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第五章轮系§5-1轮系的类型§5-2定轴轮系及其传动比指导老师：戴明讲课人:付勇，张黎§5－1轮系的类型§5－1齿轮的类型一、定义：由齿轮组成的传动系统－简称轮系。在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速和换向，常常要采用多对齿轮进行传动，如机床、汽车上使用的变速箱、差速器，工程上广泛应用的齿轮减速器等。这种由多对齿轮所组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。差速器轮系分类周转轮系（轴有公转）定轴轮系（轴线固定）复合轮系（两者混合）差动轮系（F=2）行星轮系（F=1）平面定轴轮系空间定轴轮系二、轮系分类根据齿轮系运转时齿轮的轴线位置相对于机架是否固定，可将齿轮系分为三大类：定轴齿轮系、周转轮系和复合轮系。机床变速箱传动系统圆椎圆柱齿轮减速器1．定轴轮系当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线位置相对于机架固定不变，也称普通轮系。轮系的分类2．周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对于机架的位置是不固定的，而是绕另一个齿轮的几何轴线转动。亦称为行星轮系。3．混合轮系在轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。1．可获得很大的传动比一对齿轮传动的传动比不能过大（一般i12=3~5，imax≤8），而采用轮系传动可以获得很大的传动比，可达10000，以满足低速工作的要求。例三对蜗轮蜗杆传动，三个蜗杆均为双头蜗杆，三个蜗轮的齿数均为40，则可得到8000的传动比。轮系的应用特点2．可作较远距离的传动两轴中心距较大时，如用一对齿轮传动，则两齿轮的结构尺寸必然很大，导致传动机构庞大。3．可以方便地实现变速和变向要求滑移齿轮变速机构4．可以实现运动的合成与分解采用行星轮系，可以将两个独立的运动合成为一个运动，或将一个运动分解为两个独立的运动。运动的合成与分解一、轮系的传动比轮系始端主动轮与末端从动轮的转速之比值，称为轮系的传动比，用表示。i11kknin=式中——主动轮1的转速，；——从动轮的转速，。1nknk/minr/minr轮系传动比的计算，包括计算传动比的大小和确定从动轮的转向。§5-2定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算1.一对齿轮的传动比2.设主动轮1的转速和齿数为、，从动轮2的转速和齿数为、，其传动比大小等于1n1z2n2z121221nzinz==a.圆柱齿轮：圆柱齿轮传动的两轮轴线相平行。对于外啮合传动，两轮转向相反，传动比可用负号表示；内啮合传动，两轮转向相同，传动比用正号表示。故其传动比可写为±121221nzinz==?两轮的转向关系也可在图上用箭头来表示。如图所示，以箭头方向表示主动轮看得见一侧的运动方向。用反向箭头(箭头相对或相背)来表示外啮合时两轮的相反转向，用同向箭头表示内啮合传动两轮的相同转向。圆柱齿轮传动外啮合直齿传动内啮合直齿传动±外啮合斜齿传动内啮合斜齿传动c.蜗杆传动:由于蜗杆传动两轴线在空间相交错成90°，同样，其转向关系亦不能用传动比的正负来表示，只能用画箭头的方法来确定。如图所示。用左右手螺旋定则判断。b.圆锥齿轮:由于圆锥齿轮的轴线相交，不能说两轮的转向是相同或相反。因此，其转向关系便不能用传动比的正负来表示，只能在图上用箭头表示。两轮的转向箭头必须同时指向节点，或同时背离节点。圆锥齿轮传动蜗杆传动如何判断蜗杆、蜗轮的转向？蜗杆传动1、蜗杆传动2右旋蜗杆左旋蜗杆以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向即是蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的运动方向应与此相反，故蜗轮上的啮合点应向左运动，从而使蜗轮逆时针转动。右手规则左手规则以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向即是蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的运动方向应与此相反，故蜗轮上的啮合点应向右运动，从而使蜗轮逆时针转动。蜗杆的转向2121右旋蜗杆21左旋蜗杆12伸出右手伸出左手左右手螺旋定则：先判断旋向，是左旋（伸出左手），还是右旋（伸出右手），四指指向蜗杆转向，拇指指向蜗杆相对蜗轮的运动方向，→（反向）蜗轮的运动方向。在图所示的定轴轮系中，齿轮1为始端主动轮，齿轮5为末端从动轮，则轮系传动比为。下面讨论计算大小的方法。2.定轴轮系传动比大小的计算设各轮齿数分别为、、、、、、，各对齿轮传动的传动比为:1155nin=1z2z3z5z15i121221nzinz==2'32'332'nzinz==343443nzinz==4'54'554'nzinz=='4z4z'2z上式表明，该定轴轮系的传动比为各级传动比的连乘积，其大小等于各对齿轮中的从动轮齿数连乘积与主动轮齿数连乘积之比。将以上等式两边连乘可得由上式观察可知，故得2'2nn=4'4nn='4534'23125443322154343212''''zzzzzzzznnnnnnnniiii'4'21542544332215'4343'2125115''zzzzzznnnnnnnniiiinni图中的齿轮3同时与两个齿轮相啮合，与齿轮2′啮合时为从动轮，与齿轮4啮合时为主动轮，故在传动比计算式的分子分母中同时出现而互相抵消。这说明齿轮3齿数的多少不影响传动比的大小。但齿轮3能使从动轮的转向改变。这种齿轮称为惰轮或过桥轮。上述结论也适用于任何定轴轮系。设齿轮1为始端主动轮，齿轮K为末端从动轮，则轮系传动比大小的计算通式为：当主动轮转速已知时，从动轮的转速为。11kknin从动轮齿轮连乘积主动轮齿轮连乘积==11/kknni=3z由圆柱齿轮组成的定轴轮系，各轮轴线互相平行，主从动轮的转向不是相同就是相反，其转向关系可以用传动比的正负号表示。当二者转向相同时用正号，相反时用负号。由于每对外啮合传动二轮转向相反，若轮系中有对外啮合传动，则主动轮至从动轮的回转方向将改变次。因此传动比的正负号取决于外啮合齿轮对数，轮系主从动轮转向的异同，可用来判定。将其放在齿数连乘积之比的前面，则有3.从动轮转向的确定(1)法(1)m-mm(1)m-可直接计算出传动比的大小和正负，这对计算圆柱齿轮组成的定轴轮系的传动比较为简便。m11(1)mkknin从动轮齿轮连乘积主动轮齿轮连乘积==-注意：法只适用于圆柱齿轮所组成的定轴轮系。(1)m-先画出主动轮的转向箭头，根据前述一对齿轮传动转向的箭头表示法，依次画出各轮的转向。(2)画箭头法对于含有圆锥齿轮、蜗杆传动的定轴轮系，由于在轴线不平行的两齿轮传动比前加正负号没有意义，所以从动轮的转向只能用逐对标定齿轮转向箭头的方法来确定，而不能采用法。总之，画箭头法是确定定轴轮系从动轮转向的普遍适用的基本方法。(1)m-