第九章 輪系

1、第九章 輪系,,一對齒輪傳動的傳動比是5—7,輪系：由一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動機構(gòu)，用于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間的運動和動力傳遞。,第九章 輪系,輪系的類型定軸輪系的傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算復(fù)合輪系的傳動比計算輪系的功用其他行星傳動簡介,,,根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)時各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，可以將輪系分為三大類：,定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系,§9.1 輪系的類型,定軸輪系：當輪系運轉(zhuǎn)時，所有齒輪

2、的幾何軸線相對于機架的位置均固定不變,,輪系的類型,,周轉(zhuǎn)輪系: 當輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對于基架的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn),輪系的類型,基本構(gòu)件都是圍繞著同一固定軸線回轉(zhuǎn)的,輪系的類型,,2 —— 行星輪H —— 系桿1—— 中心輪3—— 中心輪,根據(jù)輪系所具有的自由度不同，周轉(zhuǎn)輪系又可分為：差動輪系和行星輪系,輪系的類型,,差動輪系：F=2,,計算圖b)所示機構(gòu)自由度,圖中齒輪3固定,行星輪系：F=1

3、,計算圖a)所示輪系自由度：,根據(jù)基本構(gòu)件的特點，輪系可分為： 2K－H 型，3K型， K-H-V型,輪系的類型,2K-H型,,系桿H只起支撐行星輪使其與中心輪保持嚙合的作用，不作為輸出或輸入構(gòu)件,輪系的類型,,3K型,復(fù)合輪系:由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系、或幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)雜輪系,定軸輪系 +,周轉(zhuǎn)輪系,周轉(zhuǎn)輪系 + 周轉(zhuǎn)輪系,輪系的類型,,各周轉(zhuǎn)輪系相互獨立不共用一個系桿,輪系,,定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,復(fù)合輪系,,定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪

4、系,,周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系,,行星輪系，差動輪系,2K-H型,3K型,K-H-V型,小結(jié),輪系的類型,齒輪機構(gòu)的傳動比,§9.2 定軸輪系的傳動比計算,,,轉(zhuǎn)向相反,轉(zhuǎn)向相同,輪系的傳動比,傳動比的大小 輸入、輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系,定軸輪系的傳動比計算,,一、傳動比的大小,定軸輪系的傳動比計算,,,,,,,,,,,1、平面定軸輪系（各齒輪軸線相互平行）,二、傳動比轉(zhuǎn)向的確定,惰輪,,惰輪:不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向,定

5、軸輪系的傳動比計算,,,,,,,,,,,,,2、定軸輪系中各輪幾何軸線不都平行，但是輸入、輸出輪的軸線相互平行的情況,定軸輪系的傳動比計算,,傳動比方向表示,在傳動比的前面加正、負號,,傳動比方向判斷,畫箭頭,,傳動比方向判斷,畫箭頭,3、輸入、輸出輪的軸線不平行的情況,齒輪1的軸為輸入軸，蝸輪5的軸為輸出軸，輸出軸與輸入軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系如圖上箭頭所示。,定軸輪系的傳動比計算,,,傳動比方向表示,,大?。?轉(zhuǎn)向：,法,2、輸入、輸出輪的軸線

6、相互平行,定軸輪系的傳動比計算,小結(jié),1、所有齒輪軸線都平行的情況,畫箭頭方法確定，可在傳動比大小前加正或負號,3、輸入、輸出齒輪的軸線不平行,畫箭頭方法確定，且不能在傳動比大小前加正或負號,用,定軸輪系傳動比計算公式,周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算,,?,反轉(zhuǎn)法原理，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系,§9.3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,一、周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基本思路,,,,,-w H,,周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu),系桿?機架 周

7、轉(zhuǎn)輪系?定軸輪系,可直接用定軸輪系傳動比的計算公式。,1 ω1,將輪系按－ωH反轉(zhuǎn)后，各構(gòu)件的角速度的變化如下:,2 ω2,3 ω3,H ωH,構(gòu)件 原角速度 轉(zhuǎn)化后的角速度,ωH1＝ω1－ωH,ωH2＝ω2－ωH,ωH3＝ω3－ωH,ωHH＝ωH－ωH＝0,反轉(zhuǎn)原理：給周轉(zhuǎn)輪系中的每一個構(gòu)件都加上一個附加的公共轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動的角速度為－ωH）后，不會改

8、變輪系中各構(gòu)件之間的相對運動， 但原周轉(zhuǎn)輪系將轉(zhuǎn)化成為一個假想的定軸輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,,,,,,,,,,,,二、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算方法,,周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,上式“－”說明在轉(zhuǎn)化輪系中ωH1 與ωH3 方向相反。,一般周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比,1、對于差動輪系，給定w1、wk、wH中的任意兩個，可以計算出第三個，從而可以計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,周轉(zhuǎn)輪

9、系的傳動比計算,如果給定另外兩個基本構(gòu)件的角速度w1、wH中的任意一個，可以計算出另外一個，從而可以計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比。,2、對于行星輪系，兩個中心輪中必有一個是固定的,若,三、使用轉(zhuǎn)化輪系傳動比公式時的注意事項,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,（需作矢量作）,1、轉(zhuǎn)化輪系的1輪、k輪和系桿H的軸線需平行,,3、表達式中 w1、wk、wH的正負號問題。若基本構(gòu)件的實際轉(zhuǎn)速方向相反，則 w 的正負號應(yīng)該不同。,2、 是轉(zhuǎn)化機構(gòu)中1為主動輪、

10、k為從動輪時的傳動比，其大小和正、負完全按照根據(jù)定軸輪系來處理。周轉(zhuǎn)輪系傳動比正負是計算出來的，而不是判斷出來的。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,四、輪系傳動比計算舉例,,,例題1：已知 試求傳動比。,,當系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時，輪1才轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，二者轉(zhuǎn)向相同。此例說明周轉(zhuǎn)輪系可獲得很大的傳動比。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,,,,,,,,例題2：z1=z2=48，z2’=18, z3=24，n1=250 r/min，

11、n3= 100 r/min，方向如圖所示。求： nH 的大小和方向,,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,周轉(zhuǎn)輪系,轉(zhuǎn)化機構(gòu)：假想的定軸輪系,,計算轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比,計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比,- w H,,周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算,小結(jié),,,,,§9.4 復(fù)合輪系的傳動比計算,,,,,- w H,假想的定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,- w H1,,,假想的定軸輪系,新周轉(zhuǎn)輪系,一、復(fù)合輪系傳動比的計算方法,復(fù)合輪系的傳

12、動比計算,在計算混合輪系傳動比時，既不能將整個輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整個機構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)的辦法。,1、首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來,2、分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式。,3、找出各基本輪系之間的聯(lián)系。,4、將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動比。,,行星輪,系桿,,中心輪,基本輪系的劃分,復(fù)合輪系的傳動比計算,,,,...,,,二、復(fù)合輪系傳動比計算舉例,復(fù)合輪系的傳動比計算,例題3：已知

13、 試求傳動比 。,,解：1、分析輪系的組成,1、2 ——定軸輪系,2' 、3、4、H——周轉(zhuǎn)輪系,2、分別寫出各基本輪系的傳動比,定軸輪系 ：,周轉(zhuǎn)輪系 ：,3、兩個輪系之間的關(guān)系,4、聯(lián)立求解,,,,,二者轉(zhuǎn)向相反,,二、復(fù)合輪系傳動比計算舉例,復(fù)合輪系的傳動比計算,,解：1、分析輪系的組成,3'、4、5 ——定軸輪系,1、2-2'、3、5（H）——周轉(zhuǎn)輪系

14、,2、分別寫出各基本輪系的傳動比,定軸輪系 ：,周轉(zhuǎn)輪系 ：,,,例題4：電動卷揚機減速器中，已知 試求傳動比 。,,復(fù)合輪系的傳動比計算,3、兩個輪系之間的關(guān)系,4、聯(lián)立求解,齒輪1與齒輪5的轉(zhuǎn)向相同,封閉式行星輪系： 自由度為2的差動輪系的兩個基本構(gòu)件被定軸輪系封閉起來，組成的自由度為1的復(fù)合輪系,§9.5 輪系

15、的功用,輪系的功用,一、實現(xiàn)大傳動比,輪系的傳動比i可達10000。,一對齒輪: i<8,輪系的功用,二、實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動,用齒輪1、2實現(xiàn)，尺寸較大。,,用齒輪a、b、c和d組成的輪系來傳動，可使結(jié)構(gòu)緊湊。,三、實現(xiàn)變速和換向,輪系的功用,,利用滑移齒輪和牙嵌離合器便可以獲得不同的輸出轉(zhuǎn)速,汽車上常用的三軸四速變速箱,,車床走刀絲杠三星輪換向機構(gòu),,,,,,,,,,,,,,,,,,,輪系的功用,四、實現(xiàn)分路傳動,輪系的

16、功用,,鐘表傳動中，由發(fā)條K驅(qū)動齒輪1轉(zhuǎn)動時，通過齒輪1與2相嚙合使分針M轉(zhuǎn)動；由齒輪1、2、3、4、5和6組成的輪系可使秒針S獲得一種轉(zhuǎn)速；由齒輪1、2、9、10、11和12組成的輪系可使時針H獲得另一種轉(zhuǎn)速,五、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動,輪系的功用,渦輪螺旋槳發(fā)動機主減速器,,,由多個行星輪共同承擔載荷,六、實現(xiàn)運動的合成與分解,加法機構(gòu),減法機構(gòu),廣泛用于機床、計算裝置、補償調(diào)整裝置中,兩個輸入，一個輸出,運動合成,,

17、輪系的功用,,差動輪系 F＝2,一個輸入，兩個輸出,運動分解,,,,汽車后橋減速器示意圖,輪系的功用,運動分解,七、實現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運動和剛體導(dǎo)引,行星攪拌器,輪系的功用,,輪系的功用,行星的半徑與內(nèi)齒輪的半徑取不同的比值時，行星輪上各點的運動軌跡,,輪系的功用,,,花鍵軸自動車床下料機械手,小結(jié),實現(xiàn)大傳動比傳動實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動實現(xiàn)變速與換向傳動實現(xiàn)分路傳動5實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動實現(xiàn)運動的合成與分解

18、實現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運動和剛體導(dǎo)引,輪系的功用,§9.6 其它行星傳動簡介,一、漸開線少齒差行星傳動,由固定的內(nèi)齒輪1、行星輪2、系桿H、等角速比機構(gòu)3以及軸組成,輸出機構(gòu)V,輸出機構(gòu)示意圖,其他行星傳動簡介,由平行四邊形機構(gòu)和齒輪機構(gòu)組成。,,,,三環(huán)傳動沒有專門的輸出機構(gòu)，因而具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的優(yōu)點。,其他行星傳動簡介,三環(huán)傳動—一種特殊的漸開線少齒差行星傳動,,,二、擺線針輪傳動,其他行星傳動簡介,組成：1為針輪，2為擺線