《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第七章 輪系設(shè)計(jì)（修改）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第七章 輪系設(shè)計(jì)（修改）（44頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、6 61 1 輪系的分類輪系的分類6 62 2 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算計(jì)算6 63 3 周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)輪系輪系的傳動(dòng)比計(jì)算的傳動(dòng)比計(jì)算6 64 4 復(fù)合復(fù)合輪系輪系的傳動(dòng)比計(jì)算的傳動(dòng)比計(jì)算6 65 5 輪系輪系的功能的功能6 66 6 幾種特殊的行星齒輪傳動(dòng)幾種特殊的行星齒輪傳動(dòng)第六章第六章 輪輪 系系 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)6 61 輪系的分類輪系的分類定義：定義：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱輪系輪系本章要解決的問(wèn)題：本章要解決的問(wèn)題：輪系分類輪系分類周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系（軸有公轉(zhuǎn)）（軸有公轉(zhuǎn)）定軸輪系（軸線固定）定軸輪系（軸線固定）復(fù)合輪系復(fù)合輪系（兩者混合）（兩者
2、混合）差動(dòng)輪系（差動(dòng)輪系（F=2F=2）行星輪系（行星輪系（F=1F=1）1.1.輪系傳動(dòng)比輪系傳動(dòng)比 i 的計(jì)算的計(jì)算;2.2.從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的判斷。從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的判斷。平面定軸輪系平面定軸輪系空間定軸輪系空間定軸輪系6 62 定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算一、傳動(dòng)比大小的計(jì)算一、傳動(dòng)比大小的計(jì)算 iab=a/b 強(qiáng)調(diào)下標(biāo)記法對(duì)對(duì)于于齒齒輪輪系系，設(shè)設(shè)首首輪輪的的角角速速度度為為a a，末末輪輪的的角角速速度為度為b b ,按定義有：按定義有：一對(duì)齒輪：一對(duì)齒輪：i12=1/2=z2/z1 可直接得出當(dāng)當(dāng)i iabab11時(shí)為減速時(shí)為減速,i iabab11時(shí)為增速。時(shí)為增速。所有從動(dòng)輪
3、齒數(shù)的乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云22二、首、末輪轉(zhuǎn)向的確定二、首、末輪轉(zhuǎn)向的確定設(shè)輪系中有設(shè)輪系中有m m對(duì)外嚙合齒輪，則末輪轉(zhuǎn)向?yàn)閷?duì)外嚙合齒輪，則末輪轉(zhuǎn)向?yàn)?-1)(-1)m m 1 1)用用“”“”表表示示外嚙合齒輪：外嚙合齒輪：兩輪轉(zhuǎn)向相反，用兩輪轉(zhuǎn)向相反，用“”表示；表示；兩種方法：兩種方法：適用于平面定軸輪系（適用于平面定軸輪系（軸線平行，兩軸線平行，兩輪轉(zhuǎn)向不是相同就是相反輪轉(zhuǎn)向不是相同就是相反）。）。1 12 2內(nèi)嚙合齒輪：內(nèi)嚙合齒輪：兩輪轉(zhuǎn)向相同，用兩輪轉(zhuǎn)向相同，用“”表示。表示。2 2所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有從動(dòng)輪
4、齒數(shù)的乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積iab(-1)(-1)m m 1pvp轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同每一對(duì)外齒輪反向一次考慮方向時(shí)有1 11vpp設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云121232)2)畫箭頭畫箭頭外嚙合時(shí)：外嚙合時(shí)：內(nèi)嚙合時(shí)：內(nèi)嚙合時(shí)：對(duì)于空間定軸輪系，只能用畫箭頭的方法來(lái)確定從對(duì)于空間定軸輪系，只能用畫箭頭的方法來(lái)確定從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向。動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向。兩箭頭同時(shí)指向（或遠(yuǎn)離）嚙合點(diǎn)。兩箭頭同時(shí)指向（或遠(yuǎn)離）嚙合點(diǎn)。頭頭相對(duì)或尾尾相對(duì)。頭頭相對(duì)或尾尾相對(duì)。兩箭頭同向。兩箭頭同向。1 1)錐齒輪錐齒輪12設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云左左旋旋蝸蝸桿桿122 2)蝸輪蝸桿蝸輪
5、蝸桿伸出左手伸出右手右右旋旋蝸蝸桿桿21設(shè)計(jì)：潘存云Z1Z3Z4Z4Z5Z2Z3例例一一：已已知知圖圖示示輪輪系系中中各各輪輪齒數(shù)，求傳動(dòng)比齒數(shù)，求傳動(dòng)比 i15。齒齒輪輪2 2對(duì)對(duì)傳傳動(dòng)動(dòng)比比沒(méi)沒(méi)有有影影響響，但但能能改改變變從從動(dòng)動(dòng)輪輪的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向，稱為稱為過(guò)輪過(guò)輪或或中介輪中介輪。2.計(jì)算傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)比齒輪齒輪1、5 轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反解：解：1.1.先確定各齒輪的轉(zhuǎn)向先確定各齒輪的轉(zhuǎn)向過(guò)輪過(guò)輪z z1 1 z z2 2 z z3 3 z z4 4 z z2 2 z z3 3 z z4 4 z z5 5 =z z1 1 z z3 3 z z4 4 z z3 3 z z4 4 z z5 5
6、 =i15 =1/5設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云2H2H1313類型：類型：基本構(gòu)件基本構(gòu)件：太陽(yáng)輪太陽(yáng)輪(中心輪中心輪)、行星架、行星架(系桿或轉(zhuǎn)臂系桿或轉(zhuǎn)臂)。其它構(gòu)件：其它構(gòu)件：行星輪。行星輪。其運(yùn)動(dòng)有自轉(zhuǎn)和繞中心輪的公轉(zhuǎn)，類似行星運(yùn)動(dòng)，故得名。6 63 周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)輪系輪系的傳動(dòng)比計(jì)算的傳動(dòng)比計(jì)算2K-H2K-H型型3K3K型型H H1 13 32 2施加H H后系桿成為機(jī)架，原輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系由于輪2既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn),故不能直接求傳動(dòng)比輪1、3和系桿作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)H H6.3.1 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比 能否按照定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算？能否按照定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公
7、式進(jìn)行計(jì)算？截取北航課件行星輪系動(dòng)畫，插入在此處。截取北航課件行星輪系動(dòng)畫，插入在此處。w w H-w w H周轉(zhuǎn)輪系的周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系w w H-w w H=0假想定軸輪系假想定軸輪系“-”的意義？的意義？注：表達(dá)式中注：表達(dá)式中 w w1、w wn、w wH帶正負(fù)號(hào)的代數(shù)量。若帶正負(fù)號(hào)的代數(shù)量。若基基本構(gòu)件的本構(gòu)件的實(shí)際轉(zhuǎn)速方向相反，則實(shí)際轉(zhuǎn)速方向相反，則 w w 的正負(fù)號(hào)應(yīng)該不同。的正負(fù)號(hào)應(yīng)該不同。例例1：z1=15，z2=25，z2=20，z3=60求求：i1H？試判斷H為輸入構(gòu)件時(shí)，該輪系是減速還是增速？解：解：增速。增速。周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算方法周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)
8、比計(jì)算方法周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)：假想的定軸輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)：假想的定軸輪系計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比-w w H上角標(biāo)上角標(biāo) H正負(fù)號(hào)問(wèn)題正負(fù)號(hào)問(wèn)題例例2：z1=18，z2=36，z2=33，z3=90z4=87。求求：i14解：對(duì)于行星輪系1-2-3-H對(duì)于行星輪系4-2-2-3-H最后可得總傳動(dòng)比 為例例3：z1=z2=48，z2=18,z3=24，w w1 1=250 rad/s=250 rad/s，w w3 3=100 rad/s=100 rad/s，方向如圖所示。求，方向如圖所示。求：w wH 2H231解：討論：能否用公式 表示齒輪
9、1和齒 輪2的關(guān)系？例二例二 2K2KH H 輪系中，輪系中，z z1 110,z10,z2 220,z20,z3 35050 輪輪3 3固定固定,求求i1H。2H13模型驗(yàn)證模型驗(yàn)證 i1H=6,小齒輪轉(zhuǎn)小齒輪轉(zhuǎn)6圈，圈，系桿轉(zhuǎn)系桿轉(zhuǎn)1圈，圈，且兩者轉(zhuǎn)向相同。且兩者轉(zhuǎn)向相同。設(shè)計(jì)：潘存云例三：例三：已知圖示輪系中已知圖示輪系中 z z1 14444，z z2 240,40,z z2 242,z42,z3 34242，求，求i iH1H1 解：解：i iH H1313(1 1-H H)/(0-)/(0-H H )404042/4442/444242 i i1H1H1-i1-iH H1313結(jié)論
10、結(jié)論：系桿轉(zhuǎn)系桿轉(zhuǎn)1111圈時(shí)，輪圈時(shí)，輪1 1同向轉(zhuǎn)同向轉(zhuǎn)1 1圈。圈。模型驗(yàn)證若若 Z Z1 1=100,z=100,z2 2=101,z=101,z2 2=100,z=100,z3 3=99=99。i i1H1H1-i1-iH H13131-1011-10199/10099/100100100結(jié)論：結(jié)論：系桿轉(zhuǎn)系桿轉(zhuǎn)1000010000圈時(shí)，輪圈時(shí)，輪1 1同向轉(zhuǎn)同向轉(zhuǎn)1 1圈。圈。=1-i=1-i1H1H(-1)(-1)2 2 z z2 2z z3 3/z/z1 1 z z2 210/11 10/11 i iH1H11/i1/i1H1H=11=11 i iH1H11000010000
11、1-10/111-10/11 1/11 1/11 1/10000,1/10000,Z2 Z2HZ1Z3模型驗(yàn)證模型驗(yàn)證設(shè)計(jì)：潘存云又若又若 Z Z1 1=100,z=100,z2 2=101,z=101,z2 2=100,z=100,z3 3100100，結(jié)論：結(jié)論：系桿轉(zhuǎn)系桿轉(zhuǎn)100100圈時(shí)，輪圈時(shí)，輪1 1反向轉(zhuǎn)反向轉(zhuǎn)1 1圈。圈。此例說(shuō)明行星輪系中輸出軸的轉(zhuǎn)向，不僅與輸入軸的轉(zhuǎn)向有關(guān)，而且與各輪的齒數(shù)有關(guān)。本例中只將輪3增加了一個(gè)齒，輪1就反向旋轉(zhuǎn)，且傳動(dòng)比發(fā)生巨大變化，這是行星輪系與定軸輪系不同的地方i i1H1H1-i1-iH H1H1H1-101/1001-101/100i iH
12、1H1-100 -100 1/100,1/100,Z2 Z2HZ1Z3設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云z z1 1z z2 2z z3 3例四：例四：已知馬鈴薯挖掘中：已知馬鈴薯挖掘中：z z1 1z z2 2z z3 3 ，求，求2 2，3 3 上式表明上式表明輪輪3 3的絕對(duì)角速度為的絕對(duì)角速度為0 0，但相對(duì)角速度不為，但相對(duì)角速度不為0 0。113 30 02 222H Hz z1 1z z3 3z z3 3z z1 1HH鐵鍬鐵鍬H HH H模型驗(yàn)證z z2 2z z2 2設(shè)計(jì)：潘存云H例五：例五：圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知：圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知：z z1 13333，z z2
13、 212,z12,z2 233,33,求求 i3H 解解:判別轉(zhuǎn)向判別轉(zhuǎn)向:強(qiáng)調(diào)：如果方向判斷不對(duì)，則會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論：30。提問(wèn)：事實(shí)上，因角速度事實(shí)上，因角速度2 2是一個(gè)向量，它與牽連角速度是一個(gè)向量，它與牽連角速度H H和相對(duì)和相對(duì)角速度角速度H H2 2之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：P P為絕對(duì)瞬心，故輪為絕對(duì)瞬心，故輪2 2中心速度為：中心速度為：V V2o2o=r=r2 2H H2 2 H H2 2H H r r1 1/r/r2 2z z1 1z z3 3i3H=2 系桿H轉(zhuǎn)一圈，齒輪3同向2圈=1不成立！不成立！Why?因兩者軸線不平行H H2 2 2 2H H又又 V V2o2
14、o=r=r1 1H H H H2 2H Hr r2 2r r1 1如何求？特別注意：特別注意：轉(zhuǎn)化輪系中兩齒輪軸線不平行時(shí)，不能直接計(jì)算！轉(zhuǎn)化輪系中兩齒輪軸線不平行時(shí)，不能直接計(jì)算！z z2 2oH H tg tg1 1 H H ctg ctg2 2 齒輪齒輪1 1、3 3方向相反方向相反p2 2=H H+H H2 2 2 22 21 164 復(fù)合復(fù)合輪系輪系的傳動(dòng)比計(jì)算的傳動(dòng)比計(jì)算除了上述基本輪系之外，工程實(shí)際中還大量采用混合輪系。將將復(fù)復(fù)合輪系分解為合輪系分解為基本輪系基本輪系，分別計(jì)算傳動(dòng)比，然后分別計(jì)算傳動(dòng)比，然后根據(jù)組合方式聯(lián)立求解。根據(jù)組合方式聯(lián)立求解。方法：方法：先找行星輪先找行
15、星輪混合輪系中可能有多個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，而混合輪系中可能有多個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，而一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系中至多只有三個(gè)中心輪。系中至多只有三個(gè)中心輪。剩余的就是定軸輪系。剩余的就是定軸輪系。傳動(dòng)比求解思路：傳動(dòng)比求解思路：輪系分解的關(guān)鍵是：輪系分解的關(guān)鍵是：將周轉(zhuǎn)輪系分離出來(lái)。將周轉(zhuǎn)輪系分離出來(lái)。系桿系桿（支承行星輪（支承行星輪)太陽(yáng)輪太陽(yáng)輪（與行星輪嚙合）（與行星輪嚙合）設(shè)計(jì)：潘存云A331254KB例六：例六：圖示為龍門刨床工作臺(tái)的變圖示為龍門刨床工作臺(tái)的變速機(jī)構(gòu)，速機(jī)構(gòu)，J J、K K為電磁制動(dòng)器，設(shè)已為電磁制動(dòng)器，設(shè)已知各輪的齒數(shù)，求知各輪的齒數(shù)，求J J、K K分別剎車時(shí)分別剎車時(shí)的傳動(dòng)比
16、的傳動(dòng)比i i1B1B。解解 1)1)剎住剎住J J時(shí)時(shí) 1 12 23 3為定軸輪系為定軸輪系定軸部分：定軸部分：i i13131 1/3 3周轉(zhuǎn)部分：周轉(zhuǎn)部分：i iB B3 35 5(3 3-B B)/(0-)/(0-B B)連接條件：連接條件：3 33 3聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：B B5 54 43 3為周轉(zhuǎn)輪系為周轉(zhuǎn)輪系3 33 3將兩者連接將兩者連接-z-z3 3/z/z1 1=-z=-z5 5/z/z3 3 J設(shè)計(jì)：潘存云A331254KB2)2)剎住剎住K K時(shí)時(shí)A-1A-12 23 3為周轉(zhuǎn)輪系為周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系1 1：i A13(1-A)/(0-A)周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系2
17、2：i iB B3 35 5(3 3-B B)/()/(5 5-B B)連接條件：連接條件：5 5A A 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：總傳動(dòng)比為兩個(gè)串聯(lián)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比的乘積?？倐鲃?dòng)比為兩個(gè)串聯(lián)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比的乘積。B B5 54 43 3為周轉(zhuǎn)輪系為周轉(zhuǎn)輪系5 5A A將兩將兩者連接者連接-z-z3 3/z/z1 1-z-z5 5/z/z3 3 i1A i5BJKB5A混合輪系的解題步驟：混合輪系的解題步驟：1)找出所有的基本輪系。找出所有的基本輪系。2)2)求各基本輪系的傳動(dòng)比求各基本輪系的傳動(dòng)比。3)根據(jù)各基本輪系之間的連接條件，聯(lián)立基本輪系的根據(jù)各基本輪系之間的連接條件，聯(lián)立基本輪系的 傳動(dòng)
18、比方程組求解。傳動(dòng)比方程組求解。關(guān)鍵是找出周轉(zhuǎn)輪系關(guān)鍵是找出周轉(zhuǎn)輪系!例：已知各輪齒數(shù)，求傳動(dòng)比i1H1、分析輪系的組成 1，2，2，3定軸輪系 1，4，3，H周轉(zhuǎn)輪系 2、分別寫出各輪系的傳動(dòng)比 定軸輪系：周轉(zhuǎn)輪系：3、找出輪系之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 4、聯(lián)立求解：作者：潘存云教授1265 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪:i8i8,i12=6結(jié)構(gòu)超大、小輪易壞結(jié)構(gòu)超大、小輪易壞
19、65 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪:i8,i8,車床走刀絲杠三星輪換向機(jī)構(gòu)車床走刀絲杠三星輪換向機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授作者：潘存云教授轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同65 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。，而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出3)換向傳
20、動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪:i8,i8,作者：潘存云教授作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云移動(dòng)雙聯(lián)齒輪移動(dòng)雙聯(lián)齒輪使不同使不同齒數(shù)的齒輪進(jìn)入嚙合齒數(shù)的齒輪進(jìn)入嚙合可改變輸出軸的轉(zhuǎn)速?？筛淖冚敵鲚S的轉(zhuǎn)速。5)運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成加減法運(yùn)算65 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1
21、000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪:i8,i8,作者：潘存云教授123H=1圖示行星輪系中：圖示行星輪系中：Z1=Z2=Z3nH=(n1+n3)/2結(jié)論：結(jié)論：行星架的轉(zhuǎn)速是輪行星架的轉(zhuǎn)速是輪1、3轉(zhuǎn)速的合成。轉(zhuǎn)速的合成。5)運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成加減法運(yùn)算6)運(yùn)動(dòng)分解運(yùn)動(dòng)分解汽車差速器6 65 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一
22、對(duì)齒輪:i8,i8,作者：潘存云教授作者：潘存云教授=1圖示為汽車差速器，圖示為汽車差速器，n1=n3 當(dāng)汽車走直線時(shí)，若不打滑：當(dāng)汽車走直線時(shí)，若不打滑：225差速器差速器分析組成及運(yùn)動(dòng)傳遞汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車體將以汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車體將以繞繞P點(diǎn)旋轉(zhuǎn)：點(diǎn)旋轉(zhuǎn)：2Lv1v3V1=(r-L)V3=(r+L)兩者之間 有何關(guān)系呢n1/n3=V1/V3r轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)彎半徑，該輪系根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑大小自動(dòng)分解該輪系根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑大小自動(dòng)分解nH使使n1、n3符合轉(zhuǎn)彎的要求符合轉(zhuǎn)彎的要求=(r-L)/(r+L)2L輪距輪距13r式中行星架的轉(zhuǎn)速式中行星架的轉(zhuǎn)速nH由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，為已知僅由該式無(wú)法確定兩后
23、輪的轉(zhuǎn)速,還需要其它約束條件。其中：其中：Z1=Z3，nH=n4PH45)運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成加減法運(yùn)算6)運(yùn)動(dòng)分解運(yùn)動(dòng)分解汽車差速器7)在尺寸及重量較小時(shí)，實(shí)現(xiàn)在尺寸及重量較小時(shí)，實(shí)現(xiàn) 大功率傳動(dòng)大功率傳動(dòng)65 輪系的功能輪系的功能1)獲得較大的傳動(dòng)比獲得較大的傳動(dòng)比，而且結(jié)構(gòu)緊湊。而且結(jié)構(gòu)緊湊。2)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)分路傳動(dòng)，如鐘表時(shí)分秒針；，如鐘表時(shí)分秒針；動(dòng)畫：1路輸入6路輸出3)換向傳動(dòng)換向傳動(dòng)4)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比i i可達(dá)可達(dá)1000010000。實(shí)例比較一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪:i8,i8,共有以上七個(gè)方面公用作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授某型
24、號(hào)渦輪螺旋槳航空發(fā)動(dòng)機(jī)主減外形尺寸僅為某型號(hào)渦輪螺旋槳航空發(fā)動(dòng)機(jī)主減外形尺寸僅為430430 mmmm，采用，采用4 4個(gè)行星輪和個(gè)行星輪和6 6個(gè)中間輪個(gè)中間輪.z4z5z6傳遞功率達(dá)到：傳遞功率達(dá)到：2850kw2850kw，i i1H1H11.4511.45。z3z1z2z1z2z3z4z5z611116 6 行星輪系的機(jī)械效率（略）行星輪系的機(jī)械效率（略）輪系的用途：輪系的用途：減速器、增速器、變速器、換向機(jī)構(gòu)。減速器、增速器、變速器、換向機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)：潘存云6 66 6 幾種特殊的行星齒輪傳動(dòng)幾種特殊的行星齒輪傳動(dòng) 在在2K-H2K-H行星輪系中，去掉小中心輪，將行星輪加行星輪系中，去
25、掉小中心輪，將行星輪加大使與中心輪的齒數(shù)差大使與中心輪的齒數(shù)差z z2 2-z-z1 11 14 4，稱為少齒差傳動(dòng)。稱為少齒差傳動(dòng)。傳動(dòng)比為：傳動(dòng)比為：若若z z2 2-z-z1 11(1(稱為一齒差傳動(dòng)稱為一齒差傳動(dòng))，z z1 1100100，則，則i iH1H1100100。輸入軸轉(zhuǎn)100圈，輸出軸只反向轉(zhuǎn)一圈。可知這種少齒數(shù)差傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可獲得很大的單級(jí)傳動(dòng)比。輸出機(jī)構(gòu)輸出機(jī)構(gòu)V 系桿為主動(dòng)，輸出行星輪的運(yùn)動(dòng)。由于行星輪作系桿為主動(dòng)，輸出行星輪的運(yùn)動(dòng)。由于行星輪作平面運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)增加一運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)平面運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)增加一運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)V V。12iH1=1/i1H=-z1/(z2-z1)稱此種行
26、星輪系為稱此種行星輪系為:K-H-VK-H-V型。型。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云工程上廣泛采用的是孔銷式輸出機(jī)構(gòu)工程上廣泛采用的是孔銷式輸出機(jī)構(gòu)圖示輸出機(jī)構(gòu)為雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，不僅軸向尺寸大，而且不適用于有兩個(gè)行星輪的場(chǎng)合。12當(dāng)滿足條件：當(dāng)滿足條件：銷孔和銷軸始終保持接觸。銷孔和銷軸始終保持接觸。四個(gè)圓心的連線構(gòu)成四個(gè)圓心的連線構(gòu)成:平行四邊形。平行四邊形。dh=ds+2aadhds根據(jù)齒廓曲線的不同，目前工程上有兩種結(jié)構(gòu)的減速器，即漸開(kāi)線少齒差行星和擺線針輪減速器。不實(shí)用不實(shí)用!結(jié)構(gòu)如圖 ohoso1o2一、一、漸開(kāi)線漸開(kāi)線少齒差行星齒輪傳動(dòng)少齒差行星齒輪傳動(dòng)其齒廓曲線為普通的漸開(kāi)線，齒數(shù)差一般
27、為其齒廓曲線為普通的漸開(kāi)線，齒數(shù)差一般為z z2 2-z-z1 1=1=14 4。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，一級(jí)減速傳動(dòng)比大，一級(jí)減速i1H可達(dá)可達(dá)135135，二級(jí)可達(dá)，二級(jí)可達(dá)10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣 功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/31/3以上。以上。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。效率較高。一級(jí)減速效率較高。一級(jí)減速0.80.80.94,0.94,比蝸桿傳動(dòng)高。比蝸桿傳動(dòng)高。由于上述優(yōu)點(diǎn)，使其獲得了廣泛的應(yīng)用缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只能采用正變位齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)較
28、復(fù)雜。只能采用正變位齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。存在重疊干涉現(xiàn)象傳遞功率不大，傳遞功率不大，N45KWN45KW。受輸出機(jī)構(gòu)限制徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。徑向分力大，行星輪軸承容易損壞。大設(shè)計(jì)：潘存云二、二、擺線針輪傳動(dòng)擺線針輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：行星輪齒廓曲線為擺線行星輪齒廓曲線為擺線(稱擺線輪稱擺線輪)，固定輪采用，固定輪采用針輪針輪。擺線輪擺線輪銷軸銷軸當(dāng)滿足條件：當(dāng)滿足條件：dh=ds+2a銷軸套銷軸套dsdhO1齒數(shù)差為齒數(shù)差為:z z2 2-z-z1 1=1=1a銷孔和銷軸始終保持銷孔和銷軸始終保持接觸，四個(gè)圓心的連接觸，四個(gè)圓心的連線構(gòu)成一平行四邊形。線構(gòu)成一平行四邊形。針輪
29、針輪O2針齒套針齒套針齒銷針齒銷設(shè)計(jì)：潘存云r2r22發(fā)生圓發(fā)生圓外擺線：外擺線：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導(dǎo)圓在導(dǎo)圓1 1(r r1 1rr2 2)上作純上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線的形成齒廓曲線的形成p3p4p2外擺線外擺線1導(dǎo)圓導(dǎo)圓r1p1 p5設(shè)計(jì)：潘存云a短幅外擺線：短幅外擺線：發(fā)生圓在導(dǎo)圓上作純滾發(fā)生圓在導(dǎo)圓上作純滾動(dòng)時(shí)，與發(fā)生圓上固聯(lián)動(dòng)時(shí)，與發(fā)生圓上固聯(lián)一點(diǎn)一點(diǎn)M M的軌跡。的軌跡。齒廓曲線：齒廓曲線：短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距線距線(針齒的包絡(luò)線針齒的包絡(luò)線)。短幅外擺線短幅外擺線齒廓曲線齒廓曲線12r2p4p5BAr1p1p2
30、p3導(dǎo)圓導(dǎo)圓發(fā)生圓發(fā)生圓M2o2M3o3o4M4o5M5M1o1c1c5外擺線：外擺線：發(fā)生圓發(fā)生圓2 2在導(dǎo)圓在導(dǎo)圓1 1(r r1 1rr2 2)上作純滾動(dòng)時(shí)，上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生圓上點(diǎn)發(fā)生圓上點(diǎn)P P的軌跡。的軌跡。齒廓曲線的形成齒廓曲線的形成優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，一級(jí)減速傳動(dòng)比大，一級(jí)減速i i1H1H可達(dá)可達(dá)135135，二級(jí)可達(dá)，二級(jí)可達(dá)10001000以上。以上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。與同樣傳動(dòng)比和同樣功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕功率的普通齒輪減速器相比，重量可減輕1/31/3以上。以上。加工簡(jiǎn)單，裝配方便。加工簡(jiǎn)單，裝配方便
31、。效率較高。一級(jí)減速效率較高。一級(jí)減速0.80.80.94,0.94,比蝸桿傳比蝸桿傳動(dòng)高。動(dòng)高。設(shè)計(jì)：潘存云三、諧波齒輪傳動(dòng)三、諧波齒輪傳動(dòng)組成組成:剛輪剛輪(固定固定)、柔輪柔輪(輸出輸出)、波發(fā)生器波發(fā)生器(主動(dòng)主動(dòng))。剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器設(shè)計(jì)：潘存云嚙合嚙合嚙合嚙合工作原理工作原理：當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長(zhǎng)當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪由圓變形為橢圓，使長(zhǎng)軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開(kāi)，其余不軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，而端軸附近的齒則脫開(kāi)，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)。同區(qū)段上的齒有的處于逐漸嚙入狀態(tài)，
32、而有的處于逐漸嚙出狀態(tài)。波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒依次波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒依次進(jìn)入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)。進(jìn)入嚙合，然后又依次退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)。在傳動(dòng)過(guò)程中柔輪的彈性變形近似于諧波，故取名為諧波傳動(dòng)。剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器嚙出嚙出嚙入嚙入脫開(kāi)脫開(kāi)脫開(kāi)脫開(kāi) 設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云剛輪剛輪優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，單級(jí)減速傳動(dòng)比大，單級(jí)減速i i1H1H可達(dá)可達(dá)5050500500；同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、磨損小；傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、磨損小；在大傳動(dòng)比下，仍有較高的機(jī)械效率；在大傳動(dòng)比下，仍有較高的機(jī)械效率；類型類型：雙波傳動(dòng)、雙波傳動(dòng)、三波傳動(dòng)三波傳動(dòng)零件數(shù)量少、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；零件數(shù)量少、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)力矩較大、柔輪容易發(fā)生疲勞損壞、發(fā)熱嚴(yán)重。啟動(dòng)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(gè)齒。轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一圈，柔輪變形三次，反向轉(zhuǎn)三個(gè)齒。轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂柔輪柔輪滾輪滾輪滾輪滾輪
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第七章 輪系設(shè)計(jì)（修改）
