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机械设计基础-第8章-轮系
汇报人：AA
2024-01-14
轮系概述
定轴轮系
周转轮系
复合轮系
轮系的设计与计算
轮系的维护与保养
contents
目
录
01
轮系概述
轮系中的主要元件，用于传递动力和扭矩。齿轮的种类繁多，常见的有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮等。
齿轮
用于支撑齿轮并传递动力，通常分为输入轴、输出轴和中间轴。
轴
用于支撑轴并减少摩擦损失，提高传动效率。
轴承
用于固定和保护轮系中的各个元件，同时起到支撑和密封作用。
箱体
02
定轴轮系
由若干个相互啮合的齿轮组成，各齿轮的轴线位置固定不变。
除了能绕自身轴线自转外，还能绕另一固定轴线回转的齿轮，称为行星轮，行星轮系由中心轮、行星轮和行星架组成。
行星轮系
普通定轴轮系
传动比定义
定轴轮系中，输入轴与输出轴的转速之比，或输入轴与输出轴的转矩之比。
传动比计算
根据齿轮啮合原理和转速、转矩关系，可以推导出定轴轮系的传动比计算公式。
通过改变定轴轮系中不同齿轮的组合方式，实现不同的传动比，从而改变输出轴的转速和转矩，满足不同的工作需求。
变速器
将动力从一根输入轴分配到两根或多根输出轴上，实现动力的分配和传递。
分动器
通过定轴轮系降低输出轴的转速，同时增大输出轴的转矩，以满足工作机的需求。
减速器
03
周转轮系
行星轮系主要由太阳轮、行星轮、行星架组成。其中，行星轮既自转又公转，太阳轮和行星架则固定或转动。根据行星架的不同，可分为简单行星轮系和复合行星轮系。
行星轮系
差动轮系由两个或两个以上的行星轮系组成，各行星轮系的行星架可以彼此独立地转动。通过不同组合方式，可实现多种传动比和输出转速。
差动轮系
传动比定义
周转轮系的传动比是指输入转速与输出转速之比，或输入转矩与输出转矩之比。传动比的大小和符号取决于周转轮系的类型、构件数目以及各构件之间的转速关系。
传动比计算
周转轮系的传动比计算较为复杂，需根据具体的轮系类型和构件参数进行分析和计算。通常，可采用速度矢量图解法、相对运动原理等方法进行求解。
周转轮系可用于减速器设计，通过合理的组合和配置，可实现大传动比、高效率的减速效果，广泛应用于各种机械设备中。
减速器
周转轮系还可用于变速器的设计，通过调整行星架的位置或改变构件之间的连接关系，可实现多种不同的传动比和输出转速，满足不同的变速需求。
变速器
利用周转轮系的特性，可设计出具有复合运动功能的机构，如行星齿轮机构、差动齿轮机构等。这些机构在工程机械、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
复合运动机构
04
复合轮系
定轴轮系
由一系列轴线固定的齿轮组成的传动系统。主要适用于传递两平行轴之间的运动和动力。
周转轮系
具有一个或几个轴线位置变动的齿轮所组成的轮系。适用于两相交轴或交错轴之间的运动和动力的传递。
混合轮系
既有定轴轮系又有周转轮系的传动系统。通常适用于多个轴之间的复杂运动和动力传递。
主动轮转速与从动轮转速之比，反映了轮系传动的速度变化。
传动比定义
计算方法
影响因素
通过几何关系、转速关系和力矩关系等综合分析，确定复合轮系的传动比。
齿轮齿数、模数、压力角等参数以及齿轮的变位系数等均会影响传动比的大小。
03
02
01
机械工程
自动化生产线
能源领域
其他领域
在机床、汽车、航空航天等机械工程中，复合轮系被广泛应用于实现复杂运动和动力传递。
在风力发电、水力发电等能源领域，复合轮系可用于提高能源转换效率和传输稳定性。
在自动化生产线中，复合轮系可用于实现精确的同步传动和定位控制。
在军事、医疗、科研等领域，复合轮系也有广泛的应用，如精密仪器、手术机器人等。
05
轮系的设计与计算
根据工作条件和要求，选择适当的轮系类型和布局，确保满足所需的传动比、转速和转向等要求。
满足使用要求
保证传动性能
结构紧凑、重量轻
便于制造和装配
设计合理的齿轮参数和啮合条件，确保轮系传动的平稳性、准确性和可靠性。
优化轮系结构，减小体积和重量，提高空间利用率和经济效益。
考虑加工和装配工艺性，选择适当的齿轮材料和热处理方法，确保轮系的制造质量和生产效率。
传动比计算
根据轮系中各齿轮的齿数比，计算传动比并确定各级齿轮的转速关系。
齿轮强度计算
根据齿轮受力分析和材料力学原理，进行齿轮弯曲强度、接触强度和磨损等计算，确保齿轮的承载能力和使用寿命。
轴承寿命计算
根据轴承的载荷、转速和工作环境等因素，计算轴承的寿命并选择合适的轴承类型和规格。
润滑与冷却设计
根据轮系的工作条件和要求，设计合理的润滑与冷却系统，确保轮系的正常运转和延长使用寿命。
综合考虑轮系的传动性能、结构紧凑性、重量、制造成本等多个目标进行优化设计，实现整体性能的最优。
多目标优化
采用参数化建模技术，实现轮系结构的快速设计和变型设计，提高设计效率和灵活性。
参数化设计
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