机械设计基础____第5章轮系.ppt

* 第五章 轮系(Gear Train) §5—1 轮系及分类 一、轮系的概念 由一系列的齿轮（即多对齿轮）所组成的齿轮传动系统，称为轮系。 一对齿轮传动是最简单的轮系。一个轮系中可以包括圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮蜗杆等各种类型的齿轮。 图5-1 二、轮系的分类 根据轮系运动时，其各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否都是固定，可将轮系分为： 1、定轴轮系(Gear train with fixed axes) ： 当轮系运动时，各轮轴线相对于机架的位置都是固定的，称定轴轮系（或普通轮系——ordinary gear train）。 如图5-1所示的轮系；如下图所示的轮系。 图5-1 2、周转轮系(Epicyclic gear train ) ： 当轮系运动时，有一个或几个齿轮的轴线相对于机架的位置并不固定，而是绕其它齿轮的固定轴线回转。 如图5-2所示的轮系；如图5-4所示的轮系： 图5-2 图5-4 3、复合轮系(Combined gear train) ： 由定轴轮系和周转轮系组成或由几个周转轮系组成的轮系。 如图a的轮系：定轴轮系和周转轮系； 如图b的轮系：2个周转轮系（每一个行星架对应于一个周转轮系）。 图a 图b 三、轮系的传动比(Transmission ratio) 一对齿轮的传动比：是指两轮的角速度或转速之比，即i12=ω1 /ω2= n1 /n2 = z2 /z1。 轮系的传动比：是指轮系中的输入轴（首构件）a和输出轴（末构件）b的角速度或转速之比，即 iab=ωa /ωb= na /nb 。 计算轮系传动比时，包括： 1）计算轮系传动比iab的大小； 2）确定输入轴（首构件）a和输出轴（末构件）b的转向关系。 下面来介绍各种轮系的传动比的计算，这是本章的重点。 §5—2 定轴轮系的传动比 一、传动比大小的计算 如图5-1的定轴轮系中，求i17(轮1为首轮、7为末轮)。 i17 = = = i12 · i2′3 · i3′4 · i45 · i5′6 · i6′7 = 定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积。 图5-1 轮系的啮合传动路线：1-2=2′-3=3′-4-5=5′-6=6′-7 。 i17 = 由上式可见，分子是各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积，分母是所有主动轮齿数的连乘积。 ∴ 定轴轮系传动比大小的计算公式： 1-2=2′-3=3′-4-5=5′-6=6′-7 定轴轮系的传动比= 二、首、末轮转向关系的确定 1 2 (a) 2、圆锥齿轮传动 箭头是同时指向节点或同时背离节点（图c） 。 1、圆柱齿轮传动 外啮合箭头相反（图a）； 内啮合箭头相同（图b）。 一）各种类型的齿轮机构标注箭头规则 ∵一对啮合的齿轮在其啮合点处的圆周速度方向是相同的。 ∴标注两者转向的箭头：要么同时指向节点，要么同时由节点指向外。如碰到蜗轮蜗杆，按左右手法则方法来判断其转向。 (b) 2 1 (c) 2 1 图5-3 3、蜗杆蜗轮传动 如图所示。每个轮齿在分度圆柱面上能绕一周以上，使得轮1的外形象一根螺杆，称为蜗杆。与蜗杆相啮合的轮2（实际上是斜齿轮），称为蜗轮。两轴交错角通常为Σ=90°，通常以蜗杆为原动件。旋向判断同斜齿轮，蜗杆和蜗轮旋向相同。 转向判断——左右手定则：（蜗杆为原动件） 1）右旋蜗杆用右手，左旋蜗杆用左手； 2）大拇指伸直，其余四指弯曲握住蜗杆，使四指弯曲方向与蜗杆的转向一致，则大拇指所指方向的反方向即为蜗轮在啮合点处的速度方向。 2 1 例： 已知蜗杆为右旋及转向，试确定蜗轮的旋向及转向。 已知蜗杆为左旋及转向，试确定蜗轮的旋向及转向。 首末轮的转向关系，可用在图上标注箭头的方法来确定（可先假设表示主动轮转向的箭头方向）。 当首末两轮的轴线相互平行时： 如两者转向相同，规定其i为“+”； 如两者转向相反，规定其i为“-”。 当首末两轮的轴线不平行时： 不能用“±”表示转向关系，要用在图上标箭头来表示。 二）首、末轮转向关系的确定 图5-1 图5-1所示的定轴轮系中，在确定轮1、7的转向关系时，可假设主动轮1的转向 ， 则轮7的转向 。 ∴ i17= （ ， ） 如果求i15、i25 ，则： i15= = （ 1、5的转向相反） - i25= = + （ 2、5的转向相同） ∴ i17= 上例中的轮4，其齿数多少不影响传动比的大小，只起改变转向的作用，在轮系中的这种齿轮称为惰轮