机械原理第九章-轮系

第九章轮系一对齿轮传动的传动比是5—7轮系：由一系列互相啮合的齿轮组成的传动机构，用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。第九章轮系•轮系的类型•定轴轮系的传动比计算•周转轮系的传动比计算•复合轮系的传动比计算•轮系的功用•其他行星传动简介根据轮系在运转时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，可以将轮系分为三大类：定轴轮系周转轮系复合轮系§9.1轮系的类型定轴轮系：当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线相对于机架的位置均固定不变轮系的类型周转轮系:当轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对于基架的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转轮系的类型基本构件基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的轮系的类型2——行星轮H——系杆1——中心轮3——中心轮根据轮系所具有的自由度不同，周转轮系又可分为：差动轮系和行星轮系轮系的类型差动轮系：F=2224243F计算图b)所示机构自由度,图中齿轮3固定123233F行星轮系：F=1计算图a)所示轮系自由度：根据基本构件的特点，轮系可分为：2K－H型，3K型，K-H-V型轮系的类型2K-H型系杆H只起支撑行星轮使其与中心轮保持啮合的作用，不作为输出或输入构件轮系的类型3K型复合轮系:由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系定轴轮系+周转轮系周转轮系+周转轮系轮系的类型各周转轮系相互独立不共用一个系杆轮系定轴轮系周转轮系复合轮系定轴轮系+周转轮系周转轮系+周转轮系行星轮系，差动轮系2K-H型,3K型,K-H-V型小结轮系的类型1212zzzz2112i外啮合内啮合齿轮机构的传动比§9.2定轴轮系的传动比计算2ω1ω21pvp2ω2ω11转向相反转向相同轮系的传动比kki11传动比的大小输入、输出轴的转向关系定轴轮系的传动比计算一、传动比的大小4'3'2154325115zzzzzzzzi?5115i122112zzi344343zzi233223zzi定轴轮系的传动比计算455454zzi所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积43215432zzzzzzzz5443322154432312155115iiiiii1、平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）二、传动比转向的确定3)1(43215432432154325115zzzzzzzzzzzzzzzzi惰轮惰轮:不改变传动比的大小，但改变轮系的转向定轴轮系的传动比计算mkki)1(11所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积2、定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入、输出轮的轴线相互平行的情况定轴轮系的传动比计算传动比方向表示在传动比的前面加正、负号传动比方向判断画箭头'3'2153215zzzzzzi传动比方向判断画箭头3、输入、输出轮的轴线不平行的情况齿轮1的轴为输入轴，蜗轮5的轴为输出轴，输出轴与输入轴的转向关系如图上箭头所示。定轴轮系的传动比计算传动比方向表示主动齿轮齿数连乘积从动齿轮齿数连乘积kki11大小：转向：m1)(法2、输入、输出轮的轴线相互平行定轴轮系的传动比计算小结1、所有齿轮轴线都平行的情况画箭头方法确定，可在传动比大小前加正或负号3、输入、输出齿轮的轴线不平行画箭头方法确定，且不能在传动比大小前加正或负号用定轴轮系传动比计算公式周转轮系传动比计算?反转法原理，将周转轮系转化为定轴轮系§9.3周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算一、周转轮系传动比计算的基本思路-H周转轮系的转化机构系杆机架周转轮系定轴轮系可直接用定轴轮系传动比的计算公式。1ω1将轮系按－ωH反转后，各构件的角速度的变化如下:2ω23ω3HωH构件原角速度转化后的角速度ωH1＝ω1－ωHωH2＝ω2－ωHωH3＝ω3－ωHωHH＝ωH－ωH＝0反转原理：给周转轮系中的每一个构件都加上一个附加的公共转动（转动的角速度为－ωH）后，不会改变轮系中各构件之间的相对运动，但原周转轮系将转化成为一个假想的定轴轮系，称为周转轮系的转化机构。周转轮系的传动比计算二、周转轮系传动比的计算方法周转轮系转化机构的传动比周转轮系的传动比计算上式“－”说明在转化轮系中ωH1与ωH3方向相反。13H3H1H3H1H13)1(ZZi一般周转轮系转化机构的传动比1、对于差动轮系，给定1、k、H中的任意两个，可以计算出第三个，从而可以计算周转轮系的传动比。1K1K2HKH1HKH1HK1zzzzi周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算如果给定另外两个基本构件的角速度1、H中的任意一个，可以计算出另外一个，从而可以计算周转轮系的传动比。2、对于行星轮系，两个中心轮中必有一个是固定的0K若1K1K2H1H1HH1HKH1H1110zzzziikHK1H11ii三、使用转化轮系传动比公式时的注意事项周转轮系的传动比计算21322H3H1H13)1(ZZZZiH2H1H12i（需作矢量作）1、转化轮系的1轮、k轮和系杆H的轴线需平行3、表达式中1、k、H的正负号问题。若基本构件的实际转速方向相反，则的正负号应该不同。2、是转化机构中1为主动轮、k为从动轮时的传动比，其大小和正、负完全按照根据定轴轮系来处理。周转轮系传动比正负是计算出来的，而不是判断出来的。H1ki周转轮系的传动比计算四、轮系传动比计算举例100001100100991011112132H13H1zzzzii例题1：已知试求传动比。，，，，991001011003221zzzz10000/1H11Hii当系杆转10000转时，轮1才转1转，二者转向相同。此例说明周转轮系可获得很大的传动比。周转轮系的传动比计算H3H1例题2：z1=z2=48，z2’=18,z3=24，n1=250r/min，n3=100r/min，方向如图所示。求：nH的大小和方向2132H3H1H3H1H13zzzznnnnnni341848244850H周转轮系的传动比计算34100250HHH2nH1nH3n112HH1H1kknkzzzzikki11周转轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比-H周转轮系的传动比计算小结H1H1i§9.4复合轮系的传动比计算-H假想的定轴轮系周转轮系-H1假想的定轴轮系新周转轮系一、复合轮系传动比的计算方法复合轮系的传动比计算在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。1、首先将各个基本轮系正确地区分开来2、分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。3、找出各基本轮系之间的联系。4、将各基本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。行星轮系杆中心轮基本轮系的划分复合轮系的传动比计算定轴轮系周转轮系1...行星轮系杆中心轮周转轮系n周转轮系1行星轮系杆中心轮二、复合轮系传动比计算举例复合轮系的传动比计算例题3：已知试求传动比。，，，，802040203221zzzzH1i解：1、分析轮系的组成1、2——定轴轮系2'、3、4、H——周转轮系2、分别写出各基本轮系的传动比定轴轮系：22040123112ZZnni周转轮系：2080124H2H4H2H42ZZnnnnnni3、两个轮系之间的关系22nn4、联立求解10H212H1H1iinni二者转向相反二、复合轮系传动比计算举例复合轮系的传动比计算解：1、分析轮系的组成3'、4、5——定轴轮系1、2-2'、3、5（H）——周转轮系2、分别写出各基本轮系的传动比定轴轮系：周转轮系：例题4：电动卷扬机减速器中，已知试求传动比。215224221zzz，，H1i78,1853zz'231231H13zzzziHH'3545'34535'3zzzzzzi复合轮系的传动比计算3、两个轮系之间的关系4、联立求解齿轮1与齿轮5的转向相同H538.54121332521325115zzzzzzzzzzi封闭式行星轮系：自由度为2的差动轮系的两个基本构件被定轴轮系封闭起来，组成的自由度为1的复合轮系§9.5轮系的功用轮系的功用一、实现大传动比轮系的传动比i可达10000。一对齿轮:i812轮系的功用二、实现相距较远两轴之间的传动用齿轮1、2实现，尺寸较大。用齿轮a、b、c和d组成的轮系来传动，可使结构紧凑。三、实现变速和换向轮系的功用利用滑移齿轮和牙嵌离合器便可以获得不同的输出转速汽车上常用的三轴四速变速箱车床走刀丝杠三星轮换向机构转向相反转向相同轮系的功用四、实现分路传动轮系的功用钟表传动中，由发条K驱动齿轮1转动时，通过齿轮1与2相啮合使分针M转动；由齿轮1、2、3、4、5和6组成的轮系可使秒针S获得一种转速；由齿轮1、2、9、10、11和12组成的轮系可使时针H获得另一种转速五、实现结构紧凑且重量较小的大功率传动轮系的功用涡轮螺旋桨发动机主减速器由多个行星轮共同承担载荷六、实现运动的合成与分解11313zziH加法机构)(2131nnnH312nnnH减法机构广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中两个输入，一个输出运动合成轮系的功用差动轮系F＝2一个输入，两个输出运动分解1134341413zznnnni)(212314nnn汽车后桥减速器示意图轮系的功用运动分解七、实现复杂的轨迹运动和刚体导引行星搅拌器轮系的功用轮系的功用行星的半径与内齿轮的半径取不同的比值时，行星轮上各点的运动轨迹轮系的功用花键轴自动车床下料机械手小结1.实现大传动比传动2.实现相距较远两轴之间的传动3.实现变速与换向传动4.实现分路传动55.实现结构紧凑且重量较小的大功率传动6.实现运动的合成与分解7.实现复杂的轨迹运动和刚体导引轮系的功用§9.6其它行星传动简介一、渐开线少齿差行星传动由固定的内齿轮1、行星轮2、系杆H、等角速比机构3以及轴组成21H2H1H2H211zzinnnni2122HHVH2zzznnii输出机构V12输出机构示意图其他行星传动简介由平行四边形机构和齿轮机构组成。1216116zzznni1z为外齿轮的齿数2z为内齿轮的齿数三环传动没有专门的输出机构，因而具有结构简单、紧凑的优点。其他行星传动简介三环传动—一种特殊的渐开线少齿差行星传动二、摆线针轮传动其他行星传动简介组成：1为针轮，2为摆线行星轮，H为系杆，3为输出机构。22122H2HHVzzzznnii行星轮的齿廓曲线不是渐开线，而是外摆线；中心内齿轮采用了针齿。三、谐波传动组成：具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器H。通常将波发生器作为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。其他行星传动简介柔轮转臂2122H2Hzzznni2111H1Hzzznni钢轮固定柔轮固定其他行星传动简介