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机械设计

轮系

时间:2015-08-28 15:17:52   作者:   来源:   阅读:4024   评论:0

一、轮系的类型

    一系列齿轮相互啮合组成的传动系统称为轮系。
1.轮系的分类
(1)定轴轮系:轮系中各个齿轮的回转轴线的位置是固定的。
(2)周转轮系:轮系中至少有一个齿轮的回转轴线的位置是不固定的,绕着其他构件旋转,则这种轮系称为周转轮系。周转轮系中的主要构件有:
①行星轮:在周转轮系中,轴线位置变动的齿轮,即既作自转又作公转的齿轮;
②行星架:支撑行星轮既作自转又作公转的构件,又叫转臂;
③中心轮:轴线位置固定的齿轮,又称为太阳轮。
其中行星架与中心轮的几何轴线必须重合。
根据轮系的自由度可将周转轮系分为:差动轮系,机构自由度为2;行星轮系,机构自由度为1。
2.轮系的主要功用有
(1)相距较远的两轴之间运动和动力的传递。
(2)实现变速传动。
(3)获得较大的传动比。
(4)进行运动的合成和分解

二、定轴轮系的传动比

    定轴轮系中,每个齿轮的几何轴线位置都是固定的,因此其传动比计算比较容易。需要指出的计算传动比时不仅包含数值计算,还要有指明轮子的转向。
1.传动比的数值计算
2.首末两轮转向的判断
    当首末两轮的轴线相平行时,两轮转向的异同可用传动比的正负表达。两轮转向相同时,传动比为“+”;两轮转向相反时,传动比为“-”。但是如果首末两轮的轴线不平行,则只能计算传动比的大小,首末两轮的转向用箭头表示。
    通常两轮的转向用箭头法判断,即假定首轮的转向(或依题意以给定的方向),用箭头在图示上表示,根据啮合情况,依次将每个轮子的转向在图示上标志出来,最后可以得到末轮的转向。一般画箭头时有以下原则:
(1)外啮合齿轮:两箭头相对或相背;
(2)内啮合齿轮:两箭头同向;
(3)圆锥齿轮:两箭头同时指向节点或同时背离节点;
(4)蜗杆传动:左手或右手定则——右旋蜗杆左手握,左旋蜗杆右手握,四指 ω1,拇指 ω2。
(5)同轴齿轮:两箭头同向。
    对所有齿轮轴线都平行的定轴轮系,也可以按照轮系中外啮合齿轮的对数来确定传动比为“+”或“-”。设从首轮到末轮中外啮合的齿轮的对数为 对,则首末轮传动比的计算公式为:
当数值为“+”时,表示首末两轮的转向相同,为“-”时,表示两轮的转向相反。
3.惰轮:在轮系中有一种齿轮,在啮合中,既是前一级啮合的从动轮,又是后一级的主动轮,它对传动比数值计算没有影响,但对轮子的转向却起着一定作用,这种齿轮称为惰轮,又称过桥齿轮

三、周转轮系的传动比

  周转轮系传动比的计算基本原则是给整个机构加上“﹣nH ”,将其转化为定轴轮系,按照定轴轮系传动比的计算方法进行计算。设 nG和 nK为周转轮系中任意两个齿轮G和K的转速,nH为行星架的转速,则基本的计算公式为:
    上式应用时要注意以下几点:
(1)此式只适用于齿轮G、K和行星架 nH的轴线相平行的场合。
(2)计算过程中,式中的“+”和“-”号一定不能省略。
(3)此式多用于求解 nG、nK 、nH或各个齿轮的齿数中的未知数。
(4)此式中的 指的转化轮系中齿轮 和 的传动比。在用此式将未知数求解后,可以求解周转轮系中的传比: iGK=nG/ nK。
4 复合轮系的传动比
    复合轮系是指该轮系中既有周转轮系部分,又有定轴轮系部分,因此计算的关键是,正确分解周转轮系和复合轮系,分别列出计算方程式,然后联立解出所要求的传动比。
那么分解轮系的关键有在于正确找出各个基本的周转轮系。找周转轮系的一般步骤是:
(1)找行星轮:即找轴线位置不固定的齿轮;
(2)确定行星架:支撑行星轮运转的构件;
(3)找中心轮:直接与行星轮相啮合的定轴齿轮。
    将周转轮系分出来后,剩下的就是定轴轮系了。

四、几种特殊的行星传动简介

1.渐开线少齿差行星传动
    这种传动通常由一个固定的中心轮,行星架和行星轮组成。其中行星架为输出轴。这种传动特点是传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻、加工容易,但承载能力低。
2.摆线针轮行星传动
    这种传动机构与渐开线少齿差行星传动机构原理基本相同,就是齿廓曲线不同。中心轮的内齿是带套筒的圆柱销形针齿,行星轮的齿廓是短幅外摆线的等距曲线。这种传动的特点除了具有渐开线少齿差行星传动的优点,同时承载能力大,传动平稳,轮齿齿廓磨损小,使用寿命长。
3.谐波齿轮传动
   这种传动机构中的行星轮可以产生较大的弹性形变,又叫柔轮。这种传动的特点是结构简单,承载能力大,传动平稳,齿侧间隙小,可以反向传动。但对柔轮抗疲劳强度要求较高。

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