機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五章輪系

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五章輪系目錄輪系基本概念與分類定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算輪系應(yīng)用與實(shí)例分析輪系設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證方法01輪系基本概念與分類定義：輪系是由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，用于傳遞動(dòng)力和扭矩。作用實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的動(dòng)力傳輸。改變轉(zhuǎn)速和扭矩的大小。實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。輪系定義及作用030106050402按輪系傳動(dòng)比變化分類定軸輪系：所有齒輪軸線均固定不動(dòng)的輪系。周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的軸線繞另一齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。內(nèi)嚙合輪系：齒輪內(nèi)齒與另一齒輪內(nèi)齒嚙合的輪系。外嚙合輪系：齒輪外齒與另一齒輪內(nèi)齒嚙合的輪系。按齒輪嚙合方式分類輪系分類方法ABDC傳動(dòng)比主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比，用于描述輪系的變速特性。中心距兩平行軸之間的距離，影響輪系的布局和尺寸。模數(shù)齒輪齒形的基本參數(shù)，反映齒輪的大小和承載能力。壓力角齒輪齒形上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)速度方向之間的夾角，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性和效率。相關(guān)術(shù)語解析02定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算在輪系中，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比，或主動(dòng)輪齒數(shù)與從動(dòng)輪齒數(shù)之比的倒數(shù)。反映輪系傳動(dòng)效率及輸出扭矩與輸入扭矩之間的關(guān)系，是評價(jià)輪系性能的重要指標(biāo)。傳動(dòng)比定義及意義傳動(dòng)比意義傳動(dòng)比定義定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式基本公式i=n1/n2=z2/z1，其中i為傳動(dòng)比，n1、n2為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，z1、z2為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的齒數(shù)。衍生公式對于多級(jí)定軸輪系，總傳動(dòng)比等于各級(jí)傳動(dòng)比之積，即i總=i1×i2×...×in。010203實(shí)例描述某定軸輪系中，主動(dòng)輪齒數(shù)為20，從動(dòng)輪齒數(shù)為80，求該輪系的傳動(dòng)比。計(jì)算步驟根據(jù)傳動(dòng)比基本公式i=z2/z1，代入已知數(shù)據(jù)z1=20，z2=80，計(jì)算得i=80/20=4。結(jié)果分析該定軸輪系的傳動(dòng)比為4，表示從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速是主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的1/4，同時(shí)從動(dòng)輪的輸出扭矩是主動(dòng)輪輸入扭矩的4倍。實(shí)例分析與計(jì)算03周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的特點(diǎn)至少包含兩個(gè)軸線位置變動(dòng)的齒輪，這種輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)，各齒輪的軸線位置相對于機(jī)架的位置是變動(dòng)的。周轉(zhuǎn)輪系的分類根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系中基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)化形式，可分為行星輪系和差動(dòng)輪系兩種。周轉(zhuǎn)輪系特點(diǎn)與分類行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式對于行星輪系，通常采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法來計(jì)算其傳動(dòng)比。將行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系，然后利用定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式求解。差動(dòng)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式差動(dòng)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算較為復(fù)雜，通常需要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后求解得出。周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算。已知太陽輪、行星輪和齒圈的齒數(shù)分別為Z1、Z2和Z3，行星架轉(zhuǎn)速為nH，求太陽輪和齒圈的轉(zhuǎn)速n1和n3。實(shí)例一差動(dòng)輪系傳動(dòng)比計(jì)算。已知輸入軸、輸出軸和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n3和nH，各齒輪的齒數(shù)比為u1、u2和u3，求該差動(dòng)輪系的傳動(dòng)比i13。實(shí)例二實(shí)例分析與計(jì)算04復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系（或幾個(gè)周轉(zhuǎn)輪系）組合而成，稱為復(fù)合輪系。構(gòu)成復(fù)合輪系的傳動(dòng)比較復(fù)雜，其傳動(dòng)比的計(jì)算需結(jié)合定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式進(jìn)行。特點(diǎn)復(fù)合輪系構(gòu)成及特點(diǎn)對于由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系，其傳動(dòng)比計(jì)算公式為：i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(-1)m，其中n1為輸入轉(zhuǎn)速，nK為輸出轉(zhuǎn)速，Z為各齒輪齒數(shù)，m為從輸入軸到輸出軸外嚙合齒輪的對數(shù)。對于由幾個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系，其傳動(dòng)比計(jì)算公式需根據(jù)具體的組合方式進(jìn)行推導(dǎo)。復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式實(shí)例描述：某復(fù)合輪系由一定軸輪系和一周轉(zhuǎn)輪系組成，已知各齒輪齒數(shù)和輸入轉(zhuǎn)速，求輸出轉(zhuǎn)速。實(shí)例分析與計(jì)算032.根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系的組合方式，利用周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式求出周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。01計(jì)算步驟021.根據(jù)齒輪齒數(shù)和輸入轉(zhuǎn)速，利用定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式求出定軸輪系的傳動(dòng)比。實(shí)例分析與計(jì)算1233.將定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比相乘，得到復(fù)合輪系的傳動(dòng)比。4.根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速和復(fù)合輪系的傳動(dòng)比，求出輸出轉(zhuǎn)速。計(jì)算結(jié)果：通過實(shí)例分析和計(jì)算，得到了復(fù)合輪系的輸出轉(zhuǎn)速。實(shí)例分析與計(jì)算05輪系應(yīng)用與實(shí)例分析利用輪系實(shí)現(xiàn)流體的輸送，廣泛應(yīng)用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。齒輪泵齒輪減速器齒輪機(jī)床通過輪系降低轉(zhuǎn)速、增加扭矩，滿足各種機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力需求。采用輪系實(shí)現(xiàn)工件的高精度加工，如齒輪磨床、齒輪銑床等。030201工業(yè)生產(chǎn)中輪系應(yīng)用舉例運(yùn)用輪系實(shí)現(xiàn)不同檔位的速比變化，滿足汽車在不同行駛條件下的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要求。汽車變速器通過輪系保證火車在鐵軌上的平穩(wěn)運(yùn)行和導(dǎo)向作用?；疖囓囕喤c軌道利用輪系將主機(jī)的動(dòng)力傳遞給螺旋槳，推動(dòng)船舶前進(jìn)。船舶推進(jìn)器交通運(yùn)輸領(lǐng)域輪系應(yīng)用舉例采用輪系實(shí)現(xiàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出與行走機(jī)構(gòu)的連接，確保坦克在各種地形條件下的機(jī)動(dòng)性。坦克傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用輪系實(shí)現(xiàn)火炮的高低和方向瞄準(zhǔn)，提高射擊精度?；鹋诿闇?zhǔn)機(jī)構(gòu)通過輪系實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)和穩(wěn)定發(fā)射，確保打擊目標(biāo)的準(zhǔn)確性。導(dǎo)彈發(fā)射裝置軍事裝備中輪系應(yīng)用舉例06輪系設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)根據(jù)傳動(dòng)需求，選擇定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系或復(fù)合輪系。依據(jù)設(shè)計(jì)要求和空間限制，選定齒輪模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)。合理規(guī)劃輪系布局，考慮安裝、調(diào)試和維修的便利性。對關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，確保輪系安全可靠。確定輪系類型選定齒輪參數(shù)布局與安裝強(qiáng)度校核輪系設(shè)計(jì)基本原則和方法齒輪選型軸的設(shè)計(jì)軸承選型聯(lián)軸器選擇根據(jù)傳動(dòng)需求，選擇漸開線齒輪、圓弧齒輪等類型，并確定模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)。依據(jù)承載能力和剛度要求，設(shè)計(jì)軸的截面形狀、尺寸及材料。根據(jù)轉(zhuǎn)速、載荷和工作環(huán)境，選擇合適的軸承類型及規(guī)格。考慮傳遞扭矩、轉(zhuǎn)速和軸向位移等因素，選用合適的聯(lián)軸器。0401關(guān)鍵零部件選型和參數(shù)確定0203通過減小模數(shù)、增加齒數(shù)等措施，降低齒輪傳動(dòng)噪聲并提高傳動(dòng)效率。優(yōu)化齒輪參數(shù)采用高精度軸承，減小軸承摩擦損失，提高傳動(dòng)效率。選用高精度軸承采用合適的潤滑方式和冷卻措施，降低輪系溫升和摩擦損失。加強(qiáng)潤滑和冷卻嚴(yán)格控制齒輪、軸等零部件的加工精度和裝配質(zhì)量，減小傳動(dòng)誤差和噪聲?？刂蒲b配質(zhì)量提高傳動(dòng)效率和降低噪聲措施07實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證方法搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)輪系的設(shè)計(jì)要求，搭建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、負(fù)載裝置等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集通過傳感器和測量設(shè)備，采集輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、扭矩、振動(dòng)等。數(shù)據(jù)處理與分析對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取輪系的性能特征，如傳動(dòng)效率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法介紹建立仿真模型利用專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，建立輪系的仿真模型，包括幾何模型、物理模型等。設(shè)置仿真參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)計(jì)要求，設(shè)置仿真模型的各項(xiàng)參數(shù)，如材料屬性、邊界條件等。運(yùn)行仿真程序通過仿真軟件運(yùn)行仿真程序，模擬輪系在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。仿真結(jié)果輸出將仿真結(jié)果以圖形、數(shù)據(jù)等形式輸出，以便進(jìn)行后續(xù)的分