機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第5章輪系

1、第 16 次課授課計(jì)劃 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程 環(huán)境本071-2 班級 09年 10月19日 章節(jié)名稱第5章 輪系5-1 輪系的類型5-2 定軸輪系及其傳動(dòng)比5-3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比 教學(xué)內(nèi)容1、輪系的類型；2、定軸輪系傳動(dòng)比；3、周轉(zhuǎn)輪系的組成； 4、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比教學(xué)目的與 要 求1.理解輪系的概念和類型；2.熟練掌握定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法；3.掌握周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法； 重 點(diǎn)1、定軸輪系傳動(dòng)比；2、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比；難 點(diǎn)1、定軸輪系傳動(dòng)比；2、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比；作 業(yè)P85： 5-1；5-2；5-3； 5-8； 5-9； 5-10；教學(xué)手段多媒體參考資料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識要點(diǎn)及習(xí)題解

2、析 第第5 5章章 輪系及其設(shè)計(jì)輪系及其設(shè)計(jì)51 輪系及其分類輪系及其分類52 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比53 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比54 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比復(fù)合輪系的傳動(dòng)比55 輪系的應(yīng)用輪系的應(yīng)用由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系。51 齒輪系及其分類51 輪系及其分類51 輪系及其分類一、定軸輪系一、定軸輪系輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各輪的幾何軸線相對于機(jī)架的位置都是固定不動(dòng)的。平面輪系：各輪軸線均平行。51 輪系及其分類空間輪系：各輪軸線不平行。2、構(gòu)造：1、3-中心輪（太陽輪）H-系桿 (行星架、轉(zhuǎn)臂)13H22基本構(gòu)件輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一個(gè) 齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)

3、。二、周轉(zhuǎn)輪系二、周轉(zhuǎn)輪系（回轉(zhuǎn)軸線重合）行星輪定義：1、51 輪系及其分類3 3、分類分類： 按自由度分：按自由度分：中心輪中心輪1、3均不固定均不固定132H13H2-差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系Ph=2F=3n- -2Pl - - Ph=34- -24- -2=2n=4Pl =4特征特征:51 輪系及其分類 按自由度分：按自由度分：F=2 差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系n=3132H132H行星輪系行星輪系中心輪中心輪1 1、3 3均不固定均不固定特征：特征：Pl = =3Ph= =2F=3n- -2Pl - - Ph=33- -23- -2=1特征：特征：中心輪中心輪1 1或或3 3有一個(gè)固定有一個(gè)固定3 3、

4、分類分類：51 輪系及其分類 按自由度分：按自由度分：中心輪中心輪1固定（外齒輪）固定（外齒輪）F=1 行星輪系行星輪系中心輪中心輪3固定（內(nèi)齒輪）固定（內(nèi)齒輪） F=1 行星輪系行星輪系3 3、分類分類：51 輪系及其分類周轉(zhuǎn)輪系的判別112233HH若均不固定-差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系有一個(gè)固定-行星輪系行星輪系不固定-差動(dòng)輪系固定-行星輪系若12H1o51 輪系及其分類 按中心輪個(gè)數(shù)分按中心輪個(gè)數(shù)分： ( (基本構(gòu)件基本構(gòu)件) )2K-H2K-H中心輪用中心輪用K K，系桿用，系桿用H H 表示。表示。132H單排單排3 3、分類分類：51 齒輪系及其分類 按中心輪個(gè)數(shù)分按中心輪個(gè)數(shù)分：( (基

5、本構(gòu)件基本構(gòu)件) )中心輪用中心輪用K K，系桿用，系桿用HH表示。表示。23H122K-H2K-H雙排雙排3 3、分類分類：51 齒輪系及其分類 按中心輪個(gè)數(shù)分：按中心輪個(gè)數(shù)分：( (基本構(gòu)件基本構(gòu)件) )3K3K中心輪個(gè)數(shù)為中心輪個(gè)數(shù)為K K，系桿用，系桿用HH表示。表示。13224H3 3、分類分類：51 輪系及其分類51 輪系及其分類三、混合輪系和復(fù)合輪系三、混合輪系和復(fù)合輪系定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系混合輪系周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系分隔29輪系的分類按軸線間的相對位置分按軸線是否固定定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系混合輪系、混合輪系平面輪系空間輪系51 輪系及其分類從計(jì)算輪系的傳動(dòng)比來看從計(jì)算輪系的傳動(dòng)比

6、來看溫故知新輪系的分類按軸線間的相對位置分按軸線是否固定定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系混合輪系、混合輪系平面輪系空間輪系52 定軸輪系的傳動(dòng)比一、傳動(dòng)比：一、傳動(dòng)比：輸入軸與輸出軸角速度（轉(zhuǎn)速）之比。ABBABAABzznniBAAABBABABABzziABABzzi1、一對嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比大?。?、一對嚙合傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系：52 定軸輪系的傳動(dòng)比1233445求：i15122112zzi233223zzi344343zzi455454zzi5115i5443322154432312iiii45342312zzzzzzzz所有主動(dòng)輪齒數(shù)之積到從所有從動(dòng)輪齒數(shù)之積到從推廣：BABAiBAAB主從zz二

7、、舉例：二、舉例：52 定軸輪系的傳動(dòng)比1233445主從zziBAAB討論討論每對齒輪的主、從關(guān)系是由AB的運(yùn)動(dòng)方向確定的；若AB兩軸線平行，iAB可用“ ”表示，“+”表示轉(zhuǎn)向相同，“”表示轉(zhuǎn)向相反；若AB兩軸線不平行，iAB則用箭頭表示；4534231215zzzzzzzzi對平面輪系，傳動(dòng)比總有“ ”號，其符號可用箭頭法，也可用(-1)m確定，對空間輪系，只能用箭頭法確定轉(zhuǎn)向；輪2在傳動(dòng)比式中不起作用，稱為“惰輪”。外嚙合次數(shù)；m53 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比如何求周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比如何求周轉(zhuǎn)輪系“定軸輪系”理論依據(jù)：各構(gòu)件加各構(gòu)件加“ - H H”繞繞O1123H1o1oHH1

8、H2H3前提條件： 保證各個(gè)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)不變一、傳動(dòng)比計(jì)算一、傳動(dòng)比計(jì)算機(jī)構(gòu)各構(gòu)件加上同一角速度，各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)不變。設(shè)各構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)）5353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比123H123H1o思 路：所有主動(dòng)輪齒數(shù)之積到從所有從動(dòng)輪齒數(shù)之積到從BABAiBAAB主從zz1233445溫故知新溫故知新定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)比的大小計(jì)算傳動(dòng)比的大小計(jì)算轉(zhuǎn)向關(guān)系的表示方轉(zhuǎn)向關(guān)系的表示方法法 若AB兩軸線平行，可用“ ”表示： “+”表示轉(zhuǎn)向相同 “”表示轉(zhuǎn)向相反 對平面平面輪系，傳動(dòng)比總有“ ”號，其符號 可用箭頭法，也可用(-1)m確定， 對空間空間輪系，只能用箭頭

9、法確定轉(zhuǎn)向若AB兩軸線不平行，iAB則用箭頭用箭頭表示外嚙合次數(shù)；m周轉(zhuǎn)輪系“定軸輪系”理論依據(jù)：各構(gòu)件加各構(gòu)件加“ - H H”繞繞O1123H1o1oHH1H2H3前提條件： 保證各個(gè)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)不變一、傳動(dòng)比計(jì)算一、傳動(dòng)比計(jì)算機(jī)構(gòu)各構(gòu)件加上同一角速度，各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)不變。設(shè)各構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)）5353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比123H1o思 路：123H1o1o123H1oHH1H2H3構(gòu)件構(gòu)件轉(zhuǎn)化前（周轉(zhuǎn)輪系）轉(zhuǎn)化前（周轉(zhuǎn)輪系）轉(zhuǎn)化后（轉(zhuǎn)化后（“定軸輪系定軸輪系” ）123H機(jī)架機(jī)架1H1H223H3H0HHH3HHH2H1HH005353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比

10、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比123H1o1o123H1oH1H2H3轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比：Hi13HH31HH3113zz“”號表示在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，輪1、輪3的轉(zhuǎn)向相反。主從通式：zziHBHAHBHAHABH1H3H22312zzzz5353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比主從通式：zziHBHAHBHAHAB注意：注意： 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的角速比ABHABii 由轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)按定軸輪系計(jì)算方法求得。主從zz其中：“”僅表示轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)向，而不是各 在 中，已知其二，可求其一；它們既包含大小又包含轉(zhuǎn)向，若已知的兩轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向相同，同號值代入；否則異號值代入。求得的轉(zhuǎn)速方向與其符號相同的已知轉(zhuǎn)速方向一致。HBA、

11、5353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比構(gòu)件的真實(shí)轉(zhuǎn)向。 任何時(shí)候均不能直接在周轉(zhuǎn)輪系上用(-1)m或箭頭直接判 斷從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向 三軸線必須平行，否則不能應(yīng)用上式。HBA、 當(dāng)B=0時(shí)133113zziHHHHHHi2112HHAHABiAHi1HABAHii1 行星輪系HH225353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比主從通式：zziHBHAHBHAHAB123H注意：注意：。，求，已知Hizz1319030123HHnn111311zziH430901HHHHHHHnnnnnni313131132132zzzz2132zzzzHn1Hn2Hn35353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比例

12、例111 解：二、舉例二、舉例行星輪系1、H轉(zhuǎn)向相同。，求，1322199100101100Hizzzz1223H解：Hi11100100991011100001100001Hi1003z若10010010110011Hi10011001HiHHHHHnnnnnni3131132) 1(HHnnn012312zzzz2312zzzz2) 1(2312zzzz2) 1(213211zzzziH1、H轉(zhuǎn)向相同1、H轉(zhuǎn)向相反Hn1Hn3Hn25353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比例例112 行星輪系，已知504030203221zzzz123H2解：解：HHHnnnni31132312zzzz

13、402050302001001HHnnrpm.nH6595求求 402050302001002HHnnrpm.nH22165與與n1、n3轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同21 ）（Hn3Hn1Hn25353 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比，min/rnmin/rn20010031例例113 （1）當(dāng)）當(dāng)n1與與n3轉(zhuǎn)向相反時(shí)，轉(zhuǎn)向相反時(shí)， n3的大小和方向；的大小和方向；（2）當(dāng)）當(dāng)n1與與n3轉(zhuǎn)向相同時(shí)，轉(zhuǎn)向相同時(shí)， n3的大小和方向。的大小和方向。與與n n1 1轉(zhuǎn)向相反、轉(zhuǎn)向相反、與與n n3 3轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系混合輪系混合輪系周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系復(fù)合輪系組合輪

14、系組合輪系5454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比一、求解步驟一、求解步驟1、劃分輪系（關(guān)鍵）定軸輪系行星輪系2、分別建立各輪系的傳動(dòng)比方程H223344225454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比111、劃分輪系2、分別建立各輪系的傳動(dòng)比方程3、找聯(lián)系條件，聯(lián)立求解22 nnHHiii2121)1 (2412zzzz32434242zzzznnnniHHH行星輪系：122112zznni定軸輪系：5454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比定軸輪系行星輪系H212342421zziH二、輪系的劃分方法二、輪系的劃分方法1 1、先找行星輪（從這里入手）、先找行星輪（從這里入手）2 2、再找系

15、桿、再找系桿H H3 3、找中心輪、找中心輪與行星輪相嚙合，并且與系桿共軸線與行星輪相嚙合，并且與系桿共軸線軸線不固定的齒軸線不固定的齒輪輪支承行星輪，使行星輪支承行星輪，使行星輪作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（但不一定是桿狀）作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（但不一定是桿狀）5454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比定軸輪系定軸輪系行星輪系行星輪系H2123412314H2為行星輪1、3為中心輪1、5為中心輪4為行星輪5為系桿H為系桿（3固定）1、2、3、5行星輪系行星輪系（1 、5均不固定）1、4、5、H 差動(dòng)輪系5差動(dòng)輪系劃分輪系從行星輪入手5454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比例例114 21325351513zzzznn

16、nni41545151zzzznnnniHHH54 組合組合輪系的傳動(dòng)比123234H5561、2、2、3-定軸輪系定軸輪系3、4、5、H-差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系5、6-定軸輪系定軸輪系劃分輪系例例115電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的減速器，已知各輪齒數(shù)及n1，求n5。122334512235差動(dòng)輪系345定軸輪系34554 組合輪系的傳動(dòng)比例例116解：1、劃分輪系差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系定軸輪系定軸輪系1223345122353453455454 組合輪系的傳動(dòng)比組合輪系的傳動(dòng)比差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系HHHnnnni311312zz2132zzzz定軸輪系定軸輪系5353nni435411zzzz）（35zz24.285115

17、nni聯(lián)系條件：聯(lián)系條件：335nnnnH，聯(lián)立求解：聯(lián)立求解：rpmn35.515與n1同向。11）（54 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比減速器，已知各輪齒數(shù)，求i1H；又若n1=1375r/min，求輸出軸H轉(zhuǎn)一周的時(shí)間T。11553324H24解：2、3、4、H2、11、55、4HHHnnnni42423423zzzz24zz211221zznni1212nzzn 51451414zzzznni154154nzzzzn設(shè)n1為順時(shí)針1nHHHnnnni4242HHnnzzzznnzz1455112124zz-差動(dòng)輪系-定軸輪系2 n4nHn2Hn42n4nn2、n4轉(zhuǎn)向相反 n2、n4以異號代入 差動(dòng)

18、輪系定軸輪系例例11754 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比11553324H24解：1n2n4n代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：198000011HHnni 當(dāng)輸出軸H轉(zhuǎn)一圈時(shí)，輸入軸1轉(zhuǎn)1980000圈。min14401375198000019800001nTh24提問：nH的轉(zhuǎn)向nH為“+”號，表明其轉(zhuǎn)向與n2相同。nH為“+”號，表明其轉(zhuǎn)向與n1相同。例例117減速器，已知各輪齒數(shù)，求i1H；又若n1=1375r/min，求輸出軸H轉(zhuǎn)一周的時(shí)間T。54 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比 圖示輪系，已知：n1=1500rpm，z1=20，z2=z2=40，z4=20，z3=15，z3=30，z5=80，z7=15，z8=30，各輪均

19、為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，試求nH的大小與方向。1223346587Hn1解：劃分輪系6、7、8、H-差動(dòng)輪系HHHnnnni866868zz56nn 1551nni2154zzzz38nn 1331nni213233zzzzzz81328762zzz60代入（） ：603031500281500HHnn解得 ：rpmnH3 .208負(fù)號表示與n6反向、與n8同向。例例118第 17 次課授課計(jì)劃 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程 環(huán)境本071-2 班級 09年 10月22日 章節(jié)名稱5-5輪系的應(yīng)用第9章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論9-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論9-2 機(jī)械零件的強(qiáng)度9-5機(jī)械制造常用材料及其選擇 教學(xué)內(nèi)容1、輪系的

20、類型；2、定軸輪系傳動(dòng)比；3、周轉(zhuǎn)輪系的組成； 4、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比教學(xué)目的與 要 求1.掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)方法；2.零件強(qiáng)度校核計(jì)算；3.常用材料的選擇； 重 點(diǎn)1、機(jī)械零件許用應(yīng)力計(jì)算；2、機(jī)械零件安全系數(shù)計(jì)算；難 點(diǎn)1、機(jī)械零件許用應(yīng)力計(jì)算；2、機(jī)械零件安全系數(shù)計(jì)算；作 業(yè)P129：9-2；9-3；9-5；9-9教學(xué)手段多媒體參考資料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識要點(diǎn)及習(xí)題解析 55 輪系的應(yīng)用一、相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)一、相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)二、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)二、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)55 輪系的應(yīng)用634152H55 輪系的應(yīng)用55 輪系的應(yīng)用車床走刀絲杠三星輪換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)5