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專業(yè)課強化精講課程,第9講第十章輪系,1,一、輪系的分類,根據(jù)輪系在運轉(zhuǎn)過程中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置關(guān)系是否變動，可以將輪系分為,二、定軸輪系及其傳動比計算,1.定軸輪系,各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。,組成,2,2.定軸輪系的傳動比,輪系的傳動比——輸入軸與輸出軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即：,1）一對齒輪的傳動比,（1）大小,,,,,3,空間齒輪,——在圖上以箭頭表示,,,,左旋蝸桿,,右旋蝸桿,4,2）定軸輪系傳動比大小的計算,,5,3）首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定,,（1）首、末兩輪軸線平行：,在圖上用箭頭表示首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系，箭頭同向取“+”;箭頭反向取“-”。,對于平面輪系：,k——外嚙合齒輪對數(shù),對于空間輪系：,（2）首、末兩輪軸線不平行：,在圖上用箭頭表示首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。,（首、末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系如圖所示）,6,周轉(zhuǎn)輪系的組成：,太陽輪——周轉(zhuǎn)輪系中軸線位置固定不動的齒輪,系桿H（行星架）——支撐行星輪的構(gòu)件,行星輪——周轉(zhuǎn)輪系中軸線不固定的齒輪,機架,,行星輪,系桿,三、周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比計算,7,周轉(zhuǎn)輪系的分類,（1）根據(jù)其自由度的數(shù)目分：,F=3n-2PL-PH=3?4－2?4－2=2,F=3n-2PL-PH=3?3－2?3－2=1,8,1.周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基本思路,周轉(zhuǎn)輪系傳動比不能直接計算，可以利用相對運動原理，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系，然后利用定軸輪系傳動比的計算公式計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比。,——反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機構(gòu)法,關(guān)鍵：設(shè)法使系桿H固定不動，將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。,（2）根據(jù)基本構(gòu)件的組成分：,9,指給整個周轉(zhuǎn)輪系加上一個“-?H”的公共角速度，使系桿H變?yōu)橄鄬潭?，從而得到假想定軸輪系。,——周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)（轉(zhuǎn)化輪系）,?3-?H,?1-?H,?H-?H=0,?2-?H,10,?3H=?3-?H,?1H=?1-?H,?H-?H=0,?2H=?2-?H,周轉(zhuǎn)輪系加上一公共角速度“-?H”后，各構(gòu)件的角速度：,?1－?H=?1H,?2－?H=?2H,?3－?H=?3H,?H－?H=0,11,轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比i13H可按定軸輪系傳動比的方法求得：,周轉(zhuǎn)輪系傳動比的一般公式為：,2.周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的一般公式,12,3.注意事項,1）m輪、n輪及系桿H的軸線必須平行。,13,首、末兩輪軸線平行，但中間一些齒輪軸線不平行：——畫虛線箭頭來確定：箭頭同向取“+”箭頭反向取“-”。,2）公式中各?值均為矢量，計算時必須帶“?”號。,3）如n輪固定，即?n=0,則上式可寫成：,即：,4）主從關(guān)系視傳遞路線不同而不同。,5）平面輪系中行星輪的運動：,,,,14,例1:在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，設(shè)已知z1=100，z2=101，z2?=100，z3=99，試求傳動比iH1。,z1=100z2=101z2?=100z3=99,解：,,,,當(dāng)系桿轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)時，輪1轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與系桿的轉(zhuǎn)向相同。,15,小結(jié),在周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)已知的條件下，如果給定?m、?n和?H中的兩個，第三個就可以由上式求出。（對于行星輪系，有一個中心輪的轉(zhuǎn)速為零）,對于由圓柱齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系，行星輪2與中心輪1或3的角速度關(guān)系可以表示為：,16,3.對于由圓錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系，其行星輪和基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸線不平行。上述公式只可用來計算基本構(gòu)件的角速度，而不能用來計算行星輪的角速度。,四、混合輪系及其傳動比計算,1.混合輪系混合輪系由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系，或由幾個基本的周轉(zhuǎn)輪系組成。,17,2.混合輪系的傳動比,定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,18,傳動比求解思路：將混合輪系分解為基本輪系，分別計算傳動比，然后根據(jù)組合方式聯(lián)立求解。,求解要點：,1.分清輪系2.列出方程3.建立聯(lián)系4.聯(lián)立求解,——首先找出其中的基本周轉(zhuǎn)輪系,——分別列出基本周轉(zhuǎn)輪系、定軸輪系的傳動比方程,——找出運動相同的聯(lián)系構(gòu)件,前面所介紹的2K-H型周轉(zhuǎn)輪系，稱為基本周轉(zhuǎn)輪系，通過一次反轉(zhuǎn)可以得到一個定軸輪系（轉(zhuǎn)化機構(gòu)）。而對于既包含定軸輪系又包含基本周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)合輪系，不能通過一次反轉(zhuǎn)得到一個定軸輪系。,19,定軸輪系,周轉(zhuǎn)輪系,例2:如圖所示的輪系中，設(shè)已知各輪齒數(shù)，試求其傳動比。,解：,齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2?-3-4-H組成周轉(zhuǎn)輪系部分。,2）計算各輪系傳動比,定軸輪系部分,,(1),周轉(zhuǎn)輪系部分,1）劃分輪系,20,輪系的傳動比,3）將（1）、（2）聯(lián)立求解,,,(2),(1),21,1.實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動,五、輪系的功用,2.獲得較大的傳動比,22,3.實現(xiàn)變速傳動,在主軸轉(zhuǎn)速不變的條件下，利用輪系可使從動軸得到若干種轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)變速傳動。,2,23,4.實現(xiàn)換向傳動,在主軸轉(zhuǎn)向不變的條件下，可以改變從動軸的轉(zhuǎn)向。,車床走刀絲杠的三星輪換向機構(gòu),5.實現(xiàn)運動的合成,差動輪系可以把兩個運動合成為一個運動。差動輪系的運動合成特性，被廣泛應(yīng)用于機床、計算機構(gòu)和補償調(diào)整等裝置中。,24,6.實現(xiàn)運動的分解,差動輪系可以將一個基本構(gòu)件的主動轉(zhuǎn)動按所需比例分解成另兩個基本構(gòu)件的不同轉(zhuǎn)動。汽車后橋的差動器能根據(jù)汽車不同的行駛狀態(tài)，自動將主軸的轉(zhuǎn)速分解為兩后輪的不同轉(zhuǎn)動。,,,,z1=z3,nH=n4,25,7.實現(xiàn)分路傳動,利用輪系可以使一個主動軸帶動若干個從動軸同時旋轉(zhuǎn)，并獲得不同的轉(zhuǎn)速。,26,8.運動軌跡的應(yīng)用,行星的半徑與內(nèi)齒輪的半徑取不同的比值時，行星輪上各點的運動軌跡。,27,在行星輪系中，存在著效率、傳動比和機構(gòu)尺寸等相互制約的矛盾。因此在設(shè)計行星輪系時，應(yīng)根據(jù)工作要求和工作條件，適當(dāng)選擇行星輪系的類型。一般情況下，當(dāng)用于傳遞動力時，多采用負(fù)號機構(gòu)；而正號機構(gòu)多用在要求實現(xiàn)較大傳動比而對效率要求不高的輔助機構(gòu)中。,具有負(fù)號機構(gòu)的行星輪系效率要比其轉(zhuǎn)化機構(gòu)，即相當(dāng)定軸輪系效率高；具有正號機構(gòu)的行星輪系效率要比其轉(zhuǎn)化機構(gòu)，即相當(dāng)定軸輪系效率低。,六、行星輪系的效率計算,28,1、傳動比條件,行星輪系必須能實現(xiàn)給定的傳動比,10.7周轉(zhuǎn)輪系各輪齒數(shù)的確定,2.同心條件,系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合,,,,,,,,3.裝配條件,兩中心輪的齒數(shù)z1、z3之和應(yīng)能被行星輪個數(shù)k所整除,行星輪系的裝配條件,,4.鄰接條件,相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪齒頂圓直徑，齒頂才不致相碰。,29,八、其他行星齒輪傳動簡介,1.在2K-H行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加大使與中心輪的齒數(shù)差z2-z1＝1～4，稱為少齒差傳動。傳動比為：,輸出機構(gòu)V,iH1=1/i1H,=-z1/(z2-z1),2.擺線針輪傳動,結(jié)構(gòu)特點：行星輪齒廓曲線為擺線(稱擺線輪)，固定輪采用針輪。,30,當(dāng)滿足條件：dh=ds+2a,齒數(shù)差為:z2-z1=1,銷孔和銷軸始終保持接觸，四個圓心的連線構(gòu)成一平行四邊形。,3.諧波齒輪傳動,組成:剛輪(固定)、柔輪(輸出)、波發(fā)生器(主動)。,31,工作原理：當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長軸兩端附近的齒進入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開，其余不同區(qū)段上的齒有的處于逐漸嚙入狀態(tài)，而有的處于逐漸嚙出狀態(tài)。波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動，使輪齒依次進入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實現(xiàn)嚙合傳動。,在傳動過程中柔輪的彈性變形近似于諧波，故取名為諧波傳動。,,剛輪,柔輪,波發(fā)生器,32,剛輪,優(yōu)點：,①傳動比大，單級減速i1H可達50～500；,②同時嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；,③傳動平穩(wěn)、傳動精度高、磨損??；,④在大傳動比下，仍有較高的機械效率；,類型：雙波傳動、三波傳動,⑤零件數(shù)量少、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；,缺點：啟動力矩較大、柔輪容易發(fā)生疲勞損壞、發(fā)熱嚴(yán)重。,轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一圈，柔輪變形兩次，并反向轉(zhuǎn)兩個齒。,轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一圈，柔輪變形三次，反向轉(zhuǎn)三個齒。,33,