第7章轮系

案例导入：某涡轮螺旋桨发动机主减速器的传动轮系，齿轮1为主动件，构件H为从动件。1、传动比应该怎样计算呢？2、轮系有何特点呢？3、设计时应该注意哪些问题呢？第6章已学习了一对定轴齿轮传动的传动比，对于这样的轮系，其传动比如何计算，这种轮系有何特点，设计时应该注意哪些问题等等，将在本章中讨论。在此轮系运动中，观察齿轮2几何轴线的运动可以发现，其几何轴线的位置是相对变化的，齿轮2作复合运动；而其余齿轮的几何轴线的位置均是相对固定的。第7章齿轮系7.1轮系的类型7.2定轴轮系传动比的计算7.3周转轮系传动比的计算7.4复合轮系传动比的计算7.5几种特殊的行星传动简介在机器中，常将一系列相互啮合的齿轮组成传动系统，以实现变速、换向、大传动比、分路传动、运动分解与合成等功用。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。7.1轮系的类型一、平行轴轮系和非平行轴轮系1、平行轴轮系2、非平行轴轮系根据齿轮的轴线是否平行分轮系：由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统。二、定轴轮系和周转轮系根据各齿轮的轴线是否全部固定，又将轮系分为两大类：1、定轴轮系特点：齿轮的几何轴线固定不动2、周转轮系周转轮系轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，称为周转轮系。行星轮2:既做自转又做公转中心轮1、3：轴线位置固定1：太阳轮3：内齿圈行星架（系杆）H：支持行星轮（其轴线必须与太阳轮轴线重合）在周转轮系中，根据自由度的不同，又可分为两类（1）行星轮系：自由度为1（2）差动轮系：自由度为2行星轮系差动轮系图7-3（b)、（c）三、复合轮系：定轴轮系和周转轮系或几套周转轮系的组合。7.2定轴轮系传动比计算一、定轴轮系传动比的计算公式:轮系中首轮、末轮的转速（或角速度）的比值。1.大小2.首、末两轮转向关系推导：设1轮为首轮，5轮为末轮各轮齿数为z1、z2、z2’、z3、z3’、z4、z5各轮的转速为n1、n2、n2’、n3、n3’、n4、n5（1）、一对圆柱齿轮传动外啮合:相反－内啮合:相同＋（2）、圆锥齿轮传动同时指向(或背离)节点（3）、蜗杆传动左(右)手定则另外说明：齿轮4是惰轮，它的齿数不影响传动比的大小，但可改变其他齿轮的转向。如下图举例：传动比计算公式的应用7、3周转轮系传动比计算一、周转轮系传动比计算公式不能直接用定轴轮系传动比的公式计算行星轮系的传动比。可应用转化轮系法，即根据相对运动原理，假想对整个行星轮系加上一个与nH大小相等而方向相反的公共转速-nH，则行星架被固定，而原构件之间的相对运动关系保持不变。这样，原来的行星轮系就变成了假想的定轴轮系。这个经过一定条件转化得到的假想定轴轮系，称为原行星轮系的转化轮系。  2、（-1）m只适应于平行轴周转轮系3、对于非平行轴周转轮系，中，只要1和k的轴线与行星架H轴线平行，即可用此公式。4、注意n1、nk、nH之间的符号关系。可假定某个转向为正，其他如转向相同，则为正，相反则为负。例题1、≠计算时的注意事项例题一:周转轮系如图所示。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮1、4转向相反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。例图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系（差速器）。已知Z1=60,Z2=40,Z2，=Z3=20,n1=n3=120r/min。设中心轮1、3的转向相反，试求nH的大小与转向。课堂练习：7-3一、多级行星齿轮系传动比的计算方法：1、把整个齿轮系分解为几个单级行星齿轮系，2、分别列出各单级行星齿轮系转化机构的传动比计算式，3、最后再根据相应的关系联立求解。划分单级行星齿轮系的方法是：1、找出行星轮和相应的系杆（行星轮的支架）；2、找出和行星齿轮相啮合的中心轮由行星轮、中心轮、系杆和机架组成的就是单级行星齿轮系。3、在多级行星齿轮系中，划分出一个单级行星齿轮系后，其余部分可按上述方法继续划分，直至划分完毕为之。4、列出各自独立的转化机构的传动比方程，进行求解。例题如下多级行星齿轮系传动比是建立在各单级行星齿轮传动比基础上的。图示的输送带行星轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z1=12,Z2=33,Z'2=30,Z3=78,Z4=75。电动机的转速n1=1450r/min。试求输出轴转速n4的大小与方向。举例：图示为一大传动比的减速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：输入件H对输出件1的传动比iH1若Z1=99周转轮系传动比正负是计算出来的，而不是判断出来的。二、复合轮系传动比计算  关键是找出行星轮系，剩下的就是定轴轮系。计算混合轮系传动比的正确方法是：（1）首先将各个基本轮系正确地区分开来（2）分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。（3）找出各基本轮系之间的联系。（4）将各基本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。例：已知各轮齿数，求传动比i1H1、分析轮系的组成1，2，2'，3——定轴轮系1'，4，3'，H——周转轮系2、分别写出各轮系的传动比定轴轮系：周转轮系：3、找出轮系之间的运动关系4、联立求解：例1图示的电动机卷扬机减速器中，已知各轮的齿数Z1=18,Z2=39,Z‘2=35,Z3=130,Z’3=18,Z4=30,Z5=78。求传动比i15。例2：电动卷扬机减速器Z1=24，Z2=48，Z2'=30，Z3=90,Z3'=20，Z4=30，Z5=80,求i1H（H，5为一整体）1、1，2-2'，3，H——周转轮系3'，4，5——定轴轮系2、3、4、联立1、传递相距较远的两轴之间的运动和动力；三齿轮系的功用2、获得大的传动比。一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般可为i<=5-7。但是行星轮系传动比可达i=1000,而且结构紧凑。举例：图示为一大传动比的减速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：输入件H对输出件1的传动比iH1若Z1=993、实现变速和变向三轴五档位变速器结构简图三轴式五档位变速器六、各档换档过程1、一档2、二档3、三档4、四档5、五档6、倒档4、实现运动的合成与分解（采用差动轮系）差动轮系：2个输入，1个输出。——合成差动轮系：1个输入，2个输出。——合成                        差速器结构直行：n1=n3=n4,行星轮2没有自转拐弯：n1≠n3,行星轮2既有自转又有公转（当汽车转弯时，例如左转弯，左轮走的是小圆弧，右轮走的是大圆弧，以保证汽车转弯时，两后轮与地面均作纯滚动，以减轻轮胎的磨损）当车身绕瞬时转心转动时，左右两车轮走过的弧长与它们至瞬心的距离成正比又所以又当给定发动机的转速或转速n5和轮距L时，左右两后轮的转速随转弯半径r的大小不同而自动改变，即利用该差速器在汽车转弯时可将原动机的转速分解为两后车轮的两个不同的转速，以保证汽车转弯时，两后轮与地面均作纯滚动差动轮系不仅能将两个独立地运动合成为一个运动，而且还可将一个基本构件的主动转动，按所需比例分解成另两个基本构件的不同运动。汽车后桥的差速器就利用了差动轮系的这一特性。一、渐开线少齿差行星传动固定的太阳轮1、行星轮2、行星架H及输出机构3（等角速比机构）组成。输出机构转速=行星轮的转速少齿差行星传动四、几种特殊的行星传动简介特点：传动比大，结构紧凑，加工容易同时啮合齿数少，承载能力低，计算复杂（变位）二、摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动的工作原理、输出机构与渐开线少齿差行星传动基本相同，其结构上的差别在于固定太阳轮的内齿是带套筒的圆柱形针齿（称为针轮），行星轮2改为短幅外摆线的等距曲线作齿廓称为摆线轮。特点：传动比大，结构紧凑，效率高，同时承担载荷的齿数多齿廓间为滚动摩擦，所以传动平稳，承载能力高，磨损小，寿命长。加工工艺复杂，精度 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高，加工摆线齿轮需专用机床和刀具。                                                                                                                 结构观察三、谐波齿轮传动这种传动是借助波发生器迫使相当于行星轮的柔轮产生弹性变形，来实现与钢轮的啮合。                                                                                                                                                       谐波齿轮传动由三个基本构件组成：   谐波发生器（简称波发生器）……是凸轮（通常为椭圆形）及薄壁轴承组成，随着凸轮转动，薄壁轴承的外环作椭圆形变形运动（弹性范围内）。（输入）   刚轮……是刚性的内齿轮。   柔轮……是薄壳形元件，具有弹性的外齿轮。（输出）钢轮1，柔轮2，波发生H柔轮2比钢轮1少z2-z1个齿特点：传动比大，结构紧凑，效率高，不需等角速比机构，同时啮合的齿数多，传动平稳，承载能力高，齿侧间隙小，适于反向传动。柔轮材料加工热处理要求高；避免柔轮变形过大，传动比一般要大于35。五、减速器　圆柱齿轮减速器齿轮减速器　锥齿轮减速器　圆锥-圆柱齿轮减速器　圆柱蜗杆减速器分类：蜗杆减速器　圆弧蜗杆减速器　锥蜗杆减速器　蜗杆-齿轮减速器　　　　　　　　　　渐开线齿轮行星减速器行星减速器　　摆线针轮减速器　　　　　　　　　　谐波齿轮减速器1、常用减速器的主要类型、特点及应用（1）、齿轮减速器（a）级数分：单级、二级、三级和多级减速器（b）轴的相互配置方式分：立式、卧式减速器（c）运动简图分：展开式、同轴式和分流式（２）、（单级）蜗杆减速器分为：上置蜗杆、下置蜗杆、及侧蜗杆（３）、蜗杆－齿轮减速器2、减速器传动比的分配分配原则：（１）使各级传动的承载能力接近于相等；（２）使减速器的外廓尺寸和质量最小；（３）使传动具有最小的转动惯量；（４）使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。3.减速器的结构　　　主要包括：齿轮（或蜗杆）、轴、轴承、箱体等组成。　　　箱体必须有足够的刚度和良好的散热性能。通常箱体的外壁上制有加强肋；检查孔、透气孔、油标尺（或油面指示器）、吊钩、起盖螺钉等。第6章已学习了一对定轴齿轮传动的传动比，对于这样的轮系，其传动比如何计算，这种轮系有何特点，设计时应该注意哪些问题等等，将在本章中讨论。在此轮系运动中，观察齿轮2几何轴线的运动可以发现，其几何轴线的位置是相对变化的，齿轮2作复合运动；而其余齿轮的几何轴线的位置均是相对固定的。在机器中，常将一系列相互啮合的齿轮组成传动系统，以实现变速、换向、大传动比、分路传动、运动分解与合成等功用。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。轮系：由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统。图7-3（b)、（c）不能直接用定轴轮系传动比的公式计算行星轮系的传动比。可应用转化轮系法，即根据相对运动原理，假想对整个行星轮系加上一个与nH大小相等而方向相反的公共转速-nH，则行星架被固定，而原构件之间的相对运动关系保持不变。这样，原来的行星轮系就变成了假想的定轴轮系。这个经过一定条件转化得到的假想定轴轮系，称为原行星轮系的转化轮系。多级行星齿轮系传动比是建立在各单级行星齿轮传动比基础上的。在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。当给定发动机的转速或转速n5和轮距L时，左右两后轮的转速随转弯半径r的大小不同而自动改变，即利用该差速器在汽车转弯时可将原动机的转速分解为两后车轮的两个不同的转速，以保证汽车转弯时，两后轮与地面均作纯滚动