第5章轮系剖析.ppt

机械设计基础 第五章 轮系 第四节 轮系的功用 第一节 概述 第二节 定轴轮系及其传动比计算 第三节 周转轮系及其传动比计算 本讲小结 根据转化轮系传动比来计算 轮系:由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统。 一、轮系的概念与分类 二、定轴轮系的传动比 三、周转轮系的传动比 四、混合轮系的传动比 分类：定轴轮系、周转轮系、混合轮系 五、轮系的功用 第一节 概述 单级齿轮传动或蜗杆传动是比较简单的传动形式。在实际工程中，为了满足各种不同的工作要求，常常采用一系列齿轮(包括蜗杆蜗轮)将主动轴与从动轴联接起来。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。 根据轮系运转时各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否固定，可以将轮系分为 定轴轮系 周转轮系 在轮系中，主动轴与从动轴的角速度之比或转速之比，称为轮系的传动比。 返回本章 定轴轮系 在轮系运转过程中，每个齿轮的几何轴线位置都是固定不变的。这种轮系称为定轴轮系。 返回本节 周转轮系 返回本节 在轮系运转过程中，至少有一个齿轮的几何轴线是绕位置固定的另一齿轮几何轴线在转动。这种轮系称为周转轮系。 在周转轮系中，轴线位置固定的齿轮称为太阳轮。既作自转又作公转的齿轮称为行星轮，轮系中有无行星轮是判断周转轮系的主要标志；支持行星轮的构件称为系杆(也称转臂或行星架)。 按照自由度数目的不同，可将周转轮系分为两类： 差动轮系 自由度为2 行星轮系 自由度为1 第二节 定轴轮系及其传动比计算 返回本章 一、单级传动的传动比 二、定轴轮系的传动 两轴间的转向关系的确定方法 式中，m为轮系中外啮合的次数 例5-1 例5-2 两轴间的转向关系的确定方法 如果两轴平行(图a、b)，则既可用图示的箭头法来表示两轴间的转向关系，也可用符号法来表示两轴间的转向关系。 如果两轴不平行(图c、d)，则两轴间的转向关系只能用箭头法来表示。 其中，锥齿轮传动(图c)的箭头画法，要注意箭头对箭头或箭尾对箭尾；而蜗杆传动(图d)的箭头画法，则应按左右手定则确定蜗轮的转动方向。 返回本节 定轴轮系的传动 返回本节 将上述各级传动比相乘，则 在如图所示的轮系中，各级传动比分别为 综上所述，将定轴轮系传动比的计算写成通式，如下 已知图示轮系的各轮齿数，求传动比 解：因为是同轴轮系，可以用符号表示主动轮与从动轮的转向关系，其传动比为： 负号表示主动轮与从动轮的转向相反 注意： 1）3轮即是主动轮又是从动轮，它对传动比的大小没影响，其作用是改变方向，称为过轮、惰轮或中间轮。 2）2—2′，4—4′是同轴上的两个轮，而不是一级传动。 例5-1 返回本节 例5-2 在右图所示的定轴轮系中，齿轮1为主动轮，其转速n1=3000r/min，转向如图所示。已知各齿轮的齿数，求蜗轮的转速n4，并判断其转动方向。 解：这是一个含有锥齿轮传动和蜗杆传动的定轴轮系，主动轮与从动轮间的转向关系只能用箭头法判定，如图所示。 轮系的传动比为 则蜗轮的转速为 (顺时针方向转动) 返回本节 第三节 周转轮系及其传动比计算 返回本章 一、计算思路 二、任意周转轮系的转化轮系传动比的计算公式 采用反转法可使周转轮系转化为假想的定轴轮系，这时便可应用定轴轮系传动比的计算方法，进而求出原周转轮系的传动比。 采用反转法计算周转轮系的传动比，应注意的几个问题 例5-3 例5-4 三、混合轮系 例5-5 例5-6 反转法 返回本节 3)对于不是所有轴线都平行的周转轮系，在对其转化轮系进行传动比计算时，齿数比前的符号不是依据外啮合的次数而是用箭头法来确定的。由于转化轮系中各构件的转动方向并不代表构件的实际转向，故用箭头法确定符号时画虚线箭头。 注意事项 返回本节 2)由于采用反转法时给整个机构加上了一个公共转速“-nH”，因此转化轮系的传动比计算属于代数运算。计算时，应将各轮转速的符号一并代入，齿数比前也要根据齿轮的转向关系，冠以正负号。 1)反转法只能用于平行轴间的构件。在右图所示的轮系中，构件l、3、H轴线平行，它们之间可以应用反转法，而构件2与其他构件的轴线不平行，则在构件2和其他构件之间就不能应用反转法。 例5-3 如图周转轮系，已知z1=20，z2=30，z3=80，齿轮1和齿轮3的转速为n1=n3=10r/min，两轮转向相反。求系杆的转速nH和传动比iH1。 解 设齿轮1的转动方向为正，即n1=10r/min，则n3=-10r/min。转化轮系的传动比为 则 式中负号表示系杆H与齿轮1的转动方向相反 式中，传动比为负值，也说明系杆H与齿轮1的转动方向相反 返回本节 例5-4 返回本节 如图所示的轮系，已知各齿轮的齿数，求传动比iH1 解 齿轮3与机架固定在一起，故n3=0。这是一个机构自由度为1的行星轮系。由 这个周转轮系的4个齿轮的齿数都不多，齿数差也很