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机械原理齿轮系及其设计


可直接得出
对于齿轮系,设输入轴的角速度为ω1,输出轴的角 速度为ωm ,中间第i 轴的角速度为ωi ,按定义有:
i1m=ω1 /ωm
强调下标记法
当i1m>1时为减速, i1m<1时为增速。
i1m
1 m
1 2
2 3
3 4
m1 m
z2 z3 z4 zm z1 z2 z3 zm1
转化后所得轮系称为原轮系的 “转化轮系”
湖南建材高专专用
作者: 潘存云教授
将轮系按-ωH反转后,各构件的角速度的变化如下:
Байду номын сангаас构件
1 2
3 H
原角速度
ω1 ω2
ω3 ωH
转化作者后:潘的存云教角授 速度
ωH1=ω1-ωH ωH2=ω2-ωH ωH3=ω3-ωH ωHH=ωH-ωH=0
2 H
1 3
2
H
作者:潘存云教授
到ωm、ωn、ωH的计算结果。
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作者: 潘存云教授
如果是行星轮系,则ωm、ωn中必有一个为0(不妨 设ωn=0),则上述通式改写如下:
imHn
m H H
imH 1

imH 1 imHn 1 f ( z)
以上公式中的ωi 可用转速ni 代替: 两者关系如何?
ni=(ωi/2 π)60
=ωi
30 π
rpm
用转速表示有:
imHn
nmH nnH
nm nH nn nH
= f(z)
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作者: 潘存云教授
例二 2K-H 轮系中, z1=10, z2=20, z3=50
轮3固定, 求i1H 。

1)
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
1 H 0 H
2 H
i1H 1
齿轮2对传动比没有影响,但能改变从动轮的转向,
称为过轮或中介轮。
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作者: 潘存云教授
§11-3 周转轮系的传动比
基本构件:太阳轮(中心轮)、行星架(系杆或转臂)。
其它构件:行星轮。其运动有自转和绕中心轮的公转,类似行星运动,故得名。
类型:
2K-H型
由于轮2既有自转又有公转,故不
ω 能直接求传动比 3
z2z3 z1z2
z3 z1
50 10
5
1 3
模型验证
∴ i1H=6 , 小齿轮转6圈,系杆转1圈, 且两者转向相同。
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作者: 潘存云教授
例三 2K-H 轮系中, z1=z2=20, z3=60 2
1)轮3固定。求i1H 。
轮1逆转1圈,轮3顺转1圈
H
2)n1=1, n3=-1, 求nH 及i1H 的值。
1 3
转化后: 系杆=>机架, 周转轮系=>定轴轮系
可直接套用定轴轮系传动比的计算公式。
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作者: 潘存云教授
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
z2z3 z3
z1z2
z1
上式“-”说明在转化轮系中ωH1 与ωH3 方向相反。
通用表达式:
右边各轮的齿数为已知,左边三个基本构件的参数中,如果已知其中任意两个,
第十一章 齿轮系及其设计
§11-1 齿轮系及其分类 §11-2 定轴轮系的传动比 §11-3 周转轮系的传动比 §11-4 复合轮系的传动比 §11-5 轮系的功用 §11-6 行星轮系的类型选择及
设计的基本知识 §11-7 其他轮系简介
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作者: 潘存云教授
§11-1 轮系的类型
定义:由齿轮组成的传动系统-简称轮系
作者:潘存云教授
1
3)n1=1, n3=1, 求nH 及i1H 的值。 轮1、轮3各逆转1圈
3

1)
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
1 H 0 H
i1H 1
z2z3 z1z2
z3 z1
60 20
3
∴ i1H=4 , 齿轮1和系杆转向相同 轮1转4圈,系杆H转1圈。模型验证
作者: 潘存云教授
例一:已知图示轮系中各轮
齿数,求传动比 i15 。
解:1.先确定各齿轮的转向
2. 计算传动比
i15 = ω1 /ω5
过轮
=
z2 z3 z4 z5 z1 z2 z’3 z’4
z3 z4 z5 = z1 z’3 z’4
Z2 Z’3
Z1 作者:潘存云教授 Z4
Z’4 Z3
Z5
齿轮1、5 转向相反
1
1
2 2
对于空间定轴轮系,只能用画箭头的方法来确定从
动轮的转向。
2
1)锥齿轮
作者:潘存云教授
1
3
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作者: 潘存云教授
2)蜗轮蜗杆




伸出左手
3)交错轴斜齿轮 (画速度多边形确定)


O2
t
vp1
蜗 杆
O1
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vp2 O1
P 作者:潘存云教授 2
1
t
O2
2 1
2 1
伸出右手
所有从动轮齿数的乘积 =
所有主动轮齿数的乘积
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作者: 潘存云教授
二、首、末轮转向的确定
转向相反
两种方法:
ω1
ω2
1)用“+” “-”表 1 p 2

vp
适用于平面定轴轮系(轴线平行,
转向相同 p vp
ω1 作者:潘存云教授
1 2
ω2
两轮转向不是相同就是相反)。
外啮合齿轮:两轮转向相反,用“-”表示;
imHn
mH nH
m H n H
则可求得第三个参数。于是,可求得任意两个构件之间的传动比。
转化轮系中由 转化轮系中由
m至n各从动轮的乘积 m至n各主动轮的乘积
= f(z)
特别注意:
1.齿轮m、n的轴线必须平行。
2.计算公式中的“±” 不能去掉,它不仅表明转化
轮系中两个太阳轮m、n之间的转向关系,而且影响
内啮合齿轮:两轮转向相同,用“+”表
每一对外齿轮反向一次考 虑方向时有
设示轮。系中有m对外啮合齿轮,则末轮转向为(-1)m
所有从动轮齿数的乘积 i1m= (-1)m 所有主动轮齿数的乘积
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作者: 潘存云教授
2)画箭头
外啮合时: 两箭头同时指向(或远离)啮合点。
头头相对或尾尾相对。
内啮合时: 两箭头同向。
轮系分类
定轴轮系(轴线固定)
平面定轴轮系 空间定轴轮系
周转轮系(轴有公转)
差动轮系(F=2) 行星轮系(F=1)
复合轮系(两者混合)
本章要解决的问题: 1.轮系传动比 i 的计算; 2.从动轮转向的判断。
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作者: 潘存云教授
§11-2 定轴轮系的传动比
一、传动比大小的计算
一对齿轮: i12 =ω1 /ω2 =z2 /z1
3K型
2
H
作者:潘存云教授
-ωH
2 ω2
H
3
ω 作者:潘存云教授 H
1
ω1 1
3 轮1、3和系杆作定 轴转动
施加-ωH后系杆成为机架,原轮系转化为定轴轮系
反转原理:给周转轮系施以附加的公共转动-ωH后,不改变轮 系中各构件之间的相对运动, 但原轮系将转化成为一新的定
轴轮系,可按定轴轮系的公式计算该新轮系的传动比。
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