機(jī)械原理CH10齒輪系及其設(shè)計(jì)工程課件

1、第十章 齒輪系及其設(shè)計(jì)10-1 齒輪系及其分類10-2 定軸輪系的傳動比10-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比10-4 復(fù)合輪系的傳動比10-5 輪系的功用返回10-1 齒輪系及其分類1應(yīng)用例1 導(dǎo)彈發(fā)射快速反應(yīng)裝置（動畫）例2 汽車后輪中的傳動機(jī)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(yùn)動構(gòu)件稱為基本構(gòu)件。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2KH型和3K型（3）復(fù)合輪系齒輪系及其分類(2/2) 等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積；10-2 定軸輪系的傳動比 所謂定軸輪系的傳動比，是指輪

2、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(jì)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(biāo)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、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系， 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(2/2) 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(jì)算。1周

3、轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系 根據(jù)相對運(yùn)動原理，若給定整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系一個(gè)-H的反轉(zhuǎn)運(yùn)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(jì)算來進(jìn)行求解的。 就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。2差動輪系的傳動比設(shè)差動輪系中的兩個(gè)太陽輪分別為m和n，行星輪架為H，10-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比在轉(zhuǎn)化輪系中由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(shí)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(jì)算出的m、n、H大小來求得。3行星輪系的傳動比 由于具

4、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(dá)式為或周轉(zhuǎn)輪系的傳動比(2/2)10-4 復(fù)合輪系的傳動比 對于復(fù)合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來計(jì)算其傳動比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來計(jì)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(jì)算公式，然后進(jìn)行聯(lián)立求解。 因此，復(fù)合輪系傳動比的計(jì)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(jìn)行聯(lián)立求解。例1 復(fù)合輪系傳動比的計(jì)算例2 卷揚(yáng)機(jī)減速器傳動比的計(jì)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(fù)合輪系的傳動比(2/2)10-5

5、輪系的功用1實(shí)現(xiàn)分路傳動2實(shí)現(xiàn)大傳動比3實(shí)現(xiàn)變速傳動4實(shí)現(xiàn)換向傳動例 某航空傳動機(jī)構(gòu)附件的傳動系統(tǒng)例 現(xiàn)實(shí)傳動比i10齒輪傳動例 車床走刀絲桿的三星輪換向機(jī)構(gòu)5實(shí)現(xiàn)運(yùn)動合成與分解6實(shí)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主要應(yīng)用于動力傳動，需進(jìn)行效率分析。1機(jī)械效率的一般計(jì)算式 設(shè)一機(jī)械的輸入功率為Pd、輸出功率為Pr和摩擦功率為Pf，則機(jī)械的效率的計(jì)算式為：（a）或（b） 對于 一個(gè)具體機(jī)械，因Pd、Pr一般為已知，故計(jì)算的關(guān)鍵是要求出Pf值。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(yùn)動副中的作用力運(yùn)動副元素間的摩擦系數(shù)相對運(yùn)動速度的大小 因行星輪系與其轉(zhuǎn)

6、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）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(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(jì)算，并取PfH的絕對值，即 表明輪1在 轉(zhuǎn)化輪系中為主動；當(dāng)M1與(1H)同號時(shí)，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(jì)算H1

7、(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1H|P1|/(|P1|+Pf)1/1+|1iH1|(11nH)行星輪系的效率(3/4)結(jié)論 當(dāng)1nH一定時(shí)，行星輪系的效率就是其傳動比的函數(shù)。例 行星輪系的效率曲線行星輪系的效率(4/4) 上面對輪系效率的計(jì)算問題進(jìn)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(jì)算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動裝置的實(shí)際效率。所以，如有必要應(yīng)在行星輪系

8、制成之后，用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行效率的測定。11-7 行星輪系的類型選擇及設(shè)計(jì)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(jì)行星輪系時(shí)，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 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(fù)號機(jī)構(gòu)；當(dāng)要求有較大傳動比時(shí)，可采用幾個(gè)負(fù)號機(jī)構(gòu)或與定軸輪系的復(fù)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）滿足傳動比要求2）滿足同心條件3