第十章輪系...ppt

1、第十章輪系,第一節(jié)輪系的類型 第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 第四節(jié)復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 第五節(jié)輪系的功能 第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,第一節(jié)輪系的類型,一、定軸輪系 輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果每個(gè)齒輪的幾何軸線位置相對(duì)于機(jī)架的位置均固定不動(dòng)，則稱該輪系為定軸輪系(圖10一1)。圖中所標(biāo)箭頭方向?yàn)檩喯抵懈鬏嗈D(zhuǎn)向。 二、周轉(zhuǎn)輪系 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果至少有一個(gè)齒輪的軸線位置相對(duì)于機(jī)架的位置是變動(dòng)的，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系(圖10 -2)。,返回,第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,一、傳動(dòng)比大小的計(jì)算 以圖10一1所示的輪系為例，討論其傳動(dòng)比大小的計(jì)算方法。已知各輪齒數(shù)，且齒輪1為主動(dòng)輪(首輪

2、)，齒輪5為從動(dòng)輪(末輪)，則該輪系的總傳動(dòng)比為 由圖10一1可見，從首輪到末輪之間的傳動(dòng)，是通過一對(duì)對(duì)齒輪依次嚙合來實(shí)現(xiàn)的。輪系中各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的大小如下,下一頁(yè),返回,第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,上式表明:定軸輪系的傳動(dòng)比為組成該輪系的各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積，其大小等于各對(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,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,二、首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定 1.輪系中各輪幾何軸線均互相平行 當(dāng)定軸輪系各輪幾何軸線均互相平行時(shí)，首、末兩輪的轉(zhuǎn)向不是相同就是相反，因此在傳動(dòng)比數(shù)值

3、前加上“+”、“-”號(hào)來表示首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系。由于一對(duì)內(nèi)嚙合圓柱齒輪的轉(zhuǎn)向相同，而一對(duì)外嚙合圓柱齒輪的轉(zhuǎn)向相反，因此每經(jīng)過一次外嚙合就改變一次方向，若用m表示輪系中外嚙合齒輪對(duì)數(shù)，則可用(一1)m來確定輪系傳動(dòng)比的“+”、“一”號(hào)。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第二節(jié)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,2.輪系中所有各齒輪的幾何軸線不都平行，但首、末兩輪的軸線互相平行 當(dāng)輪系中首、末兩輪的軸線互相平行時(shí)，傳動(dòng)比計(jì)算式前應(yīng)加“+”、“-”號(hào)表示兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系，但不能用(-1) m確定其符號(hào)，只能用標(biāo)注箭頭法確定。如圖10 -4所示，在圖上用箭頭依傳動(dòng)順序逐一標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，因首、末兩輪幾何軸線平行，且方向相反，則傳動(dòng)

4、比計(jì)算結(jié)果中加上“-”號(hào)) 3.輪系中首、末兩輪幾何軸線不平行 當(dāng)首、末兩輪幾何軸線不平行時(shí)，不能用“+”、“-”號(hào)來表示它們的轉(zhuǎn)向關(guān)系，計(jì)算出的傳動(dòng)比只是絕對(duì)值大小，其相對(duì)轉(zhuǎn)向只能由在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上依次標(biāo)出箭頭的方法確定。,上一頁(yè),返回,第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,在周轉(zhuǎn)輪系中，至少有一個(gè)輪的軸線相對(duì)于機(jī)架的位置是變動(dòng)的，所以不能用計(jì)算定軸輪系傳動(dòng)比的方法來計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。倘若將周轉(zhuǎn)輪系中的系桿H固定的話，周轉(zhuǎn)輪系便轉(zhuǎn)化為定軸輪系，那么傳動(dòng)比的計(jì)算問題也就迎刃而解。 根據(jù)這一思路，我們來分析輪系中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)將運(yùn)動(dòng)的參照系移至系桿H上，站在系桿H上看輪系的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)可認(rèn)為相對(duì)于參照系來

5、說系桿H沒轉(zhuǎn)(也就是說輪系中各輪相對(duì)于系桿H的運(yùn)動(dòng)已被轉(zhuǎn)化為定軸轉(zhuǎn)動(dòng))。 從這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)法的設(shè)想出發(fā)，利用反轉(zhuǎn)法便可將原周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系，這個(gè)假想的定軸輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)或轉(zhuǎn)化輪系。,下一頁(yè),返回,第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,如圖10一7所示，設(shè)w1 ， w2 ， w3 ， w4分別為中心輪1、行星輪2、中心輪3和系桿H的角速度(絕對(duì)角速度)。 首先根據(jù)傳動(dòng)比的概念，得到已轉(zhuǎn)化為定軸輪系的轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比 根據(jù)上述原理，很容易得出周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的一般式。對(duì)于周轉(zhuǎn)輪系中任意兩軸線平行的齒輪1和齒輪k，它們?cè)谵D(zhuǎn)化輪系中的傳動(dòng)比為,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)

6、比的計(jì)算,在各輪齒數(shù)已知的情況下，只要給定w1 ， wk 、 wH 。中任意兩項(xiàng)，即可求得第三項(xiàng)，從而可求出原周轉(zhuǎn)輪系中任意兩構(gòu)件之間的傳動(dòng)比。,上一頁(yè),返回,第四節(jié)復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,在計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比時(shí)，不能將其視為一個(gè)整體而用一個(gè)統(tǒng)一的公式進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)先將其劃分為各種基本輪系，分別列出各基本輪系的傳動(dòng)比計(jì)算式，然后根據(jù)各基本輪系間的連接關(guān)系，將各計(jì)算式聯(lián)立求解。輪系劃分時(shí)，先由整個(gè)輪系的運(yùn)動(dòng)情況找出周轉(zhuǎn)輪系的部分，周轉(zhuǎn)輪系的特點(diǎn)是具有行星輪，為此先要找出在運(yùn)轉(zhuǎn)中軸線不固定的行星輪及支撐行星輪的系桿(注意，系桿可能是一個(gè)齒輪或具有其他功用的構(gòu)件)。然后找出與行星輪相嚙合且軸線固定的

7、中心輪，這些行星輪、中心輪、系桿就構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的周轉(zhuǎn)輪系。一個(gè)輪系中有幾個(gè)系桿，就包含了幾個(gè)簡(jiǎn)單的周轉(zhuǎn)輪系，其余部分就是定軸輪系。,下一頁(yè),返回,第四節(jié)復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,例10 -4如圖10一10所示輪系中，各輪齒數(shù)已知，n1 =300 r/min，試求系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小和轉(zhuǎn)向。 在周轉(zhuǎn)輪系中 在定軸輪系中,上一頁(yè),返回,第五節(jié)輪系的功能,一、獲得大的傳動(dòng)比 一般一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)imax=5 7，當(dāng)要求大的傳動(dòng)比時(shí)，可用多級(jí)齒輪組成的定軸輪系，也可采用行星輪系獲得相當(dāng)大的傳動(dòng)比。 二、實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng) 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不變時(shí)，利用輪系可使從動(dòng)軸獲得不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。汽車、機(jī)床、起重設(shè)備

8、等都需要這種變速傳動(dòng)。例如汽車變速箱可以使行駛的汽車方便地實(shí)現(xiàn)變速和變向倒車。圖10一12所示汽車變速箱，牙嵌離合器分為A,B兩半，其中A和齒輪1固聯(lián)在輸入軸I上，B和滑移雙聯(lián)齒輪(4-6)用花鍵與輸出軸且相連。齒輪2,3,5,7固聯(lián)在軸批上。齒輪8固聯(lián)在軸W上。按照不同的傳動(dòng)路線，該變速器可使輸出軸得到四擋轉(zhuǎn)速:,下一頁(yè),返回,第五節(jié)輪系的功能,低速擋(一擋):齒輪5 ,6相嚙合，3 ,4和離合器A ,B均脫離; 中速擋(二擋):齒輪3 ,4相嚙合，5 ,6和離合器A ,B均脫離; 高速擋(三檔):齒輪3 ,4和5 ,6均脫離，離合器A,B相嵌合; 倒車擋:齒輪6,8相嚙合，3,4和5,6以

9、及離合器A,B均脫離。 三、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 合成運(yùn)動(dòng)和分解運(yùn)動(dòng)可用差動(dòng)輪系來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)的合成是將兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)的分解則正相反。 如圖10一13所示是一個(gè)用作合成運(yùn)動(dòng)的最簡(jiǎn)單的差動(dòng)輪系，其傳動(dòng)比為,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第五節(jié)輪系的功能,此輪系用作加法機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成。廣泛地應(yīng)用在機(jī)床、計(jì)算機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償裝置中。 圖10一14所示為裝在汽車后橋上的差速器，可作為差動(dòng)輪系分解運(yùn)動(dòng)的實(shí)例。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)由變速箱通過傳動(dòng)軸傳到齒輪1，再帶動(dòng)齒輪2及固接在其上的系桿H轉(zhuǎn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳遞給左右兩車輪。 四、其他 利用輪系可以使一個(gè)主動(dòng)構(gòu)件同時(shí)帶動(dòng)若干個(gè)從動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)

10、現(xiàn)分路傳動(dòng)?？蛇M(jìn)行相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)。,上一頁(yè),返回,第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,一、漸開線少齒差行星傳動(dòng) 漸開線少齒差行星傳動(dòng)如圖10一15所示，通常中心輪1固定，系桿H為輸入軸，V為輸出軸。輸出軸V與行星輪2通過等角速比機(jī)構(gòu)3相連接，所以輸出軸V的轉(zhuǎn)速始終與行星輪2的絕對(duì)轉(zhuǎn)速相同。在此傳動(dòng)中，由于中心輪1和行星輪2都是漸開線齒輪，齒數(shù)差很少，故稱為漸開線少齒差行星傳動(dòng)。其轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比為 將n1=0代入上式得,下一頁(yè),返回,第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,由此可知，兩輪齒數(shù)差越少，傳動(dòng)比越大。通常齒數(shù)差為14。當(dāng)齒數(shù)差z1-z2=1時(shí)稱為一齒差行星傳動(dòng)，此時(shí)傳動(dòng)比達(dá)最大

11、值，即,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,二、擺線針輪行星傳動(dòng) 擺線針輪行星傳動(dòng)的原理和結(jié)構(gòu)與漸開線少齒差行星傳動(dòng)基本相同。如圖10一17所示，由系桿H、行星輪2(其齒廓曲線為變態(tài)外擺線，也稱擺線輪)和一個(gè)內(nèi)齒輪1(針輪)組成。運(yùn)動(dòng)仍依靠等角速比的銷孔輸出機(jī)構(gòu)傳出。因?yàn)檫@種傳動(dòng)的齒數(shù)差總等于1，所以傳動(dòng)比為 這種傳動(dòng)與少齒差行星傳動(dòng)不同之處在于齒廓曲線不同。擺線針輪行星傳動(dòng)，傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，由于同時(shí)承擔(dān)載荷的齒數(shù)多，齒廓間為滾動(dòng)摩擦，因此承載力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、輪齒磨損小、使用壽命長(zhǎng)。但它的加工工藝較復(fù)雜，精度要求高，必須用專用機(jī)床和刀具來加工擺線齒輪。擺線針輪行星傳動(dòng)廣泛

12、應(yīng)用于軍工、礦山、冶金、化工及造船等工業(yè)的機(jī)械設(shè)備上。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,三、諧波齒輪傳動(dòng) 圖10一18所示諧波齒輪傳動(dòng)裝置是由波發(fā)生器H、剛輪1和柔輪2組成。其中柔輪為一薄壁構(gòu)件，外壁有齒，內(nèi)壁孔徑略小于波發(fā)生器的長(zhǎng)度。在相當(dāng)于系桿的波發(fā)生器H作用下，相當(dāng)于行星輪的柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓形狀。其橢圓長(zhǎng)軸兩端的輪齒插進(jìn)剛輪的齒槽中，而短軸兩端的輪齒則與剛輪脫開，其他各處的輪齒則處于嚙合和脫開的過渡階段。 一般剛輪固定不動(dòng)，當(dāng)波發(fā)生器H回轉(zhuǎn)時(shí)，柔輪與剛輪的嚙合區(qū)跟著發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在傳動(dòng)過程中柔輪產(chǎn)生的彈性波形近似于諧波，故稱為諧波齒輪傳動(dòng)。,下一頁(yè),上一頁(yè),返回,第六節(jié)其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,諧波傳動(dòng)裝置不需要等角速比機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量輕、效率高;嚙合齒數(shù)多，承載力大，傳動(dòng)平穩(wěn);它的齒側(cè)間隙小，適用于反向傳動(dòng)。但柔輪周期性發(fā)生變形，容易發(fā)熱，需用抗疲勞強(qiáng)度很高的材料，且對(duì)加工、熱處理要求都很高，否則極易損壞，為了避免柔輪變形過大，在傳動(dòng)比小