第11章轮系

《机械基础》多媒体课件食品科技学院刘登勇第七章轮系轮系分类及其应用特点定轴轮系及其传动比周转轮系及其传动比定义分类运动简图应用特点第一节轮系分类及其应用特点第七章轮系一、轮系的定义由若干对互相啮合的齿轮所组成的传动系统。定轴轮系（普通轮系）周转轮系二、轮系的分类按传动时各齿轮的轴线位置是否固定分类：混合轮系1、定轴轮系（普通轮系）轮系运转时，每个齿轮的几何轴线位置相对机架均固定不变。本章重点平面定轴轮系空间定轴轮系2、周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对机架不固定,而绕其它齿轮的轴线回转。差动轮系行星轮系行星轮太阳轮/中心轮系杆/转臂1OOHO12O131OHO12O13O1O2O1H3太阳轮/中心轮行星轮系杆/转臂/行星架行星轮系F=1差动轮系F=2n=4PL=4PH=3F=1n=5PL=5PH=3F=2行星轮系差动轮系3、混合轮系轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。知识链接齿轮在轴上的固定方式齿轮与轴之间的关系结构简图单一齿轮双联齿轮固定（齿轮与轴固定为一体，齿轮与轴一同转动，齿轮不能沿轴向移动）空套（齿轮与轴空套，齿轮与轴各自转动，互不影响）滑移（齿轮与轴周向固定，齿轮与轴一同转动，但齿轮可沿轴向滑移）定轴轮系周转轮系复合轮系/混合轮系三、轮系的运动简图四、轮系的应用特点1、可获得较大的传动比•一对齿轮传动比一般不大于5~7•大传动比可用定轴轮系多级传动实现，也可利用周转轮系和复合轮系实现•啤酒大麦发酵池：•为了使搅拌器缓慢移动，以达到充分搅拌的目的，在电机到移动齿轮间采用了一个行星减速器，其传动比高达702.25一对齿轮受结构限制，中心距较近。2、可作较远距离的传动轮系节省材料、减轻重量、降低成本和空间。增加中间轮2实现变向要求一对外啮合齿轮，主、从动轮（1、3）转向相反中间轮（惰轮或过桥轮）131323、可方便地实现变速和变向要求二级变速三星轮换向机构汽车齿轮变速箱IIIIVIII123H45123H行星架H的转速是轮1、3转速的合成。汽车后桥差速器的轮系可根据转弯半径大小自动分解，nH使n1、n3符合转弯的要求4、可合成或分解运动汽车后桥差速器5、可实现分路传动•利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现分路传动。钟表的时分秒针小结轮系的应用特点如下：（1）可获得很大的传动比（2）可作较远距离的传动（3）可方便实现变速和变向要求（4）可实现运动的合成与分解按轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都固定，分三大类：（1）定轴轮系（普通轮系）（2）周转轮系由若干对相互啮合的齿轮所组成的传动系统，称为轮系。（3）混合轮系（5）可实现分路传动定轴轮系中各轮转向的判断定轴轮系传动比的计算定轴轮系中任意从动齿轮转速的计算第二节定轴轮系及其传动比第七章轮系非平行轴（空间）定轴轮系一、定轴轮系中各轮转向的判断按照轮系中各齿轮的轴线是否平行，有两种情况：平行轴（平面）定轴轮系1、用标注箭头来确定；2、通过数外啮合齿轮的对数来确定外啮合齿轮的对数为偶数，则首末两轮转向相同外啮合齿轮的对数为奇数，则首末两轮转向相反一对圆柱齿轮传动转向的表达12121212外啮合：两轮转向相反内啮合：两轮转向相同注：箭头表示可见侧圆周速度方向。一对圆锥齿轮传动转向的表达两箭头同时指向啮合点两箭头同时相背啮合点1212注：蜗杆传动按第六章。思考！平行轴传动的定轴轮系1233′451、用标注箭头来确定；2、因外啮合齿轮的对数为偶数（2对），则1、5两轮转向相同。如何判断以下定轴轮系中各轮的转向？轮系中各轮回转方向只能用箭头标注在图上。156342ⅠⅡⅣⅢ1n6n非平行轴传动的定轴轮系思考！如何判断以下定轴轮系中各轮的转向？1432ⅠⅡⅢ两级齿轮传动装置二、定轴轮系传动比的计算1、传动路线动力输入传动路线动力输出在计算传动比大小之前要先学会分析传动路线例1如图所示轮系，分析该轮系传动路线。解该轮系传动路线为：1n9nⅠⅢⅡⅣⅤⅥ1z2z3z4z5z6z7z8z9z1nⅠ21zzⅡ43zzⅢ65zzⅣ87zzⅤ98zzⅥ9n2、传动比计算32nn以前述两级齿轮传动装置为例，求其总传动比。即41nnnni末首总定轴轮系的传动比等于首末两轮的转速之比。4321nnnn3412ii3412zzzz3412、ii之间的传动比和及和分别指齿轮4321zzzz末首nni由上式可知，定轴轮系的传动比为：积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘平行轴定轴轮系中，若以1表示首轮，以k轮表示末轮，外啮合的对数为m,则总传动比为：乘积所有主动齿轮齿数的连乘积所有从动齿轮齿数的连总mkii)1(1当结果为正，表示首末两轮回转方向相同。当结果为负，表示首末两轮回转方向相反。注：转向也可用箭头在图上依次画出来确定。例2如图所示轮系，已知各齿轮齿数及n1转向，求i19和判定n9转向。136897542ⅠⅥⅡⅣⅢⅤ896745231219iiiiii9876543221nnnnnnnnnn))()()()((8967452312zzzzzzzzzz86419753419)1(zzzzzzzzi即为正，首末两轮回转方向相同。惰轮解：1n9n转向也可通过在图上依次画箭头来确定。注：齿轮z2的大小对总传动比i19毫无影响，叫惰轮。惰轮（中间轮或过桥轮）的应用惰轮惰轮1n2n1n2n加奇数个惰轮，首末两轮转向相同。加偶数个惰轮，首末两轮转向相反。惰轮只改变从动轮回转方向，不改变传动比大小。知识链接2576431ⅠⅡⅣⅢⅤ1n例3如图所示，已知z1=24，z2=28，z3=20，z4=60，z5=20，z6=20，z7=28，齿轮1为主动件。分析该机构的传动路线；求传动比i17；若齿轮1转向已知，试判定齿轮7的转向。7n分析该轮系传动路线为：1nⅠ21zzⅡ43zzⅢ65zzⅣ76zzⅤ7n解根据公式结果为负值，说明从动轮7与主动轮1的转向相反。65317642317)1(zzzzzzzzi9.4202024286028531742zzzzzz各轮转向如图中箭头所示。惰轮2576431ⅠⅡⅣⅢⅤ1n7n空间定轴轮系传动比•传动比的大小：•首末二轴转向关系判别：•箭头法判断，如图所示•齿轮1和5转向相反5115nni21nn32nn4'3nn5'4nn5'44'32312iiii12zz23zz'34zz'45zz'4'3215432zzzzzzzz123‘454’3•传动比绝对值计算公式同平面定轴轮系•用箭头法标定各轮的转向•输入输出构件的轴线平行且转向相同时，传动比为正;转向相反,则传动比为负(最后通过箭头法判断后补充上去)•轴线不平行的构件间的传动比,没有+、-1234561234567853164216zzzzzzi7531864218zzzzzzzzi方向如图所示方向如图所示三、定轴轮系中任意从动齿轮转速的计算末首首末nni由定轴轮系的传动比：得定轴轮系中任意从动轮转速n末：首末首首末首末ininn1积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘首n101nⅠⅡⅢⅣ1234596781条3条1条问：Ⅳ轴可获得几种转速？解：（1）找出各轴间传动线路的数量。（2）一般情况下，变速级数等于各轴间传动线路数量的连乘积。因此Ⅳ轴可获得1×3×1=3种转速。变速级数的判定6-7-8为三联滑移齿轮滑移齿轮变速机构分别求出该变速机构中Ⅳ轴的三种转速各为多少？分析该变速机构的传动路线为:Ⅰ（nⅠ）ⅡⅢⅣ（nⅣ）21zz74zz65zz83zz109zz(1)5-6啮合时nⅣ10629511zzzzzzn(2)4-7啮合时nⅣ10729411zzzzzzn(3)3-8啮合时nⅣ10829311zzzzzzn例4解：轮系末端是齿条传动的计算简易机床拖板箱传动系统末轮z的转速为：1n1z2z3z4z5z6zzv6425311zzzzzznnzmzzzzzzzL642531mzzzzzzznv6425311末轮z的移动速度为：输入轴每回转一周，末轮z沿齿条的移动距离为：mz末轮z的模数末轮z的齿数特例练习1、如图所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统。已知：带轮直径D1=D2=180mm,z1=45，z2=72，z3=36，z4=81，z5=59，z6=54，z7=25,z8=88.试求：当电动机转速n1=1443r/mm时，主轴Ⅲ的各级转速。1-3和5-7为双联滑移齿轮1条2条2条min/1443rnⅠⅡⅢD12486D23175分析该变速机构的传动路线为:ⅠⅡⅢ（nⅢ）21DD65zz21zz43zz87zz电nⅤ轴可获得1×2×2=4种转速。min/1443rnⅠⅡⅢD12486D23175（1）1-2和5-6啮合（2）1-2和7-8啮合（4）3-4和5-6啮合（3）3-4和7-8啮合6225111zzDzzDnnⅢ8227111zzDzzDnnⅢ8427311zzDzzDnnⅢ6425311zzDzzDnnⅢ解：练习2、如图所示，已知：z1=16，z2=32，z3=20，z4=40，蜗杆z5=2，蜗轮z6=40，n1=800r/min。试分析该传动机构的传动路线；计算蜗轮的转速n6并确定各轮的回转方向。解：404032220168001234ⅠⅡⅢ1n5664253116zzzzzznnmin/10r分析该变速机构的传动路线为:Ⅰ（nⅠ）ⅡⅢ21zz43zz65zz小结定轴轮系中各轮转向的判断方法：平行轴传动的定轴轮系：1、用标注箭头来确定；2、当外啮合齿轮的对数为偶数，则首末两轮转向相同；为奇数时，则转向相反。非平行轴传动的定轴轮系：只能用标注箭头来确定。末首nni定轴轮系的传动比为：积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘小结1、定轴轮系中任意从动轮转速n末：首末首首末首末ininn1积所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘首n2、轮系末端是齿条传动的计算mzzznv从主所有所有1末轮z的移动速度为：输入轴每回转一周，末轮z沿齿条的移动距离为：mzzzL从主所有所有模数、齿数•周转轮系与定轴轮系的区别：•是否存在转臂•转化轮系：周转轮系加上-wH(-nH)运动后变成的定轴轮系1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH第七章轮系第三节周转轮系及其传动比周转轮系传动比分析•转化轮系传动比：•对于F=1的行星轮系，若n3=0,有1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH0HHHHnnn123H构件原机构转化机构(定轴)n1n2n3nHHHnnn11HHnnn22HHnnn33转化机构法：-nHHi13HHnn31HHnnnn312312zzzz13zz1313111zziiHH周转轮系传动比•转化轮系传动比：•实际轮系传动比：)'1('2132111)1(kkmHkHHkHHkzzzzzznnnnnnikknni11抓住要领!!!写转化轮系传动比定义及大小，1,K,H轴线必须平行注意：转向判别用＋－号，判别错误影响糟矣，千万当心也!!例题1•如图所示。已知:z1=100,z2=101,z2’=100,z3=99•试求传动比iH1分析：•轮系类型——周转轮系•注意周转轮系，不管求解什么，一定用转化机构法，记住“要领”例题1H2’23解：Hi13HHnnnn31)()('2312zzzzn3=0100009999HHnnn110000999911Hnn10000111000099991Hnn100001111nniiHHH10000999910010099101将z3改为100：10010110010010010110010110010110011100101