機械原理第十一章--輪系.

1、第十一章第十一章 齒輪系及其設(shè)計齒輪系及其設(shè)計11-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類11-2 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比11-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比11-4 復合輪系的傳動比復合輪系的傳動比11-5 輪系的功用輪系的功用11-6 行星輪系的效率行星輪系的效率11-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識11-1 齒輪系及其分類齒輪系及其分類1應(yīng)用例11-1 導彈發(fā)射快速反應(yīng)裝置（動畫）例11-2 汽車后輪中的傳動機構(gòu)（圖片、動畫）2分類（1）定軸輪系（普通輪系）（2）周轉(zhuǎn)輪系 即由行星輪、行星架及太陽輪組成，其中輸入與輸出運動構(gòu)件稱為基本構(gòu)件

2、。其類型有：1）按自由度數(shù)目分差動輪系（F2）行星輪系（F1）2）按基本構(gòu)件分2K-H型和3K型（3）復合輪系齒輪系及其分類齒輪系及其分類(2/2) 等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積；11-2 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比 所謂定軸輪系的傳動比，是指輪系中首、末兩構(gòu)件的角速度之比。 輪系的傳動比包括傳動比的大小和首末兩構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系兩方面內(nèi)容。1傳動比大小的計算 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比 所有從動輪齒數(shù)的連乘積所有主動輪齒數(shù)的連乘積 也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，即 一般用標注箭頭的方法來確定。2首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定定軸輪系的首

3、、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系， 是輪系中不影響輪系的傳動比的大小，而僅起中間過渡和改變從動輪轉(zhuǎn)向作用的齒輪。過輪或中介輪定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比(2/2)三、輸出軸轉(zhuǎn)向的表示三、輸出軸轉(zhuǎn)向的表示 3、首末兩軸平行（平面或空間定軸輪系）、首末兩軸平行（平面或空間定軸輪系） 輪輪4 4惰輪：惰輪： 不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向 2、首末兩軸不平行（空間定軸輪系）、首末兩軸不平行（空間定軸輪系） 圖上用箭頭表示圖上用箭頭表示 1 1、所有軸線都平行（平面定軸輪系）、所有軸線都平行（平面定軸輪系） 所有主動輪齒數(shù)的乘積所有從動輪齒數(shù)的乘積mBAAB)1(im

4、m外嚙合的次數(shù)外嚙合的次數(shù) 用用“+”+”、“-”-”表示。表示。 用用“+”+”、“-”-”表示。表示。 則其轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為：先來觀察和比較一下周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系。 可見，周轉(zhuǎn)輪系的傳動比就不能直接按定軸輪系傳動比的求法來計算。1周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系 根據(jù)相對運動原理，若給定整個周轉(zhuǎn)輪系一個-H的反轉(zhuǎn)運動之后，所轉(zhuǎn)化得到的定軸輪系， 因此，周轉(zhuǎn)輪系的傳動比就可以通過對其轉(zhuǎn)化輪系傳動比的計算來進行求解的。 就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機構(gòu)。2差動輪系的傳動比設(shè)差動輪系中的兩個太陽輪分別為m和n，行星輪架為H，11-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比HnHmHnHmHmni在轉(zhuǎn)化輪系中由

5、m至n各從動輪齒數(shù)的乘積在轉(zhuǎn)化輪系中由m至n各主動輪齒數(shù)的乘積式中“”號應(yīng)根據(jù)其轉(zhuǎn)化輪系中m、n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來確定。而m、n、H均為代數(shù)值，在使用時要帶有相應(yīng)的“”號。 因此，差動輪系的傳動比就可以根據(jù)其轉(zhuǎn)化輪系的傳動比計算出的m、n、H大小來求得。3行星輪系的傳動比 由于具有固定太陽輪的周轉(zhuǎn)輪系必定為行星輪系，故行星輪系傳動比的一般表達式為iiHmnmH1iiHnmnH1或周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比(2/2)例11-3 差動輪系的傳動比計算例11-4 行星輪系的傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系的傳動比(2/3)11-4 復合輪系的傳動比復合輪系的傳動比 對于復合輪系，既不能將其視為

6、單一的定軸輪系來計算其傳動比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來計算其傳動比。 而唯一正確的方法是將它所包含的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系部分分開，并分別列出其傳動比的計算公式，然后進行聯(lián)立求解。 因此，復合輪系傳動比的計算方法及步驟可概括為：1）正確劃分輪系；2）分別列出算式；3）進行聯(lián)立求解。例11-5 復合輪系傳動比的計算例11-6 卷揚機減速器傳動比的計算其中正確劃分輪系是關(guān)鍵，主要是要將周轉(zhuǎn)輪系先劃分出來，即先要找到行星輪。復合輪系的傳動比復合輪系的傳動比(2/2)12233445n5n1H例：圖示輪系中，已知例：圖示輪系中，已知z1=30，z2=26，z2=z3=z3=z4=21，z4=80，z

7、5=2（右旋），又知齒輪（右旋），又知齒輪1的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n1=260r/min（方向如圖所示），（方向如圖所示），蝸桿蝸桿5的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n5=260r/min（方向如圖所示），求傳動比（方向如圖所示），求傳動比i1H和和H的的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向。解：解：1、2為定軸輪系為定軸輪系 122112zznni1212nzzn 455 45 4zznni5 45 4nzzn 243 2434 24 2zzzzzznnnniHH 44 22nnnn1 4 254121 24)1 (nzzzznzzzznHmin/25.153rnH方向如圖所示 4、5為定軸輪系 方向如圖所示 2、3、4、H為周轉(zhuǎn)輪系 代入得：n

8、H為正，所以轉(zhuǎn)向同2或4。 又2-2，4-4分別為雙聯(lián)齒輪，所以1、2為定軸輪系 11-5 輪系的功用輪系的功用1實現(xiàn)分路傳動2實現(xiàn)大傳動比3實現(xiàn)變速傳動4實現(xiàn)換向傳動例 11-7 某航空傳動機構(gòu)附件的傳動系統(tǒng)例 11-8 現(xiàn)實傳動比i10齒輪傳動例11-9 車床走刀絲桿的三星輪換向機構(gòu)5實現(xiàn)運動合成與分解6實現(xiàn)大功率傳動定軸輪系行星輪系11-6 行星輪系的效率行星輪系的效率行星輪系主要應(yīng)用于動力傳動，需進行效率分析。1機械效率的一般計算式 設(shè)一機械的輸入功率為Pd、輸出功率為Pr和摩擦功率為Pf，則機械的效率的計算式為：/()rrfPPP1/(1/)frP P 對于 一個具體機械，因Pd、P

9、r一般為已知，故計算的關(guān)鍵是要求出Pf值。()/1/dfdfdPPPPP (a)(b)或2輪系中的摩擦損失功率Pf的確定Pf主要取決于輪系中各運動副中的作用力運動副元素間的摩擦系數(shù)相對運動速度的大小 因行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中上述各因素均不改變，故它們的摩擦損失功率應(yīng)相等，即PfPfH。而PfH確定如下： 設(shè)輪1為主動輪，其轉(zhuǎn)矩為M1，則輪1所傳遞的功率為P1M11 （c）123H而在轉(zhuǎn)化輪系所傳遞的功率為P1HM1(1H)P1(1iH1) （d）行星輪系的效率行星輪系的效率(2/4) 它等于由輪1到輪n之間各對嚙合 齒輪傳動效率的連乘積。 故可簡化為均按主動計算，并取PfH的絕對值，即 表明輪

10、1在 轉(zhuǎn)化輪系中為主動；當M1與(1H)同號時，則P1H 0，反之，則為從動。在這兩種情況下，PfH 值相差不大，PfH|P1H|(11nH)|P1(1iH1)|(11nH ) （e）式中1nH 為轉(zhuǎn)化輪系的效率，3行星輪系的效率計算1H(P1Pf)/P11|11/i1H|(11nH)（1）若輪1為主動輪，則P1為輸入功率；由式(b)知其效率為（2）若輪1為從動輪，則P1為輸出功率；由式(a)知其效率為H1|P1|/(|P1|+Pf)1/1+|1iH1|(11nH)行星輪系的效率行星輪系的效率(3/4)結(jié)論 當1nH一定時，行星輪系的效率就是其傳動比的函數(shù)。例11-10 行星輪系的效率曲線行星

11、輪系的效率行星輪系的效率(4/4) 上面對輪系效率的計算問題進行了初步的討論。由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響效率的因素（如攪油損失、行星輪在公轉(zhuǎn)中的離心慣性力等）沒有考慮，致使理論計算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動裝置的實際效率。所以，如有必要應(yīng)在行星輪系制成之后，用實驗的方法進行效率的測定。11-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識1行星輪系的類型選擇 行星輪系的類型很多，在相同的條件下，采用不同的類型，可以使輪系的外廓尺寸、重量和效率相差很多。 因此，在設(shè)計行星輪系時，應(yīng)重視輪系類型的選擇。其選擇原則為：首先，應(yīng)滿足傳動的范圍。例11

12、-11 2K-H型行星輪系的傳動比范圍其次，應(yīng)考慮傳動效率的高低。動力傳動應(yīng)采用負號機構(gòu)；當要求有較大傳動比時，可采用幾個負號機構(gòu)或與定軸輪系的復合或3K型輪系。第三，應(yīng)該注意輪系中的功率流動問題。此外，還應(yīng)考慮輪系的外廓尺寸、重量等要求。2行星輪系各輪齒數(shù)的確定（1）單排行星輪系的配齒條件1）滿足傳動比比要求2）滿足同心條件3）滿足均布安裝均布安裝條件4）滿足鄰鄰接條件z3/z1 i1H1z3z12z2(z1z3)/k N（z1z2)sin(180/k) z2 + 2h *（2）雙排行星輪系的配齒條件3行星輪系的均均載裝裝置行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識行星輪系的類型選擇及設(shè)計的基本知識(2/2)汽車后輪中的傳動機構(gòu)汽車后輪中的傳動機構(gòu)定軸輪系找法：定軸輪系找法：周轉(zhuǎn)輪系找法：周轉(zhuǎn)輪系找法：軸線固定，且互相嚙合的一系列齒輪和機架