機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第七章 輪系設(shè)計(jì)

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1、第七章第七章 輪系設(shè)計(jì)輪系設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求重點(diǎn)與難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)分析典型例題分析典型例題分析自測試題自測試題教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求2.掌握輪系的主要類型掌握輪系的主要類型。1.了解各類輪系的組成、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用。了解各類輪系的組成、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用。3.熟練掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)熟練掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì) 算及主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定。算及主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定。4.一般了解減速器的主要類型與特性。一般了解減速器的主要類型與特性。5.了解減速器的結(jié)構(gòu)和潤滑。了解減速器的結(jié)構(gòu)和潤滑。輪系是工程中常用的傳動(dòng)系統(tǒng)，本章主要討論輪輪系是工程中常用的傳動(dòng)系

2、統(tǒng)，本章主要討論輪系的分類、傳動(dòng)比的計(jì)算和應(yīng)用，介紹了常用的減速系的分類、傳動(dòng)比的計(jì)算和應(yīng)用，介紹了常用的減速器及其結(jié)構(gòu)。器及其結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)與難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)分析 本章的本章的重點(diǎn)重點(diǎn)是：輪系傳動(dòng)比的計(jì)算；周轉(zhuǎn)輪系、混是：輪系傳動(dòng)比的計(jì)算；周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算是本章的合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算是本章的重點(diǎn)，重點(diǎn)，也是也是難點(diǎn)難點(diǎn)。1.定軸輪系定軸輪系：1）定軸輪系傳動(dòng)比的大?。┒ㄝS輪系傳動(dòng)比的大小其中，其中，A為首輪，為首輪，B為末輪。為末輪。2）定軸輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系）定軸輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系平面定軸輪系：平面定軸輪系中，所有齒輪的軸平面定軸輪系：平面定軸輪系中，所有齒輪的軸線都

3、平行。每經(jīng)過一次外嚙合，齒輪的轉(zhuǎn)向就改變線都平行。每經(jīng)過一次外嚙合，齒輪的轉(zhuǎn)向就改變一次，所以，通過數(shù)外嚙合的次數(shù)一次，所以，通過數(shù)外嚙合的次數(shù)m，在傳動(dòng)比大在傳動(dòng)比大小之前加上小之前加上(-1)m，結(jié)果為正，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向結(jié)果為正，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相同；結(jié)果為負(fù)，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。相同；結(jié)果為負(fù)，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。圖7-1空間空間定軸輪系：空間定軸輪系中，所有齒輪定軸輪系：空間定軸輪系中，所有齒輪的軸線不都平行。所以，不能數(shù)外嚙合次數(shù)來的軸線不都平行。所以，不能數(shù)外嚙合次數(shù)來判斷，只能在圖中用判斷，只能在圖中用畫箭頭畫箭頭的方式表示每個(gè)齒的方式表示每個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。箭頭方向一致，

4、表明首末兩輪輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。箭頭方向一致，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相同；反之，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)向相同；反之，表明首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。若若首末兩輪軸線平行，則在傳動(dòng)比大小前加上首末兩輪軸線平行，則在傳動(dòng)比大小前加上“”號，否則，若首末兩輪軸線不平行，傳號，否則，若首末兩輪軸線不平行，傳動(dòng)比大小前不加任何符號。如圖動(dòng)比大小前不加任何符號。如圖7-1所示。所示。1）設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中兩個(gè)中心輪分別為）設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中兩個(gè)中心輪分別為A 和和B，系桿為系桿為H，則周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為則周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為2.周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系：計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意注意：(1)(1)是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)

5、中，是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，a 輪主動(dòng)，輪主動(dòng)，b 輪從動(dòng)時(shí)的傳輪從動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比，其大小和正負(fù)完全按定軸輪系來處理。注意：動(dòng)比，其大小和正負(fù)完全按定軸輪系來處理。注意：在具體計(jì)算時(shí)必須標(biāo)注出在具體計(jì)算時(shí)必須標(biāo)注出 的正負(fù)號。的正負(fù)號。(2)a a、b b和和H是周轉(zhuǎn)輪系中各基本構(gòu)件的真實(shí)是周轉(zhuǎn)輪系中各基本構(gòu)件的真實(shí)角速度。對于差動(dòng)輪系來說，因它具有兩個(gè)自由度，角速度。對于差動(dòng)輪系來說，因它具有兩個(gè)自由度，因此在三個(gè)基本構(gòu)件中，必須有兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)因此在三個(gè)基本構(gòu)件中，必須有兩個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，機(jī)構(gòu)才具有確定的運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)規(guī)律已知，機(jī)構(gòu)才具有確定的運(yùn)動(dòng)，即a a、b b和和H三者中必須有兩個(gè)是已知

6、的，才能求出第三者。三者中必須有兩個(gè)是已知的，才能求出第三者。若已知的兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反，則在代入上式求解時(shí)，若已知的兩個(gè)轉(zhuǎn)速方向相反，則在代入上式求解時(shí)，必須一個(gè)代正值，另一個(gè)代負(fù)值，第三個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)必須一個(gè)代正值，另一個(gè)代負(fù)值，第三個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，應(yīng)根據(jù)計(jì)算的正負(fù)號來確定。動(dòng)方向，應(yīng)根據(jù)計(jì)算的正負(fù)號來確定。(3)對于行星輪系，由于其中一個(gè)中心輪是固定的對于行星輪系，由于其中一個(gè)中心輪是固定的（即角速度為（即角速度為0），），則可直接求出其余兩個(gè)基本構(gòu)則可直接求出其余兩個(gè)基本構(gòu)件間的傳動(dòng)比。件間的傳動(dòng)比。3.復(fù)合輪系復(fù)合輪系 復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算，既不能簡單地用定軸復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算，既不能

7、簡單地用定軸輪系的方法來處理，也不能對整個(gè)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)輪系的方法來處理，也不能對整個(gè)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的辦法。正確方法是構(gòu)的辦法。正確方法是:(1)正確區(qū)分各個(gè)基本輪系；正確區(qū)分各個(gè)基本輪系；(2)分別列出定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的方程式；分別列出定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的方程式；(3)找出各基本輪系之間的聯(lián)系；找出各基本輪系之間的聯(lián)系；(4)聯(lián)立求解以上各方程式，即可求得復(fù)合輪系的傳聯(lián)立求解以上各方程式，即可求得復(fù)合輪系的傳動(dòng)比。動(dòng)比。其中，關(guān)鍵是區(qū)分各個(gè)基本輪系，所謂基本輪系，其中，關(guān)鍵是區(qū)分各個(gè)基本輪系，所謂基本輪系，是指單一的定軸輪系和單一的周轉(zhuǎn)輪系。首先找出各是指單一的定軸輪系和單一

8、的周轉(zhuǎn)輪系。首先找出各個(gè)單一個(gè)單一的周轉(zhuǎn)輪系，即找出幾何軸線位置不固定的周轉(zhuǎn)輪系，即找出幾何軸線位置不固定的行星輪，支承行星輪的構(gòu)件為系桿，幾何軸線的行星輪，支承行星輪的構(gòu)件為系桿，幾何軸線與系桿重合且直接與行與系桿重合且直接與行輪相嚙合的定軸齒輪為中輪相嚙合的定軸齒輪為中心輪。找出所有基本周轉(zhuǎn)輪系后，剩余部分即為心輪。找出所有基本周轉(zhuǎn)輪系后，剩余部分即為定軸輪系。定軸輪系。4.減速機(jī)的結(jié)構(gòu)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)定位銷定位銷 為安裝方便，箱座和箱蓋用圓錐定位銷定為安裝方便，箱座和箱蓋用圓錐定位銷定 位，并用螺栓連接固緊。位，并用螺栓連接固緊。起蓋螺釘起蓋螺釘 為了便于揭開箱蓋，常在箱蓋凸緣上裝為了便于揭

9、開箱蓋，常在箱蓋凸緣上裝有起蓋螺釘。有起蓋螺釘。起吊裝置起吊裝置 為了便于吊運(yùn)，在箱體上設(shè)置有起吊裝為了便于吊運(yùn)，在箱體上設(shè)置有起吊裝置。箱蓋上的起吊孔用于提升箱蓋，箱座上的吊鉤置。箱蓋上的起吊孔用于提升箱蓋，箱座上的吊鉤用于提升整個(gè)減速器。用于提升整個(gè)減速器。觀察孔觀察孔 打開觀察孔蓋板，通過觀察孔可以檢查齒打開觀察孔蓋板，通過觀察孔可以檢查齒輪嚙合情況及向箱內(nèi)注油，平時(shí)用于觀察齒輪嚙合輪嚙合情況及向箱內(nèi)注油，平時(shí)用于觀察齒輪嚙合情況。情況。螺塞螺塞 箱座下部設(shè)有放油孔。換油時(shí)，通過放油孔箱座下部設(shè)有放油孔。換油時(shí)，通過放油孔排放污油和清洗劑，平時(shí)用螺塞堵住。排放污油和清洗劑，平時(shí)用螺塞堵住

10、。油標(biāo)油標(biāo) 為了便于檢查箱內(nèi)油面高低，箱座上設(shè)有油標(biāo)。為了便于檢查箱內(nèi)油面高低，箱座上設(shè)有油標(biāo)。通氣器通氣器 減速器工作時(shí)，由于箱內(nèi)溫度升高，空氣減速器工作時(shí)，由于箱內(nèi)溫度升高，空氣膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)受熱膨脹的空氣能自動(dòng)膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)受熱膨脹的空氣能自動(dòng)排出，以保持箱內(nèi)壓力平衡，不致使?jié)櫥脱仄史峙懦?，以保持箱?nèi)壓力平衡，不致使?jié)櫥脱仄史置娴忍帩B漏，因此在箱蓋上的觀察孔蓋板上裝有通面等處滲漏，因此在箱蓋上的觀察孔蓋板上裝有通氣器。氣器。5.潤滑潤滑軸承的潤滑軸承的潤滑 軸承的潤滑可采用脂潤滑和油潤滑，根軸承的潤滑可采用脂潤滑和油潤滑，根據(jù)軸承的據(jù)軸承的dn 值來確定。如果齒輪

11、圓周速度值來確定。如果齒輪圓周速度v v1.52m/s，滾動(dòng)軸承多采用脂潤滑；如果齒輪圓周速度滾動(dòng)軸承多采用脂潤滑；如果齒輪圓周速度v v 1.52m/s，滾動(dòng)軸承多采用飛濺潤滑，潤滑油被旋滾動(dòng)軸承多采用飛濺潤滑，潤滑油被旋轉(zhuǎn)的齒輪飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面上轉(zhuǎn)的齒輪飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面上的油槽中，沿油溝流入軸承，對軸承進(jìn)行潤滑。的油槽中，沿油溝流入軸承，對軸承進(jìn)行潤滑。齒輪的潤滑齒輪的潤滑 當(dāng)齒輪的圓周速度當(dāng)齒輪的圓周速度v v 12m/s(蝸桿傳動(dòng)的蝸桿傳動(dòng)的齒面相對滑動(dòng)速度齒面相對滑動(dòng)速度v v 10m/s)時(shí)，減速器中的齒輪一般時(shí)，減速器中的齒輪一般采用浸油潤

12、滑。為了避免攪油及飛濺損失過大能量，采用浸油潤滑。為了避免攪油及飛濺損失過大能量，齒輪的浸油深度一般不宜超過全齒高齒輪的浸油深度一般不宜超過全齒高(對于下置式蝸對于下置式蝸桿傳動(dòng)為蝸桿的全齒高桿傳動(dòng)為蝸桿的全齒高)，但不小于但不小于10mm。典型例題分析典型例題分析例例7-1 計(jì)算圖計(jì)算圖7-2所示輪系的傳動(dòng)比所示輪系的傳動(dòng)比iH1，并確定哪個(gè)構(gòu)件是并確定哪個(gè)構(gòu)件是輸出桿輸出桿H 及其轉(zhuǎn)向。已知各輪齒數(shù)及其轉(zhuǎn)向。已知各輪齒數(shù)z1=1，z2=40，z z2 2=2424，z3=72，z z3 3=1818，z4=114，蝸桿左旋，轉(zhuǎn)向蝸桿左旋，轉(zhuǎn)向n1如圖示。如圖示。圖7-2解解：(1)定軸輪系

13、定軸輪系(2)周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 B 為系桿為系桿H(3)混合輪系混合輪系例例7-2 圖示輪系中，已知圖示輪系中，已知z1=z3=z 4=z 4=20，z2=80，z5=60，求：求：i1B，并確定并確定B 的轉(zhuǎn)向。的轉(zhuǎn)向。圖7-3(2)解：解：(1)(3)B 的轉(zhuǎn)向?yàn)榈霓D(zhuǎn)向?yàn)椤Ｗ宰?測測 試試 題題一、一、判斷題（正確：判斷題（正確：T T，錯(cuò)誤：錯(cuò)誤：F F）2.周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比等于各對齒輪傳動(dòng)比的連乘積。周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比等于各對齒輪傳動(dòng)比的連乘積。1.定軸輪系的傳動(dòng)比等于各對齒輪傳動(dòng)比的連乘積。定軸輪系的傳動(dòng)比等于各對齒輪傳動(dòng)比的連乘積。3.減速器箱體上窺視孔的作用是觀看箱內(nèi)傳動(dòng)零件減速器

14、箱體上窺視孔的作用是觀看箱內(nèi)傳動(dòng)零件的嚙合情況和加注潤滑油。的嚙合情況和加注潤滑油。答答 案案7.減速器設(shè)置通氣器的目的是降低機(jī)體內(nèi)的溫升。減速器設(shè)置通氣器的目的是降低機(jī)體內(nèi)的溫升。4.在減速器上設(shè)置啟蓋螺釘?shù)哪康氖潜阌诎惭b機(jī)蓋。在減速器上設(shè)置啟蓋螺釘?shù)哪康氖潜阌诎惭b機(jī)蓋。5.減速器鑄造箱體適宜于成批生產(chǎn)，而單件生產(chǎn)時(shí)宜減速器鑄造箱體適宜于成批生產(chǎn)，而單件生產(chǎn)時(shí)宜用焊接箱體。用焊接箱體。6.減速器的放油螺塞一般采用細(xì)牙螺紋或圓錐管螺紋。減速器的放油螺塞一般采用細(xì)牙螺紋或圓錐管螺紋。二、二、選擇題選擇題1.1.圖圖7-4 所示輪系給定齒輪所示輪系給定齒輪1 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則齒輪則齒輪3

15、 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榈霓D(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)?。A.與與1 1相同相同 B.B.與與1 1相反相反 C.只根據(jù)題目給定的條件無法確定只根據(jù)題目給定的條件無法確定圖7-4 答答 案案2.圖圖7-5所示輪系屬于所示輪系屬于 輪系。輪系。A.定軸定軸 B.差動(dòng)差動(dòng) C.C.行星行星 D.D.復(fù)合復(fù)合圖7-53.圖圖7-6 所示輪系屬于所示輪系屬于 輪系。輪系。A.定軸定軸 B.差動(dòng)差動(dòng) C.C.行星行星 D.D.復(fù)合復(fù)合圖7-6 答答 案案4.圖圖7-7 所示輪系屬于所示輪系屬于 輪系。輪系。A.定軸定軸 B.差動(dòng)差動(dòng) C.C.行星行星 D.D.復(fù)合復(fù)合圖7-75.圖圖7-8 所示輪系是由所示輪系是由 組成。組成。A

16、.定軸輪系和行星輪系定軸輪系和行星輪系 B.定軸輪系和差動(dòng)輪系定軸輪系和差動(dòng)輪系 C.兩個(gè)行星輪系兩個(gè)行星輪系圖7-8 答答 案案6.圖圖7-9所示輪系是由所示輪系是由 組成。組成。A.蝸輪蝸桿和行星輪系蝸輪蝸桿和行星輪系B.蝸輪蝸桿和差動(dòng)輪系蝸輪蝸桿和差動(dòng)輪系C.一個(gè)行星輪系一個(gè)行星輪系圖7-97.在齒輪減速器箱蓋上設(shè)置啟蓋在齒輪減速器箱蓋上設(shè)置啟蓋螺釘?shù)哪康氖锹葆數(shù)哪康氖莀。A.便于調(diào)整軸承間隙便于調(diào)整軸承間隙B.便于裝配和拆卸箱蓋便于裝配和拆卸箱蓋C.便于拆卸時(shí)把箱蓋和箱座分開便于拆卸時(shí)把箱蓋和箱座分開D.上下箱之間保持準(zhǔn)確的相對位置上下箱之間保持準(zhǔn)確的相對位置 答答 案案8.圖圖7-1

17、0 所示為減速器中放油螺塞的結(jié)構(gòu)圖，圖所示為減速器中放油螺塞的結(jié)構(gòu)圖，圖_結(jié)構(gòu)便于放出污油又有良好的工藝性。結(jié)構(gòu)便于放出污油又有良好的工藝性。A.A B.B C.C D.A B C 中沒有一個(gè)中沒有一個(gè)9.減速器中潤滑油面高度必須經(jīng)常觀察與控制，因減速器中潤滑油面高度必須經(jīng)常觀察與控制，因此箱體上必須設(shè)有此箱體上必須設(shè)有 。A.窺視孔窺視孔 B.啟蓋螺釘用以打開箱體觀察啟蓋螺釘用以打開箱體觀察C.油標(biāo)尺油標(biāo)尺 D.吊環(huán)螺釘以吊起箱蓋吊環(huán)螺釘以吊起箱蓋 答答 案案三、三、填空題填空題1.所謂定軸輪系是指所謂定軸輪系是指 ，而周轉(zhuǎn)輪系是指，而周轉(zhuǎn)輪系是指 。5.在減速器中，放油螺塞一般用細(xì)牙螺紋，

18、并配有墊在減速器中，放油螺塞一般用細(xì)牙螺紋，并配有墊圈其目的是圈其目的是_。2.在周轉(zhuǎn)輪系中，軸線固定的齒輪稱為在周轉(zhuǎn)輪系中，軸線固定的齒輪稱為 ；兼有；兼有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的齒輪稱為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的齒輪稱為 ；而這種齒輪的動(dòng)軸；而這種齒輪的動(dòng)軸線所在的構(gòu)件稱為線所在的構(gòu)件稱為 。3.減速器窺視孔減速器窺視孔(檢查孔檢查孔)上設(shè)置蓋板的目的是上設(shè)置蓋板的目的是 。4.減速器中在伸出軸與端蓋之間設(shè)置密封裝置的作用減速器中在伸出軸與端蓋之間設(shè)置密封裝置的作用是是_。6.減速器中軸承端蓋的功能是（舉出減速器中軸承端蓋的功能是（舉出2 種）種）_。7.在剖分式減速器中，設(shè)置定位銷的目的是在剖分式減速器中，設(shè)置定位銷的目的是_，一般應(yīng)設(shè)置一般應(yīng)設(shè)置_個(gè)定位銷。個(gè)定位銷。一、判斷題一、判斷題 T、F、T、F、T、6T、7 F 答答 案案二、選擇題二、選擇題 C、D、C、C、C、6A、7C、8D、9C