系統方案設計第五章 輪系

1、第5章輪系本章基本要求1.2.熟練掌握輪系類型的區(qū)分方法；熟練掌握定軸輪系、周轉輪系和混合輪系的傳動比計算（大小和方向）；掌握周轉輪系中各輪齒數的確定。3.第5章5.1 輪系及其分類5.2 定軸輪系的傳動比與應用5.3 周轉輪系的傳動比與應用5.4 混合輪系的傳動比與應用5.5 行星輪系各輪齒數和行星輪數的選擇5.6 新型齒輪傳動輪系5.1 輪系及其分類輪系是由一系列齒輪所組成的傳動系統分類:定軸輪系(ordinary gear train) 周轉輪系(planetary gear train) 混合輪系(composite gear train)定軸輪系：在輪系運動時，其各輪軸線的位置固定不

2、動的輪系。5.1 輪系及其分類周轉輪系:在運轉過程中,至少有一個齒輪的幾何軸線是繞另一個齒輪幾何軸線轉動的輪系。行星輪: 作自轉同時又公轉的齒輪。系桿： 帶動行星輪作公轉的桿件H中心輪: 行星輪所繞之公轉的定軸齒輪1和3周轉輪系分：行星輪系差動輪系F=1F=25.1 輪系及其分類混合輪系：將兩個（或幾個）基本輪系適當聯接而成的輪系。5.2 定軸輪系的傳動比與應用一、定軸輪系傳動比的計算：二、定軸輪系的應用：一、定軸輪系傳動比的計算概念:輪系傳動比=輸入軸角速度/輸出軸角速度= win/ wout= nin即iio/ nout速比有大小和方向傳動比大小的計算:一、定軸輪系傳動比的計算win wo

3、utw1w5=i即iio15w1=z2 z1iw122w2 w3z3i23z2w 3w 4w3w4=z4i34z3w4w5z5 z4i45又Qw1w2w2w3w3w4w4w5=Z 2Z1=i i i ii1512452334Z 2 Z 3 Z 4 Z5Z1Z 2 Z 3 Z 4=Z3Z 2Z 4Z 3Z5Z 4=Z 2Z1Z3Z 2Z5Z 3=各對從動輪齒數的乘積各對主動輪齒數的乘積一、定軸輪系傳動比的計算：傳動比計算:結論:定軸輪系的傳動比的大小等于組成該定軸輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積，其大小等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數的連乘積與所有主動輪齒數的連乘積之比。方向可標在圖中，亦可在傳

4、動比的數值前加正負號。一、定軸輪系傳動比的計算主從動輪轉動方向的確定:1. 輪系中各輪幾何軸線相互平行;2. 所有齒輪的幾何軸線不都平行，但首尾兩輪的幾何軸線平行;3. 首尾兩輪的幾何軸線不平行。二、定軸輪系的應用總結:1. 實現分路傳動;2. 實現傳遞相距較遠的兩軸間的運動和動力；3. 獲得較大的傳動比；4. 實現變速傳動；5. 實現換向傳動。5.3 周轉輪系的傳動比與應用一、周轉輪系的傳動比二、周轉輪系的與應用一、 周轉輪系的傳動比基本思路轉化機構:周轉輪系中,在保證相對運動關系不變的情況下,給整個機構加- wH ,此時H 不動,周轉輪系變?yōu)槎ㄞD輪系,此機構為原周轉輪系的轉化機構。一、周轉

5、輪系的傳動比周轉輪系傳動比的計算構件代號:123H原有角速度在轉化機構中的角速度ww H= w-w11H1ww H= w= w= w-w-w222Hw3w Hw H33Hw H-w= 0HHH一、周轉輪系的傳動比由于轉化機構為定軸輪系,故可以利用定軸輪系傳動比計算方法進行計算,故w1-wHw3 -wH= -iHZ3 Z113表示轉化機構中,第一輪與第三輪的速比“”表示在轉化機構中齒輪1和齒輪3的轉向相反(并不表示它們的絕對轉向也相反)一、周轉輪系的傳動比由上面的分析,設周轉輪系的兩個中心輪分別為1和n,系桿為H,則其轉化機構的傳動比為:= w1 -w HZ2 ZnZ1 Zn-1H= iinwn

6、 -w H用定軸輪系的方法定一、周轉輪系的傳動比注意:i H是轉化機構的傳動比,其大小和方向1n均按定軸輪系的方法分析,此方向僅表示轉化機構中的各輪的轉向。w1,wn ,wH ,是 周轉輪系中各基本構件的真實角速度。在差動輪系中,由于其自由度為2,則必須已知兩個運動規(guī)律,機構才具有確定的運動。一、周轉輪系的傳動比由于w1,wn ,wH具有轉向,故當已知某兩個運動規(guī)律即角速度轉向相反時,若設一個為正,則另一個為負,求出第三個轉速的轉向根據計算結果的正負來確定。二、周轉輪系的應用1、獲得較大的傳動比；2、實現自動變速傳動；3、在體積小，重量輕的條件下，實現大功率傳動；4、進行運動的合成和分解；5、

7、利用行星運動實現機械執(zhí)行構件的復雜動作；6、利用行星輪上各點不同的旋輪線軌跡，實現特殊的工作要求。5.4 混合輪系的傳動比與應用一、 混合輪系的傳動比二、 混合輪系的應用一、 混合輪系的傳動比方法：1、首先分析組成混合輪系的基本輪系；2、分別對基本輪系列傳動比方程式；3、找出各輪系的關系；4、將各基本輪系傳動比方程式聯立求解，即得混合輪系的傳動比。關鍵：正確劃分基本輪系。一、 混合輪系的傳動比例1：已知各輪的齒數：Z =30,Z =30,Z =90，Z =20,1231Z= 30, Z = 30, Z = 40, Z=154求:435iI ,II一、 混合輪系的傳動比首先分析輪系的組成，再分別

8、對基本輪系列傳動比方程1.周轉輪系= w1 - wH= - Z2 Z3= - Z3= -3i H13w- wZ ZZ3H1212.定軸輪系= wIZ= -3iwI 3Z34w= - Z4= - 3 ww3IIZ4= Z13= w I= Z5 Z1iwI1ZZZ4541= Z4ww= 1.5wII1Z1w3 = w3 ,wH= wII ,w1= - Z3= w 1w- wZ4Z 1= - 16IIIiI ,IIZ 4Zw- w3-1ZIII表明I,II軸轉向相反3二、 混合輪系的應用1、獲得更大的傳動比；2、變速轉向的方法更靈活多樣；3、在體積小，重量輕的條件下，實現更大功率傳動；4、進行運動的

9、合成和分解；5、利用行星運動實現機械執(zhí)行構件的復雜動作；6、行星輪上各點的運動軌跡更加復雜。5.5行星輪系各輪齒數和行星輪數的選擇行星輪系中各輪齒數應滿足的條件:= (iiH -1)Z11、傳動比條件：Z3Z= (i- 2) Z12、同心條件：3、均布條件：4、鄰接條件；22iH= KN iZ1iH(Z+Z Z+ 2ha*180oK) sin122（校核用）這里： K是行星輪個數，N為正整數。以上對單排2K-H機構，且標準齒輪和高度變位齒輪推得5.5 行星輪系各輪齒數和行星輪數的選擇例:設計一個單排2KH型負號機構行星輪系i1H=7.33,各輪均采用標準齒輪,試確定各齒輪的齒數及行星輪個數。=

10、 7.33 = 22 3解：i1H3= 12 N= KN令：K = 4, Z= Z= 4N iiH1166 2222則Z1齒數為：N:22334455Z1:12182430 36 Z1不發(fā)根切的最少齒數為：17 Z1 = 18Z2 = (i1H- 2) Z12 = (22 3 - 2) 182 = 48Z3 = (i1H- 2)Z1 = (22 3 - 2) 18 = 114校核：（Z+ Z= (18 + 48) sin= 46.7180oK180o4) sin12(Z2 + 2ha) = (48 + 2) = 50*(Z+ Z Z+ 2ha*1800) sin122K齒頂發(fā)生撞擊，故設計 不

11、滿足條件=18, Z2 = 48, Z3=114另設K=3,則同理：Z1校核鄰接條件成立。故所設計的2KH負號機構為：K = 3, Z1 =18, Z2 = 48, Z3 =1145.6新型齒輪傳動一、漸開線少齒差行星傳動特點：1、傳動比大；2、結構簡單、緊湊，體積小、重量輕；3、由于采用漸開線齒，加工及裝配維修方便；4、傳動效率高。5.6新型齒輪傳動缺點：1、由于存在少齒差內嚙合傳動，若仍采用標準齒輪則會發(fā)生齒頂相碰和齒廓重迭現象。一般采用降低齒頂高系數和采用角變位正出傳 動兩者結合的辦法。必須核驗重迭系數。2、由于嚙合角變大，導致軸承壓力增大，加之還需要一個輸出機構，故傳遞的功率受到一些限制；常用在中、小型功率傳動。5.6新型齒輪傳動二、擺線針輪行星傳動特點：1、減速比大；2