第五章.轮系

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机械原理 第五章 轮系

机械原理 第五章 轮系
w1 3 z 2 z3 z 4 z5 3 z 2 z3 z5 i15 1 1 w5 z1 z 2 z3 z 4 z1 z 2 z3
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

第5章 轮系

第5章 轮系

1
伸出左手
返回
10
1.轮系中各轮几何轴线均互相平行
规定:
外啮合:二轮转向相反,用负号“-”表示; 内啮合:二轮转向相同,用正号“+”表示。
1 m z 2 zk i1k 1 k z1 zk 1
式中,m表示外啮合次数。 若计算结果为“+”,表明首、末两轮的转向相同; 反之,则转向相反。
5
一、传动比大小的计算
已知:各轮齿数,且齿轮1为主动轮(首轮), 齿轮5为从动轮(末轮),
则该轮系的总传动比为:
i15
1 5
从首轮1到末轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下:
4 z5 3 z4 1 z 2 2 z3 i45 i34 i12 i23 5 z4 4 z3 2 z1 3 z2
复合轮系
4
第二节
定轴轮系传动比的计算
轮系的传动比:轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比。
当首轮用“1”,末轮用“k”表示时, n1 1 i 其传动比 1k 的大小计算公式为: i1k
k
nk
传动比计算包含两项内容:
① 确定传动比的大小数值 ② 确定首、末两轮的转向关系
一、传动比大小的计算 二、首、末轮转向关系的确定
i18
z 2 z4 z6 z8 n1 n8 z1 z3 z5 z7
13
例题
如图所示的轮系中,已知各轮齿数,齿轮1为主
动轮,求传动比。
解:因首末两轮轴线平行,故可用画箭头法表
示首末两轮转向关系,所以,该轮系传动比为:
z 2 z 4 z5 z 6 n1 i16 n6 z1 z2 z4 z5
7
二、首、末轮转向关系的确定

第五章 轮系

第五章 轮系
第五章 轮

由一对齿轮所组成的传动是齿轮传动中最简单的形式。但在实际 使用的机械设备中,依靠一对齿轮传动往往是不够的,它无法满足 机械设备要求获得较大传动比、换向或多级传动的要求,因此需要 多对(或多级)齿轮传动来完成人们所预期的功用要求和工作目的。
单缸内燃机 轮系应用举例
汽车变速箱
齿轮变速箱
第五章 轮

4. 用直箭头表示定轴轮系中各齿轮转向时,直箭头是表 示齿轮可见侧中点处的圆周运动方向,具体表示方法见下表。
第五章 轮

相啮合齿轮旋转方向的直箭头示意法
第五章 轮
本章小结

5. 已知定轴轮系中各齿轮齿数,计算轮系传动比i1k时,应 用公式
已知首端主动轮转速n1和各轮齿数,计算第k 个齿轮的转速 nk时,应用公式 若已计算出轮系传动比i1k,并已知首端主动轮转速n1,再 计算第k 个齿轮的转速nk时,可直接应用公式
的轮系来连接两轴,则
可减少机构所占空间并 节省零件材料。
第五章 轮
2.获得很大的传动比

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连接起来。
第五章 轮
3.改变从动轴的转速

在定轴轮系中,当主动轴转速为一定而从动轴需要几种不同 的转速时,通常采用变换两轴间啮合齿轮副的方法来解决。
本章小结

1. 本章主要了解轮系的概念、种类、功用以及轮系中 各轮转向的判定和传动比计算。
2. 轮系是由一系列相互啮合的齿轮组成的传动装置,
而定轴轮系是各轮的轴线在空间位置都固定不动的轮系。 3. 轮系的功用有连接相距较远的两传动轴、获得很大 的传动比以及改变从动轴的转速和转向等。

机械设计基础第五版第五章轮系

机械设计基础第五版第五章轮系

注意: 行星架与中心轮的几何轴线必须重合,
否则不能传动。
差动轮系—— 两个中心轮都能转动的周转轮系。
3
03
O1
2 O2 H
OH 1
差动轮系自由度计算:
n 4; pL 4; pH 2 F 34 24 2 2
行星轮系—— 一个中心轮能转动的周转轮系。
3 O1
2 O2
H
OH 1
行星轮系自由度计算:
求: nH、n2、大小和方向。
解:①
设n1为“+”,则n3为“-”
得nH=10r/min 方向与n1同向

代入已知数值(nH=10,n3=-54)
得n2=-175r/min 方向与n1反向
思考:
①将图a)所示轮系的参数赋予图b)所 示的轮系,仿上计算可知,对n1、n3、 nH之间的关系来讲,两个轮系完全 等价。
应用上式求得nG 、nk 、nH任意两项后即可求得周转轮
系任意两轮的传动比:
iGk=nG/nk iGH=nG/nH iKH=nK/nH
例1 双排外啮合行星轮系中,
已知:z1=100,z2=101,
Z2’=100,z3=99。求传动比iH1?
解:
i13H
n1H
n
H 3
n1 nH n3 nH
O1
i1Hk
则:转臂H的速度变为零,而轮系中各构件 的相对运动关系不变。
-H
2 2 3
2 o2
2 o2
H H
1
o1
H
o1
H
1
3
1
1
3
3
转化后的轮系称为转化轮系
转化轮系和原周转轮系中各构件的
转速关系为:

《机械设计基础》第5章轮系

《机械设计基础》第5章轮系

链传动的布置、张紧与润滑
布置
链传动的布置应使链条的紧边在上,松边在下,以减小链条的垂度,提高传动效率。同时 应避免链条与链轮轮齿的过度磨损。
张紧
链传动的张紧可通过调整中心距或使用张紧轮实现。张紧程度应适当,过紧会加速磨损, 过松则易产生跳齿和脱链现象。
润滑
链传动需要良好的润滑以减小磨损和功率损失。润滑方式可采用油池润滑、喷油润滑或刷 油润滑等。选择合适的润滑剂对延长链条使用寿命和提高传动效率具有重要意义。
《机械设计基础》第5章轮 系
目录
• 轮系概述 • 齿轮传动设计基础 • 蜗杆传动设计基础 • 带传动和链传动设计基础 • 轮系的运动分析与设计 • 轮系的典型应用与案例分析
01
轮系概述
定义与分类
定义
轮系是由一系列齿轮组成的传动系统 ,用于传递动力和扭矩。
分类
根据轮系中齿轮的轴线位置关系,可 分为平行轴轮系、相交轴轮系和交错 轴轮系。
计算
根据传动比、输入功率、转速等条件,进行蜗杆传动的受力分析和强度计算,以确定合适的参数。
蜗杆传动的效率与润滑
效率
蜗杆传动的效率较低,一般在0.7~0.9之 间。为了提高效率,可以采用多头蜗杆 、减小摩擦系数、降低输入转速等措施 。
VS
润滑
良好的润滑对蜗杆传动的性能和使用寿命 至关重要。一般采用油浴润滑或喷油润滑 ,选择合适的润滑油和添加剂,以降低摩 擦和磨损。同时,要定期检查和更换润滑 油,保持清洁和良好的润滑状态。
02
齿轮传动设计基础
齿轮传动的类型与特点
齿轮传动的类型
根据齿轮轴线相对位置,可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿 轮传动和交错轴齿轮传动。
齿轮传动的特点
传动效率高,结构紧凑,工作可靠,寿命长,传动比稳定。

第五章 轮系

第五章 轮系
称为过桥齿轮或惰轮。 称为过桥齿轮或惰轮。
Z5
齿轮1、 齿轮 、5 转向相反
齿轮2对传动比没有影响,但能改变从动轮的转向, 齿轮2 对传动比没有影响, 但能改变从动轮的转向,
§5—3
行星轮: 行星轮: 轮系中轴 线位置变动的 齿轮, 齿轮,既作自 转又作公转。 转又作公转。
周转轮系及其传动比
3 2 O2 H O1 1 OH
1 1 2 (a) 1 2 2 (c) (d) 1 2 (b)
圆锥齿轮传动, 圆锥齿轮传动,箭头 是同时指向啮合点或同 时背离啮合点。 时背离啮合点。 圆柱齿轮传动, 圆柱齿轮传动,外 啮合箭头相反; 啮合箭头相反;内啮 合箭头相同。 合箭头相同。
蜗杆传动采用左右手 法则判断转向。 法则判断转向。
蜗轮蜗杆
H 21
H i31 =
ω2=2ωH ω3 =0
zz ω3 − ω H ω3 − ω H = ( − ) 2 1 2 =1 = z2 z3 0 − ωH ω1 − ω H
上式表明轮3的绝对角速度为0 但相对角速度不为0 上式表明轮3的绝对角速度为0,但相对角速度不为0。
z3 H z2
z3 H
z2 z1
一、周转轮系的组成
转臂(行星架、系杆): 转臂(行星架、系杆): 支持行星轮作自转和公转的构件。 支持行星轮作自转和公转的构件。 轴线位置固定的齿轮。 轴线位置固定的齿轮。 中心轮(太阳轮): 中心轮(太阳轮): 行星架与中心轮的几何轴线必须重合, 行星架与中心轮的几何轴线必须重合,否则 不能传动。 不能传动。
例三:已知图示轮系中 z1=44,z2=40, 44, 例三: 42, z2’=42, z3=42,求iH1
Z2 H
Z’2
解:iH13=(ω1-ωH)/(0-ωH ) = 1-i1H =z2z3/z1z2’ )/(01=40×42/44×42 =10/11 40×42/44×

第5章 轮系

第5章 轮系

例5 如图所示为电动卷扬机的传动装置,已知各轮齿 数,求i15 。
r
5
r
4 2 1 2
3
B
解:这一混合轮系可划分为由齿轮1、2、2’、3和转臂 H组成
的差动轮系,由齿轮5、4、3’组成的定轴轮系。而此定轴轮 系将差动轮系的中心轮3和转臂H(5)联系起来。 齿轮1、2、2’、3和H组成的差动轮系的传动比为
定轴轮系
I
1 2 4
3
2
3 V
5
定轴轮系
周转轮系
如图,齿轮2-2’的轴线 O2是绕齿轮1的固定轴线O1转
3
1
O3
动的。轴线不动的齿轮称为
中心轮,如图中齿轮1和3; 其轴线转动的齿轮称为行星 轮,如图中齿轮2和2';作为 行星轮轴线的构件称为系杆, 如图中的转柄H。通过在整个 轮系上加上一个与系杆旋转 方向相反、大小相同的角速 度,可以把周转轮系转化成 定轴轮系。
已知:z1=100,z2=101,
z2 =100,z3=99。
求传动比
i
H1?
1 H 1 101 99 i 1 1 i1H 0 H H 100 100
H 13
i1H
101 99 1 1 100 100 10000
H 1 iH1 10000 1 i1H
z 2 z3 z 4 z5 i15 (1) ' ' z1 z 2 z3 z 4
3
I
1 2 4
3
所以
25 132 28 10.5 22 20 20 n1 1450 n5 138.1 rpm i 10.5
2
3 V
5
转向与轮1相同。

机械设计基础第五章轮系

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。
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1)分清轮系:1-2为两定轴轮系,2’-3-4, H为行星轮系。
2)分列方程
3
i12
n1 n2
z2 z1
20 30
2 3
1 2
H
2'
i2H4
n2' nH n4 nH
(1)1 z3z4 , z2' z3
4
3 2' 4
OH
3)联立求解:
n2
z1 z2
n1
3 2
100
150
n2 n2 ,
n4 0;
i15
1 5
z2z3z4z5 z1z 2'z 3 z 4'
Z3:仅改变转向,惰轮
3.首、末两轮转向关系的确定(与齿轮传动类型有关)
1)全部由平行轴圆柱齿轮组成的定轴齿轮系,可在传
动比计算公式的齿数比前乘以(-1)m,m为外啮合
齿轮的对数。
1
i1k
1 k
(1)m
z2 z3z4...zk z1z2' z3... zk 1'
n1 nH
61 27
nH
;
i1H
n1 nH
1 61 3.26; 27
nH
n1 i1H
6000 3.26
1840 r / min;
i1H2
n1H n2H
n1 nH n2 nH
Z2 ; Z1
6000 1840 17 ;
n2 1840
27
n2 4767 r / min;
100 nH 200 nH
20 25 30 25
nH=-100r/min
2) n1与n3 反向,即用 n1=100r/min,n3= -200r/min代入,
i1H3
100 nH 200 nH
20 25 30 25
可得 nH=700r/min
所求转速的方向,须由计算结果得正负号来决定,决不
1、周转齿轮系的特点05swf05.swf
由行星轮、中心轮、转臂和机架组成。行星轮 绕自身几何轴线回转(自转),同时随转臂绕 中心轮轴线回转(公转)。
2 3
1
行星轮 转臂 中心轮
2
OH
2
H
1
1
3
3
i1Hk
H 1
H k
1 H k H
z2 z3 ...zk z1 z2' ...zk 1'
对上式作以下说明:
=18;Z4=30;Z5=78;求i1H.
解:在差动轮系中:
i1H3
n1 nH n3 nH
(1)1 Z2Z3 Z1Z2 '
52 78 169 24 21 21
在定轴轮系中:
i35
n3 n5
(1)1
z4 z5 z3 z4
78 18
13 ; 3
13
13
n3 3 n5 3 nH ;
z2 z3 z4 z1 z2 z3
z2 z1
4'
N
4
2 2"
2' 6
1
z3z4 1 z2z3 60

z4
z2 z3 60 z3
64 60 60 8
8
7S
M H 6'
因 nH nM 1 12
3'
5
E
3
故由式(b)、(c)得
nH
n1
nM
z2 z1
2 2" 4
nM n1 nH
z2 z6z7 z1 z2 z6
OH
4
b、已知转速应以代数量代入:即带“+”或“-” ;
c、求出的转速也带有符号,“+”表示与假定的正方向相同, “-”表示与假定的正方向相反;
d、 注意联立求解时,各单一轮系的转速之间的关系。
已知:z1=30, z2=20, z2’=30, z3 = 25, z4 = 100 n1=100r/min, 求i1H。
1
3
4
(1)在1-2-3-H组成的行星轮系中,有:
i1H
1 i1H3
1 (
z3 ) z1
1
57 6
63 6
2 2'
(2)在4-2'-2-3-H组成的行 星轮系中,有:
H
1
i4 H
1 i4H3
1 ( z2z3 ) z4 z2
1
25 57 56 25
1 56
3
4
联立求解得:
i14 i1H
例:已知齿数z1=30, z2=20, z2’= z3 = 25,
n1=100r/min, 2 2’ 2
2’
n解3=:200ir1H3/m innn13。
求nH。 nH z2z3 nH z1z2'
H 13
1
3
1) n1与n3 同向, n1=100r/min n3=200r/min代入,可得
i1H3
(方向如图所示),试
求传动比 i1H 。
图8-12
【解】由图可知,齿轮 2 '
3、4及行星架H组成周转
轮系,而齿轮1、2及蜗轮
4 ' 和蜗杆5分别组成两个
定轴轮系。各部分的传动
比分别为:
i12
n1 n2
z2 z1
26 30
因而得:
n2
n1
30 26
260
30 26
300r
/ min
图8-12
i4'5
4'
N
2' 6
z2z6 1 z6z7 12

1
z7
12 z2z6 z6
12 8 6 24
24
7S
M H 6'
本题为分路传动的定轴轮系。各路的首末两轮的
转向关系用传动比正、负号表示,并可直接用外
啮合的数目m来确定,即(-1)m。
§5-3 周转齿轮系及其传动比
2
H H
1
3
周转齿轮系:在齿轮运转时,其中至少有一个齿 轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮 系称为周转齿轮系
§5-1 轮系的类型 §5-2 定轴轮系及其传动比 §5-3 周转轮系及其传动比 §5-4 §5-5 §5-6 几种特殊的行星传动简介
§5-1 轮系的类型
齿轮系:由一系列齿轮组成的传动称为齿轮系
05swf00.swf,05swf03.swf,定轴轮系.AVI,图5—1定轴轮系.swf
定 调出电脑动画片:行星与定轴 轴 轮 系
2 、复合齿轮系传动比的计算方法
1)分清轮系
2)分列方程
n1 z2
n2
z1
3)联立求解
n2' nH n4 nH
(1)1 z3z4 , 1 z2'z3 2
4)注意符号
n1 nH z2z3 ...zk
nk nH
z1z 2' ...z k 1'
a、齿数比连乘积前的符号;
3 4
2'
3
H
2'
i1kH
n1 nH
1 i1H3
1
z2z3 z1z 2'
1 101 99 100100
1 10000
或 iH1=10000
可见行星轮系可实现很大的传动比。(一般用于减速传动)
3.有多个行星轮的行星齿轮系
3
4 3’
2
H 2’
1
i1H4
z2 z3 z4 z1 z2' z3'
3’ 3
2
4
H
2’
1
z1,z2,…z5,求传动比i15 .
解:
i12
1 2
z2 z1
1
i 34
i 2'3
2' 3
3 z4
4 z3
z3 z 2'
i4' 5
4' 5
z5 z4'

2 3
4 4´
5
2' 2 , 4' 4
i11k2i 2'3i34i1k4'5nnk112
•所2' •有从3 •动轮4' 齿z数2z连3z4乘z5 积 所3 有主4 动轮5 齿z数1z2连'z3乘z4'积
z2 z1
(b)
(3) 走时传动,由轮1, 2(2"),6(6'),7组
4'
成定轴轮系,得
3'
E
3
4 N
2 2"
2' 6
1
7S
M H 6'
i1H
n1 nH
n1 n7
(1)3 z2z6z7 z1 z2 z6
(c)
因 nM ns 1 60
3'
5
E
3
故由式(a)、(b)得
nM ns
n1 ns n1 nM
05swf05.swf,周转轮系1.AVI,周转轮系1 (1).AVI,三
行星齿轮系.avi,周转轮系1 (2).AVI
周 转 轮 系
混合轮系.swf,复合轮系.avi,
复 合 轮 系
齿轮系的传动比:轮系中首末两轮的角 速度之比,包括计算传动比大小和确定 首末两轮的转向关系。
§5-2 定轴齿轮系及其传动比
1
2)轮系中首、末两轮的轴线不平行 2 时,采用打箭头的方式确定转向关系。
(a)
1
1
1
2 (b)
2
2
2
(d)
(e)
例: 钟表传动示意图如下。E为擒纵轮,N为
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