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1、第十一章第十一章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计Gear Trains and Its Design11-1 齿轮系及其分类齿轮系及其分类1 1应用应用例例1 1 导弹发射快速反应装置（导弹发射快速反应装置（动画动画）Application 例例2、游梁式抽油机减速器人字齿轮游梁式抽油机减速器人字齿轮2 2分类分类（1）定轴轮系定轴轮系（3）复合轮系复合轮系(2) 周转周转轮系轮系classificationFixed axis Epicyclic Compound 11-2 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 包括传动比的大小和首末两构件的转向包括传动比的大小和首末两构件的转向1 1平面定轴轮系
2、平面定轴轮系规定规定外啮合外啮合内啮合内啮合定义：仅含平面齿轮传动定义：仅含平面齿轮传动,各轮轴线平行各轮轴线平行Fixed axis gear train例：定轴轮系，各齿数已知，求传动比例：定轴轮系，各齿数已知，求传动比i15 平面定轴轮系的传动比等于各对啮合齿轮平面定轴轮系的传动比等于各对啮合齿轮传动比的连乘积传动比的连乘积结论：结论：1、2、m外啮合次数外啮合次数3、惰轮改变传动比符号，影响转向，不影响传动比大小惰轮改变传动比符号，影响转向，不影响传动比大小结论：结论：4、 平面定轴轮系转向确定方法：平面定轴轮系转向确定方法：画箭头画箭头2 2空间定轴轮系空间定轴轮系(1) 定义：含圆
3、锥齿轮、蜗轮蜗杆等定义：含圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等(2) 传动比大小传动比大小 （3） 空间定轴轮系转向确定方法：画箭头空间定轴轮系转向确定方法：画箭头蜗杆传动转向蜗杆传动转向左右手定则已知：已知： z340 z2 32z116 z2 20 z3 2（右旋）（右旋）z440n1800r/min求：蜗轮转速、转向求：蜗轮转速、转向解：解：转向转向11-3 周转轮系的传动比周转轮系的传动比一、结构与分类一、结构与分类 行星轮行星轮、行星架行星架及及太阳轮太阳轮组成组成周转轮系周转轮系、定轴轮系定轴轮系结构差别结构差别Epicyclic gear train1）按自由度数目分）按自由度数目分 (教具教具
4、)差动轮系（差动轮系（F2）行星轮系（行星轮系（F1）2）按基本构件分）按基本构件分(后边观看）后边观看）2KH型和型和3K型型输入与输出构件为输入与输出构件为基本构件基本构件二传动比计算二传动比计算1、是否可用定轴轮系公式？、是否可用定轴轮系公式？z370 z2 21z128例：行星轮系例：行星轮系矛盾矛盾 结论：周转轮系的传动比不能直接按定轴轮系传动比求结论：周转轮系的传动比不能直接按定轴轮系传动比求法计算。法计算。 相对运动原理，整个周转轮系一个相对运动原理，整个周转轮系一个-H反转得到一个虚拟定轴轮系，反转得到一个虚拟定轴轮系，转化轮系转化轮系。2、计算原理反转法、计算原理反转法则其转
5、化轮系的传动比为：则其转化轮系的传动比为：差动轮系为例差动轮系为例3、具体计算方法、具体计算方法差动轮系差动轮系已知两个角速度，可求另一个。已知两个角速度，可求另一个。z361 z2 19z123例：行星轮系例：行星轮系n11450r/min (教具教具)求：求：nH解：解：转向相同转向相同z399 z2 101z1100例：行星轮系例：行星轮系求：求：解：解：转向相同转向相同 z2/ 100如：如： z2/ 99结论：结论：齿数影响很大齿数影响很大在转化轮系中由在转化轮系中由m至至n各从动轮齿数的乘积各从动轮齿数的乘积在转化轮系中由在转化轮系中由m至至n各主动轮齿数的乘积各主动轮齿数的乘积（
6、1）m公式使用注意：公式使用注意：（1）f(z)由定轴轮系方法定出由定轴轮系方法定出（2）各轮转向统一规定正负）各轮转向统一规定正负（3）实际转向与转化轮系中转向要区别）实际转向与转化轮系中转向要区别(4) m,n,H轴线要平行轴线要平行（5）意义截然不同意义截然不同f(z)总结：总结：(4) m,n,H轴线要平行轴线要平行运动合成运动合成差动轮系差动轮系11-4 复合轮系的传动比复合轮系的传动比 复合轮系复合轮系 二、计算步骤：二、计算步骤：1）正确划分轮系；）正确划分轮系；2）分别列出算式；）分别列出算式；3）进行联立求解。）进行联立求解。一、构成一、构成1、定轴轮系周转轮系、定轴轮系周转
7、轮系2、周转轮系周转轮系、周转轮系周转轮系例例1 1 复合轮系传动比的计算复合轮系传动比的计算关键是划分轮系，先找行星轮，将周转轮系划分出来，关键是划分轮系，先找行星轮，将周转轮系划分出来，例例2 2 复合轮系传动比的计算复合轮系传动比的计算例例2 2 卷扬机减速器传动比的计算卷扬机减速器传动比的计算求 i 15周转轮系部分11-5 轮系的功用轮系的功用1 1实现分路传动实现分路传动2 2实现大传动比实现大传动比3 3实现变速传动实现变速传动4 4实现换向传动实现换向传动例例 某航空传动机构附件的传动系统某航空传动机构附件的传动系统例例 现实传动比现实传动比i10齿轮传动齿轮传动例例 车床走刀
8、丝杆的三星轮换向机构车床走刀丝杆的三星轮换向机构5 5实现运动合成与分解实现运动合成与分解定轴轮系定轴轮系行星轮系行星轮系（动画动画）运动合成运动合成力合成：任意两力力合成：任意两力唯一合力唯一合力合成合成如果：如果：一体运动一体运动差动轮系差动轮系运动分解运动分解输入输入分解为分解为力分解：任意力力分解：任意力任意分解约束任意分解约束任意两个分力任意两个分力确切分解约束确切分解约束确切两个分力确切两个分力平行四边形平行四边形给定分力方向给定分力方向汽车传动系统汽车传动系统汽车差速器汽车差速器为何要差速？前轮转向前轮转向后轮驱动后轮驱动（动画动画）后轮纯滚动条件：后轮纯滚动条件：左转弯左转弯结
9、论：结论：转弯时，左右轮转速不同。转弯时，左右轮转速不同。（动画动画）分解约束条件分解约束条件确切分解条件确切分解条件(平行四边形平行四边形)(给定分力方向给定分力方向)差速器原理差速器原理解释：二自由度，需输解释：二自由度，需输入两个确定运动，入两个确定运动，5为一为一个输入，个输入，3与与1受左右地受左右地面纯滚动条件限制而取面纯滚动条件限制而取消一个自由度。如果消一个自由度。如果3与与1不遵从纯滚动限制，则不遵从纯滚动限制，则必有一个与地面滑转，必有一个与地面滑转，设左右地面条件相同，设左右地面条件相同，滑转阻力大于滚动阻力，滑转阻力大于滚动阻力，依最小阻力法则，依最小阻力法则，3、1最
10、终与地面纯滚动。最终与地面纯滚动。汽车后轮中的传动机构汽车后轮中的传动机构一个轮子悬空结果一个轮子悬空结果：汽车原地不动，空转。汽车原地不动，空转。越野汽车（越野汽车（off road)全轮驱动必要性全轮驱动必要性解释：二自由度，需输入两个解释：二自由度，需输入两个确定运动，确定运动，5为一个输入，为一个输入，3与与1比较，比较，3地面阻力大，而地面阻力大，而1悬空悬空无阻力，依最小阻力法则，无阻力，依最小阻力法则，5就就驱动驱动1空转，空转，3就相当于输一个就相当于输一个转速为零的另一个输入。转速为零的另一个输入。一个轮子打滑结果：一个轮子打滑结果：汽车原地不动，空转。汽车原地不动，空转。越
11、野汽车（越野汽车（off road)全轮驱动必要性全轮驱动必要性冰面、沙地冰面、沙地正常路面正常路面解释：二自由度，需输入两个解释：二自由度，需输入两个确定运动，确定运动，5为一个输入，为一个输入，3与与地面滚动摩擦，地面滚动摩擦，1 与地面滑转摩与地面滑转摩擦，此时滑转阻力小，依最小擦，此时滑转阻力小，依最小阻力法则，阻力法则，5就驱动就驱动1空转，空转，3就就相当于输一个转速为零的另一相当于输一个转速为零的另一个输入。个输入。四轮驱动，都需差速吗？四轮驱动，都需差速吗？前后轴也需要差速吗？前后轴也需要差速吗？1）满足传动比要求）满足传动比要求2）满足同心条件）满足同心条件z3/z1 i1H
12、1z3z12z211-6 行星轮系类型与各轮齿数确定行星轮系类型与各轮齿数确定3）满足均布安装条件）满足均布安装条件(z1z3)/k N（整数）（整数）例如：例如：z1=14，z3=42，k=3N=18.63）满足均布安装条件）满足均布安装条件(z1z3)/k N（整数）（整数）单排行星轮系的配齿条件例如：例如：z1=14，z3=46，k=3N=204）满足邻接条件）满足邻接条件（z1z2)sin(180/k) z2 + 2ha*二、各种行星轮系二、各种行星轮系2KH型和型和3K型型行星轮系行星轮系311-7 其他新型行星传动其他新型行星传动渐开线少齿差行星传动渐开线少齿差行星传动渐开线一齿差行星传动渐开线一齿差行星传动V-输出输入谐波齿轮传动谐波齿轮传动V-输出摆线针轮减速器摆线针轮减速器本章小结本章小结2、重点掌握：、重点掌握： 轮系区别划分，反转法计算周转轮系、轮系区别划分，反转法计算周转轮系、复合轮系传动比。复合轮系传动比。 多对齿轮啮合。实现单对齿轮难以实现多对齿轮啮合。实现单对齿轮难以实现的功能。例如大传动比、变速、差速。的功能。例如大传动比、变速、差速。1、概要、概要 定轴轮系轴线固定。定轴轮系轴线固定。 周转轮系行星轮存在。周转轮系行星轮存在。 复合轮系注意区分复合轮系注意区分 反转法计算传动比。反转法计算传动比。汽车后轮中的传动机构汽车后轮中的传动机构
