機械設(shè)計基礎(chǔ)-輪系ppt課件

1、機構(gòu)與機械傳動,輪 系,一般情況下，一對圓柱齒輪的傳動比不大于57，對于各種不同的機械來說，采用一對齒輪傳動往往不能滿足工作要求。如,大傳動比傳動是如何實現(xiàn)的,機床的主軸轉(zhuǎn)速是可以調(diào)節(jié) 的，這又是如何實現(xiàn)的呢,像機床、鐘表等，都是依靠一系列彼此相互嚙合的齒輪所組成的齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)的。 這種用一系列彼此相互嚙合的齒輪將主動軸和從動軸連接起來的傳動裝置稱為齒輪系，簡稱輪系。 輪系可由圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿等各種類型的齒輪所組成。本章只討論軸系傳動比的計算和輪系在機械傳動中的作用,齒輪系,第一節(jié) 輪系的分類和應(yīng)用,一 輪系及其分類 1.根據(jù)齒輪的軸線是否互相平行分類,平面輪系 空間輪系,2.根

2、據(jù)輪系運轉(zhuǎn)時齒輪的軸線位置相對于機架是否固定分類,一) 定軸輪系,定義 運轉(zhuǎn)過程中各齒輪的幾何軸線位置相對于機架 的位置均固定不動的輪系,二) 行星輪系（周轉(zhuǎn)輪系,三) 復(fù)合輪系,定義 運轉(zhuǎn)過程中齒輪的軸線位置相對于機架的位置不 固定，而是繞某一固定軸回轉(zhuǎn)的輪系,定義 既不是簡單的定軸輪系，也不是單一的行星輪系。 而是他們之間的組合,定軸輪系（普通輪系,輪系運轉(zhuǎn)時，每個齒輪的幾何軸線位置相對機架均固定不變,平面定軸輪系 空間定軸輪系,行星輪系（周轉(zhuǎn)輪系,輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對機架不固定,而繞其它齒輪的軸線回轉(zhuǎn),行星輪主要由行星輪、行星架（系桿）和中心輪組成,由于行星輪系中一般

3、以中心輪和行星架作為運動的輸入或輸出構(gòu)件，它們的軸線與主軸線重合而承受外力矩，所以，我們把中心輪、行星輪和行星架稱為行星輪的基本構(gòu)件,1）根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不同，行星輪系可分為單級行星輪系和多級行星輪系,2）根據(jù)自由度的不同，行星輪系通?？煞譃楹唵涡行禽喯岛筒顒虞喯?行星輪系(F=1,差動輪系(F=2,這種兩個中心輪都不固定，自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系，稱為差動輪系,這種有一個中心輪固定，自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系，稱為行星輪系,復(fù)合輪系,輪系中，既有定軸輪系又有周轉(zhuǎn)輪系（跳過本頁圖形,復(fù)合輪系,定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,哪部分是定軸輪系？（軸上有沒有斜線,二 輪系的應(yīng)用 1.實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動,一對齒輪受結(jié)構(gòu)限制，

4、中心距較近,輪系節(jié)省材料、減輕重量、降低成本和空間,傳動距離相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同,兩軸距離較遠(yuǎn)而傳動比不大時,2.獲得大的傳動比,當(dāng)兩軸的傳動比較大時，若僅用一對齒輪傳動，則兩齒輪直徑相差很大。小齒輪易磨損、壽命短,一對齒輪傳動比一般不大于57 大傳動比可用定軸輪系多級傳動實現(xiàn)，也可利用周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系實現(xiàn),例如：啤酒大麥發(fā)酵池 為了使攪拌器緩慢移動，以達到充分?jǐn)嚢璧哪康?，在電機到移動齒輪間采用了一個行星減速器，其傳動比高達702.25,減速比越大，傳動效率越低。 （記住P130相關(guān)內(nèi)容,3.實現(xiàn)分路傳動,輸入軸的轉(zhuǎn)速一定時，利用輪系可將輸入的一種轉(zhuǎn)速同時傳動到幾根輸出軸上，使各輸出軸獲得

5、所需的不同轉(zhuǎn)速,4.實現(xiàn)變速傳動,5.實現(xiàn)轉(zhuǎn)向傳動,在主動軸轉(zhuǎn)向不變的條件下，利用惰輪可以改變輸出軸的轉(zhuǎn)向。如車床上走刀絲杠的三星輪換向機構(gòu),只改變輸出軸轉(zhuǎn)向、不改變傳動比大小的齒輪稱為惰輪,6.實現(xiàn)大功率傳動,為了減小傳動機構(gòu)的尺寸和重量，在大功率傳動中，廣泛采用行星輪系。由于行星輪系減速器的輸入軸和輸出軸在同一軸線上，行星輪在其周圍均勻?qū)ΨQ布置，尺寸十分緊湊，很適合于飛行器,7.用于運動的合成與分解,對于差動輪系（自由度為2）來說，它的三個基本構(gòu)件（中心輪、行星輪和行星架）都是運動的，必須給定其中任意兩個基本構(gòu)件的運動，第三個構(gòu)件才有確定的運動。這就是說，第三個構(gòu)件的運動是另兩個構(gòu)件運動的

6、合成,船用航向指示器,汽車后橋差速器,差速裝置,汽車后橋差速器的輪系可根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑大小自動分解，nH使n1 、n3符合轉(zhuǎn)彎的要求,差速裝置,小 結(jié),輪系的應(yīng)用特點如下,1）可獲得很大的傳動比,2）可作較遠(yuǎn)距離的傳動,3）可方便實現(xiàn)變速和變向要求,4）可實現(xiàn)運動的合成與分解,按輪系傳動時各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否都固定，分三大類,1）定軸輪系（普通輪系,2）周轉(zhuǎn)輪系,由若干對相互嚙合的齒輪所組成的傳動系統(tǒng)，稱為輪系,3）混合輪系,5）可實現(xiàn)分路傳動,非平行軸（空間）定軸輪系,定軸輪系中各輪轉(zhuǎn)向的表示方法,按照輪系中各齒輪的軸線是否平行，有兩種情況,平行軸（平面）定軸輪系,1、用標(biāo)注箭頭

7、來確定,2、通過數(shù)外嚙合齒輪的對數(shù)來確定,外嚙合齒輪的對數(shù)為偶數(shù)，則首末兩輪轉(zhuǎn)向相同 外嚙合齒輪的對數(shù)為奇數(shù)，則首末兩輪轉(zhuǎn)向相反,如何表示一對平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向,齒輪回轉(zhuǎn)方向,線速度方向,用線速度方向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向,如何表示一對圓錐齒輪的轉(zhuǎn)向,齒輪回轉(zhuǎn)方向,線速度方向,表示齒輪回轉(zhuǎn)方向,線速度方向,用線速度方向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向,如何表示蝸桿蝸輪傳動的轉(zhuǎn)向,蝸桿回轉(zhuǎn)方向,蝸輪回轉(zhuǎn)方向,蝸桿上一點線速度方向,右旋蝸桿,表示蝸桿、蝸輪回轉(zhuǎn)方向,蝸桿旋向影響蝸輪的回轉(zhuǎn)方向,如何判斷蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向,右旋蝸桿,左旋蝸桿,以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的指向為嚙合點處蝸輪的線速度方向,左手規(guī)則

8、,右手規(guī)則,以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的指向為嚙合點處蝸輪的線速度方向,蝸桿的轉(zhuǎn)向,一對圓柱齒輪傳動轉(zhuǎn)向的表達,外嚙合：兩輪轉(zhuǎn)向相反,內(nèi)嚙合：兩輪轉(zhuǎn)向相同,注：箭頭表示可見側(cè)圓周速度方向,一對圓錐齒輪傳動轉(zhuǎn)向的表達,兩箭頭同時指向嚙合點,兩箭頭同時相背嚙合點,1,2,1,2,思考,平行軸傳動的定軸輪系,1、用標(biāo)注箭頭來確定,2、因外嚙合齒輪的對數(shù)為偶數(shù)（2對），則1、5兩輪轉(zhuǎn)向相同,如何判斷以下定軸輪系中各輪的轉(zhuǎn)向,輪系中各輪回轉(zhuǎn)方向只能用箭頭標(biāo)注在圖上,非平行軸傳動的定軸輪系,思考,如何判斷以下定軸輪系中各輪的轉(zhuǎn)向,第二節(jié) 定軸輪系傳動比的計算,一 輪系的傳動比的定義 在輪系

9、中，輸入軸和輸出軸角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，稱為輪系的傳動比。 輪系傳動比的計算包括傳動比大小的計算和輸入軸與輸出軸兩者轉(zhuǎn)向的關(guān)系的確定。傳動比常用字母i表示，并在其右下角標(biāo)明其對應(yīng)的兩軸。例如iAB表示軸A與軸B的角速度之比,二 定軸輪系傳動比的計算 1.一對齒輪嚙合時傳動比的計算,外嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相反，其傳動比規(guī)定為負(fù),內(nèi)嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相同，其傳動比規(guī)定為正,平面輪系轉(zhuǎn)向的確定除了用正負(fù)號表示外，也可以用畫箭頭的方法表示。 外嚙合齒輪用反向的箭頭，內(nèi)嚙合齒輪用同向的箭頭,空間輪系轉(zhuǎn)向的確定，只能采用畫箭頭的方法。外嚙合的圓錐齒輪傳動，用兩箭頭同時指向或背離嚙合處來表示兩軸的實際

10、轉(zhuǎn)向。 蝸桿傳動的轉(zhuǎn)向，可根據(jù)主動輪左右手定則來判斷,兩箭頭同時指向嚙合點,兩箭頭同時相背嚙合點,2.定軸輪系傳動比的計算,輸入軸與輸出軸之間的傳動比為,輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為,一般定軸輪系的傳動比計算公式為,結(jié)論定軸輪系的傳動比為組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積，其大小等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比,箭頭法,3.定軸輪系傳動比方向的判斷,一對外嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相反，其傳動比前應(yīng)加 “”號,一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相同，其傳動比前應(yīng)加“+”號,該輪系中有3對外嚙合齒輪，則其傳動比公式前應(yīng)加(1)3,若傳動比的計算結(jié)果為正，

11、則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負(fù)則表示轉(zhuǎn)向相反,對于平面定軸輪系，傳動比應(yīng)為,方法1,方法2,箭頭法,空間定軸輪系中，若輸入軸輸出軸互相平行,傳動比方向判斷：畫箭頭 表示：在傳動比大小前加正負(fù)號,輸入、輸出輪的軸線不平行的情況,首、末兩輪的軸線互相平行時，傳動比計算式前可加“+”、“”號表示兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系，需用標(biāo)注箭頭法確定,首、末兩輪幾何軸線不平行時，只能在運動簡圖上依次標(biāo)出箭頭的方法確定,課堂測試： P142 第6、9題,設(shè)2為初始主動輪,解決思路由于周轉(zhuǎn)輪系的行星齒輪軸線不再固定，而是繞中心輪軸線旋轉(zhuǎn)，所以不能用計算定軸輪系傳動比的方法來計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比。倘若將周轉(zhuǎn)輪系中支承行星輪

12、的系桿H固定的話，周轉(zhuǎn)輪系便轉(zhuǎn)化為定軸輪系，其傳動比的計算問題也就迎刃而解,實現(xiàn)方法假設(shè)將運動的參照系移至系桿H上，站在系桿H上看輪系的運動，這時輪系中各輪相對于系桿H的運動已被轉(zhuǎn)化為定軸轉(zhuǎn)動,第二節(jié) 行星輪系傳動比的計算,實現(xiàn)過程利用反轉(zhuǎn)法給整個周轉(zhuǎn)輪系加上一個（wH）的公共角速度，便可將原周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系，這個假想的定軸輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)或轉(zhuǎn)化輪系,周轉(zhuǎn)輪系的 轉(zhuǎn)化機構(gòu),周轉(zhuǎn)輪系,轉(zhuǎn)化輪系與原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度關(guān)系,轉(zhuǎn)化機構(gòu)法,根據(jù)定軸輪系傳動比的公式，可寫出轉(zhuǎn)化輪系傳動比,計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比時應(yīng)注意的問題,1.轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比表達式中，含有原周轉(zhuǎn)輪系的各輪絕對角速度，可從中找出待求值,2.齒數(shù)比前的“+”、“”號按轉(zhuǎn)化輪系的判別方法確定,3. 前者是假想的轉(zhuǎn)化輪系中兩輪的傳動比，后者是兩輪真實的傳動比,4.上述公式僅適用于主、從動軸平行的情況,一收音機短波調(diào)諧緩動裝置傳動機構(gòu)如圖所示，已知齒數(shù)為：z1=83，z2= z2，z3=82，試求傳動比i H1,將3=0， z1=83