机械原理轮系基础讲解
机械原理 第五章 轮系
3
3 ´
2 ´
2
4 5
将齿数代入上式，即
300 z 2 z3 z 4 z5 3 40 80 15 1 1 w5 z1 z2 z3 z4 20 30 30
H i 13
100 n H 20 25 200 n H 30 25
nH=-100r/min
2） n1与n3 反向，即用 n1=100r/min，n3= -200r/min代入，
i
H 13
100 n H 20 25 200 n H 30 25
可得
nH=700r/min
4．实现运动的合成与分解 运动输入
5 r 4 H
运 n 动 1 输 出
2 1
3 2 H
运 n3 动 输 出
2L
§5-2 定轴轮系的传动比计算 一、轮系传动比的定义
2
3' 1 3 4 4'
w1
w5
5
(avi)
输入轴与输出轴之间
的角速度之传动比:
i15
w1 n 1 w5 n5
包含两个方面：大小与转向
H 43
3
4
联立求解得：
i14 i1H i4 H
63 1 ( ) 588 6 56
§5-3 混合轮系的传动比
3 1 2 4 H 2'
1、复合齿轮系：既含有定轴齿轮系，又含有行星齿轮系 ， 或者含有多个行星齿轮系的传动。 3 H 2' OH 4 4 (1) 6 (2) 5 2 H 3 1
机械原理_ 轮系
设： na转向为正， 则： na=60
nH=180
60 180 60 30 3 nb 180 60 20 2
从而
a
b
nb=260 rpm
为正值说明a 、b两轮转向相同。 (注意：此轮系行星轮转速不能求)
【例3 】图示轮系中，各轮齿za=zg=60 ,zf=20 ,zb=30,
z2′=z4=14, z3=24, z4′=20, z5=24, z6=40,z6′=2, z7=60;
若n1=800 r/min, 求传动比 i17、蜗轮7的转速和转向。
解 ：计算传动比的大小
i
17
n n
1 7
z zz z z z zz zz z z
2 3 4 5 6 1 2' 3 4' 5
①圆锥齿轮传动转向关系：
箭头同时指向节点 或同时背离节点
②蜗轮蜗杆传动转向关系：
右旋蜗杆用左手法则判断 左旋蜗杆用右手法则判断
左（右）手法则：
左（右）手握住蜗杆轴线，四指顺着蜗杆转向，
母指自然伸直的方向表示蜗轮啮合点的速度方向。
齿轮系及其设计
（二）定轴轮系传动比的计算
在图1所示轮系中，各轮齿数分别为： z1、z2 、z3 、z3′、z4、z4′、 z5 各轮转速分别为 n1 n2 n3 n3′n4 n4′n5 . 各对啮合齿轮的传动比为：
§1
齿轮系及其设计
轮系的类型
根据轮系中各齿轮轴线的位置情况进行分类：
轮 系
定轴轮系
—— 轮系运转时各齿轮轴线 的几何位置相对于机架都是固定不动的。
周转轮系 ——至少有一个行星轮的轮系
复合轮系——由定轴轮系和周转轮系组
机械设计基础轮系
机械设计基础轮系机械设计中的轮系是指由轴、轮、轴承等零部件组成的能够传递动力和承受载荷的机械装置。
轮系在众多机械设备和工业领域中广泛应用，具有重要的意义。
本文将介绍机械设计基础轮系的一些重要知识和要点。
一、轮系的定义和基本组成轮系是由轮、轴和轴承等零部件组成的。
轮是指机械装置上的圆盘形零部件，轴是指承载轮的长条形零部件，轴承是指连接轮和轴的支撑零部件。
轮系的基本组成主要有：轮、轴、轴承。
1. 轮：轮通常由金属等材料制成，有多种类型，如齿轮、带轮、链轮等。
轮可以传递动力和承受载荷，是轮系中起着重要作用的部件。
2. 轴：轴是承载轮和传递力矩的零部件，通常由金属等材料制成。
轴可以根据其用途和载荷的特点进行选择，有不同的形状和尺寸。
3. 轴承：轴承是连接轮和轴的支撑零部件，可以减小轮与轴之间的摩擦和磨损，保证轮的平稳运转。
轴承分为滚动轴承和滑动轴承两种类型，可以根据实际需求进行选择。
二、轮系的设计原则在机械设计中，轮系的设计需要遵循一些基本原则，以确保轮系的工作效果和安全性。
1. 传递效率：轮系的设计应该追求传递效率的最大化，使得输入的动力能够尽可能地转化为输出的动力。
传递效率和轮系的几何形状、材料、润滑等因素有关，需要综合考虑。
2. 轴心对称性：轮系的轴心应该保持对称，以减小不平衡力矩和振动。
轴心对称性有助于提高轮系的平稳性和稳定性。
3. 载荷分配：轮系的设计应该合理分配载荷，使得各个轴和轮承受的载荷均衡。
合理的载荷分配有助于减小零部件的磨损和延长轮系的使用寿命。
4. 强度和刚度：轮系的设计需要满足一定的强度和刚度要求，以承受正常工作条件下的载荷和冲击。
强度和刚度的设计需要考虑材料的选择、零部件的形状和尺寸等因素。
三、轮系的选择与应用在机械设计中，根据实际需求和具体情况，选择合适的轮系是非常重要的。
以下是一些常见的轮系选择与应用的案例。
1. 齿轮传动：齿轮传动是一种常见的轮系形式，广泛应用于各种机械设备中。
机械原理轮系
机械原理轮系机械原理轮系是指由轮、带、链或齿轮等传动装置组成的一种机械传动系统，它通过传递动力和运动，实现不同部件之间的协调工作。
在工程和机械设计中，轮系是非常常见和重要的一种传动形式，它广泛应用于各种机械设备和工业生产中。
本文将从轮系的组成、工作原理和应用领域等方面进行介绍。
轮系的组成。
轮系通常由驱动轮和被动轮组成，驱动轮是传递动力的装置，而被动轮则是接受动力的装置。
在轮系中，驱动轮通过各种传动装置（如带、链或齿轮）将动力传递给被动轮，从而实现被动轮的运动。
轮系的组成还包括轴、轴承、支架等零部件，它们共同协作，保证轮系的正常运转。
工作原理。
轮系的工作原理是基于力的传递和转动的机械原理。
当驱动轮受到外部动力作用时，它通过传动装置将动力传递给被动轮，被动轮受到动力作用后开始运动。
在轮系中，传动装置起着至关重要的作用，它能够有效地传递动力，并根据需要进行速度和扭矩的调节。
不同类型的传动装置具有不同的特点和适用范围，工程师需要根据具体的工作要求选择合适的传动装置。
应用领域。
轮系广泛应用于各种机械设备和工业生产中，如汽车、飞机、船舶、机械加工设备等。
在汽车中，轮系通过传动装置将发动机的动力传递给车轮，从而驱动汽车行驶。
在飞机和船舶中，轮系也扮演着重要的角色，它们通过复杂的轮系传动装置，实现飞机和船舶的飞行和航行。
在机械加工设备中，轮系通过不同的传动装置，实现机械设备的各种加工运动，如旋转、升降、前进等。
总结。
机械原理轮系作为一种重要的机械传动形式，具有广泛的应用领域和重要的作用。
它通过传递动力和运动，实现不同部件之间的协调工作，为各种机械设备和工业生产提供了有效的动力支持。
在工程设计和生产实践中，工程师需要充分理解轮系的组成和工作原理，合理选择传动装置，确保轮系的正常运转，从而实现设备的高效运行和生产的顺利进行。
机械基础第八讲—轮系、轴解析
系组成
（1）传动比
在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比，称为
轮系的传动比。
iab
na nb
a b
1
1
2
1
3
（2）从动轮转动方向
① 内啮合转向相同
2 2
① ②圆柱齿轮 ②锥齿轮
② 外啮合转向相反：同时指向（或背离）啮合点
③蜗杆蜗轮的转向：速度矢量之和必定与螺旋线垂直
差动轮系
行星轮系
（1）传动比大小
i1HK
n1H nKH
n1 nH n nH
K
()
转化轮系从1到K所有从动轮齿数的乘积 转化轮系从1到K所有主动轮齿数的乘积
（2）确定传动比符号
标出反转机构中各个齿轮的转向，来确定传动比符号。当轮1与 轮k的转向相同，取“+”号，反之取“-”号。
考点1 轴的分类、结构和材料 考点2 轴的计算 考点3 轴毂连接的类型
1）制造安装要求
为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。
装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺 纹的轴端应有退刀槽。
倒角
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
图
2）零件轴向和周向定位
轴肩---阶梯轴上截面变化之处。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。 周向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
汽车发电机转子轴： 27Cr2Mo1V、 38CrMoAlA
铸钢或球墨铸铁： 轴毛坯
不重要或受力小的轴
特殊要求的轴
1、轴的强度计算：
1）按扭转强度计算最小轴径：对于只传递扭转或弯矩很小的圆截
面轴
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15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
机械原理轮系基础讲解
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
机械设计基础第五章轮系
2. 根据周转轮系的组合方式，利用周转轮系传动比计算公式求
03
出周转轮系的传动比。
实例分析与计算
1
3. 将定轴轮系和周转轮系的传动比相乘，得到复 合轮系的传动比。
2
4. 根据输入转速和复合轮系的传动比，求出输出 转速。
3
计算结果：通过实例分析和计算，得到了复合轮 系的输出转速。
05 轮系应用与实例分析
仿真结果输出
将仿真结果以图形、数据等形式输出，以便 进行后续的分析和处理。
实验与仿真结果对比分析
01
数据对比
将实验数据和仿真数据进行对比 ，分析两者之间的差异和一致性 。
结果分析
02
03
优化设计
根据对比结果，分析轮系设计的 合理性和可行性，找出可能存在 的问题和改进方向。
针对分析结果，对轮系设计进行 优化和改进，提高轮系的性能和 稳定性。
04 复合轮系传动比计算
复合轮系构成及特点
构成
由定轴轮系和周转轮系（或几个周转轮系）组合而成，称为复合轮系。
特点
复合轮系的传动比较复杂，其传动比的计算需结合定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式进行。
复合轮系传动比计算公式
对于由定轴轮系和周转轮系组成的复合轮系，其传动比计算 公式为：i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(1)m，其中n1为输入转速，nK为输出转速，Z为各齿轮齿数 ，m为从输入轴到输出轴外啮合齿轮的对数。
火车车轮与轨道
通过轮系保证火车在铁轨 上的平稳运行和导向作用 。
船舶推进器
利用轮系将主机的动力传 递给螺旋桨，推动船舶前 进。
军事装备中轮系应用举例
坦克传动系统
采用轮系实现坦克发动机的动力 输出与行走机构的连接，确保坦 克在各种地形条件下的机动性。
第11章 轮系(OK)——机械原理学习指导资料文档
解
1. 根据同心条件
z7 z5 2z6 18 218 54
15
2. (1)划分基本轮系 差动轮系：1、2-3、4和5 定轴轮系：5、6、7
因为：n4=n7
(2)列方程
i154
n1 n4
n5 n5
z2z4 z1 z 3
18 63 24 21
9 4
i57
n5 n7
z7 z5
54 18
12
（2）快速退回时，齿轮1、4组成定轴轮系
i14
n1 n4
z4 z1
1
手轮转动一周，砂轮横向移动量为：
l sn4 sn1 41 4mm
2. 如手轮圆周刻度为200格，则根 据1（1），慢速 进给时，每格砂 轮架的移动量为
11
1
l sn4 4 sn1 4 4 200 0.005mm
17
解
齿轮1、2、3、4和H组成行星轮系
n1 0
i1H4
n1 nH n4 nH
z2z4 z1 z 3
19 20 10 1918 9
手轮转动一周时，工作台的进给量为：
l
Pn4
1 10
P
nH
1 51 0.2mm 10
i4 H
n4 nH
1 10
18
2.图示为行星搅拌机的机构简图，已知：
13
例3 图示为一电动卷扬机简图，所有齿轮均为标准齿轮，模数 m=4mm，各轮齿数为:
z1 24, z2 z2' 18, z3 z3' 21, z4 63, z5 z6 z6' 18
试求： 1. 齿数z7＝？ 2. 传动比i17＝？
14
分析
利用同心条件可以计算出z7，然后按照复合轮系 的“三步走”即可求解出i17。
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(1)m
所有从动轮齿数的乘积 所有主动轮齿数的乘积
齿轮转向标注
1
2
2‘
4 3
5
1
2
2‘
3
二、定轴轮系传动比计算
1、平面定轴轮系
i15
n1 n5
(1)4
z2 z3z4 z5 z1 z2, z3, z4
i15
n1 n5
(1)3
z2 z3z5 z1 z2, z3,
惰轮(过轮):不影响传动比大小只起改变转向作用的齿 轮。
在轮系中，2轮与2＇轮及3轮与3＇轮共轴线——双联齿轮
n2 = n2＇ 、n3=n3＇ 轮系的传动比可由各对齿轮的传动比求出
i15
i12i23i34i45
n1 n2
n2 n3
n3 n4
n4 n5
n1 n5
( z2 )( z3 )( z4 )( z5 )
z1
z2
z3
ห้องสมุดไป่ตู้
z4
2
2 H
带动行星轮转动
2〃 的构件称为系杆
H
（转臂）。
1
1
3
2′
3
轴线作周转运动的 齿轮叫行星轮。
轴线固定且与行星轮相 啮合的齿轮叫中心轮。
一般情况下，同一系杆上一套行星轮和与这套行星 轮啮合的两个中心轮组成一个基本的周转轮系
周转轮系可根据其自由度的不同分为两类 • 行星轮系 有一个中心轮固定不动，自由度等于1
输入轴
输出轴
在主动转速
和转向不变的情
况下，利用轮系
可使从动轴获得
不同转速和转向。
如图所示汽
车变速箱，按照
不同的传动路线，
输出轴可以获得
四挡转速(见下
表)。
定轴轮系
(1).平面轮系： 如果轮系中各齿轮的轴线互相平行，称为平面定轴轮 系。（全部是圆柱齿轮）
(2).空间轮系 ：
如果轮系中各齿轮的轴线不完全平行，称为空间定轴 轮系。（有圆锥齿轮传动或蜗杆传动）。
2、空间定轴轮系
大小仍用公式计算,但首末两轮的转向关系只能在图上画箭头 得到.(若首末两轮轴线平行,在大小数值前加正负号)
例 图示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20, Z2=40, Z'2=15, Z3=60, Z'3=18, Z4=18, Z7=20, 齿轮7的模数m=3mm, 蜗杆头数 为1（左旋），蜗轮齿数Z6=40。齿轮1为主动轮，转向如图所示， 转速n1=100r/min，试求齿条8的速度和移动方向。
(1)3 z2 z3 z4 z5 z1z2 z3 z4
传动比为负值，表明轮l与轮5转向相反。 由啮合关系依次画出各轮转向箭头也可确 定传动比的正、负值。
推广：
设首轮A的转速为n1，末轮K的转速为nK，m为圆柱齿轮外啮合 的对数，则平面定轴轮系的传动比可写为：
i1k
1 k
n1 nk
1）、一对圆柱齿轮传动 外啮合:相反 － 内啮合:相同 ＋
2）、圆锥齿轮传动 同时指向(或背离)节点
如图所示的定轴轮系中，设轴I为输入轴，轴V为输出轴， 各分轮别的为齿：n数1、为n：2 Z、1、n2＇Z2、、nZ32、＇、n3Z＇3、、nZ43、＇、n5Z，4、求Z该5，轮各系轮的的传转动速比 i15。
汽车变速器
第八章 轮系
由一系列相互啮合的齿轮组成的传 动系统称为轮系。
任务一、1.轮系有什么应用特点？ 2.轮系分为哪几类？
任务二、1.轮系传动比确定 2. 如何确定各轮的回转方向？ 3.如何计算各轮的转速？
任务一、轮系的应用特点
1、用来传递相距较远的两轴之间的运动 和动力；
图 8-1相距较远的两轴传递
任务一、轮系的应用特点
4、改变从动轴的转向、转速
图 8-4 改变从动轴的转向、转速实例
任务一、轮系的分类
轮系是按轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间 的相对位置是否固定来分类。
定轴轮系
周转轮系
复合轮系
定轴轮系：所有齿轮的轴 线位置固定
图 8-5 平面定轴轮系
图 8-6 空间定轴轮系
周转轮系： 轮系中有些齿轮的轴线作周转运动
任务一、轮系的应用特点
2、获得大的传动比：在一般齿轮传动中，一 对啮合齿轮的传动比不能很大，否则传动装置 会过于庞大。当两轴之间传动比很大时，可采 用一系列的齿轮将主动轴和从动轴联接起来。
图 8-2 获得较大的传动比
任务一、轮系的应用特点
3、实现运动的合成与分解
图 8-3 实现运动的合成与分解实例
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图 8-7 行星轮系
图 8-8 差动轮系
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任务二、定轴齿轮系传动比的计算
轮系的传动比:
轮系中输入轴和输出轴(即首、末两轮) 角速度（或转速）的比值。
iab
a b
na nb
zb za
a——输入轴 b——输出轴
1、计算其传动比的大小； 2、确定其输入轴与输出轴转向之间的关系。