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1、机电工程学院制作机电工程学院制作机械设计基础机械设计基础多媒体课件多媒体课件-材料系各专业材料系各专业第第1010章章 轮轮 系系10-1 10-1 轮系及其分类轮系及其分类10-2 10-2 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比10-3 10-3 周转轮系及其传动比周转轮系及其传动比10-4 10-4 混合轮系及其传动比混合轮系及其传动比10-5 10-5 轮系的功用轮系的功用机械设计基础机械设计基础 10-1 10-1 轮系及其分类轮系及其分类 由一系列齿轮组成的传动系统称为由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系轮系。工程中常将装在一个封闭箱体内用来降低转速、增大转矩的轮工程中常将装在一个封闭箱体
2、内用来降低转速、增大转矩的轮系称为系称为减速器减速器；将传动比能随时改变的传动装置称为将传动比能随时改变的传动装置称为变速器变速器。由一对齿轮相互啮合组成的传动系统是齿轮传动最简单的形式由一对齿轮相互啮合组成的传动系统是齿轮传动最简单的形式。但在机械传动中，为了将。但在机械传动中，为了将原动机的运动和动力按照多方面工作原动机的运动和动力按照多方面工作的需要传递给工作机械和执行机构的需要传递给工作机械和执行机构，仅仅使用一对齿轮往往难以，仅仅使用一对齿轮往往难以达到要求，故需采用轮系。达到要求，故需采用轮系。按照轮系运转时各轮几何轴线的位置是否固定，可将轮系分为按照轮系运转时各轮几何轴线的位置是
3、否固定，可将轮系分为定轴轮系定轴轮系、周转轮系周转轮系、复合轮系复合轮系。机械设计基础机械设计基础 外啮合外啮合内啮合内啮合齿轮机构的传动比齿轮机构的传动比机械设计基础机械设计基础 轮系的传动比：轮系的传动比：传动比的大小传动比的大小 输入、输出轴的转向关系输入、输出轴的转向关系轮系传动比计算轮系传动比计算 机械设计基础机械设计基础 一、定轴轮系一、定轴轮系 轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。动。平面定轴轮系平面定轴轮系空间定轴轮系空间定轴轮系输入输入输出输出输出输出机械设计基础机械设计基础 二、周转轮系二、周转轮系
4、 在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。机械设计基础机械设计基础 2 行星轮行星轮H 系杆（转臂）系杆（转臂）3 中心轮中心轮1 中心轮（太阳轮）中心轮（太阳轮）基本构件基本构件KKH各基本构件的轴线必须重合各基本构件的轴线必须重合,否则轮系不能运动否则轮系不能运动.机械设计基础机械设计基础 差动轮系（差动轮系（F F2 2）行星轮系（行星轮系（F F1 1）中心轮是转动，还是固定？中心轮是转动，还是固定？机械设计基础机械设计基础 10-2 10-2 定轴轮系的
5、传动比计算定轴轮系的传动比计算 机械设计基础机械设计基础 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 大小：大小：转向？转向？机械设计基础机械设计基础 平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）惰轮惰轮机械设计基础机械设计基础 SK360SK360普通车床普通车床走刀丝杠的三星轮换向机构走刀丝杠的三星轮换向机构12341234机械设计基础机械设计基础 定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入轮、定轴轮系中各轮几何轴线不都平行，但是输入轮、输出轮的轴线相互平行的情况。输出轮的轴线相互平行的情况。传动比方向判断：传动比方向判断：画箭头画箭头 表示：表示：在传动比大小前加正负号在传动
6、比大小前加正负号机械设计基础机械设计基础 输入、输出轮的轴线不平行的情况输入、输出轮的轴线不平行的情况传动比方向判断传动比方向判断 表示表示画箭头画箭头机械设计基础机械设计基础 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 大小：大小：转向：转向：法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）画箭头法（适合任何定轴轮系）画箭头法（适合任何定轴轮系）结果表示：结果表示：（输入、输出轴平行）（输入、输出轴平行）图中画箭头表示（其它情况）图中画箭头表示（其它情况）机械设计基础机械设计基础 例题：图示的定轴轮系中，已知z1=15,z2=25,z2=z4=14,z3=24,z4=20,z5
7、=24,z6=40,z7=2,z8=60;若n1=800 r/min,求传动比 i18、蜗轮8的转速和转向。解解 ：各轮转向如图所示。各轮转向如图所示。机械设计基础机械设计基础 10-3 10-3 周转轮系及其传动比周转轮系及其传动比 定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系?绕固定轴线转动的系杆绕固定轴线转动的系杆机械设计基础机械设计基础 w w H-w w H周转轮系的转化机构周转轮系的转化机构周转轮系周转轮系w w H-w w H=0假想定轴轮系假想定轴轮系转化轮系法转化轮系法机械设计基础机械设计基础 2K-H2K-H型周转轮型周转轮系的转化机构系的转化机构机械设计基础机械设计基础 2K-H2K
8、-H型周转轮系转化机构的传动比型周转轮系转化机构的传动比机械设计基础机械设计基础 一般周转轮系转化机构的传动比一般周转轮系转化机构的传动比各轮齿数已知，就可以确定各轮齿数已知，就可以确定1 1、n n、H H之间的关系；之间的关系；如果两个如果两个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。2 2、表达式中、表达式中 1 1、n n、H H的正负号问题。若基本构件的实际的正负号问题。若基本构件的实际转速方向相反，则转速方向相反，则 的正负号应该不同。的正负号应该不同。1 1、是转化机构中齿轮是转化机构中齿轮1 1为主动轮、齿轮
9、为主动轮、齿轮n n为从动轮时的传动为从动轮时的传动比，其大小和方向可以根据比，其大小和方向可以根据定轴轮系的方法定轴轮系的方法来判断；来判断；机械设计基础机械设计基础 例例1：z1=28，z2=18，z2=24，z3=70求求：i i1H1H解：解：即即则则机械设计基础机械设计基础 周转轮系传动比计算方法周转轮系传动比计算方法周转轮系周转轮系转化机构：假想的定轴轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比计算周转轮系传动比-H H上角标上角标 H正负号问题正负号问题机械设计基础机械设计基础 例例2 2：z1=z2=48，z2=18,z3=24，1 1
10、=250 rad/s=250 rad/s，3 3=100=100 rad/srad/s，方向如图所示。求，方向如图所示。求：H H 2H231解：解：即即则则机械设计基础机械设计基础 混合轮系：混合轮系：由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系。杂轮系。定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系周转轮系周转轮系I I 周转轮系周转轮系IIII10-4 10-4 混合轮系及其传动比混合轮系及其传动比 机械设计基础机械设计基础 混合轮系传动比的求解方法：混合轮系传动比的求解方法：1.将混合轮系分解为几个基本轮系；将混合轮系分解为几个基本轮系；2.分别
11、计算各基本轮系的传动比；分别计算各基本轮系的传动比；3.寻找各基本轮系之间的关系；寻找各基本轮系之间的关系；4.联立求解。联立求解。行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系机械设计基础机械设计基础 例例3 3：z z1 1=20=20，z z2 2=30=30，z z2 2=20=20，z z3 3=40=40，z z4 4=45=45，z z4 4=44=44，z z5 5=81=81，z z6 6=80 =80 求求：i i161612234456H定轴定轴行星行星两个轮系的关系两个轮系的关系混合轮系的传动比混合轮系的传动比解：解：机械设计基础机械设计基础 机械设计
12、基础机械设计基础 机械设计基础机械设计基础 机械设计基础机械设计基础 z4解：解：在行星轮系部分在行星轮系部分1-2-3-H1中：中：在行星轮系部分在行星轮系部分4-5-6-H2中：中：机械设计基础机械设计基础 解：轮系划分：复合解：轮系划分：复合轮系轮系 定轴轮系部分：定轴轮系部分：1-2-3-4 行星轮系部分：行星轮系部分：4-5-6-H1 行星轮系部分：行星轮系部分：7-8-9-H在定轴轮系在定轴轮系1-2-3-4中中:在行星轮系在行星轮系4-5-6-H1中：中：机械设计基础机械设计基础 转向与轮转向与轮4相同相同在行星轮系在行星轮系7-8-9-H中：中：机械设计基础机械设计基础 在图示
13、的轮系中，已知各轮齿数：在图示的轮系中，已知各轮齿数：，蜗杆左旋，转向如图示。，蜗杆左旋，转向如图示。并确定输出杆并确定输出杆H H 的转向。的转向。求轮系的传动比求轮系的传动比 ，解：定轴轮系：解：定轴轮系：周转轮系：周转轮系：复合轮系：复合轮系：机械设计基础机械设计基础 在图示的轮系中，已知各轮齿数为在图示的轮系中，已知各轮齿数为，各轮的模数相同，各轮的模数相同，1000r/min1000r/min。试求行星架的转速。试求行星架的转速的大小和方向。的大小和方向。解：解：（1 1）求其余各轮齿数：）求其余各轮齿数：因为因为所以所以 ，且且（2 2）求）求：机械设计基础机械设计基础 （3 3）
14、求各转速：）求各转速：由上面三式得由上面三式得所以所以则有则有的方向与的方向与相反。相反。机械设计基础机械设计基础 作作 业业P232P232：10-4;10-810-4;10-8机械设计基础机械设计基础 一、实现较远距离运动传递一、实现较远距离运动传递10.5 10.5 轮系的功用轮系的功用二、获得大的传动比二、获得大的传动比采用采用定轴轮系定轴轮系，齿轮和轴的增多会使机构趋于复杂，齿轮和轴的增多会使机构趋于复杂采用采用行星行星轮系，很少几个齿轮可得到很大的传动比轮系，很少几个齿轮可得到很大的传动比机械设计基础机械设计基础 图示行星轮系中，图示行星轮系中，z z1 1=100 z=100 z
15、2 2=101,z=101,z2 2=100,z=100,z3 3=99=99时，时，(当当z z1 1=100=100变为变为9999，则传动比为则传动比为i iH1H1=-100=-100，n nH H与与n n1 1反向反向)则则 i iH1H1=n=nH H/n/n1 1=10000=10000（n n3 3=0)=0)此时：此时：n nH H与与n n1 1同向同向机械设计基础机械设计基础 三、实现变速和换向传动三、实现变速和换向传动低速档低速档低速档低速档（一档）：离合器（一档）：离合器（一档）：离合器（一档）：离合器A A A A、B B B B分离，分离，分离，分离，齿轮齿轮齿
16、轮齿轮5 5 5 5、6 6 6 6相啮合，相啮合，相啮合，相啮合，3 3 3 3、4 4 4 4脱开；脱开；脱开；脱开；中速档中速档中速档中速档（二档）：离合器（二档）：离合器（二档）：离合器（二档）：离合器A A A A、B B B B分离，分离，分离，分离，齿轮齿轮齿轮齿轮3 3 3 3、4 4 4 4相啮合，相啮合，相啮合，相啮合，5 5 5 5、6 6 6 6脱开；脱开；脱开；脱开；高速档高速档高速档高速档（三档）：离合器（三档）：离合器（三档）：离合器（三档）：离合器A A A A、B B B B相相相相嵌合，齿轮嵌合，齿轮嵌合，齿轮嵌合，齿轮3 3 3 3、4 4 4 4和和和和
17、5 5 5 5、6 6 6 6均脱开；均脱开；均脱开；均脱开；倒车档倒车档倒车档倒车档：离合器：离合器：离合器：离合器A A A A、B B B B分离，齿轮分离，齿轮分离，齿轮分离，齿轮6 6 6 6、8 8 8 8相啮合，相啮合，相啮合，相啮合，3 3 3 3、4 4 4 4和和和和5 5 5 5、6 6 6 6脱开。脱开。脱开。脱开。汽车变速箱汽车变速箱机械设计基础机械设计基础 四、实现运动的合成与分解四、实现运动的合成与分解利用差动轮系可将两个运动合成为一个运动。利用差动轮系可将两个运动合成为一个运动。图示差动轮系中，图示差动轮系中，z z1 1=z=z3 3这种轮系可作加（减）法机构
18、这种轮系可作加（减）法机构在机床、计算机构和补偿装置等得到广泛应用。在机床、计算机构和补偿装置等得到广泛应用。机械设计基础机械设计基础 利用差动轮系还可将一个主动构件的转动按需要的比例分利用差动轮系还可将一个主动构件的转动按需要的比例分解成两个从动构件的不同的转动解成两个从动构件的不同的转动汽车后桥差速器汽车后桥差速器n1n3rp机械设计基础机械设计基础 当汽车两车轮拐弯时，由齿轮当汽车两车轮拐弯时，由齿轮1 1、2 2、3 3和和4 4（转臂（转臂H H）组）组成的差动轮系中，成的差动轮系中，z z1 1=z=z3 3,n,nH H=n=n4 4，得，得 (a)(a)可得：可得：当车身绕瞬时
19、回转中心当车身绕瞬时回转中心P P转动时，左右两轮的转速与弯转动时，左右两轮的转速与弯道半径成正比，即道半径成正比，即 n n1 1/n/n3 3=(r-L)/(r+L)(b)=(r-L)/(r+L)(b)由上述两式可求得转速由上述两式可求得转速n n1 1和和n n3 3。差动轮系已经广泛的应。差动轮系已经广泛的应用于汽车、拖拉机和飞机等动力传动中。用于汽车、拖拉机和飞机等动力传动中。机械设计基础机械设计基础 五、实现分路传动五、实现分路传动利用轮系利用轮系可以使一可以使一个主动轴个主动轴带动若干带动若干个从动轴个从动轴同时旋转。同时旋转。滚齿机床的刀具与工件的分路传动图滚齿机床的刀具与工件的分路传动图机械设计基础机械设计基础 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。机械设计基础机械设计基础