第十一章輪系及其設(shè)計(jì)

1、JM 返回返回第十一章第十一章JM 返回返回輪系及其設(shè)計(jì)輪系及其設(shè)計(jì) 齒輪系及其分類(lèi)齒輪系及其分類(lèi) 輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比 輪系的功用輪系的功用 輪系的設(shè)計(jì)輪系的設(shè)計(jì) 了解輪系的組成和分類(lèi)；了解輪系的組成和分類(lèi)； 掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動(dòng)比的計(jì)算方法；掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系的傳動(dòng)比的計(jì)算方法； 了解輪系的主要功用和輪系的設(shè)計(jì)方法了解輪系的主要功用和輪系的設(shè)計(jì)方法本章教學(xué)目的本章教學(xué)目的本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 輪系傳動(dòng)比的計(jì)算輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 輪系的功用輪系的功用JM 返回返回 11-1 11-1 齒輪系及其分類(lèi)齒輪系及其分類(lèi) 11-2 11-2

2、定軸齒輪系及其傳動(dòng)比定軸齒輪系及其傳動(dòng)比 11-3 11-3 周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動(dòng)比 11-4 11-4 復(fù)合齒輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合齒輪系及其傳動(dòng)比 11-5 11-5 輪系的功用輪系的功用 11-7 11-7 行星輪系的類(lèi)型選擇及設(shè)計(jì)行星輪系的類(lèi)型選擇及設(shè)計(jì)JM 返回返回齒輪系齒輪系：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱(chēng)為齒輪系11-1 11-1 齒輪系及其分類(lèi)齒輪系及其分類(lèi)JM 返回返回一、輪系的分類(lèi)：一、輪系的分類(lèi)： 指各齒輪軸線的位置都相對(duì)機(jī)架固定不動(dòng)的齒輪傳動(dòng)指各齒輪軸線的位置都相對(duì)機(jī)架固定不動(dòng)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)。NoImageNoImageJM 返回返回在定軸輪系中，所有

3、齒輪的在定軸輪系中，所有齒輪的軸線均平行軸線均平行在定軸輪系中，所有齒輪在定軸輪系中，所有齒輪的軸線不都平行。的軸線不都平行。1234JM 返回返回 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞其他輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞其他固定軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。固定軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。幾何軸線是運(yùn)動(dòng)的，至少有一個(gè)或有多個(gè)。幾何軸線是運(yùn)動(dòng)的，至少有一個(gè)或有多個(gè)。與行星輪嚙合的齒輪與行星輪嚙合的齒輪, ,用用“K”K”表示最多表示最多 有兩個(gè)；特殊時(shí)有一個(gè)。有兩個(gè)；特殊時(shí)有一個(gè)。持行星輪的構(gòu)件持行星輪的構(gòu)件, ,用用“H”H”表示。只有一個(gè)表示。只有一個(gè)1234HOOJM 返回返回2)周轉(zhuǎn)輪系的分類(lèi)周轉(zhuǎn)輪系的

4、分類(lèi)v差動(dòng)輪系：差動(dòng)輪系： 自由度為自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系。（2）根據(jù)基本構(gòu)件的組成分）根據(jù)基本構(gòu)件的組成分：v2K-H型：有型：有2個(gè)中心輪個(gè)中心輪。3K型型周轉(zhuǎn)輪周轉(zhuǎn)輪系系2K-H型周轉(zhuǎn)型周轉(zhuǎn)輪系輪系（1）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：v行星輪系：行星輪系： 自由度為自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系。的周轉(zhuǎn)輪系。v3K型：有型：有3個(gè)中心輪。個(gè)中心輪。F=3n-2PL-PH=34-2 4-2=2F=3n-2PL-PH=33-2 3-2=1JM 返回返回3.3.復(fù)合輪系：復(fù)合輪系： 既包含定軸輪系部分，又包含周轉(zhuǎn)輪系部分，或是由幾既包含定軸輪系部分，又包含周轉(zhuǎn)輪系部分，或是由幾部

5、分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。JM 返回返回JM 返回返回 i1m=1 /m mmi111321432 mmzzzzzzzzmm1433221 11-2 11-2 定軸齒輪系的傳動(dòng)比定軸齒輪系的傳動(dòng)比JM 返回返回 ：1 12 22 21 1121212pvp12vppJM 返回返回 1232112vp1vp212O2O2O1O1PttJM 返回返回Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3z z1 1 z z2 2 zz3 3 zz4 4 z z2 2 z z3 3 z z4 4 z z5 5 =z z1 1 zz3 3 zz4 4 z z3 3 z z4 4

6、z z5 5 =i15 = 1 /5JM 返回返回i14 = - - Z2Z1Z4Z3123456i16 = Z2Z1Z4Z3Z6Z512345678i18 =Z2Z1Z4Z3Z6Z5Z8Z71234例二JM 返回返回1、周轉(zhuǎn)齒輪系的轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)、周轉(zhuǎn)齒輪系的轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn) 由行星輪、中心輪、轉(zhuǎn)臂和機(jī)架組成。行星輪繞自身幾何由行星輪、中心輪、轉(zhuǎn)臂和機(jī)架組成。行星輪繞自身幾何軸線回轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時(shí)隨轉(zhuǎn)臂繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）。軸線回轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時(shí)隨轉(zhuǎn)臂繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）。OH312H31211-3 11-3 周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動(dòng)比233中心輪中心輪行星輪行星輪轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂HJM 返

7、回返回2、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（反轉(zhuǎn)法）、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（反轉(zhuǎn)法）- H 1 H 3假定轉(zhuǎn)向相同假定轉(zhuǎn)向相同123H123HJM 返回返回構(gòu)件名稱(chēng)構(gòu)件名稱(chēng)各構(gòu)件的絕對(duì)角速度各構(gòu)件的絕對(duì)角速度各構(gòu)件的相對(duì)角速度各構(gòu)件的相對(duì)角速度轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂中心輪中心輪1中心輪中心輪3 H 3 1 HH = H - H = 0 1H = 1 - H 3H = 3 - H 轉(zhuǎn)化齒輪系的傳動(dòng)比就可以按定軸齒輪系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)化齒輪系的傳動(dòng)比就可以按定軸齒輪系傳動(dòng)比求解：求解：13H3H1H3H1H13zzi Hi1313i1313iiH JM 返回返回1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 3、周轉(zhuǎn)輪

8、系傳動(dòng)比計(jì)算的一般公式、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的一般公式1. 上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。上式只適用于轉(zhuǎn)化輪系首末兩輪軸線平行的情況。 2. 齒數(shù)比之前要加齒數(shù)比之前要加“+”號(hào)或號(hào)或“”號(hào)來(lái)表示各對(duì)齒輪之間號(hào)來(lái)表示各對(duì)齒輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系。的轉(zhuǎn)向關(guān)系。 3. 將將1、n、H 的數(shù)值代入上式時(shí)，必須同時(shí)帶的數(shù)值代入上式時(shí)，必須同時(shí)帶“”號(hào)。號(hào)。 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：v正號(hào)機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為正號(hào)機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為“+”的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系v負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為“”的周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系JM 返回返回例例1：在圖示的輪系中，設(shè)在圖示的輪系中，

9、設(shè)z1=z2=30, z3=90, 試求在同一時(shí)間內(nèi)當(dāng)構(gòu)試求在同一時(shí)間內(nèi)當(dāng)構(gòu)件件1和和3的轉(zhuǎn)數(shù)分別為的轉(zhuǎn)數(shù)分別為n1=1, n3=-1(設(shè)逆時(shí)針為正設(shè)逆時(shí)針為正)時(shí)，時(shí)，nH及及i1H的值。的值。1321323113zzzzzznnnniHHH HHnn331 21 Hn211 HHnni（負(fù)號(hào)表明二者的轉(zhuǎn)向相反）（負(fù)號(hào)表明二者的轉(zhuǎn)向相反）3309011 HHnn此輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為此輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為：解解：JM 返回返回例例2：已知齒數(shù)：已知齒數(shù)z1=30， z2=20， z2= z3 = 25， n1=100r/min，n3=200r/min。 求求nH。1H2322213解

10、：解：2132H3H1H13zzzznnnni 1） n1與與n3 同向，同向， n1=100r/minn3=200r/min代入，可得代入，可得25302520n200n100iHHH13 nH=-100r/min25302520n200n100iHHH13 nH=700r/min可得可得所求轉(zhuǎn)速的方向，須由計(jì)算結(jié)果得正負(fù)號(hào)來(lái)決定，決不能在圖形所求轉(zhuǎn)速的方向，須由計(jì)算結(jié)果得正負(fù)號(hào)來(lái)決定，決不能在圖形中直觀判斷！中直觀判斷！2） n1與與n3 反向，即用反向，即用 n1=100r/min，n3= -200r/min代入代入，JM 返回返回OHK(3)H212O1例例3:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已

11、知在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已知 z1=100, z2=101, z2=100, z3=99,試求傳動(dòng)比試求傳動(dòng)比 iH1。輪輪3為固定輪為固定輪(即即n3=0)HHii1311 10000999910010099101213213 zzzziH)10000(100001100009999111 HHii 當(dāng)系桿轉(zhuǎn)當(dāng)系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時(shí)，輪轉(zhuǎn)時(shí)，輪1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。向相同。解解：該輪系為行星輪系，其傳動(dòng)比：該輪系為行星輪系，其傳動(dòng)比：JM 返回返回例例3（續(xù)（續(xù))v若將若將z3由由99改為改為100，則，則100001010010010010010121321

12、3 zzzziH1001100001010011 Hi當(dāng)系桿轉(zhuǎn)當(dāng)系桿轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)時(shí)，輪轉(zhuǎn)時(shí)，輪1反向反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。1001 Hi行星輪系中行星輪系中從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向不僅與不僅與主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向有關(guān)，有關(guān)，而且與輪系中而且與輪系中各輪的齒數(shù)各輪的齒數(shù)有關(guān)。有關(guān)。OHK(3)H212O1JM 返回返回1. 對(duì)于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪對(duì)于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪2與與中心輪中心輪1或或3的角速度關(guān)系可以表示為：的角速度關(guān)系可以表示為：;122112zziHHH 233223zziHHH 2. 對(duì)于由對(duì)于由圓錐齒輪圓錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行

13、星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線HH 22HHHi 2112 上述公式只可用來(lái)計(jì)算基本構(gòu)件的角速度，而上述公式只可用來(lái)計(jì)算基本構(gòu)件的角速度，而不能不能用來(lái)計(jì)算行星輪的角速度。用來(lái)計(jì)算行星輪的角速度。JM 返回返回小結(jié)：小結(jié)：1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定 1、 n和和 H中的兩個(gè)，第三個(gè)就可以由上式求出。中的兩個(gè)，第三個(gè)就可以由上式求出。對(duì)于行星輪系，有一個(gè)中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時(shí)在另一對(duì)于行星輪系，有一個(gè)中心輪的轉(zhuǎn)速為零，這時(shí)在另一中心輪和系桿的角速度中，只要再給定一個(gè)，其

14、運(yùn)動(dòng)便是中心輪和系桿的角速度中，只要再給定一個(gè)，其運(yùn)動(dòng)便是確定的了，利用上式便求出該輪系的傳動(dòng)比為：確定的了，利用上式便求出該輪系的傳動(dòng)比為：JM 返回返回 1 1、復(fù)合齒輪系：、復(fù)合齒輪系：既含有定軸齒輪系，又含有行星齒輪系既含有定軸齒輪系，又含有行星齒輪系 ， 或者含有多個(gè)行星齒輪系的傳動(dòng)?；蛘吆卸鄠€(gè)行星齒輪系的傳動(dòng)。11-4復(fù)合輪系的傳動(dòng)比復(fù)合輪系的傳動(dòng)比JM 返回返回A331254KBBBi11 J)1 ( 3513zzzzJM 返回返回 BBi11BA51)1)(1(5 313zzzzi1A i5BA331254JKB5AJM 返回返回JM 返回返回已知：已知：z z1 1=30=

15、30， z z2 2=20=20， z z22=30=30， z z3 3 = = 2525， z z4 4 = = 100 100 n n1 1=100r/min=100r/min， 求求i i1H1H。OH12324H2342）分列方程）分列方程3）聯(lián)立求解：）聯(lián)立求解：1）分清輪系：分清輪系：,zzzznnnn3243H4H2 1221zznn 1-2為兩定軸輪系，為兩定軸輪系，2-3-4, H為行星輪系。為行星輪系。0,42nnn21212nzzn914) 1(122411zzzznniHH（方向與（方向與n1同向）同向）JM 返回返回例例 ：已知：已知z1= 1(右旋右旋), z1=

16、101, z2=99, z4=100, z5=1(右旋右旋), z5=100, z2= z4 , n1=100r/min，試求轉(zhuǎn)臂，試求轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速nH。解：解： 1 1、分清輪系、分清輪系2、分列方程、分列方程1zzzznnnn3243H4H2 2221221nn,99100n,zznn 444514541,100101,nnnzzzznn3 聯(lián)立求解聯(lián)立求解 min/r198001n,1n100101n99100HHH （方向與（方向與n2同向）同向）2342-3-4, H為行星輪系；為行星輪系；1-2，1-5-5-4為兩定軸輪系。為兩定軸輪系。115543422HJM 返回返回例：

17、已知例：已知: z1=50，z2=100，z3 = z4 = 40, z4 =41, z5 =39, 求求: i13 。解解:1:1、分清輪系、分清輪系: : 3-4-4-5, 2(H)組成行星輪系組成行星輪系; ;1-2組成組成兩定軸輪系。兩定軸輪系。2、分列方程、分列方程3、 聯(lián)立求解聯(lián)立求解 3452144354H5H3H35zzzzi (a)122112zzi (b)41zzzz1zzi 4354123113 39i41z,39z1354 H2 5, 0 其中其中HHHHii353553531改變齒數(shù)可實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)！改變齒數(shù)可實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)！組合機(jī)床走刀機(jī)構(gòu)組合機(jī)床走刀機(jī)構(gòu)4543JM

18、返回返回1634252H(a)H1313452H2(c)圖圖(a)1、2、2、3、H為為F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)4、5、6、H為為F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系46H46H46H4zz1i1nni (b)46 213241zz1zzzz1nn (b)634152H2H1JM 返回返回如圖如圖(b), 1、2、2、3、H組成組成 F = 1的行星齒輪系的行星齒輪系142H3(a)24(b)1H32 223K型齒型齒輪系輪系 2132H13H13H1zzzz1i1nni (a)齒輪齒輪3、2、2、4、H組成組成 F = 1的行星齒輪系的行星