机械原理-第11章齿轮系及其设计课件.ppt

1、基本要求：基本要求：能正确划分轮系，能计算定轴轮系、周转轮系、能正确划分轮系，能计算定轴轮系、周转轮系、复合轮系的传动比；对轮系的主要功用有清楚复合轮系的传动比；对轮系的主要功用有清楚 的了解；行星轮系的类型及行星轮系设计中的的了解；行星轮系的类型及行星轮系设计中的 均载问题有所了解，对确定行星轮系各齿轮齿均载问题有所了解，对确定行星轮系各齿轮齿 数的四个条件有清楚的认识；对其它行星齿轮数的四个条件有清楚的认识；对其它行星齿轮 传动有所了解。传动有所了解。重重 点点:周转轮系及复合轮系传动比的计算、轮系的功用周转轮系及复合轮系传动比的计算、轮系的功用 以及行星轮系设计中齿数的四个条件。以及行星

2、轮系设计中齿数的四个条件。难难 点：点：如何将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮如何将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮 系设计中的安装条件。系设计中的安装条件。一、轮系：一、轮系：由一系列齿轮组成的传动系统。由一系列齿轮组成的传动系统。二、轮系的分类二、轮系的分类1、定轴轮系：、定轴轮系：运转时每个齿轮运转时每个齿轮的轴线相对于机架的位置都是的轴线相对于机架的位置都是固定的。固定的。2、周转轮系：、周转轮系：轮系传动时至少有一个齿轮轴线的位置并轮系传动时至少有一个齿轮轴线的位置并不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转。不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转。OOOOO1O1O1O1O1O

3、图9-22K-H型周转轮系型周转轮系组成：组成：太阳轮、行星轮、行星太阳轮、行星轮、行星架架(转臂或系杆转臂或系杆)。基本构件：太阳轮、行星架。基本构件：太阳轮、行星架。3k型周转轮系型周转轮系3、复合轮系：、复合轮系：既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分，或者是由几部分周转轮系组成的轮系。部分，或者是由几部分周转轮系组成的轮系。OO图9-4 轮系的传动比：轮系的传动比：指轮系中首、末两构件的角速度之比，指轮系中首、末两构件的角速度之比，包括传动比的包括传动比的大小大小和首、末两构件的和首、末两构件的 转向关系转向关系两方面内容。用两方面内容。用iij表示。

4、表示。一对齿轮的传动比：一对齿轮是最简单的定轴轮系。一对齿轮的传动比：一对齿轮是最简单的定轴轮系。1.1.传动比大小的计算传动比大小的计算122112zzi 由一对圆柱齿轮由一对圆柱齿轮(直齿轮或斜齿轮直齿轮或斜齿轮)组成的定轴轮组成的定轴轮系，其传动比为：系，其传动比为：“”用于外啮合；用于外啮合；“”用于内啮合。用于内啮合。转向转向蜗杆蜗轮传动圆锥齿轮）内啮合：（）外啮合：（圆柱齿轮由一对圆锥齿轮或蜗轮、蜗杆组成的定轴轮系，其传由一对圆锥齿轮或蜗轮、蜗杆组成的定轴轮系，其传动比为：动比为：122112zzi方向：方向：用画箭头的方用画箭头的方法表示出来。法表示出来。轮系的传动比轮系的传动比

5、图9-6122112zzi233223zzi 344 34 3zzi 455 45 4zzi再将以上各式连乘，得再将以上各式连乘，得5 44 32312iiii5 44 33221 45 342312zzzzzzzz5115i积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘定轴轮系的传动比齿轮齿轮2：过轮：过轮或中介轮或中介轮若定轴轮系都是由圆柱齿轮组成的，该定轴轮系若定轴轮系都是由圆柱齿轮组成的，该定轴轮系传动比的大小及转向关系可以表示为：传动比的大小及转向关系可以表示为：积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘定轴轮系的传动比m(-1)m外啮合的次数外啮合的次数若定轴轮系中有圆锥齿轮、蜗轮

6、蜗杆，并且轮系若定轴轮系中有圆锥齿轮、蜗轮蜗杆，并且轮系中首、末两轮的轴线平行，则该定轴轮系传动比的中首、末两轮的轴线平行，则该定轴轮系传动比的大小可用上式计算出，转向关系用画箭头的方法表大小可用上式计算出，转向关系用画箭头的方法表示出来，当首、末两轮的转向相同时，其传动比为示出来，当首、末两轮的转向相同时，其传动比为“+”，反之为，反之为“”。若定轴轮系中有圆锥齿轮、蜗轮蜗杆，并且轮系若定轴轮系中有圆锥齿轮、蜗轮蜗杆，并且轮系中首、末两轮的轴线不平行，则该定轴轮系传动比中首、末两轮的轴线不平行，则该定轴轮系传动比的大小可用上式计算出，转向关系只能在图上画箭的大小可用上式计算出，转向关系只能在

7、图上画箭头来表示。头来表示。OOOOO1O1O1O1O1O图9-2一、周转轮系及其组成一、周转轮系及其组成差动轮系：差动轮系：行星轮系：行星轮系：H行星架、太阳轮行星轮312二、周转轮系的分类二、周转轮系的分类F=34242=2F=33232=1OOOOO1O1O1O1O1O图9-2三、周转轮系的传动比三、周转轮系的传动比构件构件 周转轮系角速度周转轮系角速度 转化轮系角速度转化轮系角速度 1 1 1 1H=1H 2 2 2 2H=2H 3 3 3 3H=3H H H HH=HH=0OO1O1OO13H2H1图9-71=1-H3=3-H2=2-H图9-8周转轮系周转轮系转化轮系转化轮系 根据传

8、动比的定义，转化轮系中齿轮与齿轮的传根据传动比的定义，转化轮系中齿轮与齿轮的传动比动比i13H为为132132313113zzzzzziHHHHH各主动轮齿数的乘积至转化轮系中由各从动轮齿数的乘积至转化轮系中由nmnmHnHmHnHmHmni所以，周转轮系传动比的一般公式为所以，周转轮系传动比的一般公式为：(a)(a)式式1=1-H3=3-H2=2-H图9-8各主动轮齿数的乘积至转化轮系中由各从动轮齿数的乘积至转化轮系中由nmnmHnHmHnHmHmni注意事项构件在周转轮系中的构件在周转轮系中的n转向和其在转化轮系中的转向和其在转化轮系中的nH=nH转向是两回事，即两者可以相同，也可以转向是

9、两回事，即两者可以相同，也可以相反。相反。上式只适用于上式只适用于m、n和和H三个构件的轴线互相平行三个构件的轴线互相平行的情况，因此三个构件的角速度向量的情况，因此三个构件的角速度向量m、n、H都都是平行的，式中它们为代数量，可以为正或负值。是平行的，式中它们为代数量，可以为正或负值。公式中的公式中的“”表示在转化轮系中轮表示在转化轮系中轮m与轮与轮n的转向的转向相同或相反。判断公式中相同或相反。判断公式中“”号的方法有两种：号的方法有两种：a.用画箭头的方法来确定；用画箭头的方法来确定；b.对于圆柱齿轮组成的周转轮系，也可以用外啮对于圆柱齿轮组成的周转轮系，也可以用外啮合的次数，即合的次数

10、，即(1)m来确定。来确定。对于自由度为对于自由度为1的的行星轮系行星轮系：设固定轮为设固定轮为n，即，即n=0，则，则(a)式可改写为：式可改写为：式即(b)1 10HmnmHmHHHmHmniiiiOO1O1OO13H2H1图9-7已知：已知：z1=z2=30，z3=90，n1=1r/min，n3=1r/min （设逆时针为正）。求：（设逆时针为正）。求：nH及及i1H。解：解：132132313113zzzzzznnnnnniHHHHH3309011HHnn2/1Hn22/1111HHnni已知：已知：z1=100，z2=101，z2=100，z3=99。求：。求：iH1。解：解：213

11、2111313113110zzzzinnnnnnnnnnniHHHHHHHHHHHHnnzzzzii1 2132131100001100100991011111000011nniHH所以若将若将z3由由99改为改为100，则，则HHHnnzzzzii1 2132131100110010010010111110011nniHH所以由上题知：行星轮系的传动比可表示为由上题知：行星轮系的传动比可表示为HHii1311 10010112212112zznnnnnniHHHHH还可以计算还可以计算 i12，即，即图9-9图9-11解：解：1808013313113zznnnnnniHHHHH已知：已知：

12、z1=z3=80，z2=50，n1=50r/min，n3=30r/min。求。求nH。nH=40 r/min即即13050HHnnHHnnn22又HHHnnnni2112OO图9-4图9-5OO图9-4关键：关键：把周转轮系部分划把周转轮系部分划分出来，找到分出来，找到行星轮行星轮系系杆杆以及所有太阳轮。以及所有太阳轮。分清轮系、各立方程、找出联系、联立求解。分清轮系、各立方程、找出联系、联立求解。已知：各轮齿数。求已知：各轮齿数。求i1H。Hi112i1052 2Hi解：解：22040122112zznni520801)(11 244 2 2zziiHH首先，分解轮系首先，分解轮系齿轮齿轮1

13、 1、2 2组成定轴轮系，有组成定轴轮系，有齿轮齿轮3 3、2 2、4 4、H组成周转轮系，有组成周转轮系，有OO图9-4图9-12已知：各轮齿数。求已知：各轮齿数。求i15。解：解：首先，分解轮系首先，分解轮系齿轮齿轮1 1、3 3、2-22-2、5 5组成周转轮系，有组成周转轮系，有齿轮齿轮3 3、4 4、5 5组成定轴轮系，有组成定轴轮系，有 213253515351513zzzzi 35535 35 3zzi24.28121247833)18781(1)1(2132 355115zzzzzzi1 1实现分路传动实现分路传动主轴图2、实现相距较远的两轴之间的传动、实现相距较远的两轴之间的

14、传动3、实现变速传动、实现变速传动图9-15图9-174、获得较大传动比、获得较大传动比图9-145 5、实现换向传动、实现换向传动图9-18133113zznnnniHHH6 6、用作运动的合成、用作运动的合成图9-11z1=z3 nH=(n1+n3)/27 7、用作运动的分解、用作运动的分解(b)31LrLrnn(a)11343413113431-zz-nn-nn-nn-nnin，nzzHHHH在该差动轮系中，4341 nrLrnnrLrn解得：7 7在尺寸及重量较小的条件下，实现大功率传动在尺寸及重量较小的条件下，实现大功率传动图9-201行星轮系的类型选择行星轮系的类型选择 选择行星轮

15、系时应考虑的因素：选择行星轮系时应考虑的因素：1）传动比）传动比2）效率）效率3）功率流动情况）功率流动情况 图2.2 保证满足保证满足同心条件同心条件 如前述，要使行星轮系能正常如前述，要使行星轮系能正常运转，其三个基本构件的回转轴运转，其三个基本构件的回转轴线必须在同一直线上，为此有线必须在同一直线上，为此有 若采用标准齿轮或等变位传动若采用标准齿轮或等变位传动时，有时，有 2行星轮系中各轮齿数的确定行星轮系中各轮齿数的确定 2.1 保证满足保证满足传动比条件传动比条件 131/1zziH1/113Hizz2132rrr2132rrr2132zzz或图2.3 保证满足保证满足均布安装条件均布安装条件 而太阳轮而太阳轮1恰好转过整数恰好转过整数个齿个齿N,即即1311/1/zziHHkzzzz/360)/1()/1(1313即1360zN的齿距角。为太阳轮为正整数；式中：1/3601zNNkzz/)(312.4 保证满足保证满足邻接条件邻接条件2222arOO对于标准齿轮传动，有对于标准齿轮传动，有)2/sin(2222OOOO)/180sin()(21kzzm)2()/180sin()(*221ahzmkzzm*2212)/180sin()(ahzkzz或)2/sin()(221rr)2(2*222aaahzmdr而作业：作业：11-11,12,14,16,17,18,21