重庆大学考研机械原理课件004;.ppt
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1、第四章 轮系及其设计,由一系列齿轮组成的齿轮传动系统称为轮系(Gear train)。 轮系应用举例,导弹发射快速反应装置,汽车后轮中的传动机构,第一节轮系的类型,轮系,定轴轮系,所有齿轮几何轴线位置固定,空间定轴轮系,平面定轴轮系,周转轮系,某些齿轮几何轴线有公转运动,行星轮系(F1),差动轮系(F2),复合轮系,由定轴轮系、周转轮系组合而成,平面定轴轮系 Gear train with fixed parallel axes,空间定轴轮系 Gear train with fixed non-parallel axes,行星轮系 Planetary gear train,差动轮系 Diffe
2、rential gear train,复合轮系 Combined gear train,复合轮系 Combined gear train,第二节 定轴轮系的传动比,轮系传动比的计算,包括确定iio的大小和输入轴与输出轴转向关系。,定义轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速度(或转速)之比,称为轮系的传动比(Train ratio),常用iio表示,即,1. 传动比大小的计算,图示轮系,齿轮1为主动轮,齿轮5为从动轮。,2. 主、从动轮转向关系的确定,通常用画箭头的方法确定,当轮系的主、从动轮轴线平行时,两者转向相同用“”号表示;两者转向相反,用“”号表示。,不影响轮系传动比大小,仅改变从动
3、轮转向的齿轮过轮,蜗杆蜗轮传动转向判断,右旋蜗杆,左旋蜗杆,第三节 周转轮系的传动比,周转轮系的组成 行星轮(Planet gear),输入输出构件 中心轮和系杆,按基本构件的不同,周转轮系还可分为2KH型周转轮系,3K型周转轮系等。在工程实际中应用最多的是2KH型的行星轮系。,基本构件 (Fundamental member),回转轴线有公转运动,中心轮(Central gear)K,又称为太阳轮(Sun gear) 系杆 (Crank arm)H,又称为行星架(Planet carrier),一、周转轮系的结构,两者回转轴线位置固定并且重合,2KH型行星轮系,3K型周转轮系,二、周转轮系的
4、传动比计算 1. 周转轮系传动比计算的基本思路,周转轮系,假想的定轴轮系,原周转轮系的转化机构,转化机构的特点 各构件的相对运动关系不变 转化方法 给整个机构加上一个公共角速度(H),周转轮系中所有基本构件的回转轴共线,可以根据周转轮系的转化机构写出三个基本构件的角速度与其齿数之间的比值关系式。已知两个基本构件的角速度向量的大小和方向时,可以计算出第三个基本构件角速度的大小和方向。,2. 周转轮系传动比的计算方法,求转化机构的传动比iH,转化机构,“”号表示转化机构中齿轮1和齿轮3转向相反,周转轮系传动比计算的一般公式 中心轮1、n,系杆H,是转化机构中1轮主动、n轮从动时的传动比,其大小和符
5、号完全按定轴轮系处理。正负号仅表明在该轮系的转化机构中,齿轮1和齿轮n的转向关系。,注意事项 , 齿数比前的“”、“”号不仅表明在转化机构中齿轮1和齿轮n的转向关系,而且将直接影响到周转轮系传动比的大小和正负号。 1、 n 和H是周转轮系中各基本构件的真实角速度,且为代数量。,行星轮系 其中一个中心轮固定(例如中心轮n固定,即n0),差动轮系 1、 n 和H三者需要有两个为已知值,才能求解。,定义 正号机构转化机构的传动比符号为“”。 负号机构转化机构的传动比符号为“”。,常见2KH型周转轮系及其 转化机构传动比计算,负号机构,负号机构,负号机构,负号机构,正号机构,正号机构,正号机构,例1
6、图示轮系,已知z1100,z2101,z2100,z399,求传动比iH1。又若z3100,其它各轮齿数不变, iH1又为多少?,解该轮系为正号机构的行星轮系,代入各轮齿数,z3=100,系杆H与齿轮转向相同,系杆H与齿轮转向相反,结论 当各轮齿数相差很小时,周转轮系可获得很大的传动比。 周转轮系输出构件的转向既与输入运动转向有关,又与各轮齿数有关。 周转轮系各轮的转向应通过计算确定。,例2 图示轮系,已知z115,z225,z220,z360,n1200rmin,n350rmin,试求系杆H的转速nH的大小和方向, n1、n3转向相同时; n1、n3转向相反时。,解该轮系为负号机构的差动轮系
7、n,n1、n3转向相同时,n1、n3转向相反时,系杆H与齿轮1、3转向相同,系杆H与齿轮3转向相同,例3 图示轮系,已知z120,z230,z250,z380,n150rmin,试求系杆H的转速nH。,解该轮系的转化机构为一空间定轴轮系,系杆H与齿轮1转向相同,第四节 复合轮系的传动比,2KH型周转轮系称为基本周转轮系(Elementary epicyclic gear train)。既包含定轴轮系又包含基本周转轮系,或包含多个基本周转轮系的复杂轮系称为复合轮系(Combined gear train)。,复合轮系的组成方式,串联型复合轮系(Series combined gear train
8、),前一基本轮系的输出构件为后一基本轮系的输入构件,封闭型复合轮系(Closed combined gear train),轮系中包含有自由度为2的差动轮系,并用一个自由度为1的轮系将其三个基本构件中的两个联接封闭,双重系杆型复合轮系(Combined gear train with double planet carrier),主周转轮系的系杆内有一个副周转轮系,至少有一个行星轮同时绕着3个轴线转动,1. 复合轮系传动比的计算方法 正确区分基本轮系; 确定各基本轮系的联系; 列出计算各基本轮系传动比的方程式; 求解各基本轮系传动比方程式。,区分基本周转轮系的思路,行星轮,系杆,中心轮,中心轮
9、,几何轴线与系杆重合,几何轴线与系杆重合,基本周转轮系,例4 图示轮系,各轮齿数分别为z120,z240,z220,z330,z480,求轮系的传动比i1H。,解区分基本轮系,行星轮系2、3、4、H,定轴轮系1 、2,组合方式,串联,定轴轮系传动比,行星轮系传动比,复合轮系传动比,系杆H与齿轮1转向相反,行星轮系,2. 复合轮系传动比计算举例,差动轮系,例5 图示电动卷扬机减速器,已知各轮齿数分别为z124,z233,z221,z378,z318,z430,z578,求传动比i15。,解区分基本轮系,差动轮系22、1、3、5(H),定轴轮系3、4、5,组合方式,封闭,定轴轮系传动比,差动轮系2
10、2、1、3、5(H),定轴轮系3、4、5,组合方式,封闭,定轴轮系传动比,差动轮系传动比,复合轮系传动比,齿轮5与齿轮转向相同,例6 图示轮系中,已知1和5均为单头右旋蜗杆,各轮齿数为z1 101,z2 99,z2 z4,z4 100,z5 100,n11rmin,方向如图。求nH的大小及方向。,差动轮系,解区分基本轮系,差动轮系2、3、4、H,定轴轮系1、 2、1、5、 5、4,组合方式,封闭,定轴轮系传动比,蜗轮2转动方向向下,差动轮系2、3、4、H,定轴轮系1、 2、1、5、 5、4,组合方式,封闭,定轴轮系传动比,蜗轮2转动方向向下,蜗轮4转动方向向上,差动轮系2、3、4、H,定轴轮系
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