汽车机械基础电子教案-单元七课题二-课件.ppt

1、 行星齿轮系中由于一般都以中心轮和行行星齿轮系中由于一般都以中心轮和行星架作为运动的输入或输出构件，故称它们为星架作为运动的输入或输出构件，故称它们为行星齿轮系的基本构件。行星齿轮系的基本构件。一一 行星齿轮系行星齿轮系1.1.定义定义2.2.基本构件基本构件课题二 齿轮传动单级行星齿轮系单级行星齿轮系(如图所示如图所示)多级行星齿轮系多级行星齿轮系(如图如图所示所示)组合行星齿轮系组合行星齿轮系(如图如图所示所示)简单行星齿轮系：简单行星齿轮系：F=1(F=1(如图如图所示所示)差动差动行星行星齿轮系：齿轮系：F=2(F=2(如图如图所示所示)(2)(2)根据自由度分为根据自由度分为 (1)

2、(1)根据结构复杂程度分为根据结构复杂程度分为3.3.分类分类2K-H2K-H型行星齿轮系型行星齿轮系(如图所示如图所示)3K3K型行星齿轮系型行星齿轮系(如图所示如图所示)K-H-VK-H-V型行星齿轮系型行星齿轮系(如图所示如图所示(图有问题）图有问题）)(3)(3)按中心轮个数分为：按中心轮个数分为：其中：其中：K-K-中心轮中心轮 H-H-行星架行星架 V-V-输出机构输出机构确定齿轮系的传动比包含以下两方面：确定齿轮系的传动比包含以下两方面：(1)(1)计算转动比计算转动比i i的大小；的大小；(2)(2)确定输出轴确定输出轴(轮轮)的转动方向。的转动方向。8.2 8.2 定轴齿轮系

3、传动比的计定轴齿轮系传动比的计算算一、齿轮系的传动比一、齿轮系的传动比 在齿轮系中，输入轴和输出轴角速度在齿轮系中，输入轴和输出轴角速度(或转速或转速)之比。常用之比。常用“i”“i”表示，并在其右下角用下标表表示，并在其右下角用下标表明其对应的两轴代号。明其对应的两轴代号。二、定轴齿轮系传动比的计算公式二、定轴齿轮系传动比的计算公式1.1.平面定轴轮系平面定轴轮系传动比的计算传动比的计算 设设轴为主动轴为主动轴，轴，轴为输出轴轴为输出轴，该定轴轮系传动，该定轴轮系传动比及输出轴的转向比及输出轴的转向为：为：122112zznni 233232zznni 344343 zznni455445z

4、znni z1z2z5z4z3，2z，3z轮系的总传动比为：轮系的总传动比为：32153243215432345433212544332211 zzzzzzzzzzzzzziiiinnnnnnnnnni5115)(z1z2z5z4z3，2z，3z 齿轮齿轮4 4既是前一对齿轮中的主动轮又是后一对既是前一对齿轮中的主动轮又是后一对齿轮中的从动轮，其齿数齿轮中的从动轮，其齿数z z4 4在传动比计算时可以消在传动比计算时可以消去，即其齿数对轮系传动比的大小没有影响，但会去，即其齿数对轮系传动比的大小没有影响，但会改变传动比的符号，这种不影响传动比大小仅影响改变传动比的符号，这种不影响传动比大小仅影

5、响传动比符号的齿轮，称为惰轮（或中间轮）。传动比符号的齿轮，称为惰轮（或中间轮）。z1z2z5z4z3，2z，3zm-外啮合齿轮的啮合对数外啮合齿轮的啮合对数 积积所所有有主主动动轮轮齿齿数数的的连连乘乘积积所所有有从从动动轮轮齿齿数数的的连连乘乘mkknni)(111 n1、nk-分别表示轮系中分别表示轮系中1、k两齿轮两齿轮 (或两轴或两轴)的转速。的转速。将前述结论推广，可得任意平面定轴轮系将前述结论推广，可得任意平面定轴轮系总传动比的通用计算公式为：总传动比的通用计算公式为：定轴齿轮系中，从动轮的转向，可用两种方法判定轴齿轮系中，从动轮的转向，可用两种方法判定：上式中定：上式中i的正负

6、或在传动简图中画箭头得出。的正负或在传动简图中画箭头得出。z1z2z5z4z3，2z，3z2.2.空间定轴轮系空间定轴轮系传动比的计算传动比的计算 当轮系中不但有圆柱齿轮，而且还有圆锥齿当轮系中不但有圆柱齿轮，而且还有圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等空间齿轮。这种含有空间齿轮的定轮、蜗轮蜗杆等空间齿轮。这种含有空间齿轮的定轴轮系的传动比，其大小仍用前面的公式计算，但轴轮系的传动比，其大小仍用前面的公式计算，但轮系中各齿轮的转向不能由轮系中各齿轮的转向不能由(-1)(-1)m m 来确定。因为，来确定。因为，一对空间齿轮的两轴线不平行，不能说两轮的转向一对空间齿轮的两轴线不平行，不能说两轮的转向是相同还是相

7、反，所以该轮系中各轮的转向只能在是相同还是相反，所以该轮系中各轮的转向只能在图上用箭头画出。图上用箭头画出。解：解：当提升重物时，手柄的转向用当提升重物时，手柄的转向用画箭头画箭头方法确定，方法确定，如图中箭头所示。如图中箭头所示。67.5411811620524030504321543215zzzzzzzzi例例1 1 手摇提升装置手摇提升装置如图如图所示。其中各轮齿数为所示。其中各轮齿数为 求传动比求传动比 ，并指出当提升重物时手柄的转向。，并指出当提升重物时手柄的转向。15i,52184013016502054433221 zzzzzzzz8.3 8.3 行星齿轮系传动比的计算行星齿轮系

8、传动比的计算一、单级行星齿轮系传动比的计算一、单级行星齿轮系传动比的计算 因为行星轮除绕本身轴线自转外，还随行星架绕因为行星轮除绕本身轴线自转外，还随行星架绕固定轴线公转，所以行星齿轮系传动比的计算不能直固定轴线公转，所以行星齿轮系传动比的计算不能直接利用定轴齿轮系传动比的计算公式。接利用定轴齿轮系传动比的计算公式。先利用先利用转化机构法转化机构法将将行星齿轮系转化为假想的行星齿轮系转化为假想的定轴齿轮系，再借用定轴齿轮系传动比的计算公式定轴齿轮系，再借用定轴齿轮系传动比的计算公式计算行星齿轮系传动比计算行星齿轮系传动比。2.2.转化机构的方法转化机构的方法 假设假设给整个单级行星齿轮系加上一

9、个与行星架给整个单级行星齿轮系加上一个与行星架H H的转速大小相等，方向相反的附加转速的转速大小相等，方向相反的附加转速“-n“-nH H”，由相对运动原理可知，此时单级行星齿轮系中各构由相对运动原理可知，此时单级行星齿轮系中各构件间的相对运动关系不变，正如钟表各指针的相对件间的相对运动关系不变，正如钟表各指针的相对运动关系并不会因整个钟表作相对的附加反转运动运动关系并不会因整个钟表作相对的附加反转运动而改变一样，而改变一样，但但反转后行星架的转速为零，即原来反转后行星架的转速为零，即原来运动的行星架转化为静止。这样原来的单级行星齿运动的行星架转化为静止。这样原来的单级行星齿轮系就转化为一个假

10、想的定轴齿轮系轮系就转化为一个假想的定轴齿轮系转化机构。转化机构。差动齿轮系差动齿轮系转化机构转化机构构件构件原轮系中的转速原轮系中的转速转化机构中的转速转化机构中的转速13HnHn3转化前后差动齿轮系中各个构件的转速转化前后差动齿轮系中各个构件的转速n1nnnHH 11nnnHH 330 nnnHHHH表中表中 ，分别表示转化机构中各构件相对分别表示转化机构中各构件相对于行星架于行星架H H的转速。的转速。nH1nH3nHHzznnnnnniHHHHH13313113 转化机构中：转化机构中：式中的负号表示齿轮式中的负号表示齿轮1 1和齿轮和齿轮3 3在转化机构中的转向相反。在转化机构中的转

11、向相反。间间各各主主动动轮轮齿齿数数的的乘乘积积间间各各从从动动轮轮齿齿数数的的乘乘积积KGKGmHKHGHKHGHGKnnnnnni,)1(上述结论推广到一般情况，单级行星齿轮系中任上述结论推广到一般情况，单级行星齿轮系中任意两轮意两轮G G，K K以及行星架以及行星架H H的转速与齿数的关系为：的转速与齿数的关系为：式中：式中：G G被视为主动轮，被视为主动轮，K K被视为从动轮，中间各轮被视为从动轮，中间各轮 的主从地位也应按此假定判定。的主从地位也应按此假定判定。m m为齿轮为齿轮G G至至K K 间外啮合的次数。间外啮合的次数。（3 3）。为转化机构中轮为转化机构中轮G G与与K K

12、的转速之比的转速之比，其大小与正负号应按定轴齿轮系传动比的计算方法确定。其大小与正负号应按定轴齿轮系传动比的计算方法确定。iiGKHGK iHGK(1)(1)n nG G，n nK K，n nH H必须是轴线平行或重合的相应齿轮的转速。必须是轴线平行或重合的相应齿轮的转速。(2)(2)将将n nG G，n nK K，n nH H的两个已知值代入公式求第三者时必须的两个已知值代入公式求第三者时必须 带正号或负号。带正号或负号。用上式求行星齿轮系传动比时，必须注意以下几点：用上式求行星齿轮系传动比时，必须注意以下几点：间间各各主主动动轮轮齿齿数数的的乘乘积积间间各各从从动动轮轮齿齿数数的的乘乘积积

13、KGKGmHKHGHKHGHGKnnnnnni,)1(例例2 2：一差动齿轮系如图所示，已知轮齿数为：一差动齿轮系如图所示，已知轮齿数为：当轮当轮1 1和轮和轮3 3的转速为：的转速为：转向如图示，试求转向如图示，试求 和和 。,64,24,16321 zzzmin,/400min,/10031rnrn HHin1 上式中的负号上式中的负号表示行星架的转向表示行星架的转向与齿轮与齿轮1 1相反，与齿相反，与齿轮轮3 3相同。相同。41664400100 nnHHzznnnniHHH1313113)1(3111 nniHH解：解：轮轮1 1、轮、轮3 3转向相反，所以转向相反，所以n n1 1、

14、n n3 3以相反符号代入，即：以相反符号代入，即：解得：解得：nH=-300r/min,82,833221 zzzz1Hi例例3 3：一收音机短波调谐缓动装置传动机构如图：一收音机短波调谐缓动装置传动机构如图 所示，已知齿数为：所示，已知齿数为：试求传动比试求传动比 。即当旋纽即当旋纽H H旋转一圈旋转一圈(360(360)时，刻度盘转时，刻度盘转1/831/83圈圈(4.34(4.34)，从而达到微调短波的目的。，从而达到微调短波的目的。831111 nnHHHii解：解：zzzznnnniHHH/212323113)1(83820113 nnniHHH例例4 4：如图所示圆锥齿轮差动齿轮

15、系中，已知齿数：如图所示圆锥齿轮差动齿轮系中，已知齿数 z1=40，z3=60，两中心轮同向回转，转速，两中心轮同向回转，转速 n1=100r/min，n2=200r/min。试求转臂的转。试求转臂的转 速速n nH H。n nH H为正，说明为正，说明n nH H 与与n n1 1 转向相同。转向相同。zznnnniHHH133113 4060200100 nnHH解：解：负号表示转化机构中轮负号表示转化机构中轮1 1与轮与轮3 3反向。反向。由题意知，轮由题意知，轮1 1与轮与轮3 3同向回转，同向回转，故故 n n1 1与与n n3 3 以同号代入上式则有：以同号代入上式则有：解得：解得

16、：nH=160（r/min）(3)(3)找出与行星轮相啮合的中心轮。找出与行星轮相啮合的中心轮。二、多级行星齿轮系传动比的计算二、多级行星齿轮系传动比的计算 首先把整个齿轮系划分为若干个单级行星齿轮首先把整个齿轮系划分为若干个单级行星齿轮系，分别列出各单级行星齿轮系转化机构传动比的系，分别列出各单级行星齿轮系转化机构传动比的计算式，最后再根据相应关系联立求解。计算式，最后再根据相应关系联立求解。1.1.思路：思路：2.2.划分各单级行星齿轮系的方法划分各单级行星齿轮系的方法(1)(1)首先找出行星轮首先找出行星轮(即几何轴线运动的齿轮即几何轴线运动的齿轮)。(2)(2)找出支承行星轮运动的构件

17、，即行星架。找出支承行星轮运动的构件，即行星架。（4 4）按上述三步划分出一个单级行星齿轮系后，）按上述三步划分出一个单级行星齿轮系后，对剩下的部分，可按上述方法继续划分出相应对剩下的部分，可按上述方法继续划分出相应 的单级行星齿轮系，直至其所有齿轮系皆被正的单级行星齿轮系，直至其所有齿轮系皆被正 确划分出来为止。确划分出来为止。例例5 5 某直升飞机主减速器的行星齿轮系如图所示某直升飞机主减速器的行星齿轮系如图所示 发动机直接带动中心轮发动机直接带动中心轮1 1，已知各轮齿数为：，已知各轮齿数为：求主动轴求主动轴与螺旋桨轴与螺旋桨轴之间的传动比之间的传动比i1H2,21,81,93,27,3

18、9433251zzzzzz 正号表明轴正号表明轴与与轴轴转向相同。转向相同。1313113111110zznnnnnnniHHHHH 28.11)1)(1(53132121 zzzznniHH5335235221220zziHHHHHHnnnnnnn 图示多级行星齿轮系可划分成：图示多级行星齿轮系可划分成：1-2-3-H1-2-3-H1 1，及，及5-4-35-4-3-H-H2 2 两个单级行星齿轮系。两个单级行星齿轮系。在齿轮系在齿轮系1-2-3-H1-2-3-H1 1中：中：在齿轮系在齿轮系5-4-35-4-3-H-H2 2 中：中：解：解：1313111311110zznnnnnnniH

19、HHHH 1.1.传递相距较远的两轴间的运动和动力传递相距较远的两轴间的运动和动力 当两轴间的距离当两轴间的距离a a较大时，若仅用一对齿轮来传动，较大时，若仅用一对齿轮来传动，则齿轮尺寸过大，既占空间，又浪费材料，且制造安装则齿轮尺寸过大，既占空间，又浪费材料，且制造安装都不方便。若改用齿轮系传动，就可克服上述缺点。都不方便。若改用齿轮系传动，就可克服上述缺点。2.2.可获得大的传动比可获得大的传动比 当两轴之间需要较大的当两轴之间需要较大的传传动比时，如果仅用一对齿动比时，如果仅用一对齿轮轮传传动，不仅外廓尺寸大，且小齿轮易损坏。一般动，不仅外廓尺寸大，且小齿轮易损坏。一般一对一对定轴齿轮

20、的传动比不宜大于定轴齿轮的传动比不宜大于5-75-7。8.4 8.4 齿轮系的功用齿轮系的功用 当需要获得较大的传动比时，可用很少几个齿轮当需要获得较大的传动比时，可用很少几个齿轮组成行星齿轮系来达到目的。如组成行星齿轮系来达到目的。如少齿差行星轮系。少齿差行星轮系。3.3.可实现可实现变速变速、变向变向传动传动 在主动轴转速、转向不变的条件下，应用齿在主动轴转速、转向不变的条件下，应用齿轮系可使输出轴获得多种转速和正反两种转向。轮系可使输出轴获得多种转速和正反两种转向。由于差动齿轮系自由度为由于差动齿轮系自由度为2 2，其中三个基，其中三个基本构件中，必须给定两个基本构件的运动后，本构件中，

21、必须给定两个基本构件的运动后，第三个构件的运动才能确定。因此，第三个第三个构件的运动才能确定。因此，第三个构件的运动是另两个构件运动的合成。构件的运动是另两个构件运动的合成。4.4.用于运动的合成或分解用于运动的合成或分解 同样，差动齿轮系也可以将一个构件同样，差动齿轮系也可以将一个构件的运动，分解成为两个构件的运动并输出。的运动，分解成为两个构件的运动并输出。5414H3154nn2zznzzzz 可可推推得得：设设：,54535451nzzrLrnnzzrLrn 返回返回图8-3 行星齿轮系机构图返回图8-4 行星齿轮系返回图8-10 定轴齿轮系返回图8-10 定轴齿轮系返回图8-10 定轴齿轮系返回手摇提升装置返回图8-13 差动齿轮系及其转化机构返回图8-13 差动齿轮系及其转化机构返回图8-18 直升飞机主减速器的行星齿轮系返回图8-21 相距较远两轴之间的传动返回图8-22 可变速的齿轮系返回图8-5 多级行星齿轮系返回图8-6 组合行星轮系返回图8-7a 简单行星齿轮系返回图8-7b 简单行星齿轮系返回图8-8 3K型行星齿轮系返回图8-9 K-H-V型行星齿轮系图8-15 差动齿轮系返回图8-1 平面定轴轮系返回图8-2 空间定轴轮系返回返回