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机械设计基础(第12章)


轮,根据公式可得
i 15
n1 n5
(1)2
z3z5 z1 z3'
因齿轮1、2、3的模数相等,故它们之间
的中心距关系为
m 2
( z1

z2
)

m 2
(z3

z2
)
因此: z1 z2 z3 z2
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1.2 空间定轴齿轮系传动比的计算
同理: 所以:
z3 z1 2z2 20 2 20 60 z5 z3' 2z4 20 2 20 60
12.3 齿轮系的应用
若输入转速为n5,两车轮外径相等,轮距为2L,两轮转速分别为n1和n3, r为汽车行驶半径。当汽车绕图示P点向左转弯时,两轮行驶的距离不相等,其
转速比为:
n1 r L n3 r L
差速器中齿轮4、5组成定轴系,行星架H与齿轮4固联在一起,1-2-3-H
组成差动齿轮系。对于差动齿轮系1-2-3-H,因z1= z2= z3,有:
如果齿轮系运转时所有齿轮的轴线保持固定,称为定轴齿轮系,定轴齿 轮系又分为平面定轴齿轮系和空间定轴齿轮系两种。
设齿轮系中首齿轮的角速度为 A,末齿轮的角速度K , A 与 K 的比值用 iAK表示,即 iAK A / K ,则 iAK 称为齿轮系的传动比。
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
分类 通常将具有一个自由度的行星齿轮系称为简单行星齿轮系。
将具有二个自由度的行星齿轮系称为差动齿轮系。
差动齿轮系 简 单 行 星 齿 轮 系
12.2 行星齿轮系传动比的计算
12.2.2 行星齿轮系的传动比计算
现假想给整个行星齿轮系加一个与行 星架的角速度ωH,大小相等、方向 相反的公共角速度-ωH,则行星架H变 为静止,而各构件间的相对运动关系 不变化。齿轮1、2、3则成为绕定轴 转动的齿轮,因此,原行星齿轮系便 转化为假想的定轴齿轮系。
n5
n1(1)2
z1
z
'
3
z3 z5
1440 20 20 r / min 60 60
160r / min
n5为正值,说明齿轮5与齿轮1转向相同。
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.2 行星齿轮系传动比的计算
i 13
z 1 3
3
z1
12.4 其他新型齿轮传动装置简介
摆线针轮行星减速器图例
12.4 其他新型齿轮传动装置简介
12.4.2 谐波齿轮传动
谐波齿轮传动由三个基本构件组成,即具有内齿的刚轮、可产生较 大弹性变形的柔轮及波发生器。
12.5 减速器
减速器: 一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动 所组成的独立部件,常用作原动件与工作机之间的减速传动装置
12.2.1 行星齿轮系的分类
组成
齿轮1、3和构件H均绕固定的互相重合的几何轴线转动,齿轮2空套 在构件H上,与齿轮1、3相啮合
齿轮2既绕自身轴线自转又随构件H绕另一固定轴线(轴线O-O)公。 齿轮2称为行星轮构件H称为行星架。轴线固定的齿轮1、3则称为中心轮 或太阳轮。
12.2 行星齿轮系传动比的计算
12.5 减速器
12.5 减速器
2.蜗杆减速器
12.5 减速器
3.蜗杆-齿轮减速器
12.5 减速器
12.5 减速器
12.5.2 减速器传动比的分配
使各级传动的承载能力接近于相等 使减速器的外廓尺寸和质量最小 使传动具有最小的传动惯 量 使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等
12.5 减速器
i1H3
n1 nH n3 nH
z3 z1
1
nH

n1
n3 2
n1

r
r
L
n4
n4

nH

n1 n3 2
n3

r
r
L
n4
若汽车直线行驶,因n1= n3所以行
星齿轮没有自转运动,此时齿轮1、
2、3和4相当于一刚体作同速运动,
即n1=n3=n4=n5/i54= n5z5/z4
第12章 齿轮系
重点:齿轮轮系传动比的计算及转向的确定。 难点:1)周转轮系传动比计算,务必弄清周转轮系、转化 机构、定轴轮系三者间的关系。
2)复合轮系中如何正确地分清轮系中周转轮系的组 成部分。
有一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为齿轮系, 简称轮系。
一对齿轮传动可以视为最简单的轮系。轮系的作用是把原 动机的运动和动力按照需要传递给工作机构或执行机构。
该假想的定轴齿轮系称为原行星周转轮系的转化机构。转化机构中, 各构件的转速如右表所示:
12.2 行星齿轮系传动比的计算
转化机构中1、3两轮的传动比可以根据定轴齿轮系传动的计算方法得出
i1H3

1H

H 3
1 H 3 H
z3 z1
推广后一般情况,可得:
i
H AK

(1)m
联立各式,得
i1H
1 H
31
i1H为正值,说明齿轮1与系杆H转向相同。
12.3 齿轮系的应用
12.3.1 实现分路传动
利用齿轮系可使一个主动轴带动 若干从动轴同时转动,将运动从不同 的传动路线传动给执行机构的特点可 实现机构的分路传动。
如图所示为滚齿机上滚刀与轮坯 之间作展成运动的传动简图。滚齿加 工要求滚刀的转速n坯需满足的传动比 关系。主动轴I通过锥齿轮1轮齿轮2将 运动传给滚刀;同时主动轴又通过直 齿轮3轮经齿轮4—5、6、7—8传至 蜗轮9,带动被加工的轮坯转动,以满 足滚刀与轮坯的传动比要求。
杆H做成一体,其中: H 5
3


' 3
对于定轴齿轮系 对于行星齿轮系
i3'5
3' 5
z5 z3'
80 4 20
i1H3
1H

H 3
1 H 3 H
(1)1 z2 z3 z1 z 2'
48 90 6 24 30
12.2 行星齿轮系传动比的计算

所有从动轮齿数的连乘 所有主动轮齿数的连乘
积 积
12.2 行星齿轮系传动比的计算
注意事项: 1)A、K、H三个构件的轴线应互相平行,而且ω A、ω K、 ωH、 n必须将表示其转向的正负上。首先应假定各轮转动的同一正方 向,则与其同向的取正号带入,与其反向的取负号带入。
2)公式右边的正负号的确定:假想行星架H不转,变成机架。则 整个轮系成为定轴轮系,按定轴轮系的方法确定转向关系。
12.3 齿轮系的应用
12.3.3 实现换向传动
在主动轴转向不 变的情况下,利用惰轮 可以改变从动轴的转向。
如图所示车床上走 刀丝杆的三星轮换向机 构,扳动手柄可实现两 种传动方案。
12.3 齿轮系的应用
12.3.4 实现变速传动
在主动轴转速不变的情况下,利用齿轮系可使从动轴获得多种工作转速。
12.3.5 用于对运动进行合成与分解
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1.1 平面定轴齿轮系传动比的计算
一对齿轮的传动比大小为其齿数的反 比。若考虑转向关系,外啮合时,两轮转 向相反,传动比取“-”号;内啮合时,两 轮转向相同,传动比取“+”号;则该齿轮 系中各对齿轮的传动比为:
i 12
z 1 2
2
z1
z 3' i 3'4

2'3

3'4
45

12' 3'4 234
5

(1)3
z2 z3z4 z5 z1z2' z3' z4
i i i i 所以

12

2'3

3'4
45

12' 3' 4 234
5

(1)3
z2 z3z4 z5 z1z2' z3' z4
推广后的平面定轴齿轮系传动比公式为:
在差动齿轮系中,当给定两个基本构件的运动后,第三个构件 的运动是确定的。换而言之,第三个构件的运动是另外两个基本构件 运动的合成。
同理,在差动齿轮系中,当给定一个基本构件的运动后,可根 据附加条件按所需比例将该运动分解成另外两个基本构件的运动。
12.3 齿轮系的应用
如图所示为滚齿机中的差动 齿轮系。滚切斜齿轮时,由齿轮4 传递来的运动传给中心轮1,转速 为n1;由蜗轮5传递来的运动传 给H,使其转速为nH。这两个运 动经齿轮系合成后变成齿轮3的转 速n3输出。
因 Z1 Z3

i1H3
n1 nH n3 nH
Z3 Z1
1

n3 2nH n1
12.3 齿轮系的应用
如图所示的汽车后桥差速器即为分解运动的齿轮系。在汽车转弯时它 可将发动机传到齿轮5的运动以不同的速度分别传递给左右两个车轮,以 维持车轮与地面间的纯滚动,避免车轮与地面间的滑动磨擦导致车轮过度 磨损。
所有从动轮齿数的连乘积
n i 1K
1 所有主动轮齿数的连乘积
nK
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1.2 空间定轴齿轮系传动比的计算
一对空间齿轮传动比的大小 也等于两齿轮齿数的反比,所 以也可用(12.1)来计算空间 齿轮系的传动比,但其首末轮 的转向用在图上画箭头的方法, 如图所示
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