汽車機(jī)械基礎(chǔ) 課件 4.4輪系

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

目四

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

齒輪傳動(dòng)主要有主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和支撐件組成，是通過輪齒間直接嚙合來實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng)，主要用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，在機(jī)械中運(yùn)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(jī)械中，為了獲得大傳動(dòng)比、遠(yuǎn)距離傳動(dòng)及實(shí)現(xiàn)變速、換向等，常采用一系列相互嚙合的齒輪將主動(dòng)軸和從動(dòng)軸連接起來，這種由一系列齒輪組成的傳動(dòng)裝置，稱為齒輪系。

由一系列齒輪組成的齒輪傳動(dòng)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(jī)

根據(jù)輪系在運(yùn)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(dòng)，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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)

外嚙合傳動(dòng)一

齒輪系分類和應(yīng)用外嚙合傳動(dòng)內(nèi)嚙合傳動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)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(dòng)，又繞齒輪1的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)單一的周轉(zhuǎn)輪系，這種輪系稱為混合輪系。二

齒輪系特點(diǎn)可獲得很大的傳動(dòng)比可作較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)變速要求可實(shí)現(xiàn)改變從動(dòng)軸回轉(zhuǎn)方向可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成或分解1.

實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)

若僅用一對齒輪實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)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(dòng)比一般不大于8。實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比應(yīng)采用輪系。2.

實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)

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

齒輪系特點(diǎn)

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(yùn)動(dòng)中變速，又可利用摩擦制動(dòng)器的打滑起到過載保護(hù)作用。二

齒輪系特點(diǎn)3.

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

齒輪系特點(diǎn)4.

實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)

此為某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)。它可把發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的運(yùn)動(dòng)分解成六路傳出，帶動(dòng)各附件同時(shí)工作。二

齒輪系特點(diǎn)三

傳動(dòng)比計(jì)算

當(dāng)定軸輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)比(Trainratio)，常用i表示。在一個(gè)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(dòng)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(dòng)比的計(jì)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(dòng)傳動(dòng)方向用箭頭表示如圖：三

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

傳動(dòng)比計(jì)算現(xiàn)討論一定軸輪系，齒輪1為主動(dòng)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(jì)算各對嚙合齒輪的傳動(dòng)比：齒輪1、2外嚙合：齒輪2’、3內(nèi)嚙合：2’32’3zzi==32nn’因?yàn)閚2’＝n2，所以2’32’3zzi==32nn齒輪3’、4外嚙合：因?yàn)閚3’＝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(dòng)比計(jì)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(dòng)輪，齒輪2、3、4、5為從動(dòng)輪：三

傳動(dòng)比計(jì)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(dòng)比大小的計(jì)算公式為：各級齒輪副中從動(dòng)齒輪齒數(shù)的連乘積各級齒輪副中主動(dòng)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(dòng)比計(jì)算輪系傳動(dòng)中的正負(fù)號還可以用畫箭頭的方法確定外嚙合齒輪的傳動(dòng)方向相反內(nèi)嚙合齒輪的傳動(dòng)方向相同

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

傳動(dòng)比計(jì)算輪5與輪1的箭頭方向相反，故取負(fù)號，這與計(jì)算結(jié)果一致。122’3453’輪4在傳動(dòng)中既做為主動(dòng)輪，又做為從動(dòng)輪。它不影響傳動(dòng)比的大小，僅起傳遞運(yùn)動(dòng)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(dòng)比計(jì)算錐齒輪傳動(dòng)方向的判斷：

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

傳動(dòng)比計(jì)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?yàn)閲Ш宵c(diǎn)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?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸輪的線速度方向。三

傳動(dòng)比計(jì)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(jì)算傳動(dòng)比i15。從動(dòng)齒輪齒數(shù)的乘積主動(dòng)齒輪齒數(shù)的乘積i=從動(dòng)齒輪齒數(shù)：z2=20，z3=60，z4=30，z5=40主動(dòng)齒輪齒數(shù)：Z1=18，z2=20,z3’=18,z4’=15I15＝60×30×40/18×18×15＝400/27三

傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系及其設(shè)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)輪系一般都以太陽輪和系桿作為運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)比計(jì)算行星輪系三

傳動(dòng)比計(jì)算差動(dòng)輪系三

傳動(dòng)比計(jì)算2K-H型行星輪系三

傳動(dòng)比計(jì)算3K型周轉(zhuǎn)輪系三

傳動(dòng)比計(jì)算2）周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(gè)基本構(gòu)件的角速度與其齒數(shù)之間的比值關(guān)系式。當(dāng)已知兩個(gè)基本構(gòu)件的角速度矢量的大小和方向時(shí)，就可以利用該關(guān)系式計(jì)算出第三個(gè)基本構(gòu)件角速度的大小和方向。三

傳動(dòng)比計(jì)算建立關(guān)系式及求解時(shí)應(yīng)特別注意：

上式中，齒數(shù)比前的“＋”、“－”號對計(jì)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(dòng)關(guān)系來確定。其方法是：先假定齒輪