩定軸輪系。2、分列方程、分列方程3、 聯(lián)立求解聯(lián)立求解 3452144354H5H3H35zzzzi (a)122112zzi (b)41zzzz1zzi 4354123113 39i41z,39z1354 H2 5, 0 其中其中HHHHii353553531改變齒數(shù)可實現(xiàn)換向傳動！改變齒數(shù)可實現(xiàn)換向傳動！組合機床走刀機構(gòu)組合機床走刀機構(gòu)4543JM

18、返回返回1634252H(a)H1313452H2(c)圖圖(a)1、2、2、3、H為為F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)4、5、6、H為為F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系46H46H46H4zz1i1nni (b)46 213241zz1zzzz1nn (b)634152H2H1JM 返回返回如圖如圖(b), 1、2、2、3、H組成組成 F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系142H3(a)24(b)1H32 223K型齒型齒輪系輪系 2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)齒輪齒輪3、2、2、4、H組成組成 F = 1的行星齒輪系的行星