机械基础第6章轮系
第6章 轮系--电子教案
板书设计：在进行多媒体教学，可适当在黑板对重点内容进行强调和分析
重点突出及难点解决：上课开始指出本次课的学习要求和任务，通过各种实例讲解加深学生对重点难点的理解和掌握，下课前再次总结本次课的学习内容及重点难点，通过布置课后作业来进一步巩固学习效果。
师生互动：列举轮系类型的实例后，让学生讨论各种轮系的特点，并让学生自行举例，加深印像；讲到定轴轮系的传动比计算时，让学生进行自己所列举实例的传动比计算。
2.掌握定轴轮系的传动比计算
授课思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
教学思路：首先利用视频动画或图片来引入各种类型的轮系的实例，让学生了解轮系的特点；通过进行列举实例认识定轴轮系的传动比；接下来详细介绍定轴轮系的传动比计算，并举例说明，尽可能接近学生的思想，激发学生自己举例并对学生理解的实例进行分析；让学生掌握定轴轮系的传动比计算，说明其在机构传动中的作用。
作业布置
1.
主要
参考资料
备注
作业布置
1.
主要
参考资料
备注
第21次课2学时
章节
第6章轮系6.3分析周转轮系的运动6.4了解轮系的功用
讲授主要内容
1.认识周转轮系及其运动分析；
2.了解轮系的功用。
重点
难点
1.对周转轮系的运动进行对析；
2.各种轮系的功用。
要求掌握知识点和分析方法
1.了解周转轮系的特点；
2.掌握周转轮系传动比的计算；
3.了解轮系的各种功用。
授课思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
教学思路：首先利用视频动画或图片来引入周转轮系的实例，让学生了解周转轮系的应用场合及概念；通过实例介绍周转轮系的运动分析。再对各种力的理解，并自己能画出物体的结构简图。
轮系传动比计算(机械基础)教案
轮系传动比计算(机械基础)教案第一章：轮系传动简介1.1 轮系的定义和分类定义：轮系是由两个或多个相互啮合的齿轮组成的传动系统。
分类：定传动比轮系、变传动比轮系、混合传动比轮系。
1.2 轮系的应用和特点应用：轮系广泛应用于机械传动、汽车传动、船舶传动等领域。
特点：传动平稳、噪声小、效率高、传动比精确。
第二章：传动比的计算方法2.1 定传动比轮系的传动比计算计算公式：传动比= 驱动齿轮齿数/ 从动齿轮齿数。
2.2 变传动比轮系的传动比计算计算方法：根据变传动比轮系的传动比曲线，确定所需的传动比值。
2.3 混合传动比轮系的传动比计算计算方法：分别计算定传动比轮系和变传动比轮系的传动比，相乘或相除得到混合传动比。
第三章：轮系传动比的实验测量3.1 实验目的和原理目的：验证轮系传动比的计算结果，提高实验技能。
原理：通过测量驱动齿轮和从动齿轮的转速，计算传动比。
3.2 实验设备和步骤设备：计时器、转速计、齿轮组。
步骤：安装齿轮组，调整转速，测量并记录驱动齿轮和从动齿轮的转速，计算传动比。
3.3 实验数据的处理和分析处理：计算实验测得的传动比与理论计算值的误差。
分析：讨论误差产生的原因，改进实验方法，提高实验精度。
第四章：轮系传动比的优化设计4.1 优化设计的目的和方法目的：提高轮系传动比的性能，降低成本。
方法：选择合适的齿轮材料、齿形和齿数。
4.2 齿轮材料的选择材料：钢、铸铁、塑料、陶瓷等。
选择原则：根据工作条件和要求选择合适的齿轮材料。
4.3 齿轮齿形的设计齿形：直齿、斜齿、螺旋齿等。
设计原则：根据传动比和负载要求选择合适的齿轮齿形。
4.4 齿轮齿数的选择齿数：根据传动比和齿轮尺寸选择合适的齿数。
选择原则：齿数越多，传动比越大，但尺寸和成本也增加。
第五章：轮系传动比的实际应用案例分析5.1 汽车传动系统中的应用案例案例：分析汽车变速箱中齿轮传动比的计算和设计。
5.2 机械传动系统中的应用案例案例：分析机械设备中齿轮传动比的计算和优化设计。
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
汽车机械基础模块二六单元轮系习题及答案
知识巩固一、填空题1.由一系列相互啮合的齿轮所组成的传动系统称为也系。
2.三星齿轮机构或滑移齿轮机构常用增、减惰轮的方法实现变电的要求。
3.根据轮系中各轮轴线在空间的相对位置是否固定,轮系可分为定轴轮系和周转轮系两类。
4.加惰轮的轮系只能改变_________ 的旋转方向，不能改变轮系的. o二、选择题1.当两轴相距较远，且要求传动准确，应采用A.带传动B.链传动C.蜗杆传动D.齿轮系传动2. 传动比恒定。
A.皮带传动B.链传动C.齿轮传动D.螺旋传动3.轮系中的惰轮常用于改变—oA.轮系的传动比大小B.从动轮的转向C.传动距离D.结构形式三、判断题1.轮系中加惰轮会改变总传动比的大小（）；又会改变从动轮的旋转方向。
（）。
2.轮系和摩擦轮传动一样易于实现无级变速。
（）3.至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮旋转的轮系称为定轴轮系。
（）4.定轴轮系传动比，等于该轮系的所有从动齿轮齿数连乘积与所有主动齿轮齿数连乘积之比。
（）5.轮系可以实现变速和变向要求。
（）6.轮系传动既可以用于相距较远两轴间传动，又可以获得较大传动比。
（）四、名词解释轮系五、做一做观察一下汽车的变速箱，总结轮系的功用一、填空题1.轮系。
2.变向。
3.定轴轮、周转轮系。
4.从动轮,传动比。
二、选择题1. D2. C3. B三、判断题1. ×2. X3. X4. Y5. 46. Y四、名词解释轮系答：一系列的齿轮组成的传动系统称为轮系五、做一做观察一下汽车的变速箱，总结轮系的功用答：一系列的齿轮组成的传动系统称为轮系 1.实现两轴间远距禽的运动和动力的传动 2.实现变速传动3.实现换向传动4.实现差速作用一、填空题1.轮系中，首末两轮转速之比，称为轮系的使动比。
2.定轴轮系的传动比,等于组成该轮系的所有轮齿数连乘积与所有轮齿数连乘积之比。
二、选择填空1.轮系中，—转速之比称为轮系的传动比。
A.末轮和首轮B.末轮和中间轮C.首轮和末轮D.首轮和中间轮2,轮系传动比的大小与轮系中的惰轮的齿数—。
机械设计基础 第6章 轮系
• 实际轮系传动比： i1k n1 nk
写转化轮系传动比 定义及大小，1，K， H轴线必须平行
注意：转向判别用＋－
号，判别错误影响糟
矣，千万当心也!!
抓住要领!!!
机械设计基础 —— 轮系
例题1
• 如图所示。已知:z1=100, z2=101, z2’=100, z3=99 • 试求传动比 iH1
向相反, 则传动比为负(最后通过箭头法判断后补充上去)
• 轴线不平行的构件间的传动比, 没有 "+"、"-"
机械设计基础 —— 轮系
6-3 周转轮系及其传动比
• 周转轮系：至少有一个齿 轮的轴线不固定，而绕其
它齿轮的轴线回转
-nH
3
2 n2 H nH 1O
n1 n3
2
H O
1
• 周转轮系与定轴轮系的区别： • 是否存在转臂 • 转化轮系：周转轮系加上 -wH 3 ( -nH )运动后变成的定轴轮系
(1)3 z2z4z5z7 z1 z3 z4 z6
2
• 定轴轮系的传动比=各对齿轮传动比的连乘积 =从动轮齿数积/主从动轮齿数积
• 首末两轮的转向取决于外啮合齿轮的对数 • 齿轮4 (惰轮)不影响大小, 但改变转向
3
4
5 6
7 1
3
5 6
7
机械设计基础 —— 轮系
空间定轴轮系传动比
• 传动比的大小：
n1 1 9190919
nH
11000000
n1 919091911 11
nH 110000
10100000
iH1
1 i1H
nH n1
10100000
电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658 6第六章 轮系
三、实训设备及工具
单级齿轮减速器一台 钳工工作台 活扳手 手锤 旋具 其他钳工拆装工具
1．分析结构，拟定拆卸步骤
（1）单级齿轮减速器主要由箱体和箱盖， 齿轮轴、输出轴及其上的齿轮、轴承、定 位套等零件组成 （2）拆卸时，先拆卸箱盖及其上零件，然 后拆卸齿轮轴组件和输出轴组件等
2．拆卸箱盖
（1）拆卸减速器前，首先要观察减速器 的外部结构，分析其上各零件的作用
机械基础
第六章 轮 系
第六章 轮 系
§6—1 轮系分类及其应用特点 §6—2 定轴轮系传动比及计算 §6—3 实训环节——减速器的拆装
第六章 轮 系
为满足机器的功能要求和实际工作需要，所采 用的多对相互啮合齿轮组成的传动系统称为轮系
三级齿轮减速器
第六章 轮 系
§6—1 轮系分类及其应用特点
一、轮系的分类
第六章 轮 系
§6—2 定轴轮系传动比及计算
一、定轴轮系中各轮转向的判断
若外啮合齿轮的对数是偶 数，则首轮与末轮的转向相 同；若为奇数，则转向相反
若轮系中含有锥齿轮、蜗轮蜗杆或齿轮齿 条时，只能用标注箭头的方法判断旋向
二、传动比
1．传动路线分析
运动和动力由轴 Ⅰ经轴Ⅱ传到轴
Ⅲ
例1 分析轮系的传动路线，并判断轴Ⅵ的旋向 解
（2）用手锤轻轻敲击定位 销的低端，拆下定位销
（3）用活扳手将箱体与箱盖 上的连接螺栓上的螺母拆下
（4）将箱盖及其上零件拆下
（5）观察箱体内各零部件的结构及位置
3．拆卸齿轮轴和输出轴
（1）将齿轮轴和输 出轴及轴上零件随轴 一起从箱体中取出
（2）拆卸齿轮轴和输 出轴上的零件
4．装配减速器
（1）将零件清洗、擦拭干净 （2）将齿轮轴和输出轴上的零件安装好 （3）将透盖安装到箱体上 （4）安装齿轮轴组件和输出轴组件，调整位置
机械基础第6章轮系
n1H n3H
n1 nH n3 nH
z3 z1
O1 O3
又因为在定轴轮系中有：
3 2 O2
H
1
i1H3
（）z2 z3 z1 z2
故有：
图5-4.d
i1H3
n1H n3H
n1 nH n3 nH
（）z2 z3 z1z2
一般计算
式:
iGK H
nGH nKH
nG nK
nH nH
（）转 转化 化轮 轮系 系从 从GG到 到KK所 所有 有从 主动 动轮 轮齿 齿数 数的 的乘 乘积 积
一对齿轮传动的类型： 2
1 外啮合
1
1
2
2
圆锥齿轮机构
2 1 内啮合
2 1
蜗轮蜗杆
某 发 动 机 传 动 系 统
汽 车 差 速 器
• 轮系：一系列齿轮组成的传动系统
第6章 轮系
§6-1 轮系的类型 §6-2 定轴轮系及其传动比 §6-3 周转轮系及其传动比 §6-4 复合轮系及其传动比 §6-5 轮系的应用
z1 z2
＝－1
ω2＝2ωH
i3H1
解： (a)传动比大小
i15
n1 n5
=
i12
i2′3
i3′4
i4′5
z2 z3 z4 z5 z 1z2 z3 z4
所有从动轮齿数的乘积 所有主动轮齿数的乘积
(b) 方向的判断： • 箭头法 • 用“＋” “－”表示
1 2′
2 3′
3 4
4′ 5
(二)空间定轴轮系传动比的计算 • 例2：已知各齿轮的齿数，求轮系的传动比。
解： (a) 传动比大小
i18
n1 n8
机械设计基础之轮系详解
机械设计基础之轮系详解在机械工程中，轮系的设计与使用至关重要。
轮系主要由一系列相互啮合的齿轮组成，通过齿轮的旋转运动，可以实现动力的传输、速度的改变、方向的转换等功能。
本文将详细解析轮系的基本概念、类型及设计要点。
一、轮系的类型根据齿轮轴线的相对位置，轮系可以分为两大类：平面轮系和空间轮系。
1、平面轮系：所有齿轮的轴线都在同一平面内。
这种类型的轮系在机械设计中最为常见，包括定轴轮系、周转轮系和混合轮系。
2、空间轮系：齿轮的轴线不在同一平面内，而是相互交错。
这种类型的轮系相对复杂，包括差动轮系和行星轮系。
二、定轴轮系定轴轮系是最简单的轮系类型，所有齿轮的轴线都固定在同一轴线上。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变。
定轴轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
三、周转轮系周转轮系的齿轮轴线可以绕着其他齿轮的轴线旋转。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变，同时还能实现方向的转换。
周转轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
四、混合轮系混合轮系是定轴轮系和周转轮系的组合。
这种轮系的优点是可以实现更复杂的运动和动力传输，同时具有较高的传动效率。
混合轮系的传动比可以根据定轴轮系和周转轮系的传动比计算得出。
五、差动轮系差动轮系是一种空间轮系，其特点是两个齿轮的轴线可以不在同一平面内。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变，同时还能实现方向的转换。
差动轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
六、行星轮系行星轮系是一种空间轮系，其特点是至少有一个齿轮的轴线可以绕着其他齿轮的轴线旋转。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变，同时还能实现方向的转换。
行星轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
七、设计要点在设计和使用轮系时，需要考虑以下几点：1、传动比：根据实际需求选择合适的传动比，以保证轮系的传动效率和稳定性。
机械基础教学课件第6章3
磨床砂轮架进给机构
得
丝杠为右旋，根据右手定则判断砂轮架移动方向 向右。
定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算
轮三系、轮系末端是齿条传动的定轴轮系的计算
举例：卧式车床溜板箱传动系统。如下图所示轮系，末端件是齿轮齿条，可以把主动件的回转运
动变为直线运动。
工作原理：定轴轮系+齿条传动 齿条传动的移动速度v和输入轴每回转一周的移动距离L分别用下式计算：
即任意从动轮的转速，等于首轮的转速乘以首轮与该轮间的传动比的倒数。 即nk=n1 /i1k =n1（所有主动轮齿数的连乘积／所有从动轮齿数的连乘积）
定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算
轮一系、定轴轮系中任意从动轮转速的计算
举例 如下图所示，已知：z1=26，z2=51，z3=42，z4=29，z5=49，z6=36，z7=56，z8=43，z9=30，z10=90， 轴Ⅰ的转速nI=200r/min。试求当轴Ⅲ上的三联齿轮分别与轴Ⅱ上的三个齿轮啮合时，轴Ⅳ的三种转速。
定轴轮系中任意从动 齿轮的转速计算
《机械基础》第六章第三节
定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算
轮一系、定轴轮系中任意从动轮转速的计算 设轮系中各主动齿轮的齿数为z1、z3、z5……，各从动齿轮的齿数为z2、z4、z6……，首
轮的转速为n1，第k个齿轮的转速为nk ，由 （不考虑齿轮旋转方向）
得从动轮的转速为：
定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算
轮二系、轮系末端是螺旋传动的定轴轮系的计算 举例 如下图所示，磨床砂轮架进给机构，z1=28，z2=56，z3=38，z4=57，丝杆为Tr50×3。当 手轮回转速度n1=50r/min，回转方向如图所示，试计算砂轮架移动速度，并判断砂轮架移动方向。
机械基础教案轮系
机械基础教案轮系一、教学目标1. 了解轮系的功能和作用。
2. 掌握常见的轮系构造和工作原理。
3. 学习如何计算和设计轮系参数。
二、教学内容及教学步骤1. 轮系的概念和功能轮系是机械传动中常用的一种传动装置，它由多个相互嵌合的齿轮组成，用于传递动力和转速。
轮系的作用是改变传动的转速和转矩，并实现不同轴的连接。
2. 轮系的构成和分类轮系由齿轮、轴和轴承等部件组成。
根据传动方式的不同，可以将轮系分为直接轮系和间接轮系两类。
直接轮系是通过齿轮直接传递动力，常见的有直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
间接轮系是通过链条、皮带或螺旋副传递动力，常见的有链轮、齿带轮和蜗轮蜗杆等。
3. 轮系的工作原理轮系的工作原理是基于齿轮的啮合和滚动运动。
当齿轮啮合时，传动端的齿轮将带动被传动端的齿轮进行旋转，在啮合过程中，齿轮齿面间的传递力矩和转速会发生改变。
4. 轮系参数的计算和设计在设计轮系时，需要考虑齿轮的模数、齿数、压力角等参数。
根据传动需求和工作条件，可以通过计算来确定最佳的轮系参数。
常用的计算方法有齿轮传动的几何计算、动力学计算和强度计算等。
三、教学方法与手段1. 理论讲解：通过课堂讲解，向学生介绍轮系的基本概念、功能和分类。
2. 实例分析：通过实际案例，分析不同轮系的构造和工作原理，引导学生理解轮系的工作过程。
3. 计算演示：通过示范计算和设计轮系参数，让学生了解如何应用数学和物理知识进行轮系设计。
4. 实验演示：进行轮系的实验观察，让学生亲自操作和感受轮系的工作特点。
四、教学评价与反馈1. 测验评价：通过开展小测验，检验学生对轮系相关知识的掌握情况。
2. 作业评价：布置课后作业，要求学生计算和设计轮系参数，检查他们的计算能力和应用能力。
3. 实践评价：观察学生在实验中的表现，评价他们的操作和观察能力。
五、教学总结与展望通过本次教学，学生能够对轮系的构造、工作原理和设计方法进行全面的了解。
他们可以独立进行轮系计算和设计，并能应用所学知识解决实际问题。
机械基础-轮系 ppt课件
对于包含圆锥齿轮传动、蜗杆蜗轮传动或螺旋传动等的空间定轴轮系，其 传动比的大小仍可用上式计算。但空间齿轮轴线不平行，主、从动轮间不存 在转向相同或相反问题，所以确定轮系中各轮转向问题须用画箭头标注的方 法确定。
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PPT课件
◆例题讲解：
例7-1 在下图所示的轮系中，齿轮1为输入轮，n1 1440 r/ min 。转动方向 如图所示；蜗轮5为输出轮。
已知
。
求传动比 和 ，并确定轮5的转向。
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PPT课件
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PPT课件
轮系分类周转轮系轴有公转定轴轮系轴线固定复合轮系两者混合差动轮系行星轮系平面定轴轮系空间定轴轮系page6定轴轮系在轮系运转时各齿轮包括蜗杆蜗轮的几何轴线的位置相对于机架固定这种轮系称为定轴轮系
《汽车机械基础》 ----轮系
主讲人 赵磊 汽车工程系
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PPT课件
任务1 任务2
轮系
轮系的分类 轮系的用途
任务3
定轴轮系传动比的计算
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PPT课件
轮系传动
基本要求：能正确划分轮系，能计算定轴轮系的传动比；
了解轮系的主要应用。
重 点：定轴轮系传动比的计算。 难 点：如何正确划分复合轮系为各个基本轮系。
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PPT课件
轮系的基本知识
在复杂的现代机械中，为了满足各种不同的 需要，常常采用一系列齿轮组成的传动系统称为 轮系。例如汽车的手动变速器。
周转轮系（轴有公转）
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复合轮系（两者混合）
PPT课件
差动轮系 行星轮系
定轴轮系
在轮系运转时，各齿轮（包括蜗杆、蜗轮）的几何轴线的 位置相对于机架固定，这种轮系，称为定轴轮系。
《机械设计基础》第6章 齿轮传动(2)
斜齿轮传动的重合 度比直齿轮大
五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数
用仿形法加工斜齿轮时，为便于选择刀号，应了 用仿形法加工斜齿轮时，为便于选择刀号， 解斜齿轮的法面齿形。 解斜齿轮的法面齿形。 一法平面与斜齿轮分度圆柱的交线为一椭圆， 一法平面与斜齿轮分度圆柱的交线为一椭圆， 如图，其长半轴a和短半轴b分别为： 如图，其长半轴a和短半轴b分别为：
⑵斜齿轮齿廓曲面的形成 发生面上与基圆柱母线成一角度β 的直线KK KK， 发生面上与基圆柱母线成一角度βb的直线KK， 在基圆柱上纯滚动时，直线KK KK在空间所展出的轨迹 在基圆柱上纯滚动时，直线KK在空间所展出的轨迹 为一渐开螺旋面，此曲面即为斜齿轮的齿廓曲面 斜齿轮的齿廓曲面。 为一渐开螺旋面，此曲面即为斜齿轮的齿廓曲面。
tan β =
πd
ps
, tan βb =
πdb
ps
所以： 所以：
tanβb=tanβcos αt β β
模数(m ⑵ 模数 n和mt) 由图可得， 由图可得， pn=ptcosβ pn=mnπ， pt=mtπ 因为 mn=mtcosβ 所以有 ⑶压力角(αn和αt) 压力角 由图可得， 由图可得，
五、斜齿圆柱齿轮的受力分析(如图) 斜齿圆柱齿轮的受力分析(如图)
由力矩平衡条件可得： 由力矩平衡条件可得： 圆周力： 圆周力： 径向力： 径向力： 轴向力： 轴向力：
2 T1 Ft = d1
Ft tanαn Fr = Fn′ tanαn = cosβ
Fa = Ft tanβ
的方向： 圆周力 Ft 的方向：在主动轮上 F t 对其轴之矩与转动 方向相反； 对其轴之矩与转向相同。 方向相反；在从动轮上 Ft 对其轴之矩与转向相同。 的方向：对两轮都是指向各自的轮心。 径向力 Fr 的方向：对两轮都是指向各自的轮心。
机械基础教案轮系
机械基础教案：轮系一、教案背景在机械工程领域中，轮系是一种重要的机械传动装置。
它由若干个齿轮组成，通过齿轮的啮合转动，实现不同速度和转矩的传递。
轮系广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、风力发电机等。
因此，对于学习机械基础的学生来说，掌握轮系的工作原理和设计方法是非常重要的。
本教案旨在帮助学生全面了解轮系的基本概念、分类、传动比计算方法等内容，以提高学生对机械基础知识的理解和应用能力。
二、教学目标1. 掌握轮系的基本概念和分类；2. 理解轮系的工作原理和传动比计算方法；3. 能够运用所学知识，解决轮系设计和传动问题；4. 培养学生分析和解决实际问题的能力。
三、教学内容1. 轮系的定义和基本概念a. 齿轮的定义和分类b. 轮系的组成和功能2. 轮系的工作原理a. 齿轮啮合的原理和条件b. 齿轮传动的基本规律3. 轮系的分类a. 按齿轮轴线排列方式分类b. 按传动比分类4. 轮系的传动比计算方法a. 单级齿轮传动的传动比计算b. 多级齿轮传动的传动比计算5. 轮系设计与传动问题求解a. 轮系设计的基本要点b. 轮系传动问题的解决方法四、教学过程1. 概念解释与例子分析a. 介绍轮系的定义和基本概念，并通过实际例子进行分析与讨论。
2. 工作原理与案例分析a. 解释轮系的工作原理，并通过案例分析说明不同传动方式的特点和应用范围。
3. 分类讲解与计算练习a. 分类讲解轮系的不同类型，并通过计算练习巩固学生对传动比计算的理解。
4. 设计与求解a. 介绍轮系设计的基本要点，并通过求解传动问题的案例，培养学生解决实际问题的能力。
五、教学评估1. 轮系概念与分类的选择题测试；2. 轮系传动比计算与设计问题的解答。
六、教学资源1. 教材：机械原理教材；2. 多媒体设备：投影仪、电脑。
七、教学拓展1. 齿轮制造和检测技术；2. 轮系故障诊断和维修技巧。
八、教学反思通过本教案的设计与实施，学生能够较好地理解轮系的概念与工作原理，掌握传动比计算和设计方法。
机械设计基础知识之轮系
机械设计基础知识之轮系介绍在机械设计中，轮系是一种常见的机械传动装置。
它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合传递动力和运动。
轮系常常用于各种机器和设备中，如汽车、机床、工程机械等。
齿轮基础知识齿轮是轮系的核心组成部分，它由齿顶、齿底、齿根和齿间隙等要素组成。
常见的齿轮类型包括圆柱齿轮、锥齿轮、内齿轮等。
圆柱齿轮的齿轮头上的齿轮轴与齿轮头之间的角度为直角，而锥齿轮的齿轮头上的齿轮轴与齿轮头之间的角度小于直角。
齿轮可以根据齿轮头上的齿轮轴的位置及方向，分为同轴齿轮和异轴齿轮。
同轴齿轮是指齿轮头上的齿轮轴位于同一直线上，而异轴齿轮是指齿轮头上的齿轮轴位于不同直线上。
异轴齿轮由于齿轮轴的不平行而产生速度比和力矩比的变化。
轮系设计原则在进行轮系设计时，有一些基本的原则需要遵循：1.正转传动原则：轮系中，每一个轮子均进行正轴向转动，不应有反转现象出现。
2.传动比原则：根据所需的速度和力矩传递要求，设计合适的传动比。
3.齿数选择原则：为了保证齿轮接触的可靠性和传动的平稳性，应根据齿轮的模数、齿数、啮合系数等参数，合理选择齿轮的齿数。
4.齿轮头选用原则：根据齿轮头载荷、齿轮轴的转速、传递的功率等因素，选择适合的材料和热处理方式，保证齿轮头的强度和耐磨性。
5.轮系布置原则：根据轮系中各个齿轮的尺寸、间距、中心距等参数，合理布置整个轮系，减小振动和噪声。
轮系计算方法在进行轮系设计时，需要进行一系列的计算，以确定合适的齿轮参数和传动比例。
1.传动比计算：根据所需的输出速度和输入速度，计算传动比，确定每个齿轮的齿数。
2.载荷计算：根据输入的力矩和转速，计算每个齿轮头上所承受的载荷。
3.强度计算：根据齿轮头的载荷、材料强度和齿轮几何参数，进行强度计算，确保齿轮头的强度满足设计要求。
4.疲劳寿命计算：根据齿轮头的载荷、转速和材料疲劳强度，进行疲劳寿命计算，确保齿轮头有足够的使用寿命。
轮系设计实例以下是一个简单的轮系设计实例，以帮助理解轮系设计的过程：假设要设计一个用于转动机床主轴的同轴齿轮轮系，输入轴的转速为1000rpm，输出轴的转速为3000rpm。
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1 外啮合
1
1
2 圆锥齿轮机构
2
编辑ppt
第6章 轮系
2
1 内啮合
2 1
蜗轮蜗杆
1
第6章 轮系
某 发 动 机 传 动 系 统
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2
第6章 轮系
编辑ppt
3
第6章 轮系
汽 车 差 速 器
• 轮系：一系列齿编轮辑p组pt 成的传动系统
4
第6章 轮系
第6章 轮系
§6-1 轮系的类型 §6-2 定轴轮系及其传动比 §6-3 周转轮系及其传动比 §6-4 复合轮系及其传动比 §6-5 轮系的应用
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1 2′
2 3′
3 4
4′ 5
9
第6章 轮系
(二)空间定轴轮系传动比的计算
• 例2：已知各齿轮的齿数，求轮系的传动比。
解： (a) 传动比大小
i1 8
n1 n8
= i12 i34 i56 i78
(z2)(z3)(z5)(z7) z1 z4 z6 z8
z2 z3 z5 z7 z1z4 z6 z8
2.基本周转轮系含 一个转臂, 若干个 行星轮及中心轮(1～2)
3.找基本(单一)周转轮系的方法:
先找行星轮→
找其转臂(不一定是简单的杆件)→
找与行星轮啮合的中心轮(其轴线与转臂的重合)
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16
分类: (按自由度分类)
第6章 轮系
①差动轮系:
F=2 图5-4.b (两个中心轮均转动) →要求原动件数=2
所有从动轮齿数的乘积 所有主动轮齿数的乘积
2
7
3
8
6
14
5
(b) 方向的判断：
• 箭头法
× • 用“＋” “－”表示 编辑ppt
10
第6章 轮系
结论
(a)定轴轮系传动比的大小
i1 k n n 1 k ((11→→kk从主动动轮 轮齿 齿数 数积 积)) = 各 级 传 动 比 的 连 乘 积
(b)定轴轮系传动比的方向
1
①大小:
i14Z Z12Z Z23Z Z3 4
32404080 16202
2′
n 4 n 1i1 4 8 0 0 8 0 1 0 rm in
②方向: 画箭头
2 3
3′
4
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13
第6章 轮系
例5: 求i15和提升重物时手柄的转动方向 解:
i1 5Z Z 1 2 Z Z 2 3 Z Z 3 4 Z Z 5 4 5 2 0 3 0 1 0 4 5 1 1 0 58 2 5.7 87
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14
第6章 轮系
§6-3 周转轮系及其传动比
(一)周转轮系的组成:
1.行星轮: 轴线位置变动, 既作自转又作公转
2.转臂(行星架, 系杆): 支持行星轮作自转和公转 3.中心轮(太阳轮): 轴线位置固定
4.机架
行星轮
转臂
中心轮
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15
第6章 轮系
注意事项:
1.以中心轮和转臂 作输入和输出构件 →轴线重合 (否则不能传动)
4′
5 空间定轴轮系
6
第6章 轮系
2)周转轮系：至少有一个齿轮的轴线运动
3 2
O2
O1
OH
1
3 2
O2
O1
OH
O3
1
行星轮系
差动轮系
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7
第6章 轮系 §6-2 定轴轮系及其传动比
(a) 传动比的大小
轮系的传动比:输入轴和输出轴的角速度（或转速）之比。
iab=a/b=na/nb
(b) 传动方向 确定首末两轮的转向关系。
②行星轮系: F=1 图5-5.c (只有一个中心轮转动)
→要求原动件数=1
3
2
O1 O3
HO2
1 OH
3
2 H
O2
O1
OH
1
图5-4.b
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图5-4 c. 17
第6章 轮系
n=4 PL=4 PH=3 F=1
行星轮系
n=5 PL=5 PH=3 F=2
差动轮系
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18
分类:按基本构件分
基本要求:
了解各类轮系的特点，学会判断轮系类型
熟练掌握各种轮系传动比的计算方法
掌握确定主、从动轮的转向关系
了解轮系的功用 编辑ppt
5
第6章 轮系
§6-1 轮系的类型
1)定轴轮系:齿轮系传动过程中，其各齿轮的轴线相对于机 架的位置都是固定不变的。
2 3
1 平面定轴轮系
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2 3
1
3′ 4
- nH
转化齿轮系的传动比：
i1H 3
n n13H H
n1 n3
nH nH
z3 z1
O1 O3
又因为在定轴轮系中有：
3 2 O2
H 1
i1H3
（ ）z2 z3 z1 z2
故有：
图5-4.d
编辑ip1H p3t n n1 3 H H
n1 n3
nH nH
（ ） z2z3 z1 2z1 2
第6章 轮系
编辑ppt
8
第6章 轮系
(一)平面定轴轮系传动比的计算
• 例1：已知各齿轮的齿数，求轮系的传动比。
解： (a)传动比大小
4 i4′5
z2 z3 z4 z5 z1z2 z3 z4
所有从动轮齿数的乘积 所有主动轮齿数的乘积
(b) 方向的判断： • 箭头法 • 用“＋” “－”表示
1.若首末两轮轴线平行，转向相同取“+”号、 转
向相同取“-”号或者用箭头 2.若首末两轮轴线不平行只能用箭头
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11
第6章 轮系
• 例3：已知各齿轮的齿数，求轮系的传动比。
解：
(a)大小
i1k
z2 z1
z3 z2
z4 z3
zk zk1
zk z1
(b)方向 画箭头或者(1)m
m →外啮合次数
第6章 轮系
2K- H
2K- H
2K- H
万向联轴节 ●
K-H-V 3K
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第6章 轮系
(二)周转轮系传动比的计算(基本～)
→不能直接用定轴轮系的计算方法
1.机构反转法(转化机构) →当转臂转速=nH, 给整个轮系加上-nH的公共转速→转臂静 止→转化轮系(假想的定轴轮系)(各构件相对运动不变)
3 2 O2
O1
O3
H
1
3 2 O2
O1
O3
H
1
图5-4.d
图5-4.d
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20
第6章 轮系
2.转化轮系中各构件的速度
构件
原来的转速
转化轮系中的转速
中心轮1
n1
行星轮2
n2
中心轮3
n3
转臂H
nH
机架
0
n1H= n1- nH n2H= n2- nH n3H= n3- nH nHH= nH- nH=0
惰轮(过桥轮→既是主动轮又作从动轮)
→其齿数对传动比无影响
惰轮
作用: ①控制转向 ②中心距较大时可使机构紧凑
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12
第6章 轮系
例4: 已知Z1=16 , Z2=32, Z2′=20, Z3=40, Z3′=2(右)，
Z4=40,若n1=800r/min, 求蜗轮的转速n4及各轮的转向。
解: 求轮系传动比:
一般计算式:
i G K H n n G K H H n n G K n n H H （ ） 转 转 化 化 轮 轮 系 系 从 从 G G 到 到 K K 所 所 有 有 从 主 动 动 轮 轮 齿 齿 数 数 的 的 乘 乘 积 积