2016机械设计基础（高教第五版）精品教案：第5章轮系.docVIP

第5章 轮 系 一、教学目的： 通过本章的学习，达到了解了解轮系的类型、定轴轮系、周转轮系与复合轮系传动比计算、几种特殊行星齿轮传动等等问题的目的。 二、教学方法： ?????? 黑板教学与多媒体教学相结合 三、教学手段： ?????? 课堂教学和课后辅导相结合 四、学时分配： ?????? 讲课学时为4学时 五、重点、难点： ?????? 5.2节、53节与5.4节重点讲解 ?????? 难点：定轴、周转与复合轮系的传动比计算问题 六、作业布置： ?????? 习题5-6至5-10 七、辅导安排： ?????? 课后安排辅导 八、教学内容 5.1 轮系的类型 由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式。在精密机械中，为了将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速，或者为了获得很大的传动比，常采用一系列互相啮合的齿轮（包括圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆蜗轮等各种类型的齿轮）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。轮系可以分为： 1???????? 定轴轮系；2 周转轮系。 5.1.1 定轴轮系 定轴轮系：轮系在传动时，所有齿轮轴线的位置都是固定的。如下图所示 定轴轮系 5.1.2 周转轮系 周转轮系：至少有一个齿轮的轴线可以绕另一齿轮的固定轴线转动的轮系。如下图所示。 周转轮系 复合轮系：既包含有定轴轮系部分，又包含有周转轮系部分的轮系。 5.2 定轴轮系传动比计算 在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，用表示。 下标a，b为输入轴和输出轴的代号。即 表示齿轮传动的转向关系有用正负号表示或用画箭头表示两种方式。对于平行轴定轴轮系，其转向关系用正负号表示: 转向相同，传动比取正号；转向相反，传动比则取负号。对于非平行轴定轴轮系，各轮转动方向用画箭头表示。 回过去再看前面的定轴轮系图，定轴轮系由圆柱齿轮组成，各轮的轴线互相平行。输入轴与主动轮1固联，输出轴与齿轮5固联，该轮系传动比就是输入轴与输出轴的转速比。 若已知轮系中各轮的齿数，则为了计算轮系的传动比，可先计算各级齿轮的传动比，分别为 其中， 式中“?”表示外啮合时主、从动轮转向相反；“+”表示内啮合时主、从动轮转向相同。将上述各式相乘后得 故轮系的传动比为 轮系传动比的正负号（首、末两轮的转向），还可在图上根据内啮合（转向相同）、外啮合（转向相反）的关系，依次画上箭头来确定。由图7-1所示可以看出，齿轮1和齿轮5的转向相反，所以为负。 在前面定轴轮系图中所示的轮系中，齿轮4同时和两个齿轮啮合，它既是前一级的从动轮，又是后一级的主动轮。齿轮4的齿数不影响轮系传动比的大小，但它却使外啮合次数改变，从而改变了传动比的符号，即改变了轮系的从动轮转向。这种齿轮称为惰轮。 来学习下面的例题。 例 在前面定轴轮系图中所示的轮系中，已知= 20，= 40， = 30，= 60，= 25，= 30，= 50，均为标准齿轮传动。若已知轮1的转速= 1440 r/min，试求轮5的转速。 解: 此定轴轮系各轮轴线相互平行，且齿轮4为惰轮，齿轮系中有三对外啮合齿轮， 由前面得出的式子得 再来学习下面的另外一个例题。 例 在下图所示的含有空间齿轮的定轴轮系中，设已知= 16，= 32， = 20，= 40， = 2，= 40，均为标准齿轮传动。已知轮1的转速= 1000 r/min，试求轮4的转速及转动方向。 解: 右图所示的定轴轮系中含有空间齿轮机构，其传动比的大小仍可用定轴轮系的传动比计算公式计算。但因各轮轴线并不全部相互平行，故不能用来确定主动轮与从动轮的转向，必须用画箭头的方式在图上标注出各轮的转向。 一对互相啮合的圆锥齿轮传动时，在其节点处的圆周速度是相同的，所以表示两轮转向的箭头要么同时指向啮合点，要么同时背离啮合点。 于是利用前面式子得 轮4的转向如图所示，为逆时针方向转动。 5.3 周转轮系传动比计算 5.3.1 周转轮系的组成 请见下图周转轮系的组成。 周转轮系的类型 齿轮1和3以及构件H各绕固定的且互相重合的几何轴线，及转动，而齿轮2则空套在构件H的小轴上。当构件H转动时，齿轮2一方面绕自身的几何轴线转动（自转），同时又随构件H绕固定的几何轴线转动（公转）。从轮系的定义可知，这是一个周转轮系。在周转轮系中，既作自转又作公转的齿轮2称为行星轮；支持行星轮作自转和公转的构件H称为转臂或行星架；而轴线位置固定的齿轮1和3则称为中心轮或太阳轮。每个单一的周转轮系具有一个转臂，中心轮的数目不超过两个。 上图(a)所示的周转轮系，两个中心轮都能转动，轮系的自由度为2，即需要两个原动件。 这种周转轮系称为差动轮系。若固定住其中一