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第六章齒輪系及其設(shè)計(jì)§6-1齒輪系及其分類§6-2定軸輪系的傳動(dòng)比§6-3周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比§6-4復(fù)合輪系的傳動(dòng)比§6-5輪系的功用§6-6行星輪系的效率*§6-7行星輪系的類型選擇及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)*§6-8其他新型行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介返回§6-1齒輪系及其分類1.應(yīng)用汽車后輪中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖片、動(dòng)畫)2.分類(1)定軸輪系(普通輪系)(2)周轉(zhuǎn)輪系 采用一系列互相嚙合的齒輪,將主動(dòng)軸和從動(dòng)軸連接起來(lái)的傳動(dòng)裝置稱為輪系。當(dāng)輪系運(yùn)動(dòng)時(shí),其各齒輪軸線的位置固定不動(dòng)。當(dāng)輪系運(yùn)動(dòng)時(shí),至少有一個(gè)齒輪的軸線繞另一個(gè)齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。1)按自由度數(shù)目分差動(dòng)輪系(F=2)行星輪系(F=1)2)按基本構(gòu)件分2K-H型和3K型(3)復(fù)合輪系齒輪系及其分類(2/2)周轉(zhuǎn)輪系的類型有: 一方面繞自己的幾何軸線自轉(zhuǎn),同時(shí)又繞另一個(gè)齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪稱為行星輪;支持行星輪的構(gòu)件(H)稱為行星架(系桿、轉(zhuǎn)臂);幾何軸線固定的齒輪稱為中心輪或太陽(yáng)輪(K)。
行星架繞之轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線稱為主軸線;軸線與主軸線重合而又承受外力的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件(中心輪、行星架)。等于組成該輪系的各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積;§6-2
定軸輪系的傳動(dòng)比所謂定軸輪系的傳動(dòng)比,是指輪系中首、末兩構(gòu)件的角速度之比。輪系的傳動(dòng)比包括傳動(dòng)比的大小和首末兩構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系兩方面內(nèi)容。1.傳動(dòng)比大小的計(jì)算定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比=所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積也等于各對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比,即一般用標(biāo)注箭頭的方法來(lái)確定。2.首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定定軸輪系的首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系,:輪系中不影響輪系的傳動(dòng)比的大小,而僅起中間過(guò)渡改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向作用的齒輪。過(guò)輪或中介輪定軸輪系的傳動(dòng)比(2/2)則其轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為: 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比就不能直接按定軸輪系傳動(dòng)比的求法來(lái)計(jì)算。1.周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理,若給定某個(gè)周轉(zhuǎn)輪系一個(gè)-ωH的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之后,所轉(zhuǎn)化得到的定軸輪系,因此,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比就可以通過(guò)對(duì)其轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算來(lái)進(jìn)行求解。就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。2.差動(dòng)輪系的傳動(dòng)比設(shè)差動(dòng)輪系中的兩個(gè)太陽(yáng)輪分別為m和n,行星輪架H,§6-3
周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比=±在轉(zhuǎn)化輪系中由m至n各從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積在轉(zhuǎn)化輪系中由m至n各主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積式中“±”號(hào)應(yīng)根據(jù)其轉(zhuǎn)化輪系中m、n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來(lái)確定。而ωm、ωn、ωH均為代數(shù)值,在使用時(shí)要帶有相應(yīng)的“±”號(hào)。而差動(dòng)輪系的傳動(dòng)比就可根據(jù)已確定出的ωm、ωn、ωH大小直接求得。3.行星輪系的傳動(dòng)比由于具有固定太陽(yáng)輪的周轉(zhuǎn)輪系必定為行星輪系,故行星輪系傳動(dòng)比的一般表達(dá)式為或周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比(2/2)說(shuō)明§6-4
復(fù)合輪系的傳動(dòng)比對(duì)于復(fù)合輪系,既不能將其視為單一的定軸輪系來(lái)計(jì)算其傳動(dòng)比,也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來(lái)計(jì)算其傳動(dòng)比。而唯一正確的方法是將它所包含的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系部分分開,并分別列出其傳動(dòng)比的計(jì)算公式,然后進(jìn)行聯(lián)立求解。因此,復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法及步驟可概括為:1)正確劃分輪系;2)分別列出算式;3)進(jìn)行聯(lián)立求解。例1
卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器傳動(dòng)比的計(jì)算其中正確劃分輪系是關(guān)鍵,主要是要將周轉(zhuǎn)輪系先劃分出來(lái),即先要找到行星輪。復(fù)合輪系的傳動(dòng)比(2/2)§6-5輪系的功用1.實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)2.實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比3.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)4.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)5.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成與分解6.實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)定軸輪系行星輪系§6-6
行星輪系的效率*行星輪系主要應(yīng)用于動(dòng)力傳動(dòng),需進(jìn)行效率分析。1.機(jī)械效率的一般計(jì)算式設(shè)一機(jī)械的輸入功率為Pd、輸出功率為Pr和摩擦功率為Pf,則機(jī)械的效率的計(jì)算式為:(a)或(b)對(duì)于一個(gè)具體機(jī)械,因Pd、Pr一般為已知,故計(jì)算的關(guān)鍵是要求出Pf值。2.輪系中的摩擦損失功率Pf的確定Pf主要取決于輪系中各運(yùn)動(dòng)副中的作用力運(yùn)動(dòng)副元素間的摩擦系數(shù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的大小因行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中上述各因素均不改變,故他們的摩擦損失功率應(yīng)相等,即Pf=PfH而PfH確定如下:設(shè)輪1為主動(dòng)輪,其轉(zhuǎn)矩為M1,則輪1所傳遞的功率為P1=M1ω1(c)而在轉(zhuǎn)化輪系所傳遞的功率為P1H=M1(ω1-ωH)=P1(1-iH1)(d)行星輪系的效率(2/4)它等于由輪1到輪n之間各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)效率的連乘積。故可簡(jiǎn)化為均按主動(dòng)計(jì)算,并去Pf的絕對(duì)值,表明輪1在轉(zhuǎn)化輪系中為主動(dòng);當(dāng)M1與(ω1-ωH)同號(hào)時(shí),則P1H>0,反之,則為從動(dòng)。在這兩種情況下,Pf值相差不大,PfH=|P1H|(1-η1nH)=|P1(1-iH1)|(1-η1n)H(e)P1nH式中為轉(zhuǎn)化輪系的效率,3.行星輪系的效率計(jì)算ηH1=(P1-Pf)/P1=1-|1-1/i1H|(1-η1n)H(1)若輪1為主動(dòng)輪,則P1為輸入功率;由式(b)知其效率為(2)若輪1為從動(dòng)輪,則P1為輸出功率;由式(a)知其效率為η1H=|P1|/(|P1|+Pf)=1/[1+|1-iH1|(1-η1n)H]行星輪系的效率(3/4)結(jié)論
當(dāng)η1nH一定時(shí),行星輪系的效率就是其傳動(dòng)比的函數(shù)。例行星輪系的效率曲線行星輪系的效率(4/4)上面對(duì)輪系效率的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了初步的討論,由于加工、安裝和使用情況等的不同,以及還有一些影響效率的因素(如攪油損失、行星輪在公轉(zhuǎn)中的離心慣性力等)沒(méi)有考慮,致使理論計(jì)算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動(dòng)裝置的實(shí)際效率。所以,如有必要應(yīng)在行星輪系制成之后,用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行效率的測(cè)定?!?-7行星輪系的類型選擇及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)1.行星輪系的類型選擇*行星輪系的類型很多,在相同的條件下,采用不同的類型,可以使輪系的外廓尺寸、重量和效率相差很多。因此,在設(shè)計(jì)行星輪系時(shí),應(yīng)重視輪系類型的選擇。其選擇原則為:首先,應(yīng)滿足傳動(dòng)的范圍;例2K-H型行星輪系的傳動(dòng)比范圍其次,應(yīng)考慮傳動(dòng)效率的高低。動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)采用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu);當(dāng)要求有較大傳動(dòng)比時(shí),可采用幾個(gè)負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)或與定軸輪系的復(fù)合或3K型輪系。第三,應(yīng)該注意輪系中的功率流動(dòng)問(wèn)題。此外,還應(yīng)考慮輪系的外廓尺寸、重量等要求。2.行星輪系各輪齒數(shù)的確定(1)單排行星輪系的配齒調(diào)節(jié)滿足傳動(dòng)比要求滿足同心條件滿足均布安裝條件滿足鄰接條件z3/z1=i1H-1z3=z1+2z2(z1+z3)/k=N(z1+z2)sin(180°/k)>z2+2hm*(2)雙排行星輪系的配齒條件*3.行星輪系的均載裝置*行星輪系的類型選擇及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)(2/2)汽車后輪中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定軸輪系:
如果在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其各個(gè)齒輪的軸線相對(duì)于機(jī)架的位置都是固定的,這種輪系就稱為定軸輪系(或普通輪系)。平面定軸輪系: 各齒輪軸線互相平行的定軸輪系稱為平面定軸輪系。空間定軸輪系:
各齒輪軸線互相不平行的定軸輪系稱為空間定軸輪系。圓柱齒輪型差動(dòng)輪系圓錐齒輪型差動(dòng)輪系內(nèi)齒輪固定行星輪系外齒輪固定行星輪系單排內(nèi)外嚙合型行星輪系
(2K-H、內(nèi)齒輪固定)單排內(nèi)外嚙合型行星輪系
(2K-H、外齒輪固定)雙排內(nèi)外嚙合型行星輪系
(2K-H、內(nèi)齒輪固定)圓錐齒輪型差動(dòng)輪系(2K-H)單排雙內(nèi)嚙合型行星輪系(2K-H)雙排雙外嚙合型行星輪系(2K-H)雙排雙內(nèi)嚙合型行星輪系(2K-H)3K型周轉(zhuǎn)輪系 此復(fù)合輪系是由一部分定軸輪系和另一部分周轉(zhuǎn)輪系所組成的,又可稱為混合輪系。 此復(fù)合輪系是由兩部分周轉(zhuǎn)輪系組成的,又可稱為復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系。實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng):
此系統(tǒng)可把發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的運(yùn)動(dòng)分解成六路傳出,帶動(dòng)各附件同時(shí)工作。實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比:
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