機械設計基礎第五章輪系課件

1、第五章 輪 系51 輪系的類型52 定軸輪系及其傳動比53 周轉輪系及其傳動比54 輪系的功用56 幾種特殊的行星傳動簡介51 輪系的類型定義：由齒輪組成的傳動系統簡稱輪系本章要解決的問題：輪系分類周轉輪系（軸有公轉）定軸輪系（軸線固定） 復合輪系（兩者混合） 差動輪系（F=2）行星輪系（F=1）1.輪系傳動比 i 的計算;2.從動輪轉向的判斷。平面定軸輪系空間定軸輪系52 定軸輪系及其傳動比一、傳動比大小的計算 i1m=1 /m對于齒輪系，設輸入軸的角速度為1，輸出軸的角速度為m ,按定義有：一對齒輪： i12 =1 /2 =z2 /z1當i1m1時為減速, i1m機架， 周轉輪系=定軸輪系

2、，構件 原角速度 轉化后的角速度2H13可直接套用定軸輪系傳動比的計算公式。H11H H22H H33H HHHH0 2H13右邊各輪的齒數為已知，左邊三個基本構件的參數中，如果已知其中任意兩個，則可求得第三個參數。于是，可求得任意兩個構件之間的傳動比。上式“”說明在轉化輪系中H1 與H3 方向相反。 特別注意： 1.齒輪m、n的軸線必須平行。通用表達式：= f(z)2.計算公式中的“” 不能去掉，它不僅表明轉化輪系中兩個太陽輪m、n之間的轉向關系，而且影響到m、n、H的計算結果。如果是行星輪系，則m、n中必有一個為0（不妨設n0）,則上述通式改寫如下：以上公式中的i 可用轉速ni 代替:用轉

3、速表示有：= f(z)ni=(i/2 )60=i30rpm例二 2KH 輪系中， z1z220, z3601)輪3固定。求i1H 。2)n1=1, n3=-1, 求nH 及i1H 的值。3)n1=1, n3=1, 求nH 及i1H 的值。 i1H=4 , 齒輪1和系桿轉向相同3兩者轉向相反。得： i1H = n1 / nH =2 , 輪1逆時針轉1圈，輪3順時針轉1圈，則系桿順時針轉半圈。輪1逆轉1圈，輪3順轉1圈輪1轉4圈，系桿H轉1圈。模型驗證2H13結論：1)輪1轉4圈，系桿H同向轉1圈。2) 輪1逆時針轉1圈，輪3順時針轉1圈，則系桿順時 針轉半圈。3)輪1輪3各逆時針轉1圈，則系桿逆

4、時針轉1圈。特別強調： i13 iH13 一是絕對運動、一是相對運動 i13- z3/z1=3兩者轉向相同。得： i1H = n1 / nH =1 , 輪1輪3各逆時針轉1圈，則系桿逆時針轉1圈。n1=1, n3=1三個基本構件無相對運動！這是數學上0比0未定型應用實例例三：已知圖示輪系中 z144，z240, z242, z342，求iH1 解：iH13(1-H)/(0-H )4042/4442 i1H1-iH13結論：系桿轉11圈時，輪1同向轉1圈。模型驗證若 Z1=100, z2=101, z2=100, z3=99。i1H1-iH131-10199/100100結論：系桿轉10000圈

5、時，輪1同向轉1圈。= 1-i1H(-1)2 z2z3 /z1 z210/11 iH11/i1H=11 iH110000 1-10/111/11 1/10000,Z2 Z2HZ1Z3又若 Z1=100, z2=101, z2=100, z3100，結論：系桿轉100圈時，輪1反向轉1圈。此例說明行星輪系中輸出軸的轉向，不僅與輸入軸的轉向有關，而且與各輪的齒數有關。本例中只將輪3增加了一個齒，輪1就反向旋轉，且傳動比發(fā)生巨大變化，這是行星輪系與定軸輪系不同的地方i1H1-iH1H1-101/100iH1-100 1/100, Z2 Z2HZ1Z3z1z2z3例四：已知：z1z2z3 ，求2， 3

6、 上式表明輪3的絕對角速度為0，但相對角速度不為0。113022Hz1z3z3z1HH鐵鍬HHz2z2H例五：圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知： z133，z212, z233, 求 i3H 解:判別轉向:強調：如果方向判斷不對，則會得出錯誤的結論：30。提問：事實上，因角速度2是一個向量，它與牽連角速度H和相對角速度H2之間的關系為： P為絕對瞬心，故輪2中心速度為： V2o=r2H2 H2H r1/ r2z1z3i3H =2 系桿H轉一圈，齒輪3同向2圈=1不成立！Why? 因兩者軸線不平行H2 2H又 V2o=r1H H2Hr2r1特別注意：轉化輪系中兩齒輪軸線不平行時，不能直接計算！z2

7、oH tg1 H ctg2 齒輪1、3方向相反p2 =H +H2 221125-4 輪系的功用1)獲得較大的傳動比，而且結構緊湊。2)實現分路傳動。如鐘表時分秒針；動畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動4)實現變速傳動5)運動合成加減法運算6)運動分解汽車差速器用途：減速器、增速器、變速器、 換向機構。7) 在尺寸及重量較小時，實現 大功率傳動輪系的傳動比i可達10000。一對齒輪: i8, i12=6結構超大、小輪易壞車床走刀絲杠三星輪換向機構轉向相反轉向相同JK當輸入軸1的轉速一定時，分別對J、K 進行制動，輸出軸B可得到不同的轉速。移動雙聯齒輪使不同齒數的齒輪進入嚙合可改變輸出軸的轉速。A3

8、31254B5A123H=1圖示行星輪系中：Z1= Z2 = Z3nH =(n1 + n3 ) / 2結論：行星架的轉速是輪1、3轉速的合成。=1圖示為汽車差速器，n1 =n3 當汽車走直線時，若不打滑：225差速器分析組成及運動傳遞汽車轉彎時，車體將以繞P點旋轉： 2Lv1v3V1=(r-L) V3=(r+L) 兩者之間 有何關系呢n1 /n3 = V1 / V3r轉彎半徑，該輪系根據轉彎半徑大小自動分解nH使n1 、n3符合轉彎的要求= (r-L) / (r+L) 2L輪距13r式中行星架的轉速nH由發(fā)動機提供，為已知走直線轉彎其中： Z1= Z3 ，nH= n4PH4某型號渦輪螺旋槳航空

9、發(fā)動機主減外形尺寸僅為430 mm，采用4個行星輪和6個中間輪.z4z5z6傳遞功率達到：2850kw， i1H11.45。z3z1z2z1z2z3z4z5z655 幾種特殊的行星傳動簡介 在2K-H行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加大使與中心輪的齒數差z2-z114，稱為少齒差傳動。傳動比為：若z2-z11(稱為一齒差傳動)，z1100，則iH1100。輸入軸轉100圈，輸出軸只反向轉一圈?？芍@種少齒數差傳動機構可獲得很大的單級傳動比。輸出機構V 系桿為主動，輸出行星輪的運動。由于行星輪作平面運動，故應增加一運動輸出機構V。12iH1=1/ i1H= -z1 /(z2 - z1 )稱此種

10、行星輪系為: K-H-V型。工程上廣泛采用的是孔銷式輸出機構圖示輸出機構為雙萬向聯軸節(jié)，不僅軸向尺寸大，而且不適用于有兩個行星輪的場合。12當滿足條件：銷孔和銷軸始終保持接觸。四個圓心的連線構成:平行四邊形。dh= ds + 2aadhds根據齒廓曲線的不同，目前工程上有兩種結構的減速器，即漸開線少齒差行星和擺線針輪減速器。不實用! ohoso1o2一、漸開線少齒差行星齒輪傳動其齒廓曲線為普通的漸開線，齒數差一般為z2-z1=14。優(yōu)點：傳動比大，一級減速i1H可達135，二級可達1000以上。結構簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣 功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/3以上。加工簡

11、單，裝配方便。效率較高。一級減速0.80.94,比蝸桿傳動高。由于上述優(yōu)點，使其獲得了廣泛的應用缺點：只能采用正變位齒輪傳動，設計較復雜。存在重疊干涉現象傳遞功率不大，N45KW。 受輸出機構限制徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。 大二、擺線針輪傳動結構特點：行星輪齒廓曲線為擺線(稱擺線輪)，固定輪采用針輪。擺線輪銷軸當滿足條件： dh= ds + 2a銷軸套dsdhO1齒數差為: z2-z1=1a銷孔和銷軸始終保持接觸，四個圓心的連線構成一平行四邊形。針輪O2針齒套針齒銷r2r22發(fā)生圓外擺線：發(fā)生圓2在導圓1(r1r2)上作純滾動時，發(fā)生圓上點P的軌跡。齒廓曲線的形成p3p4p2外擺線1導圓

12、r1p1 p5a短幅外擺線：發(fā)生圓在導圓上作純滾動時，與發(fā)生圓上固聯一點M的軌跡。齒廓曲線：短幅外擺線的內側等距線(針齒的包絡線)。短幅外擺線齒廓曲線12r2p4p5BAr1p1p2p3導圓發(fā)生圓M2o2M3o3o4M4o5M5M1o1c1c5外擺線：發(fā)生圓2在導圓1(r1r2)上作純滾動時，發(fā)生圓上點P的軌跡。齒廓曲線的形成優(yōu)點：傳動比大，一級減速i1H可達135，二級可達1000以上。結構簡單，體積小，重量輕。與同樣傳動比和同樣功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/3以上。加工簡單，裝配方便。效率較高。一級減速0.80.94,比蝸桿傳動高。三、諧波齒輪傳動組成: 剛輪(固定) 、柔輪(輸出) 、波發(fā)生器(主動) 。剛輪柔輪波發(fā)生器嚙合嚙合工作原理：當波發(fā)生器旋轉時，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長軸兩端附近的齒進入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開，其余不同區(qū)段上的齒有的處于逐漸嚙入狀態(tài)，而有的處于逐漸嚙出狀態(tài)。波發(fā)生器連續(xù)轉動時，柔輪的變形部位也隨之轉動，使輪齒依次進入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實現嚙合傳動。在傳動過程中柔輪的彈性變形近似于諧波，故取名為諧波傳動。剛輪柔輪