機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)12.ppt

1、12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 12.3 齒輪系的應(yīng)用 12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介 12.5 減速器,第12章 齒輪系,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,在現(xiàn)代機(jī)械中，為了滿足不同的工作要求，僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)往往是不夠的，通常需要采用一系列相互嚙合的齒輪（包括蝸桿傳動(dòng)）組成的傳動(dòng)系統(tǒng)將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)軸。這種由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)成為齒輪系。,如果齒輪系中各齒輪的軸線互相平行，則稱為平面齒輪系，否則稱為空間齒輪系。,根據(jù)齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪的軸線位置相對(duì)于機(jī)架是否固定，又可將齒輪系分為兩大類：定軸齒輪系和行星齒輪系。,12.1 定軸齒輪

2、系傳動(dòng)比的計(jì)算,各種齒輪系,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,如果齒輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所有齒輪的軸線保持固定，稱為定軸齒輪系，定軸齒輪系又分為平面定軸齒輪系和空間定軸齒輪系兩種。,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.1.1 平面定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比大小為其齒數(shù)的反比。若考慮轉(zhuǎn)向關(guān)系，外嚙合時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)比取“-”號(hào)；內(nèi)嚙合時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向相同，傳動(dòng)比取“+”號(hào)；則該齒輪系中各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為：,惰輪：齒輪系中齒輪4同時(shí)與齒輪3嚙合， 不影響齒輪系傳動(dòng)比的大小，只起到 改變轉(zhuǎn)向的作用,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,所以,推廣后的平面定軸齒輪系傳動(dòng)比公式為：,12.1 定軸

3、齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.1.2 空間定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,一對(duì)空間齒輪傳動(dòng)比的大小也等于兩齒輪齒數(shù)的反比，所以也可用（12-1）來計(jì)算空間齒輪系的傳動(dòng)比，但其首末輪的轉(zhuǎn)向用在圖上畫箭頭的方法，如圖所示,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.1.2 空間定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,解,該齒輪系為一平面定軸齒輪系，齒輪2和4為惰輪，齒輪系中有兩對(duì)外嚙合齒輪，根據(jù)公式可得,因齒輪1、2、3的模數(shù)相等，故它們之間的中心距關(guān)系為,因此：,12.1 定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.1.2 空間定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,同理：,所以：,為正值，說明齒輪5與齒輪1轉(zhuǎn)向相同。,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,1

4、2.2.1 行星齒輪系的分類,齒輪1、3和構(gòu)件H均繞固定的互相重合的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2空套在構(gòu)件H上，與齒輪1、3相嚙合,齒輪2既繞自身軸線自轉(zhuǎn)又隨構(gòu)件H繞另一固定軸線（軸線O-O）公。齒輪2稱為行星輪構(gòu)件H稱為行星架。軸線固定的齒輪1、3則稱為中心輪或太陽輪。,組成,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.1 行星齒輪系的分類,分類,通常將具有一個(gè)自由度的行星齒輪系稱為簡單行星齒輪系。,將具有二個(gè)自由度的行星齒輪系稱為差動(dòng)齒輪系。,簡單行星齒輪系,差動(dòng)齒輪系,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.2 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,該假想的定軸齒輪系稱為原行星周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)

5、中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速如右表所示：,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.2 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中1、3兩輪的傳動(dòng)比可以根據(jù)定軸齒輪系傳動(dòng)的計(jì)算方法得出,推廣后一般情況，可得：,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.2 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,注意事項(xiàng)：,2）公式右邊的正負(fù)號(hào)的確定：假想行星架H不轉(zhuǎn)，變成機(jī)架。則 整個(gè)輪系成為定軸輪系，按定軸輪系的方法確定轉(zhuǎn)向關(guān)系。,3）待求構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)向由計(jì)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)確定。,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.2 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,空間行星輪系的兩齒輪A、K和行星架H三個(gè)構(gòu)件的軸線應(yīng)互相平行時(shí)，其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比仍可用式

6、（12-2）來計(jì)算，但其正負(fù)號(hào)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)中A、K兩輪的轉(zhuǎn)向來確定，如上圖所示。,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.3 復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.3 復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比一般步驟：,區(qū)別輪系中的定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系部分。,分別列出定軸輪系部分和周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比公式，并代入已知數(shù)據(jù)。,找出定軸輪系部分與周轉(zhuǎn)輪系部分之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并聯(lián)立求解即可求出混合輪系中兩輪之間的傳動(dòng)比,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.3 復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,解,該復(fù)合齒輪系由兩個(gè)基本齒輪系構(gòu)成。齒輪1、2、2、3、系桿H組成差

7、動(dòng)行星齒輪系；齒輪3、4、5組成定軸齒輪系，齒輪5和系桿H做成一體，其中：,對(duì)于定軸齒輪系,對(duì)于行星齒輪系,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.3 復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,12.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,12.2.3 復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,聯(lián)立各式，得,為正值，說明齒輪1與系桿H轉(zhuǎn)向相同。,12.3 齒輪系的應(yīng)用,12.3.1 實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng),利用齒輪系可使一個(gè)主動(dòng)軸帶動(dòng)若干從動(dòng)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)從不同的傳動(dòng)路線傳動(dòng)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的分路傳動(dòng)。,如圖所示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)簡圖。滾齒加工要求滾刀的轉(zhuǎn)速n坯需滿足的傳動(dòng)比關(guān)系。主動(dòng)軸I通過錐齒輪1輪齒輪2將

8、運(yùn)動(dòng)傳給滾刀；同時(shí)主動(dòng)軸又通過直齒輪3輪經(jīng)齒輪45、6、78傳至蝸輪9，帶動(dòng)被加工的輪坯轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足滾刀與輪坯的傳動(dòng)比要求。,若想要用一對(duì)齒輪獲得較大的傳動(dòng)比，則必然有一個(gè)齒輪要做得很大，這樣會(huì)使機(jī)構(gòu)的體積增大，同時(shí)小齒輪也容易損壞。如果采用多對(duì)齒輪組成的齒輪系則可以很容易就獲得較大的傳動(dòng)比。只要適當(dāng)選擇齒輪系中各對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)，即可得到所要求的傳動(dòng)比。在行星齒輪系中，用較少的齒輪即可獲得很大的傳動(dòng)比。,12.3.1 獲得大的傳動(dòng)比,12.3 齒輪系的應(yīng)用,12.3.3 實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng),12.3 齒輪系的應(yīng)用,在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變的情況下，利用惰輪可以改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。 如圖所示車床上走刀絲桿的三

9、星輪換向機(jī)構(gòu)，扳動(dòng)手柄可實(shí)現(xiàn)兩種傳動(dòng)方案。,12.3.4 實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng),12.3 齒輪系的應(yīng)用,在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，利用齒輪系可使從動(dòng)軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速。,12.3.5 用于對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合成與分解,在差動(dòng)齒輪系中，當(dāng)給定兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，第三個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是確定的。換而言之，第三個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是另外兩個(gè)基本構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的合成。,同理，在差動(dòng)齒輪系中，當(dāng)給定一個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，可根據(jù)附加條件按所需比例將該運(yùn)動(dòng)分解成另外兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。,12.3 齒輪系的應(yīng)用,如圖所示為滾齒機(jī)中的差動(dòng)齒輪系。滾切斜齒輪時(shí)，由齒輪4傳遞來的運(yùn)動(dòng)傳給中心輪1，轉(zhuǎn)速為n1；由蝸輪5傳遞來的運(yùn)動(dòng)傳給H，使其轉(zhuǎn)速為n

10、H。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪系合成后變成齒輪3的轉(zhuǎn)速n3輸出。,因,12.3 齒輪系的應(yīng)用,如圖所示的汽車后橋差速器即為分解運(yùn)動(dòng)的齒輪系。在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)它可將發(fā)動(dòng)機(jī)傳到齒輪5的運(yùn)動(dòng)以不同的速度分別傳遞給左右兩個(gè)車輪，以維持車輪與地面間的純滾動(dòng)，避免車輪與地面間的滑動(dòng)磨擦導(dǎo)致車輪過度磨損。,12.3 齒輪系的應(yīng)用,若輸入轉(zhuǎn)速為n5，兩車輪外徑相等，輪距為2L，兩輪轉(zhuǎn)速分別為n1和n3，r為汽車行駛半徑。當(dāng)汽車?yán)@圖示P點(diǎn)向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩輪行駛的距離不相等，其轉(zhuǎn)速比為:,差速器中齒輪4、5組成定軸系，行星架H與齒輪4固聯(lián)在一起，1-2-3-H組成差動(dòng)齒輪系。對(duì)于差動(dòng)齒輪系1-2-3-H，因z1= z2= z3，

11、有:,若汽車直線行駛，因n1= n3所以行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)齒輪1、2、3和4相當(dāng)于一剛體作同速運(yùn)動(dòng)，即n1=n3=n4=n5/i54= n5z5/z4 由此可知，差動(dòng)齒輪系可將一輸入轉(zhuǎn)速分解為兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)速。,12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,12.4.1 擺線針輪行星傳動(dòng),12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,擺線針輪行星傳動(dòng)圖,擺線形結(jié)構(gòu)圖解,可以證明，擺線針輪行星傳動(dòng)能保證傳動(dòng)比恒定不變針齒銷數(shù)與擺線輪齒數(shù)的齒數(shù)差（z1z2）只能為1，所以其傳動(dòng)比為：,12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,擺線針輪行星減速器圖例,12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,12.4.2 諧波齒輪傳動(dòng),波齒輪

12、傳動(dòng)由三個(gè)基本構(gòu)件組成，即具有內(nèi)齒的剛輪、可產(chǎn)生較大彈性變形的柔輪及波發(fā)生器。,12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,諧波齒輪的運(yùn)動(dòng)演示,12.4 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡介,由于柔輪比剛輪少 個(gè)齒，故柔輪相對(duì)剛輪沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng) 個(gè)齒的角度，即反轉(zhuǎn) 周，所以其傳動(dòng)比 為,諧波齒輪傳動(dòng)可以獲得較大的傳動(dòng)比，單級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá)70320。缺點(diǎn)是使用壽命會(huì)受柔輪疲勞損傷的影響。,12.5 減速器,減速器分類：,齒輪減速器,蝸桿減速器,行星減速器,圓柱齒輪減速器,圓錐齒輪減速器,圓錐圓柱齒輪減速器,圓柱蝸桿減速器,圓弧齒蝸桿減速器,錐蝸桿減速器,蝸桿齒輪減速器,漸開線行星齒輪減速器,擺線齒輪減速器,諧波齒輪減速器,12.5.1 常見減速器的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用,12.5 減速器,1.齒輪減速器,12.5 減速器,12.5 減速器,12.5 減速器,2.蝸桿減速器,12.5 減速器,2.蝸桿-齒輪減速器,12.5 減速器,12.5 減速器,12.5.2 減速器傳動(dòng)比的分配,使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近于