汽車機械基礎(chǔ) 課件 4.4輪系

汽車機械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)平臺學(xué)銀在線/detail/241541013中國大學(xué)MOOC/course/WXIC-1002376003項

目四

汽車常用機械傳動4.1帶傳動帶傳動基礎(chǔ)知識、普通V帶和V帶輪、帶傳動的工作情況分析、帶傳動的正確使用4.2鏈傳動鏈傳動基礎(chǔ)知識、滾子鏈結(jié)構(gòu)、鏈傳動的布置和張緊4.3齒輪傳動齒輪傳動基礎(chǔ)知識、齒輪傳動的分類、漸開線直齒圓柱齒輪、蝸桿傳動4.4輪系輪系的分類、輪系傳動比的計算、輪系的功用4.4齒輪系能力目標：能夠分析汽車上的輪系類型、應(yīng)用能正確計算輪系的傳動比

齒輪傳動主要有主動輪、從動輪和支撐件組成，是通過輪齒間直接嚙合來實現(xiàn)的一種機械傳動，主要用來傳遞運動和動力，在機械中運用非常廣泛。

汽車差速器由多組齒輪組成，其工作原理如何？任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)分析一

齒輪系分類和應(yīng)用在許多機械中，為了獲得大傳動比、遠距離傳動及實現(xiàn)變速、換向等，常采用一系列相互嚙合的齒輪將主動軸和從動軸連接起來，這種由一系列齒輪組成的傳動裝置，稱為齒輪系。

由一系列齒輪組成的齒輪傳動系統(tǒng)稱為輪系(Geartrain)。一

齒輪系分類和應(yīng)用差速器一

齒輪系分類和應(yīng)用內(nèi)燃機

根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置關(guān)系是否變動，可以將輪系分為以下兩大類：定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系一

齒輪系分類和應(yīng)用1.定軸輪系定軸輪系

輪系運轉(zhuǎn)時，所有的齒輪幾何軸線的位置都固定不變的輪系，稱為定軸輪系。一

齒輪系分類和應(yīng)用平面定軸輪系一

齒輪系分類和應(yīng)用空間定軸輪系一

齒輪系分類和應(yīng)用內(nèi)嚙合傳動

外嚙合傳動一

齒輪系分類和應(yīng)用外嚙合傳動內(nèi)嚙合傳動一

齒輪系分類和應(yīng)用123456789ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ一

齒輪系分類和應(yīng)用2.周轉(zhuǎn)輪系

輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。一

齒輪系分類和應(yīng)用oHo2o1H支持行星輪的構(gòu)件H稱為系桿或行星架。周轉(zhuǎn)輪系又稱為行星輪系齒輪1的軸線固定不變，稱為太陽輪。齒輪2的軸線繞齒輪1的固定軸線回轉(zhuǎn)，齒輪2既繞自身的軸線轉(zhuǎn)動，又繞齒輪1的軸線轉(zhuǎn)動，如同自然界中行星一樣，既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，所以稱為行星輪。一

齒輪系分類和應(yīng)用3.混合輪系一

齒輪系分類和應(yīng)用如果輪系中既含有定軸輪系，又含有周轉(zhuǎn)輪系，或者含幾個單一的周轉(zhuǎn)輪系，這種輪系稱為混合輪系。二

齒輪系特點可獲得很大的傳動比可作較遠距離的傳動可實現(xiàn)變速要求可實現(xiàn)改變從動軸回轉(zhuǎn)方向可實現(xiàn)運動的合成或分解1.

實現(xiàn)大傳動比傳動

若僅用一對齒輪實現(xiàn)較大的傳動比，必將使兩輪的尺寸相差懸殊，外廓尺寸龐大，故一對齒輪的傳動比一般不大于8。實現(xiàn)大傳動比應(yīng)采用輪系。2.

實現(xiàn)變速傳動

此機構(gòu)為換檔變速傳動機構(gòu)，在主動軸轉(zhuǎn)速不變的條件下，通過換檔可使從動軸得到不同的轉(zhuǎn)速。二

齒輪系特點

此周轉(zhuǎn)輪系為一簡單二級行星輪系變速器。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但操作方便，可在運動中變速，又可利用摩擦制動器的打滑起到過載保護作用。二

齒輪系特點3.

實現(xiàn)換向傳動此機構(gòu)為車床走刀絲桿的三星輪換向機構(gòu)。在主動軸轉(zhuǎn)向不變的條件下，可改變從動軸的轉(zhuǎn)向。二

齒輪系特點4.

實現(xiàn)分路傳動

此為某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)。它可把發(fā)動機主軸的運動分解成六路傳出，帶動各附件同時工作。二

齒輪系特點三

傳動比計算

當定軸輪系運轉(zhuǎn)時，輪系輸入軸的角速度(或轉(zhuǎn)速)與輸出軸的角速度(或轉(zhuǎn)速)之比，稱為輪系的傳動比(Trainratio)，常用i表示。在一個輪系中，若設(shè)1為輪系的輸入軸，k為輸出軸，則該輪系的傳動比為i1k=ω1/ωk=n1/nk，ω和n分別表示軸的角速度和軸的轉(zhuǎn)速。

輪系傳動比的計算，除了需要確定i1k的大小之外，還需要確定輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系。－：表示兩輪回轉(zhuǎn)方向相反12外嚙合傳動傳動方向用箭頭表示如圖：三

傳動比計算12內(nèi)嚙合傳動+：表示兩輪回轉(zhuǎn)方向相同（可省略）傳動方向用箭頭表示如圖：三

傳動比計算現(xiàn)討論一定軸輪系，齒輪1為主動輪，齒輪5為輸出軸，各齒輪的齒數(shù)為Z1、Z2、Z2’、Z3、Z3’、Z4、Z5，各輪的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2、n2’、n3、n3’、n4、n5。首先計算各對嚙合齒輪的傳動比：齒輪1、2外嚙合：齒輪2’、3內(nèi)嚙合：2’32’3zzi==32nn’因為n2’＝n2，所以2’32’3zzi==32nn齒輪3’、4外嚙合：因為n3’＝n3，所以3’43’4zzi==43nn’-3’4i==43nn3’4z-z1212zzi-==21nn122’3453’齒輪4、5外嚙合：4545zzi-==54nn三

傳動比計算1212zzi-==21nn2’32’3zzi==32nn3’4i==43nn3’4z-z54nn==21nn32nn43nn4545zzi-==54nn12i2’3i.45i.3’4i.51nnz45z-12zz-2’3zz=3’4z-z15i===51nn(-1)3

z2z3z4z5z1z2’z3’z4(-1)3

z2z3z5z1z2’z3’122’3453’再分析此定軸輪系，齒輪1、2’

、3’

、4為主動輪，齒輪2、3、4、5為從動輪：三

傳動比計算將結(jié)論推導(dǎo)到一般定軸輪系，輪系首輪轉(zhuǎn)速為n，末輪轉(zhuǎn)速為nk，則傳動比大小的計算公式為：各級齒輪副中從動齒輪齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中主動齒輪齒數(shù)的連乘積m：輪系中外嚙合圓柱齒輪副的數(shù)目三

傳動比計算輪系傳動中的正負號還可以用畫箭頭的方法確定外嚙合齒輪的傳動方向相反內(nèi)嚙合齒輪的傳動方向相同

傳動比的正負號取決于外嚙合齒輪的對數(shù)，奇數(shù)對外嚙合齒輪取負號，偶數(shù)對外嚙合齒輪取正號。三

傳動比計算輪5與輪1的箭頭方向相反，故取負號，這與計算結(jié)果一致。122’3453’輪4在傳動中既做為主動輪，又做為從動輪。它不影響傳動比的大小，僅起傳遞運動和改變轉(zhuǎn)向的作用，這種齒輪稱為惰輪。15i===51nn(-1)3

z2z3z4z5z1z2’z3’z4(-1)3

z2z3z5z1z2’z3’三

傳動比計算錐齒輪傳動方向的判斷：

在定軸輪系中如果有錐齒輪和蝸桿傳動，這時就只能用畫箭頭的方法確定轉(zhuǎn)向。三

傳動比計算如何判斷蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向？右旋蝸桿左旋蝸桿蝸桿的轉(zhuǎn)向左手規(guī)則以左手握住蝸桿，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。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。三

傳動比計算齒輪1輸入，齒輪5輸出。各齒數(shù)為Z1=18,z2=20,z3=60,z3’=18,z4=30,z4’=15,z5=40計算傳動比i15。從動齒輪齒數(shù)的乘積主動齒輪齒數(shù)的乘積i=從動齒輪齒數(shù)：z2=20，z3=60，z4=30，z5=40主動齒輪齒數(shù)：Z1=18，z2=20,z3’=18,z4’=15I15＝60×30×40/18×18×15＝400/27三

傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系及其設(shè)計1）周轉(zhuǎn)輪系分類

周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、太陽輪和系桿組成，太陽輪又稱為中心輪，常用字母K表示；系桿又稱為轉(zhuǎn)臂或行星架，常用字母H表示。周轉(zhuǎn)輪系的太陽輪和系桿的回轉(zhuǎn)軸線必須共線，否則輪系不能運轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)輪系一般都以太陽輪和系桿作為運動和動力的輸入或輸出構(gòu)件，因此它們又被稱為周轉(zhuǎn)輪系的基本構(gòu)件。三

傳動比計算行星輪系三

傳動比計算差動輪系三

傳動比計算2K-H型行星輪系三

傳動比計算3K型周轉(zhuǎn)輪系三

傳動比計算2）周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算

由于周轉(zhuǎn)輪系中所有基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸共線，無論行星輪的軸線方向如何，總可以根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系寫出三個基本構(gòu)件的角速度與其齒數(shù)之間的比值關(guān)系式。當已知兩個基本構(gòu)件的角速度矢量的大小和方向時，就可以利用該關(guān)系式計算出第三個基本構(gòu)件角速度的大小和方向。三

傳動比計算建立關(guān)系式及求解時應(yīng)特別注意：

上式中，齒數(shù)比前的“＋”、“－”號對計算的正確性非常重要，必須根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系(定軸輪系)中齒輪m、n的傳動關(guān)系來確定。其方法是：先假定齒輪