《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 唐昌松 学习情境 十二 轮系传动比的计算及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 唐昌松 学习情境 十二 轮系传动比的计算及应用（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习情境 十二,轮系传动比的计算及应用,能力目标,能分析判断轮系类型。 能够计算轮系的传动比。 能够判断轮系中各齿轮的转动方向及传递关系。 能够根据现场需要选择合适的轮系解决实际问题。,学习内容,12.1 轮系的定义及分类 12.2 轮系传动比的计算 12.3 轮系的应用 12.4 新型轮系的特点及应用,案例导入,12.1 轮系的定义及分类,在机械设备中，为了满足不同的工作需要，如获取较大的传动比，或者为了变速、换向，常使用一系列齿轮所组成的齿轮机构来传动。 这种由一系列的齿轮所组成的齿轮传动系统称为齿轮系，简称轮系。 按照轮系传动时，各齿轮轴线位置是否固定，轮系分为定轴轮系、周转轮系。,定轴
2、轮系：在轮系运动时，所有齿轮的几何轴线均固定的轮系。 定轴轮系根据轴线是否平行又可分为平面定轴轮系和空间定轴轮系。,1、定轴轮系,平面定轴轮系,空间定轴轮系,平面定轴轮系：全部齿轮为圆柱齿轮，各轮的轴线相互平行，如图a。 空间定轴轮系：轮系中包含圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等空间齿轮,如图b。,2、周转轮系,周转轮系还可以根据自由度数作进一步的划分。 若自由度为1，如图a，则称为行星轮系；若自由度为2，如图b，则称为差动轮系。,太阳轮,行星轮,行星架,周转轮系：在轮系运动时，其中至少有一个齿轮轴线的位置并不固定，而是绕着其它齿轮的固定轴线回转的轮系。,如果一个轮系中由几个基本周转轮系或由定轴轮系和周转轮
3、系组成，则这种轮系称为组合轮系。,12.2 轮系传动比的计算,轮系中，输入轴（轮）与输出轴（轮）的转速或角速度之比，称为轮系的传动比，通常用i表示。 计算轮系传动比时，不仅要计算它的大小，而且还要确定输出轴（轮）的转动方向。,定轴轮系,一、定轴轮系传动比的计算,1传动比大小的计算,如图为一定轴轮系，根据轮系传动比的定义，则此轮系的传动比为：,若上述轮系中各齿轮齿数分别为z1、z2、z2、z3、z3、z4、z5 ，则各对齿轮的传动比可表示为 ：,(12-1）,因轮系中齿轮2和2是固定在同一根轴上的，即有 ，齿轮3和3是固定在同一根轴上的，即有 。 由图分析可知，将以上各对齿轮的传动比连乘起来，可
4、得轮系的传动比。,(12-2）,此式说明，定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积；也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。,若轮系中首轮轮1的转速为n1，末轮轮K转速为nK，则该轮系的传动比为,（12-3）,如图12-5所示轮系中，轮4对轮3为从动轮，但对轮5又为主动轮，其齿数的多少并不影响传动比的大小，而仅起到中间过渡和改变从动轮转向的作用，故称之为惰轮或介轮。,各齿轮对的转向关系可以用标注箭头的方法确定。外啮合传动的两圆柱齿轮转向相反，用反向箭头表示；内啮合传动的两圆柱齿轮转向相同，用同向箭头表示。,对于圆锥齿轮啮合，两轮转向的箭头必须同
5、时指向节点，或同时背离节点。,2. 首末轮转向关系的确定,对于蜗杆传动，从动蜗轮转向判定方法用蜗杆“左、右手法则” 。,3传动比符号的确定 （1）当轮系中所齿轮的几何轴线均平行，首末两轮转向关系可用“+”“”号表示，它取决于(1)m，m表示外啮齿的对数。 （2）若轮系中，所有齿轮几何轴线并非完全平行时，可用箭头标注，如图示。 （3）若轮系中，只有首末两轮轴线平行的定轴轮系，先用箭头逐对标注转向，若首末两轮的转向相同，传动比为正，反之为负，如图示。,【例12-1】 图示某提升装置轮系中，设已知z1=16，z2=32，z2 =20，z3=40，z3 =2，z4=40，均为标准齿轮传动。已知轮1的转
6、速n1=1000 r/min，转向如图所示，试求轮4的转速及转向。,解： 由式（12-3）得,n4 = n1/i = 1000/80 = 12.5 r/min,根据转向关系确定方法，可知轮4的转向为逆时针转动。,二、 周转轮系传动比的计算,周转轮系由行星轮、太阳轮、行星架组成。 周转轮系与定轴轮系的根本差别在于周转轮系中具有转动的行星架，从而使行星轮既要自转又要公转，故其传动比不能直接用定轴轮系传动比的计算方法来求解。,如果能设法使行星架固定不动，那么周转轮系就可转化成一个定轴轮系。这种假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。,b),转化轮系中各构件的转速,转化轮系中1、3两轮的传动比可根据定
7、轴轮系传动比的计算方法得,（12-4）,式中，“-”号表示在转化轮系中轮1与轮3的转向相反。,若将以上分析归纳为一般情况，可得到转化轮系传动比的计算公式为,（12-5）,式中，G为主动轮，K为从动轮。,应用上式求周转轮系传动比时需注意： （1）将nG 、nK、nH的值代入上式时，必须连同转速的正负号代入。若假设某一转向为正，则与其反向为负。 （2）公式右边的正负号按转化轮系中G轮与K轮的转向关系确定。对于由锥齿轮组成的周转轮系，必须根据转化轮系中各轮的向关系，在齿数连乘积比之前冠以正负号。 （3）在nG 、nK、nH三个参数中，已知任意两个，就可确定第三个，从而求出该周转轮系中任意两轮的传动比
8、。 ； 为转化轮系中G轮与K轮转速之比，其大小及正负号按定轴轮系传动比的计算方法确定。 是行星轮系中G轮与K轮的绝对速度之比，其大小及正负号由计算结果确定。,可见,【例12-3】图12-11所示为组合机床动力滑台中使用的周转轮系，已知：zl = 20、z2 = 24、z2= 20、z3 = 24，转臂H沿顺时针方向的转速为16.5 r/min。欲使轮1 的转速为940 r/min，并分别沿顺时针或反对针方向回转，求轮3的转速和转向。,机床动力滑台差动轮系,解：（1）当转臂H与轮1均为顺时针回转时：,将nH =16.5，n1 = 940代入式,得 n3=657.82 r/min,（2）当转臂H顺
9、时针回转，轮1为逆时针回转时：,将nH = 16.5，n1 = -940代入式,得 n3=647.74 r/min。,三、组合轮系传动比的计算,求解组合轮系的传动比时，首先必须正确地把组合轮系划分为定轴轮系和周转轮系，并分别写出它们的传动比计算公式，然后联立求解。,划分周转轮系的方法是：先找出具有动轴线的行星轮，再找出支持该行星轮的转臂，最后确定与行星轮直接啮合的一个或几个中心轮。 每一简单的周转轮系中，都应有中心轮、行星轮和转臂，而且中心轮的几何轴线与转臂的轴线是重合的。 在划出周转轮系后，剩下的就是一个或多个定轴轮系。,【例12-4】在图12-4所示的轮系中，已知z1=20，z2=40，z
10、2=20，z3=30，z4=60，均为标准齿轮传动。试求i1H。,解: （1）分析轮系,由图可知该轮系为一平行轴定轴轮系与简单行星轮系组成的组合轮系，其中行星轮系：234H；定轴轮系：12。,（2）分析轮系中各轮之间的内在关系，由图中可知：n4=0， n2=n2,（3）分别计算各轮系传动比,定轴齿轮系,由式（12-3）得,行星齿轮系,由式（12-5）得,（3）联立求解,联立（a）、（b）式，代入n4=0， n2=n2得,n1=-2n2,12.3 轮系的应用,1传递相距较远的两轴间的运动和动力,汽车变速箱,2实现变速、变向传动,3获得大的传动比,若已知各轮齿数z1=100，z2=99，z2=10
11、0，z3=101 可由式（12-5）得,求出 ，为正，说明行星架的转向与齿轮1的相同。 由此例可知，行星架H转10000圈太阳轮1只转一圈，表明机构的传动比很大。,渐开线少齿差行星减速器,4用于运动的合成分解,如图所示滚齿机周转轮系中，z1 = z3，分齿运动由轮1传入，附加运动由行星架H传入，合成运动由齿轮3传出。 由式（12-5）有,解上式得n3 = 2nHn1 ，可见该轮系将两个输入运动合成一个输出运动。,滚齿机周转轮系,运动合成实例,汽车后桥差速器,如图所示汽车后桥差速器，当汽车直线行驶，左右两后轮转速相同，行星轮不自转，齿轮1、2、3、2如同一个整体，一起随齿轮4转动，此时n3=n4
12、= n1，差速器起到联轴器的作用。,运动分解实例,根据转弯半径大小自动分解nH，使n1、n3满足转弯要求。,5在尺寸和重量较小时实现大功率的传递,涡轮螺旋桨发动机主减速器,图示某涡轮螺旋桨发动机主减速器的右部是差动轮系，左部是定轴轮系，采用4个行星轮和6个中间轮。动力自太阳轮1输入后，分两路从行星架H和内啮合轮3输往左部，最后汇合到一起输往螺旋桨。该装置的外廓尺寸仅430mm，而传递功率达2850kW，整个轮系的传动比为 。,12.4 新型轮系的特点及应用,1.渐开线少齿差行星传动,柱销式少齿差渐开线,渐开线少齿差行星轮系适用于中小型的动力传动（ ），其传动效率为0.80.94。,2.摆线针轮行星传动,摆线针轮传动由于同时工作的齿数多，传动平稳，承载能力大，传动效率一般在0.9以上，传递功率已达到100kW，产品也已经系列化，得到了广泛的应用。,3.谐波齿轮传动,谐波齿轮传动具有传动比大、体积小、重量轻、密封性好、承载能力强，传动平稳、精度高。,可应用在雷达的随动系统、飞行器、机械手、假肢等，还可用于起重运输、化工机械、印刷机械、电动工具中的减速装置和仪器的微调机构上。,END,
