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1、1.1.1.1.轮系的种类、划分方法轮系的种类、划分方法2.2.2.2.各种轮系的传动比计算各种轮系的传动比计算3.3.3.3.从动轮转动方向的确定从动轮转动方向的确定关键知识点关键知识点周转轮系、复合轮系的传动比计算周转轮系、复合轮系的传动比计算周转轮系、复合轮系的传动比计算周转轮系、复合轮系的传动比计算难难 点点第1页/共46页教学内容教学内容7.1 7.1 轮系的分类轮系的分类7.2 7.2 轮系的传动比计算轮系的传动比计算 7.3 7.3 轮系的功用轮系的功用 第2页/共46页7.1 7.1 轮系的分类轮系的分类2分类：1定义：由一系列的齿轮组成的传动系统称为轮系。由一系列的齿轮组成的
2、传动系统称为轮系。由一系列的齿轮组成的传动系统称为轮系。由一系列的齿轮组成的传动系统称为轮系。按按按按各各各各齿齿齿齿轮轮轮轮的的的的轴轴轴轴线线线线位位位位置置置置是是是是否否否否固固固固定定定定，将将将将轮轮轮轮系系系系分分分分为为为为三三三三大类：大类：大类：大类：定轴轮系、周转轮系和复合轮系。定轴轮系、周转轮系和复合轮系。定轴轮系、周转轮系和复合轮系。定轴轮系、周转轮系和复合轮系。第3页/共46页4一、定轴轮系一、定轴轮系各齿轮的几何轴线位置都是固定的。各齿轮的几何轴线位置都是固定的。第4页/共46页二、周转轮系 轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是轮系运转时，至少有一个齿
3、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。绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。行星轮系行星轮系差动轮系差动轮系第5页/共46页按照自由度数目分类：按照自由度数目分类：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）第6页/共46页）行星轮系 自由度为行星轮系杆中心轮（主动）中心轮（固定）F=33232=1第7页/共46页2.按中心轮的个数分类中心轮(K)、系杆(H)(1).2K-H型系杆H中心轮K（主动）中心轮K（固定）第8页/共46页(2)3K型中心轮K（主动）中心轮K（主动）中心轮K（主动）第9页/共46页三、复合轮系 由定轴轮系和周转
4、轮系（图由定轴轮系和周转轮系（图由定轴轮系和周转轮系（图由定轴轮系和周转轮系（图a a）或由几个基本周转轮系）或由几个基本周转轮系）或由几个基本周转轮系）或由几个基本周转轮系（图（图（图（图b b）组成的轮系称为复合轮系。）组成的轮系称为复合轮系。）组成的轮系称为复合轮系。）组成的轮系称为复合轮系。图图图图a a图图图图b b第10页/共46页定轴轮系定轴轮系第11页/共46页7.2 轮系的传动比计算轮系的传动比计算 轮系的传动比轮系的传动比轮系的传动比轮系的传动比是指轮系中首、末两构件的角速度之比。是指轮系中首、末两构件的角速度之比。是指轮系中首、末两构件的角速度之比。是指轮系中首、末两构件
5、的角速度之比。一般在一般在一般在一般在计算传动比大小计算传动比大小计算传动比大小计算传动比大小的同时，还要的同时，还要的同时，还要的同时，还要说明从动件的转向说明从动件的转向说明从动件的转向说明从动件的转向。一、定轴轮系传动比的计算一、定轴轮系传动比的计算齿轮齿轮齿轮齿轮1 1、2 2的传动比大小为：的传动比大小为：的传动比大小为：的传动比大小为：转向的确定：转向的确定：转向的确定：转向的确定：a)a)外啮合的圆柱齿轮传动外啮合的圆柱齿轮传动 b)b)内啮合的圆柱齿轮传动内啮合的圆柱齿轮传动 c)c)锥齿轮传动锥齿轮传动 d)d)蜗杆传动蜗杆传动 第12页/共46页13定轴轮系传动比的计算定轴
6、轮系传动比的计算平面定轴轮系平面定轴轮系传动比的计算传动比的计算对于平面定轴轮系，其转向关系可用两种方法确定：对于平面定轴轮系，其转向关系可用两种方法确定：1 1、计计算算法法：在在传传动动比比的的计计算算结结果果前前加加上上正正号号或或负负号号，表表示齿轮转向相同或相反的方法。示齿轮转向相同或相反的方法。2 2、箭箭头头法法：直直接接在在轮轮系系传传动动图图中中标标注注箭箭头头的的方方法法。标标注注同同向向箭箭头头的的齿齿轮轮转转动动方方向向相相同同，标标注注反反向向箭箭头头的的齿齿轮轮转转动动方向相反，规定箭头指向为齿轮可见侧的圆周速度方向。方向相反，规定箭头指向为齿轮可见侧的圆周速度方向
7、。第13页/共46页一、定轴轮系的传动比一、定轴轮系的传动比1.传动比大小的计算 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：第14页/共46页一、定轴轮系的传动比一般定轴轮系的传动比计算公式为：齿齿轮轮4 4对对传传动动比比没没有有影影响响，但但能能改改变变从从动动轮轮的转向，称为的转向，称为惰轮惰轮或或中介轮中介轮。惰轮惰轮第15页/共46页16第16页/共46页一、定轴轮系的传动比主、从动轮的转向关系的确定外啮合“-”1212(1)、轴线互相平行的轮系内啮合“+”m-外啮合齿轮的对数第17页/共46页(2).(2).空间定轴轮系空间定轴轮系锥齿轮蜗杆传动右旋蜗杆 以右
8、手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指向的相反方向为啮合点处蜗轮的线速度方向。第18页/共46页 无论是平面定轴轮系还是空间定轴轮系，从动轮的转向均无论是平面定轴轮系还是空间定轴轮系，从动轮的转向均无论是平面定轴轮系还是空间定轴轮系，从动轮的转向均无论是平面定轴轮系还是空间定轴轮系，从动轮的转向均可用可用可用可用标注箭头的方法标注箭头的方法标注箭头的方法标注箭头的方法来确定。来确定。来确定。来确定。若若若若首首首首、末末末末两两两两轮轮轮轮轴轴轴轴线线线线平平平平行行行行，则则则则式式式式的的的的齿齿齿齿数数数数比比比比前前前前写写写写出出出出正正正正、负负负负号号号号；若若若若首首首首、末末
9、末末两两两两轮轮轮轮轴轴轴轴线线线线不不不不平平平平行行行行，则则则则齿齿齿齿数数数数比比比比前前前前不不不不能能能能写写写写正正正正、负负负负号号号号，只只只只需需需需将将将将从从从从动轮的转向用箭头画在图上即可。动轮的转向用箭头画在图上即可。动轮的转向用箭头画在图上即可。动轮的转向用箭头画在图上即可。第19页/共46页用右手定则实例分析实例分析第20页/共46页21【例7-1】在图示定轴轮系中，已知在图示定轴轮系中，已知在图示定轴轮系中，已知在图示定轴轮系中，已知Z Z Z Z1 1 1 1=18=18，Z Z Z Z2 2 2 2=54=54，Z Z Z Z2 2 2 2=16=16=1
10、6=16 Z Z Z Z3 3 3 3=32=32，Z Z Z Z3 3 3 3=2=2（右旋），（右旋），（右旋），（右旋），Z Z Z Z4 4 4 4=40=40，n n n n1 1 1 13000r/min3000r/min，转向如图。求蜗，转向如图。求蜗，转向如图。求蜗，转向如图。求蜗轮的转速，并判断其转向。轮的转速，并判断其转向。轮的转速，并判断其转向。轮的转速，并判断其转向。解？=25r/min=转向如图第21页/共46页二、二、周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算 轴线位置不固定的齿轮绕本身的几何轴线作自转，同轴线位置不固定的齿轮绕本身的几何轴线作自转，同时又绕构件时又绕
11、构件H的轴线作公转，称为的轴线作公转，称为行星轮行星轮行星轮行星轮；直接与行星轮直接与行星轮2相啮合且轴线位置固定的齿轮相啮合且轴线位置固定的齿轮1、3称为称为中心中心中心中心轮轮轮轮或或太阳轮太阳轮太阳轮太阳轮；支持并带动行星轮转动的构件支持并带动行星轮转动的构件支持并带动行星轮转动的构件支持并带动行星轮转动的构件H H H H，叫，叫，叫，叫行星架行星架行星架行星架，又称，又称，又称，又称转臂转臂转臂转臂或或或或系杆。系杆。系杆。系杆。周转轮系一般由三种构件组成：行星轮、中心轮、行星架。周转轮系一般由三种构件组成：行星轮、中心轮、行星架。周转轮系一般由三种构件组成：行星轮、中心轮、行星架。
12、周转轮系一般由三种构件组成：行星轮、中心轮、行星架。第22页/共46页23按自由度数目分差动轮系2行星轮系1（2）分类第23页/共46页24F=3F=3n-2Pn-2PL L-P-PH HF F1 1=3=33-23-23-2=13-2=1F F2 2=3=34-24-24-2=24-2=2自由度表示原动件的数目。自由度表示原动件的数目。第24页/共46页周转轮系与定轴轮系的区别：周转轮系的转化轮系 根据相对运动原理，若给定整个周转轮系一个(-nH)的反转运动之后，所转化得到的定轴轮系，因此，周转轮系的传动比就可以通过对其转化轮系传动比的计算来进行。就称为原周转轮系的转化轮系或转化机构。转动的
13、行星架，故周转轮系的传动比不能用定轴轮系的来计算。a a a a）原周转轮系原周转轮系原周转轮系原周转轮系 b)b)b)b)原周转轮系的转化轮系原周转轮系的转化轮系原周转轮系的转化轮系原周转轮系的转化轮系1.基本思路第25页/共46页周转轮系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HH构件名称 原周转轮系中各构件的角速度转化机构中各构件的角速度系杆w中心轮行星轮中心轮在转化机构中系杆H变成了机架把一个周转轮系转化成了定轴轮系第26页/共46页构件名称 原周转轮系中各构件的角速度转化机构中各构件的角速度系杆w中心轮中心轮计算该转化机构（定轴轮系）的传动比：输入轴输出轴第
14、27页/共46页28周转轮系及转化轮系中各构件的转速周转轮系及转化轮系中各构件的转速原来的转速n1n2转化轮系中的转速nHH=nH-nH=0构件名称构件名称 太阳轮太阳轮1 1行星轮行星轮2 2太阳轮太阳轮3 3行星架行星架H Hn3nHn1H=n1-nHn2H=n2-nHn3H=n3-n H第28页/共46页2周转轮系的传动比计算转化轮系中，齿轮转化轮系中，齿轮1对齿轮对齿轮3的传动比的传动比 一般表达式为一般表达式为一般表达式为一般表达式为 ：说明1 1）.该式只适应于该式只适应于G G、K K、H H的轴线互相平行的情况。的轴线互相平行的情况。2 2）.齿数比前面的齿数比前面的“”号应根
15、据转化轮系中号应根据转化轮系中G、K两轮的转两轮的转向关系来确定，转向相同时用向关系来确定，转向相同时用“+”号；转向相反时用号；转向相反时用“”号。号。3）.第29页/共46页3行星轮系的传动比 当一个中心轮固定时，只需把固定中心轮的转速代入零当一个中心轮固定时，只需把固定中心轮的转速代入零当一个中心轮固定时，只需把固定中心轮的转速代入零当一个中心轮固定时，只需把固定中心轮的转速代入零即可，从而得到行星轮系的传动比计算式。即可，从而得到行星轮系的传动比计算式。即可，从而得到行星轮系的传动比计算式。即可，从而得到行星轮系的传动比计算式。5）周转轮系中轮的转向确定 周转轮系中，轮的真实转向只能根
16、据计算结果来确定，周转轮系中，轮的真实转向只能根据计算结果来确定，周转轮系中，轮的真实转向只能根据计算结果来确定，周转轮系中，轮的真实转向只能根据计算结果来确定，而不能画箭头来判断。而不能画箭头来判断。而不能画箭头来判断。而不能画箭头来判断。若nk=0，则4）计算时要带正负号第30页/共46页例：例：图示轮系中已知图示轮系中已知z z1 1100100，z z2 2101,101,z z2 2 100,z100,z3 39999，求，求i iH1H1 解：解：i iH H1313(n(n1 1-n-nH H)/(0-n)/(0-nH H)10199/10010010199/100100 i i
17、1H1H1-i1-iH H1313结论：结论：系杆转系杆转1000010000圈时，轮圈时，轮1 1同向转同向转1 1圈。圈。又若又若 Z Z1 1=100,z=100,z2 2=101,z=101,z2 2=100,z=100,z3 3100100，结论：结论：系杆转系杆转100100圈时，轮圈时，轮1 1反向转反向转1 1圈。圈。=1-i=1-i1H1H=z=z2 2z z3 3/z/z1 1z z2 2 i iH1H11/i1/i1H1H=10000=10000 i i1H1H1-i1-iH H1H1H1-101/1001-101/100i iH1H1-100-100 Z2 Z2HZ1Z
18、3=1/100,1/100,返回返回第31页/共46页例：图示圆锥齿轮组成的轮系中，已知：图示圆锥齿轮组成的轮系中，已知：z z1 13030，z z2 240,z40,z2 2 45,45,z z3 360,60,n n1 1=300 r/min,=300 r/min,n n3 3=100 r/min,=100 r/min,试试求求n n1 1与与n n3 3转向相同及转向相同及n n1 1与与n n3 3转转向相反时向相反时n nH H 的大小及方向。的大小及方向。齿轮齿轮1 1、3 3方向相反方向相反解解:判别转向：判别转向：(转化轮系转化轮系)n n1 1与与n n3 3转向相同，转向
19、相同，n n1 1300300，n n3 3100100n n1 1与与n n3 3转向相反，转向相反，n1n1100100，n3n3300300第32页/共46页三、复合轮系的传动比计算三、复合轮系的传动比计算 对于复合轮系，既不能将其视为单一的定轴轮系来计算其对于复合轮系，既不能将其视为单一的定轴轮系来计算其传动比，也不能将其视为单一的周转轮系来计算其传动比。传动比，也不能将其视为单一的周转轮系来计算其传动比。唯一正确的方法是将它所包含的定轴轮系和周转轮系部分分唯一正确的方法是将它所包含的定轴轮系和周转轮系部分分开，并分别列出其传动比的计算式，然后进行联立求解。开，并分别列出其传动比的计算
20、式，然后进行联立求解。因此，复合轮系传动比的计算方法及步骤可概括为：因此，复合轮系传动比的计算方法及步骤可概括为：1）正确划分轮系；）正确划分轮系；2）分别列出算式；）分别列出算式；3）进行联立求解。）进行联立求解。第33页/共46页方法：方法：先找行星轮先找行星轮复复合轮系中可能有多个周转轮系，而合轮系中可能有多个周转轮系，而一个基本周转轮系一个基本周转轮系中至多只有三个中心轮。中至多只有三个中心轮。剩余的就是定轴轮系。剩余的就是定轴轮系。计算传动比的方法：计算传动比的方法：轮系分解的关键是轮系分解的关键是：将周转轮系分离出来。将周转轮系分离出来。系杆（系杆（支承行星轮支承行星轮)中心轮（中
21、心轮（与行星轮啮合与行星轮啮合）第34页/共46页计算举例计算举例例:如图所示的轮系中，设已知各轮齿数z z1 12020，z z2 240,40,z z2220,z20,z3 33030，z z4 48080，试求传动比i i1H1H。解：1）划分轮系齿轮1-2组成定轴轮系部分；齿轮2-3-4-H组成周转轮系部分。2）计算各轮系传动比l定轴轮系部分(1)l周转轮系部分第35页/共46页v轮系的传动比3）将（1）、（2）联立求解(2)负号表明齿轮1和系杆H转向相反第36页/共46页已已已已知知知知Z Z1 12020，Z Z2 23030，Z Z3 38080，Z Z4 44040，Z Z5
22、5=20=20，求传动比，求传动比，求传动比，求传动比解解 行星轮系行星轮系1 1，2 2，3 3，H H中中，定轴轮系定轴轮系4,54,5中中，联立求解得联立求解得，第37页/共46页第三节第三节 轮系的功用轮系的功用1实现分路传动第38页/共46页2 2实现大传动比传动实现大传动比传动Z2 Z2Z1Z3Hi iH1H11/i1/i1H1H=10000=10000 系杆转系杆转1000010000圈时圈时，轮轮1 1同向转同向转1 1圈。圈。第39页/共46页3 3实现变速变向传动实现变速变向传动第40页/共46页4 4实现大功率传动实现大功率传动两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同第41页
23、/共46页5 5实现运动的合成与分解实现运动的合成与分解运动输入运动输出第42页/共46页43 课堂练习课堂练习例例:如图所示的轮系中，已知各轮齿数为如图所示的轮系中，已知各轮齿数为Z1=100,Z2=99,Z3=100,Z4=101 ，行星，行星架架H H为原动件，试求传动比为原动件，试求传动比i iH1H1？例例:如图所示轮系。已知如图所示轮系。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮且两太阳轮1、4转向相反。试求转向相反。试求行星架转速行星架转速n H及行星轮转速及行星轮转速n3。第43页/共46页44解解:i iH1H
24、1n H/n 1i i1414(n 1-n H)/()/(n 4-n H)1-1-n 1/n H-Z-Z2 2Z Z4 4/Z/Z1 1Z Z3 3 1-i1-i1H1HH H i iH1H1n H/n 1 1/i1/i1H 1H 0.50.5 i i1H1H 1-(-99-(-99101/100101/100100)100)1.99991.9999例例:如图所示的周转轮系中，已知各轮齿数为如图所示的周转轮系中，已知各轮齿数为Z1=100,Z2=99,Z3=100,Z4=101 ，行星架，行星架H H为原动件，试求为原动件，试求传动比传动比i iH1H1？用画箭头法标出转化轮系中各构件的转向关
25、系，如图所示。用画箭头法标出转化轮系中各构件的转向关系，如图所示。表示行星架表示行星架H H与齿轮与齿轮1 1的转向相同。的转向相同。第44页/共46页45例例:如图所示周转轮系。已知如图所示周转轮系。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮且两太阳轮1、4转向相反。试求行星架转速转向相反。试求行星架转速n H及行星轮转速及行星轮转速n3。解：解：1.1.求求n n H H n 1-n H n 4-n Hi14H H Z2 Z4 Z1 Z3n H=-25/3 =-25/3 r/min表示行星架与齿轮表示行星架与齿轮1 1转向相反。转向相反。2.2.求求n n3:3:(n(n3 3=n=n2 2)n 1-n H n 2-n Hi12H H Z2 Z1n 2=-50=-50 r/min=n n3 3第45页/共46页46感谢您的欣赏第46页/共46页