《机械设计手册》之轮系1

第十一章齿轮系及其设计§11-1齿轮系及其分类§11-2定轴轮系的传动比§11-3周转轮系的传动比§11-4复合轮系的传动比§11-5轮系的功用§11-6行星轮系的效率§11-7行星轮系的类型选择及设计的基本知识1O1224143221OO2O1213213A123A34O43§11-1齿轮系及其分类齿轮系——由一系列齿轮组成的传动系统一、轮系的分类1、按各轮轴线是否平行轮系定轴轮系周转轮系混合轮系2、按各轮轴线是否固定平面轮系空间轮系轮系平面轮系空间轮系定轴轮系周转轮系混合轮系结束§11-1齿轮系及其分类齿轮系——由一系列齿轮组成的传动系统二、周转轮系123HOHO131O2H1、3—太阳轮（中心轮）K2—行星轮H—行星架（转臂、系杆）O1、O3、OH同心将中心轮之一（3或1）固定：自由度：F=3n2PLPH=34242=2差动轮系F=33232=1行星轮系2K-H型周转轮系——基本周转轮系2个太阳轮、1个行星架结束§11-1齿轮系及其分类齿轮系——由一系列齿轮组成的传动系统二、周转轮系123HOHO131O2H1、3—太阳轮（中心轮）K2—行星轮H—行星架（转臂、系杆）O1、O3、OH同心将中心轮之一（3或1）固定：自由度：F=3n2PLPH=34242=2差动轮系F=33232=1行星轮系2K-H型周转轮系——基本周转轮系2个太阳轮、1个行星架2K-H型周转轮系结束§11-1齿轮系及其分类齿轮系——由一系列齿轮组成的传动系统二、周转轮系123HOHO131O2H1、3—太阳轮（中心轮）K2—行星轮H—行星架（转臂、系杆）O1、O3、OH同心将中心轮之一（3或1）固定：自由度：F=3n2PLPH=34242=2差动轮系F=33232=1行星轮系2K-H型周转轮系——基本周转轮系2个太阳轮、1个行星架3K-H型周转轮系结束轮系传动比—输入轴与输出轴（首、末轮）角速度之比i（大小、转向）设已知各轮齿数z1、z2、z2’、z3、z4求i141、各轮的传动比结论：122112zzi'''233232zzi344334zzi''''214234231243322134321214zzzzzzzzzziiii所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积定轴轮系传动比§11-2定轴轮系的传动比2、总传动比：（2=2）一、传动比大小的计算4143221OO结束§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定（1）圆柱齿轮②内啮合：12212112zznni12212112zznni①外啮合：∵两轴平行∴可用“+”、“-”号表示两轴转向相同或相反也可以用一对同向或反向的箭头表示结束§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定（1）圆柱齿轮②内啮合：12212112zznni12212112zznni①外啮合：∵两轴平行∴可用“+”、“-”号表示两轴转向相同或相反也可以用一对同向或反向的箭头表示（2）圆锥齿轮∵轴线不平行，∴不能用“+”、“-”号表示；用一对同时指向节点或同时背离节点的箭头表示结束§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定（1）圆柱齿轮②内啮合：12212112zznni12212112zznni①外啮合：∵两轴平行∴可用“+”、“-”号表示两轴转向相同或相反也可以用一对同向或反向的箭头表示（2）圆锥齿轮∵轴线不平行，∴不能用“+”、“-”号表示；用一对同时指向节点或同时背离节点的箭头表示（3）蜗杆传动用左右手定则判断→箭头表示结束所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积平面定轴轮系传动比m)1(§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定对于平面轮系，一次外啮合，改变一次转向4143221OO“+”——首末轮转向相同'''2142321432234321214)1(zzzzzzzzzziiiiz3—过轮（惰轮、中介轮）不影响传动比大小，只改变从动轮转向。结束34O43221O1§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定对于空间轮系，只计算传动比大小，首、末轮转向关系用箭头表示在图上。''3214324114zzzzzzi结束§11-2定轴轮系的传动比二、首、末轮转向关系的确定对于空间轮系，只计算传动比大小，首、末轮转向关系用箭头表示在图上。''3214324114zzzzzzi结束周转轮系定轴轮系反转法：将整个轮系加一个公共角速度（H）转化机构（定轴）转化前后各构件的转速：构件原轮系转化轮系假想的转化轮系定轴轮系列出计算公式由转化轮系的转速关系实际轮系的转速关系§11-3周转轮系的传动比HH1111齿轮HH2222齿轮HH3333齿轮HH44404机架00HHHHHH系杆123OO131O2HHA3结束213A123AOOO1AAAO131O2H13HHH图示轮系：假想H固定13313113zziHHHHH若已知构件1、3、H任意两个转速第三者如果将中心轮3固定行星轮系（3=0）13131130zziHHHHH13111zziHH注意：1.1、3、H轴线平行2.转化轮系中的“+”、“”相对转向，不代表实际转向公式中必须正确使用，否则影响计算结果§11-3周转轮系的传动比结束213A123AOOO1AAAO131O2H13HHH图示轮系：假想H固定13313113zziHHHHH若已知构件1、3、H任意两个转速第三者如果将中心轮3固定行星轮系（3=0）13131130zziHHHHH13111zziHH注意：1.1、3、H轴线平行2.转化轮系中的“+”、“”相对转向，不代表实际转向公式中必须正确使用，否则影响计算结果§11-3周转轮系的传动比一般表达式：主动轮齿数积至转化轮系中从动轮齿数积至转化轮系中nmnmiHnHmHnHmHnm式中m、n、H分别两个太阳轮和行星架当架n=0时，上式可改写为：10HmHHmHnHmHnmiiHmnmHii1上述计算公式适用于周转轮系m、n平行的构件结束例题1图示的行星轮系中，a为固定指针，b为粗标尺，C为精标尺。已知z1＝60；z2＝z3＝20；z4＝59。求粗标尺与精标尺的传动比ibc（i1H）是多少？解：H3214abc符号为正两者转向相同。即粗标尺转一转精标尺同向转60转。360等分粗标尺分度值为l精标尺的分度值将为1／60（即l）粗标尺读出多少“度”，精标尺读出多少“分”。HHHHHizzzzi113142114110601206059201113142141zzzziiHH§11-3周转轮系的传动比结束例题2图示马铃薯挖掘机的行星轮系中，已知z1＝z3，行星架转速为nH，求n3？解：n1=0构件3平动010331331nzznnniHHH§11-3周转轮系的传动比例题3图示圆锥齿轮组成的行星轮系中，已知z1＝z3，n1=2n3=2n,求行星架转速为nH？解：1313113zznnnniHHHnnnnH23231不能求n2结束8H§11-4复合轮系的传动比分成基本周转轮系、定轴轮系→分别列式，联立求解如图示轮系，已知各轮齿数，求i1A解：该轮系→定轴轮系+两个行星轮系2.在构件2、3、4、H、8组成的行星轮系中122112zznni'''24422211zzinniHHH'657657A5511zzzzinniHA3.在构件5、6、6、7、8组成的行星轮系中1.在构件1、2、8组成的定轴轮系中'''6576241255212A111zzzzzzzziiiiA4.联立求解，注意522,nnnnH结束§11-4复合轮系的传动比P372例11-4图示为一电动卷扬机的减速器运动简图，设已知各轮齿数，试求其传动比i15。解：首先分出周转轮系1.在构件1、2、2、3、3、组成的周转轮系中21325351513zzzzi1)1(113521321521323515izzzzizzzzii35355353izzi2.在构件3、4、5组成的定轴轮系中3.联立求解1)1(35213215zzzzzzi差动轮系+定轴轮系→自由度=1——封闭式差动轮系结束一、定轴轮系的功用§11-5轮系的功用1、实现分路传动结束一、定轴轮系的功用§11-5轮系的功用1、实现分路传动2、获得较大的传动比i12z2→结构尺寸，且小齿轮啮合次数轮系122112zzi1243544534'izzzzii结束一、定轴轮系的功用§11-5轮系的功用1、实现分路传动2、获得较大的传动比3、实现变速传动结束一、定轴轮系的功用§11-5轮系的功用1、实现分路传动2、获得较大的传动比3、实现变速传动4、改变从动轴的转向54231O2O3O1结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用1、获得很大的传动比10000110010099101111'213213zzzziiHiH转壁H转10000转→轮1同向转一转,但效率→且自锁其它齿数不变，z2=100991011003221'zzzz，，设：10011001009910011Hi100110010010010111Hi周转轮系中，从动件的转向不仅与主动轮转向有关，还与各轮齿数有关。H其它齿数不变，z3=100结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用2、实现变速传动比13131111zziiHhH)2())((641643111zzzzzzziHH133113zziHHHA制动时：B制动时：4631631344311zzii结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用3、运动的合成差动轮系F=2输入两个运动输出一个运动113313113zznnnnnniHHHHH加法机构231Hnnn减法机构3H12nnn机床、计算机、补偿装置图示轮系中，设z1=z3结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用4、运动的分解差动轮系F=2一个输入运动两个输出运动（约束条件）汽车差速器，n5→n1、n3约束条件：不打滑，轮胎转数与路程成正比结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用4、运动的分解1134341413zznnnni差动轮系：LrLrnn31转弯时131LrLrnn直行时4554544554:zznnzznni定轴轮系5454354541nzzrlrnrLrnnzzrlrnrLrn联立求解得直行时：n1=n3=n5→作为一个整体运转结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用5、（重量、尺寸↓）实现大功率传动用作动力传动的行星减速器中，常采用多行星轮及内啮合加上动力分路传递，所以可在较小的外廓尺寸的情况下，传递很大的功率。多行星轮及内啮合→尺寸径向力、离心力平衡→平稳性133113zziHHH13331zziiH1)1(13131zzzziH该减速器外廓尺寸约430mm,功率2580kw.动力分路传递如图示。结束二、周转轮系的功用§11-5轮系的功用6、利用行星轮的复杂运动→工作行星轮→