7.1齿轮系及其分类在线视频

今天我们讲第七章齿轮系及其设计

在上一个章节里面

我们研究了齿轮传动的啮合原理

以及一对齿轮传动的几何设计问题

但在工程实际里面

为了要满足各种不同的工作要求

只用一对齿轮进行传动往往是不够的

你比如说我们一对圆柱齿轮传动

它的传动比一般是不能够大于5到7的

那么大家再想想我们的手表

我们的手表是12个小时

时针转1圈

分针转12圈

秒针要转720圈

所以它们之间的传动比的关系就是12 60

那么整个系统总的传动比就是720

这么大的传动比

如果我们只靠一对齿轮就很难实现了

手表的实际结构我们大家都很清楚的

可以看到它不止一对齿轮

还有在一些设备里面还需要变速、换向

你比如说我们汽车里面的变速器

要完成复杂的变速和换向

用一对齿轮当然也是很难实现的

那么我们可以看到

图中就是实际的结构及形式了

它也是用很多齿轮来共同完成所要求的任务的

这种由一系列齿轮所组成的传动系统

我们就称为齿轮系

简称轮系

一般是介于原动机和执行机构之间

把原动机的运动和动力传递给执行机构的

再一个轮系里面

可以同时包括圆柱齿轮圆锥齿轮

还有我们学到的蜗杆蜗轮

各种类型的齿轮

比如我们现在看到的这个轮系

还有我们所看见的这个

发射红宝石导弹所设计的这种快速反应装置

都用到了各种各样的齿轮组成的轮系

所以在这一章里面我们到底要学哪些内容

我们要了解的

就是定轴轮系和它的传动比的计算

还有周转轮系以及它传动比的计算

复合轮系传动比的计算以及整个轮系它的功用

所以对这个章节里面

需要大家重点了解的内容有这样一些

首先要了解各种轮系它的组成和运动的特点

要学会判断一个已知的轮系

它到底是属于哪一种轮系

要熟练掌握各种轮系它的传动比的计算方法

能够确定主从动轮的转向关系

还要了解各种轮系的功能

学会根据工作的要求来选择轮系的类型

在这一章里面

我们重点就是要讲各种轮系传动比的计算

根据轮系在运转过程中

各个齿轮它的轴线在空间位置

是否是变动的

轮系它分了以下几类

第一个

我们称为定轴轮系

如图所示的轮系里面电动机它带动齿轮一转动

通过一系列齿轮传动

就带动从动齿轮5转动了

在这个轮系中虽然有多个齿轮

但是我们仔细观察一下就可以看到

轮系运转的过程里面

所有的齿轮的轴线

它的几何位置相对于机架都是固定不动的

这种轮系我们就称为定轴轮系

大家可以把我们的这个图

它的简图也可以画一下

复习一下我们前面的章节所讲的内容

第二个

周转轮系

我们现在看到的这个图

这个轮系里面齿轮1和3

它的轴线是相重合的

它们都为定轴齿轮

而齿轮2

它的轴线装在构件H的端部

在构件H的带动下面

它可以绕着齿轮1，3的轴线做圆周运动

在轮系运转的过程里面

至少有一个齿轮的轴线

它的几何位置是不固定的

而是绕着其它的定轴齿轮的轴线回转的

这种轮系

我们就把它称为周转轮系

由于齿轮2它绕着自己的轴线做自转

又绕着定轴齿轮1，3的轴线做公转

就像行星绕着太阳的运行

所以说我们也把齿轮2称为行星轮

行星轮所绕之公转的定轴齿轮1和3

我们又把它称之为太阳轮

也叫做中心轮

而带动行星轮作公转的这个构件H

我们称为系杆

也叫做转臂或者是行星架

中心轮1和3以及系杆H

它们的回转轴线都是固定

而且通常是重合的

一般就以它们作为运动的输入或者是输出构件

所以说我们把它也称为周转轮系的基本构件

按周转轮系所具有的自由度数目的不同

周转轮系还可以做进一步的划分

先我们看自由度不同

划分为两类

第一个

行星轮系

大家可以仔细观察一下这个轮系它的运动

那么我们可以看到在这里面

中心轮3是固定不动的

我们可以算一下整个轮系的自由度

最后算下来的自由度应该为1

所以为了要确定整个轮系的运动

我们只需要给这个轮系一个自由度

那么这个轮系它就能够有规律地运动了

第二种是差动轮系

这个时候的中心轮3就不再固定了

那么要使它具有确定的运动的话

我们需要在基本构件里面要给两个构件一个运动

也就是说这个差动轮系需要两个原动件

那怎么来区别这个轮系

是行星轮系还是差动轮系

当然我们可以做自由度的计算

那么最简单的办法就是看中心轮是否是转动的

如果两个中心轮都是转动的

就应该是差动轮系

如果其中的一个中心轮是固定的

就应该是行星轮系

行星传动机构

它的体积比较小

重量比较轻

传动比比较大

当然承载能力也是比较强的

传动的效率也是比较高的

由于这样的优点

随着我们国家科学技术的日益进步

那么也出现了很多的行星齿轮传动系统

我们简单介绍一下

你比如说渐开线少齿差行星齿轮传动

还有谐波齿轮传动以及摆线针轮行星传动

它的应用也是越来越多了

摆线针轮行星传动

它的行星轮的齿廓曲线不是渐开线

而是变态外摆线

中心类齿轮它采用了针齿

所以说也称为针轮

摆线针轮行星传动由此而得名

它具有减速比大

一级减速 是到9到115

多级还可以获得更大的减速比

结构很紧凑

传动的效率也是比较高的

一般可以是90%到94%左右

传动比较平稳

承载能力也是比较高的

理论上来说有近半数的齿

是同时处于啮合状态的

所以它的使用的寿命比较长

因此越来越受到世界各国的重视

但是它主要的缺点就是加工工艺比较复杂

制造成本比较高

当然有兴趣的同学也可以参阅一下

饶振纲编著的《行星传动机构设计》一书

这个书对新型行星传动机构的传动原理

结构形式

传动比计算

还有几何尺寸的设计等等

都做了系统的论述

是一本有关行星传动机构设计方面

内容十分丰富的一本专著

另外按照周转轮系里面

基本构件结构组成的不同

周转轮系还可以分为另外两种形式

第一个2K-H型机构

这里面的K代表的就是中心轮

H代表的是系杆

比如说我们现在看到的这个图

它具有两个中心轮是单排结构

另一个就是双排结构的

我们再来看这个图片

这是一个具有三个中心轮的周转轮系

由于在这个轮系里面三个基本构件

它是三个中心轮

而系杆H在这里面只起到一个支撑行星轮

而使它和中心轮保持啮合的这样一个作用

它是不起运动的传递力的这样一个作用的

所以说在型号里面它就没有用H了

就是3K型这样一个结构

所以对周转轮系来说

我们可以有两种划分形式

一个是按照自由度的不同

分类有行星轮系和差动轮系

按照基本轮系的结构组成的不同

我们又把它分为了2K-H型和3K型

第三个分类就是复合轮系

在工程实际里面

除了采用单一的定轴轮系

和单一的周转轮系以外

还常常采用既包含定轴轮系

又包含周转轮系

或者是由若干个周转轮系所组成的轮系

这种轮系

我们就把它称为复合轮系

我们可以看一下这两张图片

第一个图片我们可以看到

这个复合轮系它是由定轴轮系

和周转轮系所组成的一个复合轮系

而第二张图片

则是由两个周转轮系组成的复合轮系

所以轮系它分了有三种类型

第一个就是定轴轮系

第二个周转轮系

第三个就是复合轮系了

好了 今天我们的课就上到这