1、第六章 輪系,6-1 輪系及其分類,輪系是由一系列齒輪所組成的傳動裝置。 定義：這種由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。 它通常介于原動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，把原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 工程實(shí)際中常用其實(shí)現(xiàn)變速、換向和大功率傳動等，具有非常廣泛的應(yīng)用。 輪系的類型 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 混合輪系,1、定軸輪系,定義：組成輪系的所有齒輪幾何軸線的位置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均固定不變的輪系，稱為定軸輪系，又稱為普通輪系。,定軸輪系的動畫,2、周轉(zhuǎn)輪系 定義：組成輪系的齒輪中至少有一個齒輪幾何軸線的位置不固定，而是繞著其它定軸齒輪軸線回轉(zhuǎn)的輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系。,周轉(zhuǎn)輪系組成：,2行星輪 1、3中心輪 H系桿

2、或行星架,輪1與輪3軸線重合,周轉(zhuǎn)輪系的分類 1. 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系所具有的自由度數(shù)目不同 (1)行星輪系 周轉(zhuǎn)輪系中，若將中心輪3（或1）固定，則整個輪系的自由度為1。這種自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。為了確定該輪系的運(yùn)動，只需要給定輪系中一個構(gòu)件以獨(dú)立的運(yùn)動規(guī)律即可。 (2)差動輪系 周轉(zhuǎn)輪系中，若中心輪1和3均不固定，則整個輪系的自由度為2。這種自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪系。為了使其具有確定的運(yùn)動，需要兩個原動件。,2. 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系中基本構(gòu)件的不同 (1)2K- H型周轉(zhuǎn)輪系,單排式,雙排式,雙排式,(2)3K型周轉(zhuǎn)輪系,具有三個中心輪的周轉(zhuǎn)輪系,一個周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、系桿和中心輪

3、等幾部分組成，其中，中心輪和系桿的運(yùn)轉(zhuǎn)軸線重合。,62 定軸輪系的傳動比,1、傳動比定義 輪系中輸入軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）與輸出軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，即：,2、一對齒輪的傳動比,正號：表示轉(zhuǎn)向相同，用于內(nèi)嚙合 負(fù)號：表示轉(zhuǎn)向相反，用于外嚙合,3、傳動比大小的計算,舉例說明傳動比計算,主、從動輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定,1、首末兩軸平行，用“+”、“-”表示。 4惰輪 不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向 2、首末兩軸不平行 用箭頭表示,3、所有軸線都平行,m外嚙合的次數(shù),4、所有齒輪的幾何軸線不都平行，但首、尾兩輪的軸線互相平行 仍可在傳動比的計算結(jié)果中加上+、-號來表示主、從動輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。,6-3

4、 周轉(zhuǎn)輪系傳動比,反轉(zhuǎn)法,假想給整個輪系加上一個公共的角速度(-wH)，據(jù)相對運(yùn)動原理，各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動關(guān)系并不改變，但此時系桿,的角速度就變成了wH-wH=0，即系桿可視為靜止不動。于是，周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化成了一個假想的定軸輪系，通常稱這個假想的定軸輪系為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。,以單排2K-H型周轉(zhuǎn)輪系為例,例1：圖示為一大傳動比的減速器，Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99 求：輸入件H對輸出件1的傳動比iH1,若Z1=99,周轉(zhuǎn)輪系傳動比正負(fù)是計算出來的，而不是判斷出來的。,周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比的一般公式：,例2： 下圖所示的輪系中，已知各輪的齒數(shù)為：,試求傳動比i1H,

5、解：這是一個雙排2K-H型行星輪系。 其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比為,由于w3=0，故得,計算結(jié)果i1H為正值，說明系桿與中心輪1轉(zhuǎn)向相同。,例3： 如下圖所示的輪系中，已知各輪的齒數(shù)為： ，,又n1=250r/min,轉(zhuǎn)向如圖所示。試求系桿的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。,解：這是一個由錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系。先計算其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比。,已知值代入上式,結(jié)果為正，表明系桿H的轉(zhuǎn)向與齒輪1相同，與齒輪3相反。,6-4 復(fù)合輪系傳動比,在計算混合輪系傳動比時，既不能將整個輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整個機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的辦法。,計算混合輪系傳動比的正確方法是：,（1） 首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來。 （2

6、） 分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式。 （3） 找出各基本輪系之間的聯(lián)系。 （4） 將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動比。,具體劃分方法：,先找行星輪，即找出那些幾何軸線位置不固定而是繞其它定軸齒輪幾何軸線轉(zhuǎn)動的齒輪；找到行星輪后，支承行星輪的構(gòu)件即為系桿；而幾何軸線與系桿重合且直接與行星輪相嚙合的定軸齒輪就是中心輪。,這一由行星輪、系桿、中心輪所組成的輪系，就是一個基本的周轉(zhuǎn)輪系。區(qū)分各個基本的周轉(zhuǎn)輪系后，剩余的那些由定軸齒輪所組成的部分就是定軸輪系。,例4：在圖所示的輪系中，設(shè)已知各輪的齒數(shù)為：,試求軸、軸之間的傳動比。,解：這是一個混合輪系。 （1）首先區(qū)分各個

7、基本輪系：,1-2-3-H 周轉(zhuǎn)輪系 4-4-5-1-3 定軸輪系,（2）分別列出各基本輪系傳動比的計算式：,在1-2-3-H 中,即,(a),在4-4-5-1-3 中,（b）,(c),（3）聯(lián)系條件,代入（a）式得,從而可求得,負(fù)號表明、兩軸轉(zhuǎn)向相反,例5：已知各輪齒數(shù)， 求傳動比i1H,1、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比,定軸輪系 ：,周轉(zhuǎn)輪系 ：,3、找出輪系之間的運(yùn)動關(guān)系,4、聯(lián)立求解：,例6：,電動卷揚(yáng)機(jī)減速器 Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H,（H，5為一整體）,

8、（一）1，2-2，3，H周轉(zhuǎn)輪系,3，4，5定軸輪系,（二）,（三）,（四）聯(lián)立,二、輪系的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)大傳動比傳動,實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動,在周轉(zhuǎn)輪系中，多采用多個行星輪的結(jié)構(gòu)形式，各行星輪均勻地分布在中心輪四周，如圖所示。,這樣，載荷由多對齒輪承受，可大大提高承載能力；又因多個行星輪均勻分布，可大大改善受力狀況此外，采用內(nèi)嚙合又有效地利用了空間，加之其輸入軸與輸出軸共線，可減小徑向尺寸。因此可在結(jié)構(gòu)緊湊的條件下，實(shí)現(xiàn)大功率傳動。,實(shí)現(xiàn)多分路傳動,機(jī)械式鐘表機(jī)構(gòu)就是一例,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解,利用差動輪系的雙自由度特點(diǎn)，可把兩個運(yùn)動合成為一個運(yùn)動。圖示的差動輪系就常被用來進(jìn)行運(yùn)動的合成。,差動輪系不僅能將兩個獨(dú)立地運(yùn)動合成為一個運(yùn)動，而且還可將一個基本構(gòu)件的主動轉(zhuǎn)動，按所需比例分解成另兩個基本構(gòu)件的不同運(yùn)動。汽車后橋的差速器就利用了差動輪系的這一特性。,6-5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇,行星輪系,1、傳動比條件,2、同心條件,即,表明兩中心輪齒數(shù)應(yīng)同時為偶數(shù)或同為奇數(shù),3、裝配條件,如圖：設(shè)k均布的行星輪數(shù),相鄰中心輪的夾角,將第一個行星輪在位置裝入，并固定中心輪3，再沿逆時針將行星架轉(zhuǎn)過 到達(dá)位置。 此時