《第六章轮系及其设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章轮系及其设计课件（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 轮系及其设计,本章重点：,本章难点：,复合轮系中基本轮系的正确划分。,轮系传动比计算，特别是周转轮系和复合轮系的传动比计算。,上海海运大学专用,61 轮系及其分类,轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连 接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。,轮系,定轴轮系(普通轮系),周转轮系,复合轮系,定+周,周+周,平面定轴轮系,空间定轴轮系,上海海运大学专用,一、轮系传动比的定义,轮系传动比轮系中首、末两轮的角速度之比。,传动比大小：,首末两轮转向关系,62 定轴轮系传动比计算,轮系传动比,上海海运大学专用,二、定轴轮系传动比大小的计算,各齿轮齿数：,各齿轮转速：,上海海运大学专用,三
2、、首、末轮转向关系的确定,首末两轮的转向关系一般用标注箭头的方法确定。,取“+”,首末两轮转向相同:,首末两轮转向相反:,取“”,若首末两轴平行，转向关系可以用正负号来表示，否则只能在图上用箭头表示。,注意：,并规定：,上海海运大学专用,Z2 无论齿数多少对传动比大小无影响，,起着中间过渡和改变轮系转向的作用，,这种齿轮称为惰轮。,上海海运大学专用,已知：各齿轮的齿数Z1=20, Z2=40, Z2=15, Z3=60, Z3=18, Z4=18, Z7=20, 齿轮7的模数m=3mm,蜗轮齿数Z6=40, 蜗杆头数为1（左旋）。 齿轮1为主动轮，转向如图所示，转速n1=100r/min。,解
3、：,试求：齿条8的速度和移动方向？,上海海运大学专用,一、周转轮系的组成和分类,系杆H：支持行星轮的构件H。,中心轮：与行星轮相啮合且作定轴 转动的齿轮1、3。,中心轮及系杆H。,、组成：,行星轮：具有运动轴线的齿轮2。,注意：基本构件的几何轴线必须互相重合！,6-3 周转轮系的传动比的计算,基本构件：, 同心条件,上海海运大学专用,2、周转轮系的分类,中心轮用K表示，系杆用H表示，输出构件用V表示。,(a) 2K-H型：基本构件为2个中心轮和1个 系杆。,(1) 按基本构件的不同分：,(a),上海海运大学专用,(b) 3K型： 基本构件为3个中心轮。,K-H-V型：基本构件为1个中 心轮、1
4、个系杆和1 个输出构件。,(c),上海海运大学专用,(2) 按自由度分：,(a) 差动轮系,(b) 行星轮系,两个太阳轮都转动,其中一个太阳轮固定,上海海运大学专用,二、周转轮系的传动比计算,周转轮系和定轴轮系的根本区别： 周转轮系中存在几何轴线运动的行星轮！,1、转化机构,但“动轴”和“定轴” 在一定的条件下可以转化。 如以系杆H为动参考系，所观察到的原周转轮系变为定轴轮系 称为转化机构。,转化方法：给整个周转轮系加上一个绕中心轮转动的 公共角速度 -H 。 反转法。,上海海运大学专用,2、转化机构中的角速度,各构件在转化机构中的角速度就是各构件相对系杆H的相对角速度，以加上标“H”表示。,
5、上海海运大学专用,3、对转化机构列传动比计算公式,因转化机构是一个定轴轮系，故可按定轴轮系的传动比计算式列出转化机构中两个构件的相对传动比计算式。,上海海运大学专用,注意：,公式中“”号表示号表示转化机构中1H 和kH 的 转向关系，不表示1 和k 的实际转向关系！ “”号的确定可由对转化机构打箭头或(-1)m 而定。,(1) 1 、k 和H 等均为代数量；若与假设的转向相同，则取正值；反之取负值。,公式适用于首、末轮和系杆H的轴线相平行或重合的周转 轮系。且只表示转化机构的传动比，即,(4) 对于行星轮系，k 0，因此：,上海海运大学专用,在图所示的大传动比的减速器中， 已知：各轮齿数为Z1
6、=100，Z2=101， Z2=100， Z3=99； 求：传动比 iH 1 ?,解：该轮系为基本周转轮系，且是 一个行星轮系（3=0）。,例6-2:,行星轮系可以用少数轮齿得到很大的传动比，可用于测量高转速或作为微调机构。,上海海运大学专用,在此例中，若Z1=99，其他齿数不变，求iH 1。,解：,因此轮系中各轮的实际转向不仅与轮系的组成有关，而且还与各轮的齿数有关。应根据计算结果确定，不能象定轴轮系那样可以直接判断。,iH 1= -100。,比较可知：,当其中一个轮的齿数变动了一个齿，原来H、1同向转向，现在H、1反向转向。传动比值也变动了100倍。,上海海运大学专用,已知: Z1=48，
7、Z2=42，Z2=18，Z3=21， n1=100r/min，n3=80r/min，,解: 该轮系是差动轮系。,设：n1转向为正，则以n1=100， n3=80代入：,nH = 880/979.07(r/min)， nH 与n1 转向相同。,传动比前的“-”号是用画虚箭头的方法确定的。虚箭头并不代表各轮的实际转向。,例6-3: 在图所示的差速器中，,求：nH ？,上海海运大学专用,当求行星轮的角速度时，若行星轮轴线与系杆轴线平行时，可用前述公式求；否则应采取角速度矢量法，作出如图所示的角速度多边形求解。,上海海运大学专用,一、基本轮系的区分,连续两个以上的齿轮轴线固定。,由定轴轮系和基本周转轮
8、系或由几个基本周转轮系组合而成的动轴轮系称为复合轮系。,求复合轮系传动比的关键是正确区分基本轮系！,依次找出：运动的轴线行星轮中心轮和系杆； 判别基本周转轮系：根据一个基本周转轮系中，最多含有 2个中心轮的条件，确定共有几个独 立的基本周转轮系。,(1) 区分基本周转轮系,(2) 区分定轴轮系,6-4 复合轮系的传动比,需注意的是：有的齿轮既包含在基本周轮系中，又可包含在定轴轮系中。,上海海运大学专用,二、复合轮系的传动比计算,各基本轮系之间的联系可以是：两个齿轮固装在同一轴上，他们的角速度应相等；由同心条件和已知齿数，求出未知的齿数等等。,复合轮系的传动比计算步骤：,1、区分基本轮系；,2、
9、对每个独立基本轮系列出传动比计算式；,3、找出各基本轮系之间的联系;,4、将各基本轮系传动比方程式联立求解。,上海海运大学专用,例1：已知：各轮齿数， 求：传动比i1H ？,(1) 分析轮系的组成,1，2，2，3 定轴轮系,1，4，3，H 周转轮系,(2) 分别写出各轮系的传动比,定轴轮系 ：,周转轮系 ：,(3) 找出轮系之间的运动关系：,(4) 联立求解：,上海海运大学专用,例2：电动卷扬机减速器,已知：Z1=24，Z2=33，Z2=21， Z3=78, Z3=18，Z4=30， Z5=78, n1=1500r/min.,（H，5为一整体）,(1) 1，2-2，3，H周转轮系,3，4，5定
10、轴轮系,(2),(3),(4),求：n5 ？,n5 与n1转向相同。,上海海运大学专用,例3： 对图所示的3K型周转轮系，求传动比i13 ？,解：(1) 分析轮系,基本周转轮系1：1、2、4、H；,基本周转轮系2：3、2、2、4、H；,基本周转轮系3：1、2、2、3、H。,1，2，4，H基本周转轮系(行星) ：,w4=0,(2) 写出各轮系传动比,上海海运大学专用,3，2，2，4，H基本周转轮系(行星) ：,上海海运大学专用,例4：已知：Z1=101, Z2=99, Z2=Z4, Z4=100, Z5=100, Z1=Z5=1(右),(2) n1=1375r/min,试求系杆H转一周的时间t
11、?,解: (1) 区分基本轮系( 6为机架) 周转轮系：2-3-4-H 定轴轮系：1-2 定轴轮系：1-5-5-4,(2) 求各传动比,，,定轴轮系 1-2:,求： (1),假定 n1 顺时针，标箭头法得到图示 n2 方向。,上海海运大学专用,差动轮系 2-3-4-H：,标箭头法得到图示 n4 方向。,“”号表示 n2H 和 n4H 方向相反。,(*),将n2和n4一正一负代入(*)式！,上海海运大学专用,所以系杆H转一周的时间t为24h 。,上海海运大学专用,轮系应用广泛，主要有以下七大功用： 1、实现分路传动 2、获得较大的传动比 3、实现变速传动 4、实现换向传动 5、用作运动合成 6、
12、用作运动的分解 7、实现大功率传动,三、 轮系的功用,上海海运大学专用,1、实现分路传动,如图所示为某航空发动机附件传动轮系，只有主轴的一个输入运动，但输出轴有6根。,2、获得较大的传动比 6-3例中的轮系，其传动比iH1=10000。,上海海运大学专用,3、实现变速传动,如图所示，依靠滑移齿轮1和2，使轮1与1或轮2和2分别啮合时，从动轴可获得两种不同的传动比。,上海海运大学专用,4、实现换向传动,图所示为车床走刀丝杠的三星轮换向机构。当搬动手柄，使轮系分别处于图（a）和图（b）两种啮合状态时，从动轮4可获得不同的转向。,上海海运大学专用,5、用作运动合成,对图所示的差动轮系，若Z3= Z1
13、，则,此轮系可作机械式计算机中的和差运算机构。,上海海运大学专用,6、用作运动的分解,当直线行驶时，n1= n3：齿轮2和齿轮1（或3）之间没有相对运动，轮2不绕自已的轴线转动，轮1、2、3和4如同一体。,典型的应用是汽车后桥上的差速器，如图所示。,整个轮系是由定轴轮系(轮5和轮4)和差动轮系(轮1、2、3、和4)组成的一个复合轮系。,当转向行驶时，n1 n3：轮2不仅随轮4作公转，而且还绕自身轴线自转，是行星轮，轮4为系杆，而轮1和3为二个中心轮。,上海海运大学专用,对差动轮系：1、2、3、4(H)，因Z1= Z3，可知：,根据轮胎和地面之间作纯滚动的要求：n1和n3应与弯道半径成正比，可得
14、左转时：,联解上述两式，可得：,当直线行驶时，r ，n1= n3= n4 。,当Z42Z5 ， n1 + n3 = n5 加法机构。 n1 = n5 n3 减法机构。,上海海运大学专用,7、实现大功率传动,当要求传动机构的尺寸和重量较小时，可用轮系实现。,例如图所示的某涡轮螺旋桨发动机的主减速器。其径向外部尺寸约为430mm，减速比i1H=11.45，传递功率达P=2850kw。,这主要利用了轮系的输出轴和输入轴可同轴线及用内啮合传动的特点。,上海海运大学专用,本章要点：,定轴轮系、基本周转轮系及复合轮系 的传动比计算。,(1) 轮系的分类及主要功用。,上海海运大学专用,定轴轮系,返回轮系分类,上海海运大学专用,平面定轴轮系,空间定轴轮系,返回轮系分类,上海海运大学专用,周转轮系,复合轮系,上海海运大学专用,差动轮系的基本构件,上海海运大学专用,差动轮系,行星轮系,上海海运大学专用,大传动比轮系,上海海运大学专用,复合轮系,周转与定轴复合,返回基本轮系区分,周转与周转复合,上海海运大学专用,分路传动和大传动比,分路传动,返回,大传动比,上海海运大学专用,实现变速传动,返回变速传动,上海海运大学专用,返回换向传动,实现换向传动,上海海运大学专用,用作运动合成,返回运动合成,上海海运大学专用,用作运动分解,返回运动分解,上海海运大学专用,
