机械设计基础第五章轮系

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1、第5章轮系§5—1轮系的类型在第四章齿轮机构屮，研究了一对齿轮的啮合原理和运动设计计算。在机械屮，为了获得很大的传动比，或者为了将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速等原因，常需要采用一・系列互相啮合的齿轮将输入轴和输出轴连接起来。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。轮系可以由各种类型的齿轮——圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等组成。仅由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式。伦系可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。1、定轴轮系如图5—1所示的轮系，传动时每个齿轮的儿何轴线相对于机架都是固定的，这种轮系称为定轴轮系。图5—1定轴轮

2、系图5_2周转轮系2、周转轮系如果轮系在转动过程屮，各齿轮中只少有一个齿轮轴线的位置并没有固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线冋转，这种轮系称为周转轮系。如图5—2所示的轮系，外齿轮1、内齿轮3都绕着自身固定轴线00冋转的，这种齿轮称为中心轮（或太阳轮）。齿轮2是活套在构件H的小轴上，而构件H可以绕固定轴线OO回转的。所以当轮系运转时，齿轮2—方而绕着自己的轴线OQ］回转，另一方面又随着构件H—起绕着固定轴线OO回转，就象行星的运动一样，兼有自转和公转，故称齿轮2为行星轮，而装有行星轮2的构件H则称为行星架（或转臂）。在周转轮系中，由于一般

3、都以中心轮和行星架作为运动的输入和输出构件,故又常称它们为周转轮系的基本构件。基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的。由上所述可见，一个周转轮系必须具有一个行星架，具有一个或几个行星轮，以及与行星轮相啮合的中心轮。§5-2定轴轮系及其传动比•对齿轮的传动比是指该对齿轮中主动轮的角速度（或转速）与从动轮的之比，即:由一对圆柱齿轮组成的齿轮机构，其传动比的大小为:CD?n2Z,女口图5・3a）所示，对于外啮合圆柱齿轮传动来说，从动轮2的转向与主动轮1相反，因此传动比计算值用负号表示，或在图上画出方向相反的箭头表示；如图5・3b）所示，对于内

4、啮合圆柱齿轮传动來说，从动轮2的转向与主动轮1相同,因此传动比计算值用正号表示，或在图上画出方向相同的箭头表示。图5・3b）内啮合圆柱齿轮传动图5-3d）蜗杆蜗轮當动对于圆锥齿轮传动和蜗杆蜗轮传动来说，由于两轮的轴线不平行，故两轮的转向不能用转向相同或转向相反來表示，因此在传动比计算时，齿数比前的正负号无意义。対与圆5坷5图5—1，平行抽定抽轮系的传动比计算由齿轮3，、4和4、5构成了两对外啮合齿轮传动,其屮齿轮4与齿轮于啮合时为从动轮，而与齿轮5啮合时又为主动轮，它们的传动比分别为：iT4=^=-^-将以上各式两边分別连乘，注意到=/

5、?/,®二®'得:•.••®n4i./•]«1——•—•—-—.—'12123农4'45—n2n3%n5轮系的传动比为:锥齿轮传动和蜗杆蜗轮传动，其两轮的转向，只能用画箭头的方法來表示。如图5・3c）所示，对于圆锥齿轮传动，由于两轮在节点处的圆周速度是大小相等且方向相同，故用以表达两轮转向的箭头方向或者是同时指向节点或者同时背离节点。如图5・3d）所示，对于蜗杆蜗轮传动，一般蜗杆为原动件，而蜗轮为从动件。蜗轮的转向将取决于蜗杆的螺旋线旋向和其转向。当蜗杆为左旋吋用左手定则，为右旋吋用右手定则。利用右手定则判定蜗轮转向时，其四指方向与蜗杆

6、转向一致，则拇指所示的相反方向即为蜗轮的转向。例如图5・3d）所示的蜗杆蜗车仑传动中，蜗杆为右旋，向上转动。蜗车仑的转向可以利用右手定则来判断。四指与蜗杆转动方向一致，其拇指所示的反方向，即蜗轮沿逆时针方向转动。按照上述规则，可以依次画出图5—1所示定轴轮系所有齿轮的转动方向。所谓轮系的传动比是指轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比。设轮系的输入轴角速度为a）“（或转速na）,输出轴角速度为（叫（或转速恥），则该轮系的传动比为：下血来分析定轴轮系的传动比计算。如图5—1，所示的平行轴定轴轮系，其中支承伦1的轴I为输入轴，支承轮5

7、的轴V为输岀轴。从轴I到轴V用齿轮1、2；23；34、5相联。先来分析各对齿轮的传动比：由齿轮1、2构成了一对外啮合齿轮，其传动比为：「12=凸~=一玉n2Z

8、由齿轮213构成了一对内啮合齿轮：其传动比为：z2.3=^=^~“3Z2上式表明:⑴定轴轮系的传动比等于组成该轮系中各对啮合齿轮传动比之连乘积；其数值等于各对齿轮中从动轮齿数的连乘积与主动齿轮齿数的连乘积之比。⑵对于平行轴系(轮系全部由圆柱齿轮组成)，其传动比的正负号，取决于轮系中外啮合齿轮的对数。由于在内啮合齿轮传动中两轮转向相同，故不影响轮系传动比的符号，而在外啮合齿轮传

9、动屮两轮的转向相反，一对外啮合齿轮传动就会改变轮系的转动方向一次。因此，若轮系屮有m对外啮合齿轮传动，则由输入轴到输出轴的转向应改变了m次。这吋齿数比之前应乘上(-l)m,以表示轮系的转向。如图5-1，所示