機械基礎(chǔ) 課件 項目6 輪系

機

械

基

礎(chǔ)項目六

輪系輪系的應(yīng)用與分類一二項目學(xué)習(xí)導(dǎo)航定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算輪系的應(yīng)用與分類一問題引入1.水龍頭：水龍頭是輪軸在生活中的一種應(yīng)用，輪軸的使用使得人們可以更加輕松地打開和關(guān)閉水龍頭4。2.汽車方向盤：汽車的方向盤也是輪軸的一個典型例子。駕駛員通過轉(zhuǎn)動方向盤來控制汽車的行駛方向，輪軸的設(shè)計使得即使汽車很重，駕駛員也能輕松地轉(zhuǎn)動方向盤4。3.自行車：自行車的腳踏板和車輪之間的結(jié)構(gòu)也是一種輪軸的應(yīng)用。騎行者通過踩動腳踏板，利用輪軸的原理，使得車輪能夠轉(zhuǎn)動，從而推動自行車前進2。4.門鎖：門鎖中的某些結(jié)構(gòu)也采用了輪軸的設(shè)計，使得鑰匙或其他開鎖工具能夠更容易地轉(zhuǎn)動，從而打開鎖具2。5.起重機：起重機的吊臂和卷揚機之間的連接也是一種輪軸的應(yīng)用。通過輪軸的放大作用，起重機能夠提升重物2。綜上所述，輪系在我們的日常生活中扮演著重要的角色，它們不僅提高了工作效率，還使得許多操作變得更加便捷和省力。本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)6.1輪系的應(yīng)用與分類（1）掌握輪系的分類及各自的運動簡圖。（2）了解輪系的應(yīng)用。定義6.1輪系的應(yīng)用與分類輪系：由若干對互相嚙合的齒輪所組成的傳動系統(tǒng)。6.1輪系的應(yīng)用與分類由一對齒輪組成的傳動是齒輪傳動中最簡單的形式，如圖6-1所示。實際使用的機器中，需要通過多對齒輪傳動來完成工作。常見的齒輪傳動應(yīng)用如圖6-2至圖6-4所示。圖6-1圓柱齒輪傳動圖6-2鐘表圖6-3滑移齒輪變速裝置6.1輪系的應(yīng)用與分類圖6-4汽車變速器6.1輪系的應(yīng)用與分類一、輪系分類根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中，各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否變化，可以將輪系分為三大類：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系。定軸輪系（普通輪系）周轉(zhuǎn)輪系按傳動時各齒輪的軸線位置是否固定分類：混合輪系6.1輪系的應(yīng)用與分類（一）定軸輪系輪系在運轉(zhuǎn)過程中，所有齒輪軸線的幾何位置均相對于機架固定不動。運動結(jié)構(gòu)簡圖如圖6-5所示。圖6-5定軸輪系運動簡圖6.1輪系的應(yīng)用與分類（二）周轉(zhuǎn)輪系輪系在運轉(zhuǎn)過程中，至少有一個齒輪軸線的幾何位置不固定，而是繞著其他定軸齒輪的軸線回轉(zhuǎn)。運動結(jié)構(gòu)簡圖如圖6-6所示。圖6-6周轉(zhuǎn)輪系運動結(jié)構(gòu)簡圖6.1輪系的應(yīng)用與分類（三）混合輪系在輪系中，既有定軸輪系又有周轉(zhuǎn)輪系。運動結(jié)構(gòu)簡圖如圖6-7所示。圖6-7混合輪系運動結(jié)構(gòu)簡圖6.1輪系的應(yīng)用與分類二、輪系的應(yīng)用特點（一）可獲得較大傳動比，實現(xiàn)較遠距離的傳動若要用一對齒輪獲得較大的傳動比，則必然要將一個齒輪做得很大，這樣會使機構(gòu)的體積增大，同時小齒輪也容易損壞。如果采用輪系傳動，不但可以很容易地獲得較大的傳動比，而且可以實現(xiàn)較遠距離的傳動。（二）可以方便地實現(xiàn)變速和變向在輸入軸轉(zhuǎn)向不變的情況下，可以利用惰輪（中間齒輪）改變方向。如圖6-8所示為車床上走刀絲杠的三星輪換向機構(gòu)，扳動手柄a可實現(xiàn)圖示的兩種傳動。由于兩種傳動僅相差一次外嚙合，因此從動輪4相對于主動輪1有兩種輸出轉(zhuǎn)向。6.1輪系的應(yīng)用與分類（a）從動輪4逆時針運動（b）從動輪4順時針運動圖6-8三星輪換向機構(gòu)該圖所示為車床上走刀絲杠的三星輪換向機構(gòu)，扳動手柄a可實現(xiàn)圖示的兩種傳動。由于兩種傳動僅相差一次外嚙合，因此從動輪4相對于主動輪1有兩種輸出轉(zhuǎn)向。6.1輪系的應(yīng)用與分類在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，可以利用齒輪系使輸出軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速。如圖6-9所示為汽車變速箱，可使輸出軸獲得4擋位轉(zhuǎn)速。圖6-9汽車變速箱6.1輪系的應(yīng)用與分類（三）可以實現(xiàn)運動的合成和分解利用行星輪系，可以將兩個獨立的運動合成為一個運動，或?qū)⒁粋€運動分解為兩個獨立的運動。如圖6-10所示的汽車后橋差速器即為分解運動的齒輪系。汽車轉(zhuǎn)彎時，它可將發(fā)動機傳到齒輪5的運動，以不同的速度傳遞給左、右車輪，維持汽車的平穩(wěn)性。圖6-10汽車后橋差速器定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算二任務(wù)目標(biāo)6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算（1）掌握定軸輪系傳動比的計算方法。（2）掌握定軸輪系中任意從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算方法。6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算一、定軸輪系傳動比的計算（一）輪系的傳動比輪系始端主動輪與末端從動輪的轉(zhuǎn)速之比稱為輪系的傳動比。定軸輪系的傳動比等于各對齒輪傳動比的連乘積，等于各對齒輪的從動輪齒數(shù)的連乘積與主動輪齒數(shù)的連乘積之比。在定軸輪系中，若以1表示首輪，以k表示末輪，外嚙合次數(shù)用m表示，則總傳動比為：6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算（二）定軸輪系中各齒輪轉(zhuǎn)向的確定輪系中，當(dāng)首輪（或末輪）的轉(zhuǎn)向為已知時，其末輪（或首輪）的轉(zhuǎn)向也就確定了。1.（－1）m法當(dāng)（－1）m為正時為正值，表示首輪與末輪轉(zhuǎn)向相同；反之，表示轉(zhuǎn)向相反。2.箭頭法先畫出主動輪的轉(zhuǎn)向箭頭，根據(jù)一對齒輪傳動轉(zhuǎn)向的箭頭表示法，依次畫出各齒輪的轉(zhuǎn)向。對于含有圓錐齒輪、蝸桿傳動的定軸輪系，因為在軸線不平行的兩齒輪傳動比前加正負(fù)號沒有意義，所以從動輪的轉(zhuǎn)向只能用逐對標(biāo)定齒輪轉(zhuǎn)向箭頭的方法來確定，而不能采用（－1）m法。一對齒輪傳動轉(zhuǎn)向的表達見表6-1。6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算表6-1對齒輪傳動轉(zhuǎn)向的表達6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算（三）傳動路線的確定無論定軸輪系有多復(fù)雜，都應(yīng)從輸入軸（首輪轉(zhuǎn)速n1）至輸出軸（末輪轉(zhuǎn)速nk）的傳動路線進行分析。1.三級齒輪傳動裝置（如圖6-12）運動和動力是由軸Ⅰ經(jīng)軸Ⅱ傳到軸Ⅲ，再傳到軸Ⅳ。該輪系傳動路線如下：6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算圖6-12輪系傳動路線1圖6-13輪系傳動路線26.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算3.五級齒輪傳動裝置（如圖6-14）運動和動力是由軸Ⅰ經(jīng)軸Ⅱ傳到軸Ⅲ，再傳到軸Ⅳ，再傳到軸Ⅴ，再傳到軸Ⅵ。該輪系傳動路線如下：圖6-14輪系傳動路線36.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算【例6-1】如圖6-15所示輪系，已知各齒輪齒數(shù)及n1轉(zhuǎn)向。請分析該機構(gòu)的傳動路線；求i19并判斷n9轉(zhuǎn)向。圖6-15例題6-1圖6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算【例6-2】如圖6-16所示，已知z1=24，z2=28，z3=20，z4=60，z5=20，z6=20，z7=28，齒輪1為主動齒輪。請分析該機構(gòu)的傳動路線；求傳動比i7；若齒輪1轉(zhuǎn)向已知，試判定齒輪7的轉(zhuǎn)向。圖6-16例題6-2圖6.2定軸輪系傳動比及從動齒輪轉(zhuǎn)速的計算（四）惰輪的應(yīng)用觀察圖6-17所示輪系，中間齒輪既是前對齒輪（z1—z2）的從動輪，又是后對齒輪（z2—z3）的主動輪。根據(jù)傳動比的計算公式，整個輪系的傳動比為：從式中可以看出，齒輪2的齒數(shù)在計算總傳動比時可以約去。對總傳動比毫無影響，卻起到了改變齒輪副中從動輪（輸出輪）回轉(zhuǎn)方向的作用，這樣的齒輪稱為惰輪。惰輪常用于傳動距離稍遠和需要改變轉(zhuǎn)向的場合。顯然，兩齒輪間有奇數(shù)個惰輪時，首、末兩輪的轉(zhuǎn)向相同；有偶數(shù)個惰輪時，首、末兩輪的轉(zhuǎn)向相