《机械原理 教学课件 ppt 作者 江帆第十一章 齿轮系 第十一章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理 教学课件 ppt 作者 江帆第十一章 齿轮系 第十一章（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、江 帆,齿轮系 (Gear Train),本章内容,第一节 定轴轮系及其传动比计算,第二节 周转轮系及其传动比计算,第四节 其他新型行星齿轮传动简介,第三节 复合轮系及其传动比计算,第五节 行星轮系的设计,*齿轮系(gear train) 由一系列齿轮组成的传动系统,简称 轮系,第一节 定轴轮系及其传动比计算,一、定轴轮系及其分类,各轮轴线相对于机架位置不变的轮系定轴轮系,各轮旋转方向,各轮的运动为平面运动,平面定轴轮系,各轮运动不共面的定轴轮系空间定轴轮系,二、定轴轮系的传动比计算,传动比（或速比）是指两轮的角速度（或转速）之比。,ikL 两轮的转向相同,取正号,ikL =k/L = nk
2、/ nL,ikL 两轮的转向相反,取负号,设1为主动轮,设4为从动轮,各轮齿数分别为z1 ，z2，z2，z3， z4 。,z3,两轮传动比： i12 = 1/2=- z2 / z1,将各传动比相乘： i12 i23 i34 = 1 / 4 = i14,i34= /4 = z4 / z3,i23=2/3 =- z3 / z2 = i23,i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3),i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3),i14 =i12 i23 i34,轮系的传动比等于各对齿轮的传动比的乘积,齿轮外啮合点数,同时与两个齿轮啮合，该轮称为过桥轮或惰轮(idl
3、er gear) 。,i14的正号表示首末两轮的转向相同。,i14=(-1)2(z2 z3 z4)/(z1 z2 z3),各对齿轮中从动轮齿数的积,各对齿轮中主动轮齿数的积,此为空间定轴轮系。上述速比公式适用吗?,5,1,2,2,3,3蜗杆,4锥齿轮,5,1,2,2,3,3蜗杆,4锥齿轮,空间定轴轮系速比公式,i15= 1 / 5 =(z2 z3 z4 z5)/(z1z2z3z4),4蜗轮,4,见其顶视图,蜗轮为右旋,3蜗杆,4 蜗轮,3,4,蜗杆也为右旋,当蜗杆蜗轮均为右旋时，用右手定则判断蜗轮的转向。,大母指表示蜗杆沿轴线的运动方向（向右）。,3蜗杆,蜗轮为右旋,4蜗轮,3,4,由于蜗杆不
4、能沿轴线运动，故推动蜗轮啮合点向左运动。,3蜗杆,1,2,2,3,3蜗杆,4蜗轮,4锥齿轮,5,1与5轮的轴线平行： i15 = 1 / 5 = (z2 z3 z4 z5)/(z1z2z3z4),-,首末两轮的轴线不平行， i1n不带正负号。,例 1：,如图所示的轮系中，设已知 ， ， ， ， ， ，均为标准齿轮传动。已知轮 1的转速 r/min，试求轮4的转速及转动方向。,解 ：,（1）传动比：,（2）根据已知条件计算：,r/min,用箭头标注法判断，轮4的转向如图所示，为逆 时针转动。,强化训练题11-1：,如图11-10所示的轮系中，设已知 ， ， ， ， ， ， ， 均为标准齿轮传动。
5、已知 输入轴的转速 r/min，试求输出轴5 的转速及转动方向。,图11-10 定轴轮系,第二节 周转轮系及其传动比计算,一、周转轮系及其分类,o,1,H,o1,2,3,AA,作侧视图AA,计算机构的自由度： n=4;pl=4;ph=2; F=34-2 4-2=2,o,1,3,2,o1,H,观察各构件的运动,给定已知运动,3,H,o,o1,H,1,3,2,o,o1,H,1,3,2,o,o1,H,1,3,2,o,o1,H,1,3,2,绕固定轴线转动的齿轮中心轮(central gear)（太阳轮sun gear）,绕运动轴线转动的齿轮行星轮(planet gera),支承行星轮的构件H系杆(pl
6、anet carrier)。,中心轮和系杆常作为输出或输入构件称其为该轮系的基本构件。,周转轮系存在某齿轮轴线绕固定轴线转动的轮系。,o,1,H,o1,2,3,自由度等于2的周转轮系称为差动轮系(differential gear train),o,1,H,o1,2,3,若将轮系中的3（或1）固定,此时F=1。该轮系称行星轮系。,F=1的周转轮系称行星轮系(planet gear train),该轮系称2KH型周转轮系,差动轮系,行星轮系,1,2,2,3,4,H,此为3KH型行星轮系,固定的机架，3=0。,二、周转轮系的传动比计算,不能按定轴轮系的速比公式计算该轮系的传动比,能否转化为定轴轮系
7、？,为得到系杆不动的机构.,若以系杆为参考系，则系杆不发生运动。,即给整个机构一个系杆的反向角速度（-H），则系杆不动。,-H,-H,-H,-H,-H,各构件间的相对运动不变。此时： 1、系杆固定为机架，得一定轴轮系,-H,2、任一齿轮的角速度不再是i，而是相对系杆的角速度： Hi=i- H,-H,3、各构件相对系杆运动的假想定轴轮系转化机构,-H,o1,1,H,2,3,o,1,H,o1,2,3,1,3,H,2,给出各构件的角速度,给整个机构一（- H ）得转化机构,o1,1,H,2,3,o1,1,H,2,3,各轮的角速度为： Hi=i-H,1- H,2- H,3- H,各轮转向可定,HH=H
8、-H=0,即系杆固定为机架。,按定轴轮系得到如下公式： iH13=(1-H)/(3-H)= -Z3/Z1,转化机构速比的一般形式：,2、 1, n, H中已知两个量可求另一量,3、公式中1, n, H 三量若为非平行矢量则不能运用上式,1,3,H,行星轮系,行星轮系的转化机构,2,2,3,1,H,1- H,2- H,3- H = -H,iH13=(1-H)/(3-H) = -Z3/Z1,若3 =0， 改写成：i H13=(1-H)/(-H)=1-i1H,或 i1H =1-iH13,原轮系中的固定轮,已知各轮齿数,此为2KH型行星轮系,例 2：,求 1、i1H； 2、改变Z1=99，求iH1,1
9、,3,2,2,H,Z1=100（99）,Z3=99,Z2=101,1,3,2,2,H,固定系杆，得转化机构。,1- H,3- H= - H,2- H,Z2=100,解 ：,Z1=100（99）,Z2 =100,Z3=99,Z2=101,1- H,3- H= - H,2- H,1） iH13=(1-H)/(3-H) =1-i1H= Z3 Z2/(Z1 Z2 ),i1H=1- Z3 Z2 /(Z1 Z2 ) =1/10000.,iH1=1/ i1H = Z1 Z2 /(Z1 Z2 - Z3 Z2 ) =10000.,Z1=100,H,1- H,3- H= - H,2- H,2) iH1 = Z1Z
10、2 /(Z1Z2 - Z3Z2 ) =99100/(99100-99 101)= -100,iH1=1/i1H = Z1Z2 /(Z1Z2 - Z3Z2 ),Z1=（99）,Z1=100（99）,Z2 =100,Z3=99,Z2=101,直接用行星轮系速比公式求：,i1H=1-Z3Z2/(Z1Z2) =1/10000.,例 3：,如图所示轮系中，已知 ， ， ， ， r/min， r/min。问：当 n1与 n3 转向相同及 n1 与 n3 转向相反时 nH 的大小及转向。,解 ：,此轮系为差动轮系,当 n1 与 n3 转向相同时，n1 与 n3 用同号,=171.94r/min,nH 与 n
11、1 及 n3 同向。,n1 与 n3 转向相反时，n1 用负号代入，n3 用正号代入，得,r/min,nH 与 n1 转向相同。,此例说明计算周转轮系的传动比时，应用“”、“”号代入各轮的转速，而图中的箭头只表示轮系的齿轮的转向，不是周转轮系各齿轮的真实转向。,例 4：,图11-16所示为汽车后桥差速器中的轮系结构图。已知各 轮齿数，且 ，试分析两后轮（太阳轮1和3）实 现直行和转弯时 n1、n3、n4 之间的关系。,图11-16 汽车后桥差速器中的轮系结构图,解 ：,齿轮1、2、3、4（H）组成一差动轮系,转化机构的传动比,即,当汽车直线行驶时，要求两后轮有相同的转速，即n1n3。这时，有n
12、1n3n4 。整个差动轮系相当于同齿轮4固接在一起的刚体，随齿轮4一起转动，此时行星轮2相对于系杆没有转动。,当汽车向左转弯行驶时，汽车两前轮在梯形转向机构作用下向左偏转，其轴线与汽车两后轮的轴线相交于P点。 两个后轮与地面不打滑的条件下，其转速应与弯道半径成正比。,求得两后轮的转速,即,轮4的转速通过差动轮系分解成n1和n3两个转速，这两个转速随弯道的半径不同而不同。,第三节 复合轮系及其传动比计算,一、复合轮系 (compound gear train),由几个基本轮系构成的轮系称为复合轮系(compound train)。,二、复合轮系的传动比计算,复合轮系的传动比计算步骤： 1、区分基
13、本轮系。,2、分别计算各基本轮系的传动比。,+,+,3、找出各基本轮系间的联系，联立求解。,例 5：,如图所示的减速器。若已知蜗杆1和5的头数均为（右旋），即 ， ， ， ， ， ，求传 动比 。,减速器,解 ：,此系统中构件1为输入件，H杆为输出件。,系统由定轴轮系,及,和周转轮系,组成。,定轴轮系1-2：,定轴轮系1-5-5-4：,周转轮系2-3-4-H：,联立上式，并注意到,及与反向（设 方向为正，则 方向为负）得,强化训练题11-2：,如图所示的电动卷扬机减速机构，,已知,求,强化训练题11-3：,如图所示的摩托车里程表机构 ，,已知,要求车行一公里，指针P转一周，,求,第四节 其他新型行星齿轮传动,一、渐开线少齿差行星轮系,当中心轮固定，行星架H输入运动，则有行星轮转轴输出运动。,由于行星轮是作平面复合运动，运动和动力有V轴输出，故此轮系称为K-H-V轮系。,K-H-V行星轮系,上式表明K-H-V行星轮系的传动比取决于中心轮与行星轮的齿数差。,齿数差越小，
