1、机械设计基础机械设计基础主讲人：任仕伟主讲人：任仕伟雅安职业技术学院机电与信息工程系雅安职业技术学院机电与信息工程系解轮系的特点及分类。解轮系的特点及分类。掌握轮系传动比的计算方法。掌握轮系传动比的计算方法。理解轮系的功用。理解轮系的功用。掌握轮系的设计方法。掌握轮系的设计方法。了解其他特殊传动形式了解其他特殊传动形式 本章学习要求本章学习要求 第第 7 章章 轮系轮系本章大纲本章大纲 7.1轮系的分类 7.2轮系的传动比计算 7.3轮系的功用 7.4轮系的设计 7.1 轮系的分类 根据轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动，轮系分3种类型：定轴轮系、周转轮系和复合轮系。 观
2、察下图,说明轮系的分类情况。轮系的分类及其应用 定轴轮系 周转轮系 复合轮系 7.2.1 定轴轮系的传动比7.2 轮系的传动比计算 定轴轮系的传动比计算：1k1( 1) 1mkik 从齿轮 到齿轮 间所有从动轮齿数的连乘积从齿轮 到齿轮 间所有主动轮齿数的连乘积定轴轮系的计算案例 轮系中首、末轮的角速度（或转速）之比，称为轮系的传动比。由于角速度有方向性，因此轮系的传动比计算包括首、末两轮角速度比的大小计算和首、末两轮转向关系的确定。7.2.2 周转轮系的传动比 如图所示（1）齿轮2在绕自身轴线O2旋转的同时，又随着构件H一起绕齿轮1的轴线O1转动，既有自转又有公转，因此齿轮2是行星轮。（2）
3、支承行星轮2的构件H是系杆。（3）齿轮1和齿轮3的轴线始终固定不动，称为太阳轮（或称为中心轮） 。 其中两个中心轮1、3均在做转动，这种周转轮系称为差动轮系。 若固定其中一个中心轮，则为行星轮系。 1 认识周转轮系图 周转轮系2 周转轮系的传动比计算 若给整个周轴轮系加上一个绕系杆转动的公共角速度（H），则转化成右图的定轴轮系。 对转化轮系： 其中的“”是通过箭头法确定在转化轮系中 齿轮1和齿轮3的转向相反得来。图 转化轮系HH32311H13H3H2 113z zziz zz 根据上述原理，不难得出计算周转轮系传动比的一般关系式，设周转轮系中的两个太阳轮为m和n，行星架为H，则其转化轮系的传
4、动比可表示为：HHmmHmnHnHnmnmni 在转化轮系中由 至 各从动轮齿数的乘积在转化轮系中由 至 各主动轮齿数的乘积周转轮系的计算案例7.2.3 复合轮系的传动比 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。 周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。 每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了。复合轮系的计算案例7.3.1 实现分路传动 7.3
5、 轮系的功用 观察图，说明下列几个问题：（1）从主动轴输入动力后，可以有几个输出？（2）每个输出轴的转动方向如何？（3）每个输出轴的转动速度是否相等？图 某航空发动机附件传动系统 使用轮系实现分路传动7.3.2 实现变速与换向转动 当主动轴转速、转向不变时，利用轮系可使从动轴获得多种转速或换向。 观察三星轮换向机构，说明轮系是如何实现变速与换向的。三星轮换向机构7.3.3 实现运动的合成与分解 差动轮系有两个自由度。当给定3个基本构件中任意两个的运动后，第三个基本构件的运动才能确定。这就是说，第三个基本构件的运动为另外两个基本构件的运动的合成，或者将一个基本构件的运动按可变的比例分解为另外两个
6、基本构件的运动。 观察汽车差速器原理，说明轮系运动的合成与分解。汽车差速器原理7.3.4 实现大功率传递 观察右图，说明齿轮2，2，2“的作用。 具有多个行星轮的均匀结构，可共同分担载荷，以减小齿轮尺寸；同时可平衡各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心惯性力，以减小主轴承受的作用力，增加运动的平衡性 。图 实现大功率传递的轮系行星轮系的工作原理7.4.1 定轴轮系的设计7.4 轮系的设计 （1）当设计的定轴轮系用于高速、重载场合时，为了减小传动的冲击、震动和噪声，提高传动性能，宜优先选用由平行轴斜齿轮组成的定轴轮系。（2）当设计的轮系在主、从动轴传递过程中，由于工作或结构空间的要求，需要转
7、换运动轴线方向或改变从动轴轴向时，可选择含有圆锥齿轮传动的定轴轮系。（3）当设计的轮系用于功率较小、速度不高但需要满足交错角为任意值的空间交错轴之间的传动时，可选用含有交错轴斜齿轮传动的定轴轮系。（4）当设计的轮系要求传动比大、结构紧凑或用于分度、微调及有自锁要求的场合时，则应选择含有蜗杆传动的定轴轮系。 1 定轴轮系类型的选择2 定轴轮系齿数的选择 （1）每一级齿轮的传动比要在其常用范围内选取。齿轮传动时，传动比为57；蜗杆传动时，传动比不大于80。（2）当轮系的传动比过大时，为了减小外廓尺寸和改善传动性能，通常采用多级传动。当齿轮传动的传动比大于8时，一般应设计成两级传动；当传动比大于30
8、时，常设计成两级以上齿轮传动。（3）当轮系为减速传动时，按照“前大后小”的原则分配传动比较有利。同时，为了使机构外廓尺寸协调和结构匀称，相邻两级传动比的差值不宜过大。运动链这样逐级减速，可使各级中间轴有较高的转速和较小的扭矩，从而获得较为紧凑的结构。（4）当设计闭式齿轮减速器时，为了润滑方便，应使各级传动中的大齿轮都能浸入油池，且浸入的深度应大致相等，以防止某个大齿轮浸油过深而增加搅油损耗。根据这一条件分配传动比时，高速级的传动比应大于低速级的传动比，通常取高速级的传动比为1.31.4。 1周转轮系类型的选择7.4.2 周转轮系的设计 （1）当设计的轮系主要用于传递运动时，首先考虑能否满足工作
9、所要求的传动比，其次兼顾效率、结构复杂程度、外廓尺寸和重量。（2）当设计的轮系主要用于传递动力时，主要考虑机构效率的高低，其次兼顾传动比、外廓尺寸、结构复杂程度和重量。2 周转轮系各个齿数的确定 （1）传动比条件：传动比条件：（2）同心条件：）同心条件：（3）装配条件：）装配条件：行星轮的个数一般都在两个行星轮的个数一般都在两个以上，装配时要保证各行星轮能均匀布置在以上，装配时要保证各行星轮能均匀布置在中心轮周围，并与各中心轮正确啮合。中心轮周围，并与各中心轮正确啮合。 （4）邻接条件：）邻接条件：在设计行星齿轮机构选择齿在设计行星齿轮机构选择齿数时，还应保证相邻的行星轮齿顶圆不相交，数时，还
10、应保证相邻的行星轮齿顶圆不相交，并留有适当间隙（应大于并留有适当间隙（应大于0.5 mm）。）。31H11ziz 图 单排2K-H负号机构行星轮 12231渐开线少齿差行星传动7.4.3 特殊行星传动介绍 其传动特点：传动比大，一级减速传动比可达100，二级减速传动比可达10 000；结构紧凑；体积和质量小，加工容易；效率较高，一般为0.800.87，且可节约有色金属。 但因齿数差过小可能引起干涉，必须进行复杂的变位计算，承载能力较低 。图 渐开线少齿差行星传动2 摆线针轮行星传动 摆线针轮行星传动属于少齿差行星传动，如图所示。其传动特点：传动比范围大，单级传动为987，两级传动为1217 5
11、69；体积小，重量轻，用其代替两级普通圆柱齿轮减速器，体积可减少1/22/3，重量约减轻1/31/2；效率高，一般为0.900.94，最高可达0.97。 摆线轮和针轮之间可以加套筒，使针轮和摆线轮之间成为滚动摩擦，轮齿磨损小，使用寿命长，其寿命较普通齿轮减速器可提高23倍。但它的加工工艺较复杂，精度要求高，必须用专用机床和刀具来加工摆线齿轮。 图 摆线针轮行星传动3 谐波齿轮传动 谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形来实现传动的新型传动。其突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，而是使用了一个柔性构件机构来实现机械传动 。图 谐波齿轮传动7.5 小结 轮系是由一系列齿轮所组成的传动装置，它通常介于原动机和执行机构之间，把原动机的运动和动力传给执行机构。 在实际工程机械中，常用其实现变速、换向、运动的合成与分解以及大功率传动等，应用非常广泛。本章重点介绍了轮系的传动比计算和轮系的设计。 前者是判断一个给定轮系的类型并确定其传动比； 后者是根据工作要求选择轮系的类型并确定各轮的齿数。为了满足不同的工作要求和使用场合，合理地选择轮系，可以给机械生产带来事半功倍的效果。
