1、第六章第六章 輪系及其設(shè)計輪系及其設(shè)計6-1 輪系的類型與應(yīng)用輪系的類型與應(yīng)用一、輪系的分類一、輪系的分類1定軸輪系定軸輪系輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置都固定不動，則稱之為輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置都固定不動，則稱之為定軸輪系（或稱為普通輪系）。定軸輪系（或稱為普通輪系）。2143定定 軸軸 輪輪 系系2周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。按照自由度數(shù)目的不同，又可將周轉(zhuǎn)輪系分為兩類：按照自由度數(shù)目的不同，又可將周轉(zhuǎn)輪系分為

2、兩類：1）差動輪系）差動輪系 自由度為自由度為2系桿系桿中心輪中心輪（主動）（主動）行星輪行星輪行星輪行星輪系桿系桿中心輪中心輪（主動）（主動）行星輪系）行星輪系 自由度為自由度為行星輪行星輪系桿系桿中心輪（主動）中心輪（主動）中心輪（固定）中心輪（固定）周周 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 輪輪 系系周周 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 輪輪 系系周周 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 輪輪 系系二、輪系的功用二、輪系的功用1實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動2實(shí)現(xiàn)分路傳動實(shí)現(xiàn)分路傳動3實(shí)現(xiàn)變速變向傳動實(shí)現(xiàn)變速變向傳動1n4n3n 3n 3n4實(shí)現(xiàn)大速比和大功率傳動實(shí)現(xiàn)大速比和大功率傳動兩組輪系傳動比相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同兩組輪系傳動比相同，但是結(jié)

3、構(gòu)尺寸不同5實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解運(yùn)動輸入運(yùn)動輸入運(yùn)動輸出運(yùn)動輸出6-2 輪系的傳動比計算輪系的傳動比計算一、定軸輪系的傳動比一、定軸輪系的傳動比1 5 輸入軸與輸出軸之間的傳動比為輸入軸與輸出軸之間的傳動比為:515115nni 輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：,122112zzi 233223zzi ,344343 zzi 455454 zzi 51 5432432154432312iiii4321543215 zzzzzzzzi一般定軸輪系的傳一般定軸輪系的傳動比計算公式為：動比計算公式為：所所有有主主動動輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘積積到到

4、從從所所有有從從動動輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘積積到到從從BABAiBAAB 如何確定平面定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系？如何確定平面定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系？一對外嚙合圓柱齒輪傳動一對外嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相反，其傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相反，其傳動比前應(yīng)加比前應(yīng)加 “”號號122112zzi 一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動兩一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相同，其傳動比前輪的轉(zhuǎn)向相同，其傳動比前應(yīng)加應(yīng)加“+”號號233223zzi 該輪系中有該輪系中有3對外嚙對外嚙合齒輪，則其傳動比合齒輪，則其傳動比公式前應(yīng)加公式前應(yīng)加( 1)3 43215432315 )1( zzzzzzzzi若傳動比的計算結(jié)果為若傳動比的計算結(jié)果為

5、正，則表示輸入軸與輸正，則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負(fù)出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負(fù)則表示轉(zhuǎn)向相反。則表示轉(zhuǎn)向相反。如何確定空間定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系？如何確定空間定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系？空間定軸輪系傳動比前空間定軸輪系傳動比前的的“+”、“”號沒有號沒有實(shí)際意義實(shí)際意義空間定軸輪系中含有軸空間定軸輪系中含有軸線不平行的齒輪傳動線不平行的齒輪傳動不不平平行行不平行不平行“+”、“”不能表示不不能表示不平行軸之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系平行軸之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系如何表示一對平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向？如何表示一對平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向？機(jī)構(gòu)運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖動簡圖投影方向投影方向齒輪回轉(zhuǎn)方向齒輪回轉(zhuǎn)方向線速度方向線速度方向用線速度方用線速度方

6、向表示齒輪向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向機(jī)構(gòu)運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖動簡圖投影方向投影方向如何表示一對圓錐齒輪的轉(zhuǎn)向？如何表示一對圓錐齒輪的轉(zhuǎn)向？ 向方影投向方影投齒輪回轉(zhuǎn)方向齒輪回轉(zhuǎn)方向線速度方向線速度方向表示齒輪回表示齒輪回轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)方向機(jī)構(gòu)運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖動簡圖投影投影線速度方向線速度方向用線速度方用線速度方向表示齒輪向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向如何表示如何表示蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動的轉(zhuǎn)向？的轉(zhuǎn)向？蝸輪回轉(zhuǎn)方向蝸輪回轉(zhuǎn)方向機(jī)構(gòu)運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖動簡圖表示蝸桿、蝸輪表示蝸桿、蝸輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向蝸桿旋向影響蝸輪的回轉(zhuǎn)方向蝸桿旋向影響蝸輪的回轉(zhuǎn)方向蝸桿回轉(zhuǎn)方向蝸桿回轉(zhuǎn)方向蝸桿上一點(diǎn)蝸桿上一點(diǎn)線速度方向線速度方向右

7、旋蝸桿右旋蝸桿向方影投向方影投如何判斷如何判斷蝸桿、蝸輪蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向？的轉(zhuǎn)向？右旋蝸桿右旋蝸桿左旋蝸桿左旋蝸桿以左手握住蝸桿，四指以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的指向?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸指的指向?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸輪的線速度方向。輪的線速度方向。左左手手規(guī)規(guī)則則右右手手規(guī)規(guī)則則以右手握住蝸桿，四指以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的指向?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸指的指向?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸輪的線速度方向。輪的線速度方向。蝸桿的轉(zhuǎn)向蝸桿的轉(zhuǎn)向二、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比二、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算方法（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法）周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算方法（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法） 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)

8、輪系 定軸輪系定軸輪系（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)）（轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)）定軸輪系傳動定軸輪系傳動比計算公式比計算公式求解周轉(zhuǎn)輪系求解周轉(zhuǎn)輪系的傳動比的傳動比反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系給整個周轉(zhuǎn)輪系加一個與系桿給整個周轉(zhuǎn)輪系加一個與系桿H的角速度的角速度大小相等、方向相反的公共角速度大小相等、方向相反的公共角速度 HH構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱 原周轉(zhuǎn)輪系中原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的角速度構(gòu)件的角速度系桿系桿 0 HHHH 中心輪中心輪1 HH 11行星輪行星輪2 HH 22中心輪中心輪3 HH 33在在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中系桿系桿H變成了機(jī)架變成了機(jī)架把一個周轉(zhuǎn)輪系把一個周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

9、化成了定軸輪系化成了定軸輪系構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱 原周轉(zhuǎn)輪系中原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的角速度構(gòu)件的角速度系桿系桿 0 HHHH 中心輪中心輪1HH 11中心輪中心輪3 HH 33計算該轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)（定軸計算該轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)（定軸輪系）的傳動比：輪系）的傳動比：輸入軸輸入軸輸出軸輸出軸 Hi13H 1H1 H3 H 3 )(12zz )(23zz )(13zz 1331zzHH 1331zzHH 給定差動輪系，三個基本構(gòu)件的角速度給定差動輪系，三個基本構(gòu)件的角速度、H中的任意兩個，便可由該式求出第三個，從而中的任意兩個，便可由該式求出第三個，從而可求出三個中任意兩

10、個之間的傳動比?？汕蟪鋈齻€中任意兩個之間的傳動比。31331zziHH 特別當(dāng)特別當(dāng)01 時時當(dāng)當(dāng)03 時時13111zziHH 三、混合輪系的傳動比三、混合輪系的傳動比什么是混合輪系？什么是混合輪系？H 系桿系桿系桿回轉(zhuǎn)方向系桿回轉(zhuǎn)方向?yàn)榱税岩粋€周轉(zhuǎn)輪系為了把一個周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系，通轉(zhuǎn)化為定軸輪系，通常采用反轉(zhuǎn)法。常采用反轉(zhuǎn)法。H 隨機(jī)架轉(zhuǎn)動隨機(jī)架轉(zhuǎn)動相當(dāng)于系桿相當(dāng)于系桿把這種由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或把這種由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或者由兩個以上的周轉(zhuǎn)輪系組成的，者由兩個以上的周轉(zhuǎn)輪系組成的，不能直接用反轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)化為定軸輪不能直接用反轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)化為定軸輪系的輪系，稱為混合輪系系的輪系，稱為混合輪系H

11、 3例題例題 已知各輪齒數(shù)及已知各輪齒數(shù)及6，求求3 的大小和方向。的大小和方向。周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比為23 zz把該輪系分為兩部分把該輪系分為兩部分Hi13H 1 )(12zz 1 1 1 6 )(16 zzH 4 )( 16zz )(51zz )(45zz 6 64116322161326213 )1( zzzzzzzzzzzzzz 代代入入齒齒數(shù)數(shù)6391 6-4 行星輪系的設(shè)計行星輪系的設(shè)計一、行星輪系的類型選擇一、行星輪系的類型選擇選擇傳動類型時，應(yīng)考慮的幾個因素：傳動比的要求、傳選擇傳動類型時，應(yīng)考慮的幾個因素：傳動比的

12、要求、傳動的效率、外廓結(jié)構(gòu)尺寸和制造及裝配工藝等。動的效率、外廓結(jié)構(gòu)尺寸和制造及裝配工藝等。、滿足傳動比的要求、滿足傳動比的要求211 HHi 傳動比傳動比實(shí)用范圍實(shí)用范圍：138 . 21 Hi傳動比：傳動比：減速傳動減速傳動1 輸入輸入H 輸出輸出方方向向相相同同與與 1傳動比傳動比實(shí)用范圍實(shí)用范圍：傳動比：傳動比：233 HHi 56. 114. 13 Hi1681 Hi減速傳動減速傳動減速傳動減速傳動方向相同與33 輸入輸入H 輸出輸出1 輸入輸入H 輸出輸出傳動比傳動比實(shí)用范圍實(shí)用范圍：方方向向相相同同與與 1傳動比：傳動比：減速傳動減速傳動1 輸入輸入H 輸出輸出方方向向相相同同與

13、與 121 Hi1 輸入輸入H 輸出輸出當(dāng)其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比當(dāng)其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比 時時213 Hi01 Hi方方向向相相反反與與 111 Hi減速傳動減速傳動當(dāng)當(dāng) 時時2013 Hi11 Hi增速傳動增速傳動113Hi01HiHHii11/1 可達(dá)很大值可達(dá)很大值H 輸出輸出輸出輸出1 增速增速比比很大，很大，但自鎖但自鎖H 輸入輸入二、行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇二、行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇1、傳動比條件、傳動比條件行星輪系必須能實(shí)現(xiàn)給定的傳動比行星輪系必須能實(shí)現(xiàn)給定的傳動比Hi11313111zziiHH 113)1(zizH 根據(jù)傳動比確定各齒輪的齒數(shù)根據(jù)傳動比確定各齒輪

14、的齒數(shù)1 H 1z2z3z2、同心條件、同心條件系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動，則同若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動，則同心條件為心條件為23rr 2321zzzz 2/ )2(2/ )(11132 Hizzzz上式表明兩中心輪的齒數(shù)應(yīng)同時為奇數(shù)或偶數(shù)上式表明兩中心輪的齒數(shù)應(yīng)同時為奇數(shù)或偶數(shù)2321rrrr 如采用角變位齒輪傳動，則如采用角變位齒輪傳動，則同心條件按節(jié)圓半徑計算同心條件按節(jié)圓半徑計算21rr 3、裝配條件、裝配條件為使各個行星輪都能均勻分布地裝入兩個中為使各個行星輪都能均勻分布地裝入兩個中心輪之間，行星輪

15、的數(shù)目與各輪齒數(shù)之間必心輪之間，行星輪的數(shù)目與各輪齒數(shù)之間必須有一定的關(guān)系。否則，當(dāng)?shù)谝粋€行星輪裝須有一定的關(guān)系。否則，當(dāng)?shù)谝粋€行星輪裝好后，其余行星輪便可能無法均布安裝。好后，其余行星輪便可能無法均布安裝。設(shè)有設(shè)有k個個均布的行星輪，則相鄰兩行星均布的行星輪，則相鄰兩行星輪間所夾的中心角為：輪間所夾的中心角為：k/2 將第一個行星輪在位置將第一個行星輪在位置I裝入裝入III設(shè)輪設(shè)輪3固定，系桿固定，系桿H沿逆時針方向轉(zhuǎn)過沿逆時針方向轉(zhuǎn)過 達(dá)到位置達(dá)到位置II。k/2 這時中心輪這時中心輪1轉(zhuǎn)過角轉(zhuǎn)過角1 1313111111/2zziikHHHHkzz 2)1(131 若在位置若在位置I又能

16、裝入第二個行星輪又能裝入第二個行星輪則此時中心輪則此時中心輪1轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 對應(yīng)于整數(shù)個齒對應(yīng)于整數(shù)個齒1 kzzzN 2)1(21311 兩中心輪的齒數(shù)兩中心輪的齒數(shù)z1、z3之和之和應(yīng)能被行星輪個數(shù)應(yīng)能被行星輪個數(shù)k所整除所整除這種行星輪系這種行星輪系的裝配條件的裝配條件kizkzzNH1131 4、鄰接條件、鄰接條件保證相鄰兩行星輪不致相碰，稱為鄰接條件。保證相鄰兩行星輪不致相碰，稱為鄰接條件。相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪齒相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪齒頂圓直徑，齒頂才不致相碰。頂圓直徑，齒頂才不致相碰。ABl2ad 22ad采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪時采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪時)(2sin)(2*221mhrkrra *2212sin)(ahzkzz 綜上所述綜上所述1、傳動比條件、傳動比條件2、同心條件、同心條件3、裝配條件、裝配條件4、鄰接條件、鄰接條件113)1(zizH 2/ )2(2/ )(11132 HizzzzkizkzzNH1131 *2212sin)(a