定轴轮系传动比的计算
定轴轮系
周转轮系动画图
二、新课教学
任 务 一 [ 定 轴 轮 系 传 动 比 的 计 算 ]
问题1：一对齿轮啮合时的传动比如何 计算？相互啮合的两齿轮转向关系如 何？
一对齿轮传动时的传动比
外啮合
内啮合
任 务 一 [ 定 轴 轮 系 传 动 比 的 计 算 ]
问题2、什么叫定轴轮系的传动比?
1）（-1）m法：只适用于圆柱齿轮所组成的定轴 轮系。m表示圆柱齿轮外啮合的次数。若传动 比为“+”，表示首尾两轮转向相同，若为 “-” 表示转向相反。 2）画箭头法：先画出主动轮的转向箭头，根据 一对齿轮传动转向的箭头表示法，依次画出 各轮的转向，箭头方向表示齿轮可见侧的圆 周速度的方向。它是确定定轴轮系从动轮转 向的普遍适用的方法。
定轴轮系传动比的计算
机械手表结构图
学 习 目 标
能力目标
能计算定轴轮系的传动比，并 会判断其转向
知识目标
1.了解轮系的类型 2.掌握定轴轮系传动比的计算 及转向判断
复合轮系
学习重点及难点
重点：定轴轮系传动比的计算及转向。 难点：定轴轮系计算公式的推导过程。
一、课前提问
1、什么是轮系？轮系有哪两类
练习一：
答案：
练习二
练习三
小公式：：：
三、轮系传动比转向的判别： （-1）m法 及画箭头法
作业：练习题2、3
1、轮系：用一系列互相
啮合的齿轮将主动轴和从 动轴连接起来，这种多齿 轮的传动装置称为轮系。 可分为定轴轮系和周转轮 系。 2、定轴轮系：传动时所 有齿轮的几何轴线相对于 机架的位置都是固定不变 的。 3、周转轮系 ：所有的齿 轮轴线在传动中至少有一 个齿轮轴线相对于机架是 不断变化的。
上面轮系中各对相互啮合的齿轮的传 动比为：
任 务 一 [ 定 轴 轮 系 传 动 比 的 计 算
轮系的总传动比为：
结论： 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动 比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿 数的乘积与主动轮齿数的乘积之比
]
任 务 二 [ 轮 系 传 动 比 的 方 向 ]
问题：轮系传动比转向的判别：
首、末两轮转速之比称为轮系的传动 比 即：
任 务 一 定 轴 轮 系 传 动 比 的 计 算 [ ]
问题3、如图示定轴轮系，分析该轮系各齿 轮间的啮合关系如何？
要求：1、写出轮系的啮合顺序线，弄清哪些是主 动轮，哪些是从动轮？2、轮系中有无惰轮？
输入轴
输出轴
任 务 一 定 轴 轮 系 传 动 比 的 计 算 [ ]
轮系的传动比计算
轮系的传动比计算1源自新能源汽车技术教学资源库一、轮系的传动比
轮系中首末两轮的转速之比称为轮系的传动比，用iab表
示。
iab na / nb
轮系的传动比计算，包括计算传动比的大小和确定转向两 个内容。
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二、定轴轮系的传动比计算
z5 n4 i45 n5 z4
z 2 z3 z 5 n1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 (1) n5 z1 z2 z3 z4 z1 z 2 z3
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轮系传动比的一般表达式：
n表示外啮合的次数。
n主 n 各从动轮齿数的乘积 i （ 1 ） n从 各主动轮齿数的乘积
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例4-7
图示轮系中，已知各轮齿数z1=20，z2=40，z2’=20，z3=30，
解： （1）分解轮系 定轴轮系：轮1，2 周转轮系：轮2’，3 ，H，4 （2）分别计算各轮系传动比 定轴轮系传动比：
z4=80。计算传动比i1H。
i12
（3）联立以上两式，得
n1 z2 2 n2 z1
齿轮4既是从动轮，又是主动轮，其存在不影响传动比，但改
变了外啮合的次数，称为过桥齿轮或惰轮。
（1）对于圆柱齿轮组成的定轴轮系确定传动比正负的方法： a.外啮合的次数； b.画箭头。 （2）当轮系中包含圆锥齿轮、蜗杆蜗轮时，传动比的计算仍用上 式计算，但各轮的转向必须画箭头确定。 a.当首末两轮轴线平行时，仍用正负表示两轮之间的关系。 b.当首末两轮轴线不平行时，不能用正负表示，只能依次画箭
解得
iH1 10000
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“定轴轮系传动比的计算”教学设计电子教案
1、思考严谨、工作严谨；
素质目标 2、勇于表达展示；
3、善于团队合作。
内容分析
教学分析
本次课程分为三个环节：轮系传动比的定义、定 轴轮系传动比的计算、定轴轮系中各齿轮方向判定。
学情分析
课程教学对象是：矿山机电专业、机电一体化专 业一年级学生；学生已经具备了识图能力和一定的计 算分析能力，并在前面的齿轮传动中学习了齿轮的相 关知识，但学生们需要通过学习提高分析问题和解决 问题的能力。
教学过程
课前准备
课堂教学
课后巩固
课堂教学过程
任 务 引 入
7分钟
新 课 学 习
32分钟
误 区 导 航
6分钟
课 堂 举 例
17分钟
任 务 实 施
23分钟
总 结 巩 固
5分钟
课堂教学过程
一、任务引入（约7分钟）
（一）组织教学 （2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ钟）
（二）教学回顾 （2分钟）
包括4个方面
（四）教学内容介绍 （1分钟）
（三）新课导入 （2分钟）
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“定轴轮系传动比的计算”教学 设计
教一学、课设程计分说析 明
教学分析 教学设计 教学过程 教学反思
教学目标
知识目标
教学分析
能力目标
1、能读懂简图、会分析 定轴轮系的组成； 2、会计算定轴轮系的传 动比； 3、提高分析问题、解决 问题的能力。
教学目标
1、熟练掌握传动比的概念； 2、掌握定轴轮系传动比的计 算方法；
教学分析
重点难点
教学 轮系传动比的定义、定轴轮系传动比的计算、定轴 重点 轮系中各齿轮方向判定。 教学 分析定轴轮系啮合齿轮对数及传动路径。 难点
定轴轮系传动比计算
（四）教学内容介绍（2分钟）
学习目的：传动比的计算和各轮回转方向的判定。
重点：传动路线的分析，定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定。
难点：非平行轴定轴轮系各轮回转方向的判定。
新课讲解
（一）轮系分类及其应用特点（20分钟）
1、老师用多媒体展示轮系分类：
（1）定轴轮系 （明确为本章节学习重点）
1）回顾旧知，举同学熟知的例子自然导入新课（6分钟）
2）明确重点（2分钟）
3）结合典型例题分析重点难点（60分钟）
4）学生答题，教师巡回指导、提示（10分钟）
5）易错纠正，答案对比（5分钟）
6）小结（5分钟）
7）布置作业（1分钟） EMBED Equation.3 时间分配 教学内容 教学方法 教学手段 板 书 复
（2）传动比的计算：（重点）
从首轮1到末轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
齿轮2和齿轮 EMBED Equation.3 ，齿轮3和齿轮 EMBED Equation.3 同轴, EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , 将上述各式两边分别连乘，并整理得该轮系的总传动比为
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (6)
10-11 图10-30示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1（右
旋），1 ' 101, z2 99, z2 ' z4 , z4 ' 100, z5 ' 100 ，求传 z
动比 解
i1H 。
1-2定轴轮系，1'-5'-5-4定轴轮系，
2'-3-4-H周转轮系
i12
i1 4
imn m (1)k n
z z
从 mn 主 m n
k——外啮合齿轮对数
2
对于空间轮系： 在图上用箭头表示 首、末两轮的转向关系，箭头同向取“+”;箭 头反向取“-” 。 （2）首、末两轮轴线不平行： 在图上用箭头表示 首、末两轮的转向关系。
10-2 何谓转化轮系？它在计算周转轮系中起什么作用？
解：1.传动比条件 行星轮系必须能实现给定的传动比 2. 同心条件
系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合 3. 装配条件
行星轮系的装配条 件 两中心轮的齿数z1、z3之和应能被行星轮 个数k所整除
4. 邻接条件 相邻两行星轮的中心距应大于行星轮齿顶圆直径，齿顶才不 致相碰。
4
10-4
在图10-23所示的轮系中，已知各轮齿数，3为单头右
10-8
图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。
求传动比 i17 。 解 1-2-3-4-7周转轮系，5-6-7定轴轮系
n1 n7 z2 z4 52 78 169 ∵i n4 n7 z1 z3 24 21 21 n5 z7 78 13 i57 n7 z5 18 3
为“＋” 则 1）n1、n3同向时：
n1
图10-25
轮系的传动比计算
Z3 Z1
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例4-5 图示行星轮系中，已知z1 = 50、z2 = 30、z3 = 100，求传动 比i1H。
解：根据转化轮系法，齿轮1、3和行星架轴线相重合
由
i1H3 =
n1 n3
nH nH
=
z2 z3 z1 z2
=
z3 z1
即
i1H3
=
n1 nH 0 nH
=
100 50
=
2
解得 i1H = n1 / nH = 3
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例4-6 图示的差动轮系中，已知z1 = 20、z2 = 30、z3 = 80，齿轮 1和齿轮3的转速大小为10r/min，方向相反。求行星架H的转速及传 动比iH1。
解：设齿轮1转向为正，则
n1 10r / min，n3 10r / min
4
1.周转轮系的组成
太阳轮与行星架几何轴线必须重合！
太阳轮
周 转
行星轮
轮 行星架
系 机架
轴线位置固定 既自转又公转 又称系杆
一个基本周转轮系中， 行星轮可有多个，太阳轮的 数量不多于两个，行星架只 能有一个。
太阳轮 行星轮 太阳轮
行星架 机架
ω3
H2
ωH
1
O
ω1
3
周转轮系的分类 差动轮系：太阳轮都能转动的周转轮系； 行星轮系：有一个太阳轮固定不动的周转轮系。
四、混合轮系的传动比计算
1.混合轮系 混合轮系：由定轴轮系 + 周转轮系、或由几个单一的周转
轮系组合而成的轮系。
2.计算混合轮系传动比的方法和步骤：
（1）划分出基本类型的轮系。 （2）分别列出周转轮系和定轴轮系的传动比计算公式。 （3）联立求解，求得所需的参数。
机械设计第10章机械传动系统及其传动比
机械设计第10章机械传动系统及其传动比机械传动系统及其传动比案例导入：在实际的机械工程中，为了满足各种不同的工作需要，仅仅使用一对齿轮是不够的。
本章通过带式输送机、牛头刨床、汽车变速箱和差速器、自动进刀读数装置、滚齿机行星轮系等例子，介绍轮系的概念、分类、传动比的分析计算方法。
第一节定轴轮系的传动比计算在实际应用的机械中，为了满足各种需要，例如需要较大的传动比或作远距离传动等，常采用一系列互相啮合的齿轮来组成传动装置。
这种由一系列齿轮组成的传动装置称为齿轮系统，简称轮系。
一、轮系的分类轮系有两种基本类型：(1)定轴轮系。
如图10-1所示，在轮系运转时各齿轮几何轴线都是固定不变的，这种轮系称为定轴轮系。
(2)行星轮系。
如图10-2所示，在轮系运转时至少有一个齿轮的几何轴线绕另一几何轴线转动，这种轮系称为行星轮系。
图10-1 定轴轮系二、轮系的传动比1.轮系的传动比轮系中，输入轴（轮）与输出轴（轮）的转速或角速度之比，称为轮系的传动比，通常用i表示。
因为角速度或转速是矢量，所以，计算轮系传动比时，不仅要计算它的大小，而且还要确定输出轴（轮）的转动方向。
2.定轴轮系传动比的计算根据轮系传动比的定义，一对圆柱齿轮的传动比为nzi12 1 2 n2z1式中：“±”为输出轮的转动方向符号，图10-2行星轮系第十章机械传动系统及其传动比当输入轮和输出轮的转动方向相同时取“＋”号、相反时取“－”号。
如图10-1a) 所示的一对外啮合直齿圆柱齿轮传动，两齿轮旋转方向相反，其传动比规定为负值，表示为：i=n1=n2z2 z1如图10-1b)所示为一对内啮合直齿圆柱齿轮传动，两齿轮的旋转方向相同，其传动比规定为正值，表示为：n1z2 i= =n2z1如图10-3所示的定轴轮系，齿轮1为输入轮，齿轮4为输出轮。
应该注意到齿轮2和2＇是固定在同一根轴上的，即有n2=n2′。
此轮系的传图10-3定轴轮系传动比的计算动比i14可写为：nnn ni14 1 123 i12i2 3i***** z2z3z4 312上式表明，定轴轮系的总传动比等于各对啮合齿轮传动比的连乘积，其大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比，即m从1轮到k轮之间所有从动轮齿数n的连乘积i1k 1 1 (10-1) nk从1轮到k轮之间所有从主轮齿数的连乘积式中：m为平行轴外啮合圆柱齿轮的对数，用于确定全部由圆柱齿轮组成的定轴轮系中输出轮的转向。
§11.2 定轴轮系的传动比
齿轮回转方向
用线速度方向表 示齿轮回转方向
投影方向
机构运 动简图 投影方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （1）平面定轴轮系
一对齿轮的传动比：
1 1 2 2
i12=
±
z2 z1
“+”号表示内啮合两轮转向相同， “-”号表示外啮合两轮转向相反。
空间定轴轮系传动比前 的“+”、“－”号没有实 际意义。
不平行
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
如何表示一对圆锥齿轮的转向？
机构运动简图
线速度方向
表示齿轮回转方向 用线速度方向表 示齿轮回转方向 齿轮回转方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
向关系则必须在机构简图上用箭头来表示。
1 z2 zk i1k k z1 zk 1
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
• 空间定轴轮系中含有轴 线不平行的齿轮传动；
不 平 行
•
•
“+”、“－”不能表示 不平行轴之间的转向关系；
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
3
• （1）平面定轴轮系
1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 ( 1) z4 5 z1 z2 z3
2 1 3' 4 5
4'
1 m z2 zk i1k (1) k z1 zk 1
定轴轮系传动比的计算
§5-6 定轴轮系传动比的计算一、轮系的基本概念●轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统；●轮系的分类：定轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定；●定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行；空间定轴轮系：不一定平行；●轮系的传动比:轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。
传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为：i1k ＝ω1/ωk＝n1/nk传动比的方向：首末两轮的转向关系。
相互啮合的两个齿轮的转向关系：二、平面定轴轮系传动比的计算特点：●轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；●传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
1、传动比大小设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；各轮的齿数用Z来表示；角速度用w表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论：定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比；2、传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号：首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
（1）公式法122112zzi==ωω32223332zizωωωω'''===33434443zizωωωω'''===455445zzi==ωω211)1(-==kmkzziω式中：m为外啮合圆柱齿轮的对数举例：（2）箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。
举例：三、空间定轴轮系的传动比特点：●轮系中包含有空间齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等）；●首末两轮的轴线不一定平行。
1 传动比的大小2 传动比的方向注意：只能采用箭头标注法，不能采用(-1)m法判断。
分两种情况讨论：情况1：首、末两轮轴线平行主动轮齿数连乘积从动轮齿数连乘积ki1传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。
定轴系传动比
§5-6 定轴轮系传动比的计算一、轮系的基本概念●轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统；●轮系的分类：定轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定；●定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行；空间定轴轮系：不一定平行；●轮系的传动比:轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。
传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为：i1k＝ω1/ωk＝n1/n k传动比的方向：首末两轮的转向关系。
相互啮合的两个齿轮的转向关系：二、平面定轴轮系传动比的计算特点：●轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；●传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
1、传动比大小设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；各轮的齿数用Z来表示；126127角速度用ω表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论： 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比； 2、传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号： 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
（1）公式法式中：m 为外啮合圆柱齿轮的对数 举例：（2）箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。
举例：122112z z i ==ωω32223332z i z ωωωω'''===33434443z i z ωωωω'''===455445z z i ==ωω11211)1(--==k km k k z z z z i K K ωω三、空间定轴轮系的传动比特点：●轮系中包含有空间齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等）；●首末两轮的轴线不一定平行。
1 传动比的大小2 传动比的方向注意：只能采用箭头标注法，不能采用(-1)m法判断。
分两种情况讨论：情况1：首、末两轮轴线平行传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。
轮系传动应用与失效分析 定轴轮系传动比计算
齿数的 连 乘积 齿数的 连 乘积
3. 定轴轮系从动轮转向的确定
传动比正负号规定： ➢ 两轮转向相同(内啮合) 时传动比取正号，两轮转向相反(外
啮合)时传动比取负号； 根据传动比的正负号确定轮系中从、主动轮的转向关系： ➢外啮合次数为偶数时轮系的传动比为正，从动件的转向与主 动轮相同； ➢外啮合次数为奇数时，轮系的传动比为负，从动件的转向与 主动轮相反。
z2 z3 z5
z1
z 2
z3
2. 定轴轮系传动比的计算
结论：平面定轴轮系传动比的大小等于轮系中所有从动轮齿数 的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比 。
设轮1为起始主动轮，轮K为最末从动轮， 则平面定轴轮系的传动比的一般公式为 :
i1k
n1 nk
轮 1至 轮 轮 1至 轮
k间 所有 从动轮 k间 所有 主 动3 z6 z1z2 z3 z5
3.平面定轴轮系从动轮转向的确定
蜗杆传动：用蜗杆“左、右手法则”，对右旋蜗杆，用右手握住 蜗杆的轴线，四指弯曲方向与蜗杆转动方向一致，则与拇指的指 向相反的方向就是蜗轮在节点处圆周速度的方向。对左旋蜗杆， 用左手法则。
小结
通过本知识点学习： 1. 认识轮系传动比概念 2. 能分析定轴轮系传动比及计算 3. 能判断定轴轮系传动末轮转向
1. 传动比概念
轮系的传动比——是指轮系中输入轴（主动轮）的角速度（或 转速）与输出轴（从动轮）的角速度（或转速）之比，即 :
iab
a b
na nb
角标a和b分别表示输入和输出齿轮
轮系的传动比计算，包括计算传动比的大小和确定输 出轴的转向两个内容。
1.一对齿轮啮合时主、从动轮之间的转向关系 1）外啮合圆柱齿轮传动时，主从动轮转向相反