《机械基础》多媒体课件第11章-轮系.ppt

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1、机械基础机械基础多媒体课件多媒体课件第七章 轮系p轮系分类及其应用特点p定轴轮系及其传动比p周转轮系及其传动比p定义定义p分类分类p运动简图运动简图p应用特点应用特点第一节第一节 轮系分类及其应用特点轮系分类及其应用特点第七章 轮系一、轮系的定义一、轮系的定义由若干对互相啮合的齿轮所组成的传动系统。由若干对互相啮合的齿轮所组成的传动系统。定轴轮系（普通轮系）周转轮系二、轮系的分类二、轮系的分类按传动时各齿轮的轴线位置是否固定分类：按传动时各齿轮的轴线位置是否固定分类：混合轮系1 1、定轴轮系（普通轮系）、定轴轮系（普通轮系）轮系运转时，每个齿轮的几何轴线位置轮系运转时，每个齿轮的几何轴线位置相

2、对机架均固定不变。相对机架均固定不变。本章重点本章重点平面定轴轮系 空间定轴轮系2 2、周转轮系、周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对机架不固定相对机架不固定,而绕其它齿轮的轴线回转。而绕其它齿轮的轴线回转。差动轮系行星轮系行星轮行星轮太阳轮太阳轮/中心轮中心轮系杆系杆/转臂转臂1OOHO12O131OHO12O13O1O2O1H3太阳轮太阳轮/中心轮中心轮行星轮行星轮系杆系杆/转臂转臂/行星架行星架行星轮系行星轮系 F=1F=1差动轮系差动轮系 F=2F=2n=4 PL=4 PH=3F=1n=5 PL=5 PH=3 F=2行星轮系行星轮系差动轮

3、系差动轮系3 3、混合轮系、混合轮系轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。知识链接齿轮在轴上的固定方式齿轮与轴之间的关系齿轮与轴之间的关系结构简图结构简图单一齿轮单一齿轮双联齿轮双联齿轮固定固定（齿轮与轴固定为一体，（齿轮与轴固定为一体，齿轮与轴一同转动，齿轮不齿轮与轴一同转动，齿轮不能沿轴向移动）能沿轴向移动）空套空套（齿轮与轴空套，齿轮（齿轮与轴空套，齿轮与轴各自转动，互不影响）与轴各自转动，互不影响）滑移滑移（齿轮与轴周向固定，（齿轮与轴周向固定，齿轮与轴一同转动，但齿轮齿轮与轴一同转动，但齿轮可沿轴向滑移）可沿轴向滑移）定轴轮系周转轮系复合轮系/混合轮系三

4、、轮系的运动简图三、轮系的运动简图四、轮系的应用特点四、轮系的应用特点1 1、可获得较大的传动比、可获得较大的传动比一对齿轮传动比一般不大于一对齿轮传动比一般不大于57大传动比可用定轴轮系多级传动实现，也可利用周转轮系大传动比可用定轴轮系多级传动实现，也可利用周转轮系和复合轮系实现和复合轮系实现啤酒大麦发酵池：啤酒大麦发酵池：为了使搅拌器缓慢移动，以为了使搅拌器缓慢移动，以达到充分搅拌的目的，在电达到充分搅拌的目的，在电机到移动齿轮间采用了一个机到移动齿轮间采用了一个行星减速器，其传动比高达行星减速器，其传动比高达702.25一对齿轮受结构限制，中心距较近。一对齿轮受结构限制，中心距较近。2

5、2、可作较远距离的传动、可作较远距离的传动轮系节省材料、减轻重量、降低成本和空间。轮系节省材料、减轻重量、降低成本和空间。增加中间轮增加中间轮2 2实现变向要求实现变向要求一对外啮合齿轮，主、从一对外啮合齿轮，主、从动轮（动轮（1 1、3 3）转向相反）转向相反中间轮（惰轮中间轮（惰轮或过桥轮）或过桥轮）131323 3、可方便地实现变速和变向要求、可方便地实现变速和变向要求二级变速三星轮换向机构汽车齿轮变速箱IIIIVIII123H45123H行星架行星架H H的转速是轮的转速是轮1 1、3 3转速的合成。转速的合成。汽车后桥差速器的轮系汽车后桥差速器的轮系可根据转弯半径大小自可根据转弯半径

6、大小自动分解，动分解，n nH H使使n n1 1 、n n3 3符符合转弯的要求合转弯的要求4 4、可合成或分解运动、可合成或分解运动汽车后桥差速器汽车后桥差速器 5 5、可、可实现分路传动实现分路传动利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现分路传动。分路传动。钟表的时分秒针钟表的时分秒针小小结结轮系的应用特点如下：轮系的应用特点如下：（1 1）可获得很大的传动比）可获得很大的传动比（2 2）可作较远距离的传动）可作较远距离的传动（3 3）可方便实现变速和变向要求）可方便实

7、现变速和变向要求（4 4）可实现运动的合成与分解）可实现运动的合成与分解 按轮系传动时按轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都固定位置是否都固定，分三大类：，分三大类：（1 1）定轴轮系（普通轮系）定轴轮系（普通轮系）（2 2）周转轮系）周转轮系由若干对相互啮合的齿轮所组成的传动系统，称为由若干对相互啮合的齿轮所组成的传动系统，称为轮系轮系。（3 3）混合轮系）混合轮系（5 5）可实现分路传动）可实现分路传动p定轴轮系中各轮转向的判断p定轴轮系传动比的计算p定轴轮系中任意从动齿轮转速的计算第二节第二节 定轴轮系及其传动比定轴轮系及其传动比第七章 轮系非平行

8、轴（空间）定轴轮系一、定轴轮系中各轮转向的判断一、定轴轮系中各轮转向的判断按照轮系中各齿轮的轴线是否平行，有两种情况：按照轮系中各齿轮的轴线是否平行，有两种情况：平行轴（平面）定轴轮系1 1、用标注箭头来确定；、用标注箭头来确定；2 2、通过数外啮合齿轮的对数来确定、通过数外啮合齿轮的对数来确定外啮合齿轮的对数为外啮合齿轮的对数为偶数偶数，则首末两轮转向，则首末两轮转向相同相同外啮合齿轮的对数为外啮合齿轮的对数为奇数奇数，则首末两轮转向，则首末两轮转向相反相反一对圆柱齿轮传动转向的表达一对圆柱齿轮传动转向的表达1 12 21 12 21 12 21 12 2外啮合：两轮转向相反外啮合：两轮转向

9、相反内啮合：两轮转向相同内啮合：两轮转向相同注：箭头表示可见侧圆周速度方向。注：箭头表示可见侧圆周速度方向。一对圆锥齿轮传动转向的表达一对圆锥齿轮传动转向的表达两箭头同时指向啮合点两箭头同时指向啮合点两箭头同时相背啮合点两箭头同时相背啮合点1 12 21 12 2注：蜗杆传动按第六章。注：蜗杆传动按第六章。思考！思考！平行轴传动的定轴轮系平行轴传动的定轴轮系1233451 1、用标注箭头来确定；、用标注箭头来确定；2 2、因外啮合齿轮的对数为、因外啮合齿轮的对数为偶数（偶数（2 2对），对），则则1 1、5 5两轮转向两轮转向相同。相同。如何判断以下定轴轮系中各轮的转向？如何判断以下定轴轮系中

10、各轮的转向？轮系中各轮回转方向轮系中各轮回转方向只能用箭头标注在图上只能用箭头标注在图上。1 15 56 63 34 42 2非平行轴传动的定轴轮系非平行轴传动的定轴轮系思考！思考！如何判断以下定轴轮系中各轮的转向？如何判断以下定轴轮系中各轮的转向？1 14 43 32 2两级齿轮传动装置两级齿轮传动装置二、定轴轮系传动比的计算二、定轴轮系传动比的计算1 1、传动路线、传动路线动力输入动力输入传动路线传动路线动力输出动力输出在在计计算算传传动动比比大大小小之之前前要要先先学学会会分分析析传传动动路路线线例例1 1 如图所示轮系，分析该轮系传动路线。如图所示轮系，分析该轮系传动路线。解解 该轮系

11、传动路线为：该轮系传动路线为：2 2、传动比计算、传动比计算以前述两级齿轮传动装置为例，求其总传动比。以前述两级齿轮传动装置为例，求其总传动比。即即定轴轮系的传动比等于首末两轮的转速之比。定轴轮系的传动比等于首末两轮的转速之比。由上式可知，定轴轮系的传动比为：由上式可知，定轴轮系的传动比为：平行轴平行轴定轴轮系中，若以定轴轮系中，若以1 1表示首轮，以表示首轮，以k k轮轮表示末轮，外啮合的对数为表示末轮，外啮合的对数为m,m,则总传动比为：则总传动比为：当结果为当结果为正正，表示首末两轮回转方向，表示首末两轮回转方向相同相同。当结果为当结果为负负，表示首末两轮回转方向，表示首末两轮回转方向相

12、反相反。注：转向也可用箭头在图上依次画出来确定。注：转向也可用箭头在图上依次画出来确定。例例2 2 如图所示轮系，已知各齿轮齿数及如图所示轮系，已知各齿轮齿数及n n1 1转转向，求向，求i i1919和判定和判定n n9 9转向。转向。1 13 36 68 89 97 75 54 42 2为为正正，首末两轮回转方向，首末两轮回转方向相同相同。惰轮惰轮解：解：转向也可通过在图上依次画箭头来确定。转向也可通过在图上依次画箭头来确定。注：齿轮注：齿轮z z2 2的大小对总传动比的大小对总传动比i i1919毫无影响，叫惰轮。毫无影响，叫惰轮。惰轮（中间轮或过桥轮）的应用惰轮（中间轮或过桥轮）的应用

13、惰轮（中间轮或过桥轮）的应用惰轮（中间轮或过桥轮）的应用惰轮惰轮惰轮惰轮加加奇奇数个惰轮，首数个惰轮，首末两轮转向末两轮转向相同相同。加加偶偶数个惰轮，首数个惰轮，首末两轮转向末两轮转向相反相反。惰轮只改变从动轮回转方向，不改变传动比大小。惰轮只改变从动轮回转方向，不改变传动比大小。知识链接2 25 57 76 64 43 31 1例例3 3 如图所示，已知如图所示，已知z z1 1=24=24，z z2 2=28=28，z z3 3=20=20，z z4 4=60=60，z z5 5=20=20，z z6 6=20=20，z z7 7=28=28，齿轮，齿轮1 1为主动件。为主动件。分析该机

14、构的传动路线；求传动比分析该机构的传动路线；求传动比i i1717；若齿轮；若齿轮1 1转向已知，试判定齿轮转向已知，试判定齿轮7 7的转向。的转向。分析分析 该轮系传动路线为：该轮系传动路线为：解解 根据公式根据公式结果为负值，说明从动轮结果为负值，说明从动轮7 7与主动轮与主动轮1 1的转向相反。的转向相反。各轮转向如图中箭头所示。各轮转向如图中箭头所示。惰轮惰轮2 25 57 76 64 43 31 1空间定轴轮系传动比空间定轴轮系传动比传动比的大小：传动比的大小：首末二轴转向关系判别：首末二轴转向关系判别：箭头法判断，如图所示箭头法判断，如图所示齿轮齿轮1和和5转向相反转向相反1 12

15、34543传动比绝对值计算公式同平面定轴轮系传动比绝对值计算公式同平面定轴轮系用箭头法标定各轮的转向用箭头法标定各轮的转向输输入入输输出出构构件件的的轴轴线线平平行行且且转转向向相相同同时时，传传动动比比为为正正;转转向向相反相反,则传动比为负则传动比为负(最后通过箭头法判断后补充上去最后通过箭头法判断后补充上去)轴线不平行的构件间的传动比轴线不平行的构件间的传动比,没有没有+、-12345612345678方向如图所示方向如图所示方向如图所示方向如图所示三、定轴轮系中任意从动齿轮转速的计算三、定轴轮系中任意从动齿轮转速的计算由由 定轴轮系的传动比：定轴轮系的传动比：得得 定轴轮系中任意从动轮

16、转速定轴轮系中任意从动轮转速n n末末：10101 12 23 34 45 59 96 67 78 81 1条条3 3条条1 1条条问：问：轴可获得几种转速？轴可获得几种转速？解：解：（1）找出各轴间传动线路的数量。找出各轴间传动线路的数量。（2）一般情况下，变速级数等于各轴间传动）一般情况下，变速级数等于各轴间传动线路数量的连乘积。线路数量的连乘积。因此因此轴可获得轴可获得1 13 31=31=3种转速。种转速。变速级数的判定6-7-86-7-8为三联滑移齿轮为三联滑移齿轮滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构分别求出该变速机构中分别求出该变速机构中轴的三种转速各为多少？轴的三种转速各为多少？分析

17、分析 该变速机构的传动路线为该变速机构的传动路线为:（n n）（n n）(1)5-6(1)5-6啮合时啮合时 n n(2)4-7(2)4-7啮合时啮合时 n n(3)3-8(3)3-8啮合时啮合时 n n 例4解：解：轮系末端是齿条传动的计算轮系末端是齿条传动的计算轮系末端是齿条传动的计算轮系末端是齿条传动的计算简易机床拖板箱传动系统简易机床拖板箱传动系统末轮末轮z z的转速为：的转速为：末轮末轮z z的移动速度为：的移动速度为：输入轴每回转一周，末轮输入轴每回转一周，末轮z z沿沿齿条的移动距离为：齿条的移动距离为：末轮末轮z z的模数的模数末轮末轮z z的齿数的齿数特例练习练习1 1、如图

18、所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统。、如图所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统。已知：已知：带轮直径带轮直径D D1 1=D D2 2=180mm,z=180mm,z1 1=4545，z z2 2=7272，z z3 3=3636，z z4 4=8181，z z5 5=5959，z z6 6=5454，z z7 7=2525,z z8 8=8888.试求：试求：当电动机转速当电动机转速n n1 1=1443r/mm1443r/mm时，主轴时，主轴的各级转速。的各级转速。1-31-3和和5-75-7为为双联双联滑移齿轮滑移齿轮1 1条条2 2条条2 2条条D D1 12 24 48 86 6D

19、 D2 23 31 17 7 5 5分析分析 该变速机构的传动路线为该变速机构的传动路线为:（n n）轴可获得轴可获得1 12 22=42=4种转速。种转速。D D1 12 24 48 86 6D D2 23 31 17 7 5 5（1 1）1-21-2和和5-65-6啮合啮合（2 2）1-21-2和和7-87-8啮合啮合（4 4）3-43-4和和5-65-6啮合啮合（3 3）3-43-4和和7-87-8啮合啮合n n n n n n n n 解：解：练习练习 2 2、如图所示，已知：、如图所示，已知：z z1 1=16=16，z z2 2=32=32，z z3 3=20=20，z z4 4=

20、40=40，蜗杆，蜗杆z z5 5=2=2，蜗轮，蜗轮z z6 6=40=40，n n1 1=800=800 r/minr/min。试分析该传动机构的传动路线；计算蜗。试分析该传动机构的传动路线；计算蜗轮的转速轮的转速n n6 6并确定各轮的回转方向。并确定各轮的回转方向。解：解：1 12 23 34 45 56 6分析分析 该变速机构该变速机构的传动路线为的传动路线为:（n n）小小结结定轴轮系中各轮转向的判断方法：定轴轮系中各轮转向的判断方法：平行轴传动的定轴轮系：平行轴传动的定轴轮系：1 1、用标注箭头来确定；、用标注箭头来确定；2 2、当外啮合齿轮的对数为、当外啮合齿轮的对数为偶偶数，

21、数，则首末两轮转向则首末两轮转向相同；相同；为为奇数奇数时，则转向时，则转向相反。相反。非平行轴传动的定轴轮系：非平行轴传动的定轴轮系：只能用标注箭头来确定。只能用标注箭头来确定。定轴轮系的传动比为：定轴轮系的传动比为：小小结结1 1、定轴轮系中任意从动轮转速、定轴轮系中任意从动轮转速n n末末：2 2、轮系末端是齿条传动、轮系末端是齿条传动的计算的计算末轮末轮z z的移动速度为：的移动速度为：输入轴每回转一周，末轮输入轴每回转一周，末轮z z沿沿齿条的移动距离为：齿条的移动距离为：模数、齿数模数、齿数周转轮系与定轴轮系的周转轮系与定轴轮系的区别：区别：是否存在转臂是否存在转臂转化轮系：转化轮

22、系：周转轮系加周转轮系加上上-w wH (-nH)运动后变运动后变成的成的定轴轮系定轴轮系1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH第七章 轮系第三节第三节 周转轮系周转轮系及其及其传动比传动比周转轮系传动比分析周转轮系传动比分析转化轮系传动比转化轮系传动比：对于对于F=1的行星轮系，的行星轮系，若若n3=0,有有1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH123H构件构件原机构原机构转化机构转化机构(定轴定轴)n1n2n3nH转化机构法：转化机构法：-nH周转轮系传动比周转轮系传动比转化轮系传动比：转化轮系传动比：实际轮系传动比：实际轮系传动比：抓住要领!写转化轮系传动比写转化轮系传动比定

23、义及大小，定义及大小，1,K,H轴线必须平行轴线必须平行注意注意注意注意：转向判别用：转向判别用号，判别错误影响号，判别错误影响糟糟矣，千万当心也矣，千万当心也!例题例题1 1如图所示。已知如图所示。已知:z1=100,z2=101,z2=100,z3=99试求传动比试求传动比 iH1分析：分析：轮系类型轮系类型周转轮系周转轮系注意周转轮系，注意周转轮系，不管求解什么，不管求解什么，一定用一定用转化机构法转化机构法，记住，记住“要要领领”例题例题1H223解：解：n3=0将将z3改为改为100：例题例题2 2如图所示。已知如图所示。已知:z1=48,z2=48,z2=18,z3=24,n1=2

24、50 r/min,n3=100 r/min,转向如图转向如图试求试求nH的大小和方向的大小和方向分析：分析：轮系类型轮系类型锥齿轮组成的周转轮系锥齿轮组成的周转轮系转化机构中各轮转向用箭头判断转化机构中各轮转向用箭头判断例题例题解：解：1223Hn1Hn2Hn3Hn1n3讨论：讨论：是否可以将是否可以将n1代为负，代为负，n3代为正代为正？试算，分析结果。试算，分析结果。nH=50 r/min?转向同转向同n1例题例题3 3如图所示。已知如图所示。已知:z1,z2,z3,z4,z5,n1求：求：i15、n5分析：分析：轮系类型轮系类型周转轮系周转轮系例题例题解：解：2134H5下课！2024年

25、3月20日双排外啮合行星轮系中，双排外啮合行星轮系中，已知：已知：z1 1=100=100，z2 2=101=101，=100=100，z3 3=99=99。求传动比求传动比 H1H1?解：解：例题：例题：空间轮系空间轮系中，中，已知：已知：z z1 1=35=35，z z2 2=48=48，=55=55，z z3 3=70=70，n n1 1=250r/min=250r/min，n n3 3=100r/min=100r/min，转向如图。转向如图。试求系杆试求系杆H H 的的转速转速n nH H的大小的大小和转向和转向?例题：例题：解：解：由于由于n n1 1，n n3 3转向相反，若令转向

26、相反，若令n n1 1为正，为正，n n3 3以负值代入，有：以负值代入，有：计算结果为计算结果为“+”，说明，说明n nH H与与n n1 1转向相转向相同。同。轮系中，各轮齿数已知，轮系中，各轮齿数已知，n1 1=250r/min=250r/min。试求系杆试求系杆H H的转速的转速nH H的大小和转向的大小和转向?周转轮系：周转轮系：、3、4和和H定轴轮系：定轴轮系：1 1、2 2因为：因为：故，联立求解得：故，联立求解得：式中式中“”号说明号说明 nH H 与与 n1 转向相转向相反。反。例题：例题：解：解：解：解：周转轮系：周转轮系：1 1、3 3和和H定轴轮系：定轴轮系：、4 4、5 5例题：例题：因为因为 式中式中“”号说明号说明n5 5与与n1 1转向相转向相反。反。电动卷扬机减速器的运动简图。电动卷扬机减速器的运动简图。已知各轮齿数为：已知各轮齿数为：z1 1=24=24，z2 2=52=52，=21=21，z3 3=78=78，=18=18，z4 4=30=30，z5 5=78=78。试求传动比。试求传动比?