机械原理第六章(2014年).ppt

机 械 原 理 第六章 轮系及其设计 哈尔滨工业大学 主讲：焦映厚 2014 年 05 月 07 日 §6-1 轮系的类型与应用 一、轮系的分类 1．定轴轮系 轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置都固定不动，则称之为定轴轮系（或称为普通轮系）。 2．周转轮系 轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。 按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类： 1）差动轮系 自由度为2 系杆 中心轮（主动） 行星轮 行星轮 系杆 中心轮（主动） ２）行星轮系 自由度为１ 行星轮 系杆 中心轮（主动） 中心轮（固定） 周 转 轮 系 复 合 轮 系 复 合 轮 系 定 轴 轮 系 周 转 轮 系 复 合 轮 系 复 合 轮 系 定 轴 轮 系 二、轮系的功用 1．实现相距较远的两轴之间的传动 2．实现分路传动 3．实现变速变向传动 4．实现大速比和大功率传动 两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同 5．实现运动的合成与分解 运动输入 运动输出 轮系在无级变速器中的应用 RX型行星锥环无级变速器 NARX型行星锥环无级变速器 §6-2 轮系的传动比计算 一、定轴轮系的传动比 输入轴与输出轴之间的传动比为: 轮系中各对啮合齿轮的传动比大小为： 一般定轴轮系的传动比计算公式为： 如何确定平面定轴轮系中的转向关系？ 一对外啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相反，其传动比前应加 “－”号 一对内啮合圆柱齿轮传动两轮的转向相同，其传动比前应加“+”号 该轮系中有3对外啮合齿轮，则其传动比公式前应加(1)3 若传动比的计算结果为正，则表示输入轴与输出轴的转向相同，为负则表示转向相反。 如何确定空间定轴轮系中的转向关系？ 空间定轴轮系传动比前的“+”、“－”号没有实际意义 空间定轴轮系中含有轴线不平行的齿轮传动 不平行 不平行 “+”、“－”不能表示不平行轴之间的转向关系 如何表示一对平行轴齿轮的转向？ 齿轮回转方向 线速度方向 用线速度方向表示齿轮回转方向 如何表示一对圆锥齿轮的转向？ 齿轮回转方向 线速度方向 表示齿轮回转方向 线速度方向 用线速度方向表示齿轮回转方向 如何表示蜗杆蜗轮传动的转向？ 蜗轮回转方向 蜗杆上一点线速度方向 蜗杆回转方向 右旋蜗杆 表示蜗杆、蜗轮回转方向 蜗杆旋向影响蜗轮的回转方向 如何判断蜗杆、蜗轮的转向？ 右旋蜗杆 左旋蜗杆 以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。 左手规则 右手规则 以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。 蜗杆的转向 二、周转轮系传动比的计算 给整个周转轮系加一个与系杆H的角速度大小相等、方向相反的公共角速度ωH ωH 在转化机构中系杆H变成了机架 把一个周转轮系转化成了定轴轮系 计算该转化机构（定轴轮系）的传动比： 输入轴 输出轴 给定ω１、ω２、ωH中的任意两个，便可由该式求出第三个，从而求出任意两个之间的传动比。 同理，可将以上分析推广到一般情况。设周转轮系的两个中心轮分别为齿轮A、K，则转化机构中齿轮A与K之间的传动比为 如果中心轮K固定，则其角速度ωK=0，求出两者之间的传动比iAH。 如果中心轮A固定，则其角速度ωA=0，求出两者之间的传动比iKH。 =1－ ？ ？ 三、混合轮系的传动比 什么是混合轮系？ 系杆 系杆回转方向 为了把一个周转轮系转化为定轴轮系，通常采用反转法。 随机架转动 相当于系杆 把这种由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系组成的，不能直接用反转法转化为定轴轮系的轮系，称为混合轮系 §6-3 行星轮系的效率(自学） 轮系广泛应用于各种机械中，其效率直接影响这些机械的总效率。行星轮系效率的变化范围很大，效率高的可达98%以上，效率低的可接近于0，设计不正确的行星轮系甚至可能产生自锁。因此，计算行星轮系的效率就特别重要。 机械效率一般计算方法： Nf （摩擦损失功率） 机械系统 Nd （输入功率） Nr （输出功率） 计算效率时，可以认为输入功率和输出功率中有一个是已知的。只要能率确定出摩擦损失功率，就可以计算出效率。 计算行星轮系效率的基本原理 行星轮系 定轴轮系（转化机构） 计算定轴轮系摩擦损失功率 计算行星 轮系效率 在不考虑各回转构件惯性力的情况下，当给整个行星轮系附加一个的角速度，使其变成转化机构时，轮系中各齿轮之间的相对角速度和轮齿之间的作用力不会改变，摩擦系数也不会改变。因此，可以近似地认为行星轮系与其转化机构中的摩擦损失功率