第九章 輪系

1、第九章 輪系,,一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是5—7,輪系：由一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。,第九章 輪系,輪系的類型定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算輪系的功用其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,,,根據(jù)輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的幾何軸線在空間的相對(duì)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(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有齒輪

2、的幾何軸線相對(duì)于機(jī)架的位置均固定不變,,輪系的類型,,周轉(zhuǎn)輪系: 當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線相對(duì)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(dòng)輪系和行星輪系,輪系的類型,,差動(dòng)輪系：F=2,,計(jì)算圖b)所示機(jī)構(gòu)自由度,圖中齒輪3固定,行星輪系：F=1

3、,計(jì)算圖a)所示輪系自由度：,根據(jù)基本構(gòu)件的特點(diǎn)，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(dú)立不共用一個(gè)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(dòng)輪系,2K-H型,3K型,K-H-V型,小結(jié),輪系的類型,齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,§9.2 定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,,,轉(zhuǎn)向相反,轉(zhuǎn)向相同,輪系的傳動(dòng)比,傳動(dòng)比的大小 輸入、輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系,定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,,一、傳動(dòng)比的大小,定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,,,,,,,,,,,1、平面定軸輪系（各齒輪軸線相互平行）,二、傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向的確定,惰輪,,惰輪:不改變傳動(dòng)比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向,定

5、軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(dòng)比計(jì)算,,傳動(dòng)比方向表示,在傳動(dòng)比的前面加正、負(fù)號(hào),,傳動(dòng)比方向判斷,畫(huà)箭頭,,傳動(dòng)比方向判斷,畫(huà)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(dòng)比計(jì)算,,,傳動(dòng)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(dòng)比計(jì)算,小結(jié),1、所有齒輪軸線都平行的情況,畫(huà)箭頭方法確定，可在傳動(dòng)比大小前加正或負(fù)號(hào),3、輸入、輸出齒輪的軸線不平行,畫(huà)箭頭方法確定，且不能在傳動(dòng)比大小前加正或負(fù)號(hào),用,定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式,周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)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(dòng)比計(jì)算,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,一、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的基本思路,,,,,-w H,,周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),系桿?機(jī)架 周

7、轉(zhuǎn)輪系?定軸輪系,可直接用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)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(gè)構(gòu)件都加上一個(gè)附加的公共轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為－ωH）后，不會(huì)改

8、變輪系中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 但原周轉(zhuǎn)輪系將轉(zhuǎn)化成為一個(gè)假想的定軸輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,,,,,,,,,,,,二、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法,,周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,上式“－”說(shuō)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(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,1、對(duì)于差動(dòng)輪系，給定w1、wk、wH中的任意兩個(gè)，可以計(jì)算出第三個(gè)，從而可以計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,周轉(zhuǎn)輪

9、系的傳動(dòng)比計(jì)算,如果給定另外兩個(gè)基本構(gòu)件的角速度w1、wH中的任意一個(gè)，可以計(jì)算出另外一個(gè)，從而可以計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。,2、對(duì)于行星輪系，兩個(gè)中心輪中必有一個(gè)是固定的,若,三、使用轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比公式時(shí)的注意事項(xiàng),周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(dá)式中 w1、wk、wH的正負(fù)號(hào)問(wèn)題。若基本構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)速方向相反，則 w 的正負(fù)號(hào)應(yīng)該不同。,2、 是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中1為主動(dòng)輪、

10、k為從動(dòng)輪時(shí)的傳動(dòng)比，其大小和正、負(fù)完全按照根據(jù)定軸輪系來(lái)處理。周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比正負(fù)是計(jì)算出來(lái)的，而不是判斷出來(lái)的。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,四、輪系傳動(dòng)比計(jì)算舉例,,,例題1：已知 試求傳動(dòng)比。,,當(dāng)系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時(shí)，輪1才轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，二者轉(zhuǎn)向相同。此例說(shuō)明周轉(zhuǎn)輪系可獲得很大的傳動(dòng)比。,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(dòng)比計(jì)算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,周轉(zhuǎn)輪系,轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)：假想的定軸輪系,,計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比,- w H,,周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,小結(jié),,,,,§9.4 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(dòng)比的計(jì)算方法,復(fù)合輪系的傳

12、動(dòng)比計(jì)算,在計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比時(shí)，既不能將整個(gè)輪系作為定軸輪系來(lái)處理，也不能對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的辦法。,1、首先將各個(gè)基本輪系正確地區(qū)分開(kāi)來(lái),2、分別列出計(jì)算各基本輪系傳動(dòng)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(dòng)比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動(dòng)比。,,行星輪,系桿,,中心輪,基本輪系的劃分,復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,,,,...,,,二、復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算舉例,復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,例題3：已知

13、 試求傳動(dòng)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(xiě)出各基本輪系的傳動(dòng)比,定軸輪系 ：,周轉(zhuǎn)輪系 ：,3、兩個(gè)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(dòng)比計(jì)算舉例,復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(xiě)出各基本輪系的傳動(dòng)比,定軸輪系 ：,周轉(zhuǎn)輪系 ：,,,例題4：電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器中，已知 試求傳動(dòng)比 。,,復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,3、兩個(gè)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(dòng)輪系的兩個(gè)基本構(gòu)件被定軸輪系封閉起來(lái)，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(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比,輪系的傳動(dòng)比i可達(dá)10000。,一對(duì)齒輪: i<8,輪系的功用,二、實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)兩軸之間的傳動(dòng),用齒輪1、2實(shí)現(xiàn)，尺寸較大。,,用齒輪a、b、c和d組成的輪系來(lái)傳動(dòng)，可使結(jié)構(gòu)緊湊。,三、實(shí)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(jī)構(gòu),,,,,,,,,,,,,,,,,,,輪系的功用,四、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng),輪系的

16、功用,,鐘表傳動(dòng)中，由發(fā)條K驅(qū)動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)齒輪1與2相嚙合使分針M轉(zhuǎn)動(dòng)；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(shí)針H獲得另一種轉(zhuǎn)速,五、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動(dòng),輪系的功用,渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)主減速器,,,由多個(gè)行星輪共同承擔(dān)載荷,六、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,加法機(jī)構(gòu),減法機(jī)構(gòu),廣泛用于機(jī)床、計(jì)算裝置、補(bǔ)償調(diào)整裝置中,兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出,運(yùn)動(dòng)合成,,

17、輪系的功用,,差動(dòng)輪系 F＝2,一個(gè)輸入，兩個(gè)輸出,運(yùn)動(dòng)分解,,,,汽車后橋減速器示意圖,輪系的功用,運(yùn)動(dòng)分解,七、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)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(shí)，行星輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,,輪系的功用,,,花鍵軸自動(dòng)車床下料機(jī)械手,小結(jié),實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)兩軸之間的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速與換向傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)5實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解

18、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)和剛體導(dǎo)引,輪系的功用,§9.6 其它行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,一、漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng),由固定的內(nèi)齒輪1、行星輪2、系桿H、等角速比機(jī)構(gòu)3以及軸組成,輸出機(jī)構(gòu)V,輸出機(jī)構(gòu)示意圖,其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,由平行四邊形機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組成。,,,,三環(huán)傳動(dòng)沒(méi)有專門(mén)的輸出機(jī)構(gòu)，因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的優(yōu)點(diǎn)。,其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,三環(huán)傳動(dòng)—一種特殊的漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng),,,二、擺線針輪傳動(dòng),其他行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介,組成：1為針輪，2為擺線