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07 第六章 轮系及其传动比计算.ppt

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本课件讲解轮系的分类与传动比:定轴部分给出传动比大小与转向判定方法,周转部分用转化机构法把系杆变为机架,结合例题说明可获得很大传动比,并介绍周转轮系四条件设计与混合轮系联立求解。

第六章轮系机构封面,标示本章围绕定轴轮系、周转轮系与混合轮系传动比展开
第六章内容提要页,列出轮系分类、定轴与周转轮系传动比、应用设计及其他行星传动
轮系定义页,由一系列彼此啮合的齿轮组成用于原动机与执行机构间传递运动动力
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第1页:第六章封面

本页为第六章「轮系机构」封面,标示本章主题与篇章起始。

第2页:本章内容提要

  • 轮系的分类
  • 定轴轮系的传动比计算
  • 周转轮系的传动比计算
  • 混合轮系传动比计算
  • 其它行星传动简介
  • 定轴轮系的应用及设计
  • 周转轮系的应用及设计

第3页:轮系的定义

轮系:由一系列彼此啮合的齿轮组成的传动机构,用于原动机和执行机构之间的运动和动力传递。

第4页:轮系的分类

根据轮系在运转时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定,可将轮系分为三大类:定轴轮系、周转轮系、混合轮系。

第5页:定轴轮系

6.1.1 定轴轮系:轮系运转过程中,所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动,分为平面定轴轮系与空间定轴轮系。

第6页:周转轮系

6.1.2 周转轮系:在轮系运转过程中,至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定,而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。基本构件包括:1 中心轮(太阳轮)、2 行星轮、3 中心轮、H 系杆(转臂)。

第7页:差动轮系与行星轮系

根据轮系所具有的自由度不同,周转轮系又可分为:差动轮系(F = 2)与行星轮系(F = 1)。

第8页:轮系的基本构件类型

根据基本构件的不同,轮系可分为 2K-H 型、3K 型、K-H-V 型。

第9页:混合轮系

6.1.3 混合轮系:由定轴轮系和周转轮系、或几部分周转轮系组成的复杂轮系。

第10页:6.2 定轴轮系的传动比计算

本页为 6.2 节起始,介绍定轴轮系传动比的计算。

第11页:传动比大小与转向

6.2.1 定轴轮系的传动比:本节讨论传动比的大小与首末两轮的转向判定方法。

第12页:平面定轴轮系与惰轮

平面定轴轮系中各齿轮轴线相互平行;轮系中的惰轮只改变从动轮转向,不改变传动比的大小。

第13页:首末两轮轴线平行

空间定轴轮系——首末两轮轴线平行时,传动比方向判断:可用画箭头表示,也可在传动比大小前加正负号。

第14页:首末两轮轴线不平行

空间定轴轮系——首末两轮轴线不平行时,传动比方向只能用画箭头法在图中表示,不能加正负号。

第15页:转向判定方法小结

定轴轮系的传动比:大小按各对啮合齿轮从动轮齿数积与主动轮齿数积之比计算;转向用 ± 法(只适合所有齿轮轴线都平行的情况)或画箭头法(适合任何定轴轮系)。结果表示:输入、输出轴平行时用 ±,其它情况在图中画箭头表示。

第16页:定轴轮系的应用

定轴轮系的应用:

  • 获得较大的传动比
  • 实现相距较远轴间的运动
  • 实现变速、换向传动
  • 实现多路传动

第17页:实现大传动比

6.3.1 实现大传动比:通过多级定轴轮系串联,可获得单对齿轮难以达到的大传动比。

第18页:实现相距较远轴间的运动

6.3.2 实现相距较远轴间的运动:用一系列中间齿轮代替一对大齿轮,可在两轴相距较远时传递运动并节省材料与空间。

第19页:实现变速、换向传动

6.3.3 实现变速、换向传动:通过滑移齿轮等改变啮合路线,可得到不同的输出转速与转向。

第20页:实现多路传动

6.3.4 实现多路传动:由一根主动轴同时驱动若干条传动链,实现多路输出,例如滚齿机中的多路传动。

第21页:6.4 周转轮系的传动比计算

本页为 6.4 节起始,介绍周转轮系传动比的计算方法。

第22页:转化机构法的基本思路

周转轮系传动比计算的基本思路:给整个轮系加上 -ωH 的反转角速度,使系杆 H 变为机架,周转轮系即转化为定轴轮系,从而可直接用定轴轮系传动比的计算公式。

第23页:

第24页:转化机构的传动比

周转轮系转化机构的传动比可按定轴轮系方法求得,本页给出其表达式。

第25页:转化机构传动比的一般表达式

一般周转轮系转化机构的传动比:各轮齿数已知,就可确定 ω1、ωn、ωH 之间的关系;若已知其中两个,即可计算第三个,进而求出周转轮系的传动比。

  1. 该式是转化机构中齿轮 1 为主动轮、齿轮 n 为从动轮时的传动比,其大小和方向按定轴轮系方法判断。
  2. 表达式中 ω1、ωn、ωH 的正负号:若基本构件的实际转速方向相反,则 ω 的正负号应不同。

第26页:周转轮系计算例题一

例1:已知 z1 = 28、z2 = 18、z2′ = 24、z3 = 70,求 i1H。

第27页:周转轮系的大传动比

例题1结论:当系杆转 10000 转时,轮 1 才转 1 转,二者转向相同。此例说明周转轮系可获得很大的传动比。

第28页:周转轮系计算例题二

例2:已知 z1 = z2 = 48、z2′ = 18、z3 = 24,ω1 = 250 rad/s、ω3 = 100 rad/s,方向如图所示,求 ωH。

第29页:周转轮系的应用

6.5.1 周转轮系的应用:

  1. 用于增速(减速)传动
  2. 用于运动的合成
  3. 运动的分解
  4. 实现结构紧凑的大功率传动

第30页:增速与减速传动

周转轮系用于增速(减速)传动,典型实例为 K-H-V 行星减速器。

第31页:实现运动的合成

差动轮系 F = 2,两个输入、一个输出,可实现运动的合成(加法机构、减法机构),广泛用于机床、计算装置、补偿调整装置中。

第32页:实现运动的分解

周转轮系可实现运动的分解,典型实例为汽车后桥减速器,将两个车轮的转速差进行分配。

第33页:紧凑的大功率传动

周转轮系用于实现结构紧凑的大功率传动:由多个行星轮共同承担载荷,使结构紧凑、承载能力强。

第34页:周转轮系的设计

6.5.2 周转轮系的设计——各轮齿数的确定需满足四个条件:

  1. 传动比条件
  2. 同心条件
  3. 装配条件
  4. 邻接条件

第35页:传动比条件

周转轮系各轮齿数首先应满足传动比条件,即按给定传动比确定各轮齿数之间的比例关系。

第36页:同心条件

同心条件:要求两个中心轮与系杆的回转轴线重合,即各中心轮与行星轮的中心距满足相应关系。

第37页:装配条件

装配条件:要求若干个行星轮能够同时装入两中心轮之间并正确啮合,齿数与行星轮个数须满足相应关系。

第38页:邻接条件

邻接条件:相邻两个行星轮的齿顶圆不得相互干涉,即行星轮中心距应大于两齿顶圆半径之和。

第39页:6.6 混合轮系传动比计算

本页为 6.6 节起始,讨论混合轮系传动比的计算方法。

第40页:混合轮系的求解方法

计算混合轮系传动比时,既不能将整个轮系作为定轴轮系处理,也不能对整个机构采用转化机构的办法。求解方法:

  1. 首先将各个基本轮系正确地区分开来。
  2. 分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。
  3. 找出各基本轮系之间的联系。
  4. 将各基本轮系传动比方程式联立求解。

第41页:混合轮系计算例题一

例3:已知 z1 = 20、z2 = 30、z2′ = 20、z3 = 40、z4 = 45、z4′ = 44、z5 = 81、z6 = 80,求 i16。

第42页:电动卷扬机减速器例题

例题4:电动卷扬机减速器中,分析轮系组成——3′、4、5 构成定轴轮系,1、2-2′、3、5(H) 构成周转轮系;分别写出各基本轮系的传动比方程。

第43页:混合轮系联立求解

根据两个轮系之间的关系联立求解,可得电动卷扬机减速器的总传动比,并得出齿轮 1 与齿轮 5 的转向相同。

第44页:谐波齿轮传动

6.7.1 谐波齿轮传动:利用柔轮的可控弹性变形实现运动和动力传递,属于其他类型的行星传动。

第45页:摆线针轮行星传动

6.7.2 摆线针轮行星传动:由摆线轮与针轮啮合构成的行星传动,传动比大、结构紧凑。

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