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1、一对圆柱齿轮，传动比不大于57,第 六 章 轮 系,问题1： 大传动比传动如何实现？,问题2：变速、换向,轮系：由一系列彼此啮合的齿轮组成的传动系统 用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递,第六章 轮系及其设计,6-1 轮系及其分类,6-2 定轴轮系的传动比及应用,6-4 复合轮系的传动比及应用,6-5 行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择,6-5 其它行星传动简介,6-3 周转轮系的组成及传动比,根据轮系在运转过程中，各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，可以将轮系分为三大类：,(一) 定轴轮系,定义 运转过程中各齿轮的几何轴线位置相对于机架 的位置均固定不动的轮系。,(二) 周转轮系,(
2、三) 复合轮系,定义 运转过程中齿轮的轴线位置相对于机架的位置不 固定，而是绕某一固定轴回转的轮系。,6-1 轮系及其分类,定轴轮系,单式轮系,复式轮系,回归轮系,输入轮与输出轮共轴线的轮系,每根轴上只装一个齿轮所构成的轮系,有的轴上装有2个以上齿轮的轮系,定轴轮系根据结构组成，可分为：,周转轮系,组成,中心轮（太阳轮）1、3 行星轮2 行星架H（也称系杆或转臂） 机架,行星轮系 差动轮系,分类,2K-H 3K K-H-V,自由度,基本构件,定义 运转过程中齿轮的轴线位置相对于机架的位置不 固定，而是绕某一固定轴回转的轮系。,H 行星架（系杆） 1、3 中心轮（太阳轮）,能够承受外载荷且轴线与
3、主轴线重合的构件，称为周转轮系的基本构件。,行星轮系(F=1),差动轮系(F=2),周转轮系按自由度分类：,这种两个中心轮都不固定，自由度为2的周转轮系，称为差动轮系。,这种有一个中心轮固定，自由度为1的周转轮系，称为行星轮系。,差动轮系（F2）,关键是：判定中心轮是转动，还是固定？,行星轮系（F1）,双排2KH 型,3K 型,单排2KH 型,周转轮系根据基本构件不同分类：,复合轮系,定义 由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系组成的轮系。,定义轮系中首、末两轮的角速度（或转速）之比。,首、末两轮传动比的大小计算 首、末两轮转向关系的确定。,轮系传动比计算的内容：,6-2 定轴轮系的传动
4、比及应用,一、定轴轮系的传动比,输入轴与输出轴之间的传动比为:,轮系中各对啮合齿轮的传动比大小为：,一般定轴轮系的传动比计算公式为：,结论定轴轮系的传动比为组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，其大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。,箭头法,转向？,如何确定平面定轴轮系中的转向关系？,一对外啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相反，其传动比前应加 “”号,一对内啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相同，其传动比前应加“+”号,该轮系中有3对外啮合齿轮，则其传动比公式前应加(1)3,若传动比的计算结果为正，则表示输入轴与输出轴的转向相同，为负则表示转向相反。,对于平面定轴轮系
5、，传动比应为：,方法1,方法2,箭头法,计算结果为“+”，表明首、末两轮的转向相同；反之，则转向相反。,小结1平面定轴轮系,另外：,只改变输出轴转向、不改变传动比大小的齿轮称为惰轮。如齿轮2。,如何确定空间定轴轮系中的转向关系？,这时，“+”、“”号没有实际意义,空间定轴轮系中含有轴线不平行的齿轮传动,不平行,不平行,“+”、“”不能表示不平行轴之间的转向关系,箭头法,如何表示一对平行轴齿轮的转向？,齿轮回转方向,线速度方向,用线速度方向表示齿轮回转方向,如何表示一对圆锥齿轮的转向？,齿轮回转方向,线速度方向,表示齿轮回转方向,线速度方向,用线速度方向表示齿轮回转方向,如何表示蜗杆蜗轮传动的转
6、向？,蜗杆回转方向,蜗轮回转方向,蜗杆上一点线速度方向,右旋蜗杆,表示蜗杆、蜗轮回转方向,蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向,如何判断蜗杆、蜗轮的转向？,右旋蜗杆,左旋蜗杆,以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。,左手规则,右手规则,以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。,蜗杆的转向,空间定轴轮系中，若输入轴输出轴互相平行：,传动比方向判断：画箭头 表示：在传动比大小前加正负号,首、末两轮的轴线互相平行时，传动比计算式前可加“+”、“”号表示两轮转向关系，需用标注箭头法确定。,小结2.空间轮系,首、末两轮几何轴线不平行时，只能
7、在运动简图上依次标出箭头的方法确定。,行星轮系,双排2KH 型,则：,常用于减速（微调）机构； 当用于增速时，常发生自锁。,二、定轴轮系的应用,1实现大传动比传动,2实现较远距离的传动,两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同,两轴距离较远而传动比不大时，,3.实现换向传动4.实现变速传动,输入轴的转速转向不变，利用轮系可使输入轴得到若干种转速或改变输出轴的转向，这种传动成为变速变向传动。,低速档（一档）：离合器A、B分离，齿轮5、6相啮合，3、4脱开；,中速档（二档）：离合器A、B分离，齿轮3、4相啮合，5、6脱开；,高速档（三档）：离合器A、B相嵌合，齿轮3、4和5、6均脱开；,倒车档：离合器
8、A、B分离，齿轮6、8相啮合，3、4和5、6脱开。,汽车变速箱的传动简图：,5实现多分路传动,定轴轮系的传动比 ：,大小：,总 结,已知：各轮齿数，齿轮1为主动轮 求：传动比,例 题,解：,标注箭头法,6-3 周转轮系传动比的计算,解决思路由于周转轮系的行星齿轮轴线不再固定，而是绕中心轮轴线旋转，所以不能用计算定轴轮系传动比的方法来计算周转轮系的传动比。倘若将周转轮系中支承行星轮的系杆H固定的话，周转轮系便转化为定轴轮系，其传动比的计算问题也就迎刃而解。,实现方法假设将运动的参照系移至系杆H上，站在系杆H上看轮系的运动，这时轮系中各轮相对于系杆H的运动已被转化为定轴转动。,实现过程利用反转法给
9、整个周转轮系加上一个（wH）的公共角速度，便可将原周转轮系转化为假想的定轴轮系，这个假想的定轴轮系，称为周转轮系的转化机构或转化轮系。,周转轮系的 转化机构,周转轮系,、,、,、,，,转化轮系与原周转轮系中各构件的角速度关系：,转化机构法,根据定轴轮系传动比的公式，可写出转化轮系传动比,计算周转轮系传动比时应注意的问题,1.转化机构的传动比表达式中，含有原周转轮系的各轮绝对角速度，可从中找出待求值。,2.齿数比前的“+”、“”号按转化轮系的判别方法确定。,3. 均为代数值。,4.,5.上述公式仅适用于主、从动轴平行的情况。,已知：双排外啮合行星轮系,求：传动比,解：,1.周转轮系可用少数几对齿
10、轮获得相当大的传动比; 2.这类行星轮系传动，减速比愈大传动效率愈低，当轮1主动时，可能产生自锁，一般不宜用来传递大功率，只用于轻载下的运动传递及作为微调机构。,这说明同一结构类型的行星轮系，齿数仅作微小变动，对传动比的影响很大，输出构件的转向也随之改变，这是行星轮系与定轴轮系的显著区别。,结论,3.若将齿轮的齿数减去一个齿,解：,例 题,已知：,求：系杆H的转速nH的大小和转向,由于n1，n3转向相反，若n1为正值，则n3应以负值代入,2. 计算周转轮系传动比时，应将各轮转速与其“+”、“”号同时代入公式中进行计算。,注意,1.计算结果为“”，说明nH与n1转向相同;,定轴轮系的传动比,大小
11、：,复 习,周转轮系的传动比,1.转化机构的传动比表达式中，含有原周转轮系的各轮绝对角速度，可从中找出待求值。,2.齿数比前的“+”、“”号按转化轮系的判别方法确定。,3. 均为代数值：,4.,5.上述公式仅适用于主、从动轴平行的情况。,如果1，3转向相反，则假定1为正值，那么3应以负值代入；计算结果为“”，说明H与1转向相同。,6-4 复合轮系传动比的计算,复合轮系由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系组成。,定轴轮系,周转轮系,封闭差动轮系,F = 2 差动轮系,封闭,周转轮系I 周转轮系II,各周转轮系相互独立 不共用一个系杆,一. 计算复合轮系传动比的步骤：,1. 划分复合轮系中
12、的定轴轮系和周转轮系,具体方法是： 先找行星轮；支持行星轮的构件就是系杆；直接与行星轮啮合的齿轮为中心轮组成一个周转轮系；找出周转轮系后，剩余的部分就是定轴轮系。,2. 分别列出各轮系传动比的方程式,3. 找出各轮系之间的联系,4. 将各轮系传动比方程式联立求解,已知：各轮齿数，,求：系杆H的转速nH的大小和转向,解：,1.划分基本轮系 周转轮系：2、3、4和H 定轴轮系：1、2,2.列方程,定轴轮系：1、2,3.解方程,表明nH与n1转向相反,周转轮系：2、3、4和H,已知各轮齿数及6 求3 的大小和方向。,周转轮系,定轴轮系,周转轮系的转化机构传动比为,把该轮系分为两部分,周转轮系：1、2
13、（2）、3、5（H）,定轴轮系：3、4、5,例6-7：电动卷扬机减速器，已知各齿轮齿数，求 i1H,H,已知：各轮齿数,求：轮系的传动比,解：,1.划分基本轮系,周转轮系：1、2、6、7和H 周转轮系：3、4、5和h,2.列方程,周转轮系： 1、2、6、7和H,周转轮系：3、4、5 和 h,3.解方程,二. 周转轮系和复合轮系的应用,实现大的传动比 实现运动的合成 实现运动的分解 实现变速、换向传动 实现结构紧凑的大功率传动 利用行星轮输出的复杂运动满足某些特殊要求,汽车后轮传动的差动轮系（运动分解）,拐弯时,前行时,6-5、周转轮系各轮齿数和行星轮数的选择,传动比条件 同心条件 装配条件 邻
14、接条件,行星轮系是一种共轴式传动机构，又采用几个完全相同的行星轮均布在中心轮的四周。因此设计行星轮系时，各轮齿数和行星轮数的选择必须满足下列四个条件：,传动比条件（以2K-H型为例）,设计要求能实现工作所要求的传动比i1H，或者在其允许误差的范围内。,同心条件,设计要求行星轮系中各基本构件的回转轴线必须重合。,要满足同心条件，两个中心轮的齿数应同为奇数或偶数。,结 论,装配条件,设计要求当行星轮系中有两个以上行星轮时，应使行星轮的数目和各轮齿数之间满足一定的条件，以便能将每一个行星轮均匀地装入两中心轮之间。,行星轮个数,中心轮1转过角度,行星架H转过角度,轮齿数,行星轮系中两中心轮的齿数之和应
15、为行星轮数的整数倍。,结 论,配齿公式,邻接条件,设计要求保证相邻两行星轮运动时不发生相互碰撞。,例 ：设计如图所示的行星轮系，要求实现传动比i1H = 3.8 ， 均布行星轮数为 k = 4,采用标准齿轮，ha*=1， =20。试选择各轮的齿数。,解：,取z1=20,则z2=18,z3=56,n=19,验算临界条件：,减少行星轮数目k或增加齿轮的齿数,确定各轮齿数的步骤：,先根据配齿公式选定z1和k,使得在给定传 动比 的前提下N、 和 均为正整数,验算邻接条件,结束,6-6 其它类型的行星轮系简介,一、渐开线少齿差行星轮系 二、摆线针轮行星轮系 三、谐波齿轮行星轮系,传动比出现最大值,1）一齿差行星传动输入轴和输出轴的转向相反。 2）为保证一齿差行星传动的内外齿轮装配，两个齿轮均需要变位，以避免产生干涉而不能转动。,注意,一、渐开线少齿差行星轮系,特点 传动比大、结构简单紧凑、齿轮易加工、装配方便 用途 起重运输、仪表、轻化和食品工业等领域 设计注意事项 因齿数差过小容易发生干涉，必须进行复
