机械原理 第6章 轮系及其设计

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1、第6章轮系及其设计●6.1轮系及其分类●6.1.1定轴轮系●6.1.2周转轮系●6.1.3复合轮系●6.2定轴轮系的传动比●6.2.1传动比的计算●6.2.2主从动轮转向关系的确定●6.3周转轮系的传动比●6.3.1周转轮系传动比计算的基本思路●6.3.2周转轮系传动比的计算方法●6.3.3转化轮系传动比计算公式的注意事项●6.3.4周转轮系传动比计算举例●6.4复合轮系的传动比●6.4.1复合轮系传动比的计算方法●6.4.2复合轮系传动比计算举例●6.5轮系的功用●6.6行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择●6.7其他类型的行

2、星传动简介●6.7.1渐开线少齿差行星传动●6.7.2摆线针轮行星传动●6.7.3谐波齿轮传动●小结●思考题与习题●6.1轮系及其分类前面已就一对齿轮的啮合原理和几何设计问题进行了研究。但是，一对齿轮往往不能满足工程实际对传动系统提出的多种要求。在实际机械中，经常采用若干个彼此啮合的齿轮来传递运动和动力。这种由一系列齿轮组成的传动装置称为轮系。根据轮系运动时其各轮轴线的位置是否固定，可以将轮系分为以下几类。6.1.1定轴轮系在图6.1所示的轮系中，动力由齿轮1输入，通过一系列齿轮传动，带动齿轮5转动。在轮系运动过程中，各轮轴

3、线相对于机架的位置均固定不动。这种所有齿轮几何轴线的位置在运转过程中均固定不变的轮系，称为定轴轮系(或普通轮系)。●6.1.2周转轮系在图6.2所示的轮系中，齿轮1、3的轴线O1、O3固定且相重合，而齿轮2的转轴装在构件H的端部，在构件H的带动下绕齿轮1、3的轴线转动。这种在运转过程中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定的轮系，称为周转轮系。由于齿轮2既绕自己的轴线作自转，又随构件H绕定轴齿轮1、3的轴线作公转，就像行星的运动一样，故称其为行星轮；支持行星轮的构件H则称为系杆或行星架；而行星轮绕着公转的定轴齿轮1、3则称为中心

4、轮或太阳轮。在周转轮系中，通常以中心轮和系杆作为运动的输入或输出构件，故又其称为周转轮系的基本构件。根据周转轮系所具有的自由度数目的不同，周转轮系可进一步分为以下两类。1.行星轮系在图6.2所示的周转轮系中，若将中心轮3(或1)固定，则整个轮系的自由度。这种自由度为1的周转轮系称为行星轮系。为了使该轮系具有确定的运动，需要一个原动件。2.差动轮系在图6.2所示的周转轮系中，若中心轮1、3均不固定，则整个轮系的自由度。这种自由度为2的周转轮系称为差动轮系。为了使该轮系具有确定的运动，需要两个原动件。此外，周转轮系还可根据其基本

5、构件的不同加以分类。设轮系中的中心轮用K表示，系杆用H表示。由于图6.2所示轮系中有两个中心轮，所以又可称其为2K-H型周转轮系。而图6.3所示轮系又可称为3K型周转轮系，因其基本构件是1、3、4三个太阳轮，而行星架H只起支持行星轮2和的作用，不是基本构件，故在轮系的型号中不含“H”。在实际机械中采用最多的是2K-H型周转轮系。●6.1.3复合轮系在实际机械中所用的轮系，往往既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分(图6.4)，或者是由几部分周转轮系组成的(图6.5)，这种轮系称为复合轮系。下面介绍各种轮系传动比的求法。●6.

6、2定轴轮系的传动比所谓轮系的传动比，指的是轮系中输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比。传动比的确定包括计算传动比的大小和确定输入轴和输出轴的转向关系。●6.2.1传动比的计算现以图6.1所示的轮系为例来讨论定轴轮系传动比的计算方法。设齿轮1的轴为输入轴，齿轮5的轴为输出轴，各轮的角速度和齿数分别用1、2、3、4、5和z1、z2、z2'、z3'、z3‘、z4’、z4'、z5表示，则该轮系传动比i15的大小可如下计算。由图6.1可知，齿轮1到齿轮5之间的传动，是通过一对对齿轮依次啮合来实现的。为此，首先求出该轮系中各对

7、啮合齿轮传动比的大小。(a)(b)(c)(d)将以上各式两边分别连乘，可得即上式表明：定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积；其大小等于各对啮合齿轮中从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。由上述分析可知，任何定轴轮系输入轴A与输出轴B之间的传动比应为(6.1)从图6.1可知，齿轮4既和齿轮啮合，又和齿轮5啮合。相对于齿轮，它是从动轮，对于齿轮5，它又是主动轮。因此，z4同时出现在分子、分母中，可以消去。这表明齿轮4的齿数不影响传动比的大小。齿轮4却起着改变齿轮5转向的作用，称这种齿轮为惰轮。●6.2

8、.2主从动轮转向关系的确定轮系的传动比计算，不仅需要知道传动比的大小，还需要确定输入轴和输出轴之间的转向关系。下面分以下几种情况进行讨论。1.平面定轴轮系如图6.1所示，该轮系由圆柱齿轮组成，其各轮的轴线互相平行，这种轮系称为平面定轴轮系。在该轮系中各轮的转向不是相同就是相反，因此它的传动