第九章 轮系一对齿轮传动的传动比是 5— 7
轮系,由一系列互相啮合的齿轮组成的传动机构,用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。
第九章 轮系
轮系的类型
定轴轮系的传动比计算
周转轮系的传动比计算
复合轮系的传动比计算
轮系的功用
其他行星传动简介根据轮系在运转时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:
定轴轮系周转轮系复合轮系
§ 9.1 轮系的类型定轴轮系,当轮系运转时,所有齿轮的几何轴线相对于机架的位置均固定不变轮系的类型周转轮系,当轮系运转时,至少有一个齿轮的几何轴线相对于基架的位置不固定,而是绕某一固定轴线回转轮系的类型基本构件
基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的轮系的类型
2 —— 行星轮
H —— 系杆
1—— 中心轮
3—— 中心轮根据轮系所具有的自由度不同,周转轮系又可分为,差动轮系 和 行星轮系轮系的类型差动轮系,F=2
224243F
计算图 b)所示机构自由度,
图中齿轮 3固定
123233F
行星轮系,F=1
计算图 a)所示轮系自由度:
根据基本构件的特点,轮系可分为:
2K- H 型,3K型,K-H-V型轮系的类型
2K-H型系杆 H只起支撑行星轮使其与中心轮保持啮合的作用,
不作为输出或输入构件轮系的类型
3K型复合轮系,由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系定轴轮系 + 周转轮系 周转轮系 + 周转轮系轮系的类型各周转轮系相互独立不共用一个系杆轮系定轴轮系周转轮系复合轮系定轴轮系 +周转轮系周转轮系 +周转轮系行星轮系,差动轮系
2K-H型,3K型,K-H-V型小结轮系的类型
1
2
1
2
z
z
z
z

2
1
12?
i
外啮合内啮合齿轮机构的传动比
§ 9.2 定轴轮系的传动比计算
2
ω1 ω2
1 p
vp
2 ω2
ω1
1
转向相反转向相同轮系的传动比
k
ki?
1
1?
传动比的大小
输入、输出轴的转向关系定轴轮系的传动比计算一、传动比的大小
4'3'21
5432
5
1
15 zzzz
zzzzi
5
1
15
i
1
2
2
1
12 z
zi
3
4
4
3
43
z
zi
2
3
3
2
23 z
zi
定轴轮系的传动比计算
4
5
5
4
54
z
zi
所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积
4321
5432
zzzz
zzzz
5
4
4
3
3
2
2
1
5443231215
5
1
15?

iiiiii
1、平面定轴轮系(各齿轮轴线相互平行)
二、传动比转向的确定
3)1(?
4321
5432
4321
5432
5
1
15
zzzz
zzzz
zzzz
zzzz
i




惰轮惰轮,不改变传动比的大小,但改变轮系的转向定轴轮系的传动比计算
m
k
ki )1(
1
1
所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积
2、定轴轮系中各轮几何轴线不都平行,但是输入、输出轮的轴线相互平行的情况定轴轮系的传动比计算传动比方向表示 在传动比的前面加正、负号传动比方向判断 画箭头
'3'21
532
15 zzz
zzzi?
传动比方向判断画箭头
3、输入、输出轮的轴线不平行的情况齿轮 1的轴为 输入轴,
蜗轮 5的轴为 输出轴,输出轴与输入轴的转向关系如图上箭头所示。
定轴轮系的传动比计算传动比方向表示主动齿轮齿数连乘积从动齿轮齿数连乘积
k
ki?
1
1
大小:
转向:
m1)(? 法
2、输入、输出轮的轴线相互平行定轴轮系的传动比计算小结
1、所有齿轮轴线都平行的情况画箭头方法确定,可在传动比大小前 加正或负号
3、输入、输出齿轮的轴线不平行画箭头方法确定,且 不能 在传动比大小前加正或负号用定轴轮系传动比计算公式周转轮系传动比计算反转法原理,将周转轮系转化为定轴轮系
§ 9.3 周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算一、周转轮系传动比计算的基本思路
-?H
周转轮系的转化机构系杆?机架周转轮系?定轴轮系可直接用定轴轮系传动比的计算公式。
1 ω 1
将轮系按- ω H反转后,各构件的角速度的变化如下,
2 ω 2
3 ω 3
H ωH
构件 原角速度 转化后的角速度
ω H1= ω 1- ω H
ω H2= ω 2- ω H
ω H3= ω 3- ω H
ωHH= ωH- ωH= 0
反转原理,给周转轮系中的每一个构件都加上一个附加的公共转动 ( 转动的角速度为 - ω H)
后,不会改变轮系中各构件之间的相对运动,
但原周转轮系将转化成为一个假想的定轴轮系,
称为 周转轮系的转化机构 。
周转轮系的传动比计算二、周转轮系传动比的计算方法周转轮系转化机构的传动比周转轮系的传动比计算上式,-,说明在转化轮系中 ω H1 与 ω H3 方向相反。
1
3
H3
H1
H
3
H
1H
13 )1( Z
Zi



一般周转轮系转化机构的传动比
1、对于差动轮系,给定?1,?k,?H中的任意两个,可以计算出第三个,从而可以计算周转轮系的传动比。
1K1
K2
HK
H1
H
K
H
1H
K1
zz zzi
周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算如果给定另外两个基本构件的角速度?1,?H中的任意一个,可以计算出另外一个,从而可以计算周转轮系的传动比。
2、对于行星轮系,两个中心轮中 必有一个是固定的
0K

1K1
K2
H1
H
1
H
H1
H
K
H
1H
1 110
zz zzii k
HK1H1 1 ii
三、使用转化轮系传动比公式时的注意事项周转轮系的传动比计算
21
322
H3
H1H
13 )1( ZZ
ZZi



H2
H1H
12

i
(需作矢量作)
1、转化轮系的 1轮,k轮和系杆 H的轴线需平行
3、表达式中?1,?k,?H的正负号问题。若基本构件的实际转速方向相反,则? 的正负号应该不同。
2,是转化机构中 1为主动轮,k为从动轮时的传动比,
其大小和正、负完全按照根据定轴轮系来处理。 周转轮系传动比正负是计算出来的,而不是判断出来的 。
H1ki
周转轮系的传动比计算四、轮系传动比计算举例
1 0 0 0 0
1
100100
99101111
21
32H
13H1

zz
zzii
例题 1:已知试求传动比。
,,,,99100101100 3221 zzzz
1 0 0 0 0/1 H11H ii
当系杆转 10000转时,轮 1才转 1转,
二者转向相同。 此例说明周转轮系可获得很大的传动比 。
周转轮系的传动比计算
H3?
H1?
例题 2,z1=z2=48,z2’=18,z3=24,n1=250 r/min,n3=
100 r/min,方向如图所示。求,nH 的大小和方向
21
32
H3
H1
H
3
H
1H
13
zz zznn nnnni
3
4
1848
2448

50H?
周转轮系的传动比计算
3
4
10 0
25 0

H
H
H2n
H1n
H3n
11
2
H
H
1H
1

k
k
n
k zz
zzi
k
ki?
1
1?
周转轮系转化机构:假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比
-?H
周转轮系的传动比计算小结
H
1
H1?
i
§ 9.4 复合轮系的传动比计算
-?H
假想的定轴轮系周转轮系
-?H1
假想的定轴轮系 新周转轮系一、复合轮系传动比的计算方法复合轮系的传动比计算在计算混合轮系传动比时,既 不能将整个轮系作为定轴轮系 来处理,也 不能对整个机构采用转化机构 的办法。
1、首先将各个基本轮系正确地区分开来
2、分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。
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,即可求得混合轮系的传动比。
行星轮 系杆 中心轮基本轮系的划分复合轮系的传动比计算定轴轮系周转轮系 1
.
.
.
行星轮 系杆 中心轮 周转轮系 n
周转轮系 1行星轮 系杆 中心轮二、复合轮系传动比计算举例复合轮系的传动比计算例题 3:已知 试求传动比 。,,,,80204020 3221 zzzz H1i
解,1、分析轮系的组成
1,2 —— 定轴轮系
2',3,4,H—— 周转轮系
2、分别写出各基本轮系的传动比定轴轮系,2
20
40
1
2
3
1
12 Z
Z
n
ni
周转轮系,
20
801
2
4
H
2
H4
H2H
42


Z
Z
n
n
nn
nni
3、两个轮系之间的关系
22 nn
4、联立求解 10H212
H
1
H1iin
ni 二者转向相反二、复合轮系传动比计算举例复合轮系的传动比计算解,1、分析轮系的组成
3',4,5 —— 定轴轮系
1,2-2',3,5( H) —— 周转轮系
2、分别写出各基本轮系的传动比定轴轮系,
周转轮系,
例题 4:电动卷扬机减速器中,已知试求传动比 。
215224 221 zzz,,
H1i78,18 53 zz
'2
3
1
2
3
1H
13 z
z
z
zi
H
H



'3
5
4
5
'3
4
5
3
5'3 z
z
z
z
z
zi
复合轮系的传动比计算
3、两个轮系之间的关系
4、联立求解齿轮 1与齿轮 5的转向相同
H5
38.541
213
325
21
32
5
1
15
zzz
zzz
zz
zzi
封闭式行星轮系,自由度为 2的差动轮系的两个基本构件被定轴轮系封闭起来,组成的 自由度为 1的复合轮系
§ 9.5 轮系的功用轮系的功用一、实现大传动比轮系的传动比 i可达 10000。
一对齿轮,i<8
1
2
轮系的功用二、实现相距较远两轴之间的传动用齿轮 1,2实现,尺寸较大。
用齿轮 a,b,c
和 d组成的轮系来传动,可使结构紧凑。
三、实现变速和换向轮系的功用利用滑移齿轮和牙嵌离合器便可以获得不同的输出转速汽车上常用的三轴四速变速箱车床走刀丝杠三星轮换向机构转向相反 转向相同轮系的功用四、实现分路传动轮系的功用钟表传动中,由 发条
K驱动齿轮 1转动时,
通过齿轮 1与 2相啮合使 分针 M转动 ;由齿轮 1,2,3,4,5和 6
组成的轮系可使 秒针
S获得一种转速 ;由齿轮 1,2,9,10、
11和 12组成的轮系可使 时针 H获得另一种转速五、实现结构紧凑且重量较小的大功率传动轮系的功用涡轮螺旋桨发动机主减速器由多个行星轮共同承担载荷六、实现运动的合成与分解
1
1
313
z
zi H
加法机构)(
2
1
31 nnn H
31 2 nnn H
减法机构广泛用于机床,计算装置,补偿调整装置中两个输入,一个输出 运动合成轮系的功用差动轮系 F= 2
一个输入,两个输出 运动分解
1
1
3
43
414
13

z
z
nn
nni )(
2
12
314 nnn
汽车后桥减速器示意图轮系的功用运动分解七、实现复杂的轨迹运动和刚体导引行星搅拌器轮系的功用轮系的功用行星的半径与内齿轮的半径取不同的比值时,行星轮上各点的运动轨迹轮系的功用花键轴自动车床下料机械手小结
1,实现大传动比传动
2,实现相距较远两轴之间的传动
3,实现变速与换向传动
4,实现分路传动 5
5,实现结构紧凑且重量较小的大功率传动
6,实现运动的合成与分解
7,实现复杂的轨迹运动和刚体导引轮系的功用
§ 9.6 其它行星传动简介一、渐开线少齿差行星传动由固定的内齿轮 1、行星轮 2、
系杆 H、等角速比机构 3以及轴组成
2
1
H2
H1
H2H
21 1 z
zi
nn
nni

21
2
2
H
HVH2 zz
z
n
nii

输出机构 V
1
2
输出机构示意图其他行星传动简介由平行四边形机构和齿轮机构组成。
12
1
6
1
16 zz
z
n
ni

1z
为外齿轮的齿数
2z
为内齿轮的齿数三环传动没有专门的输出机构,因而具有结构简单、
紧凑的优点 。
其他行星传动简介三环传动 — 一种特殊的渐开线少齿差行星传动二、摆线针轮传动其他行星传动简介组成,1为针轮,2为摆线行星轮,H为系杆,3为输出机构。
2
21
2
2
H
2HHV
z
zz
z
n
n
ii



行星轮的齿廓曲线不是渐开线,而是外摆线;中心内齿轮采用了针齿。
三、谐波传动组成,具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器 H。
通常将波发生器作为主动件,而刚轮和柔轮之一为从动件,
另一个为固定件。
其他行星传动简介柔轮转臂
21
2
2
H
2H zz
z
n
ni

21
1
1
H
1H zz
z
n
ni

钢轮固定柔轮固定其他行星传动简介