第十一章轮系及其设计教案
《机械工程基础 (4)》课程教学大纲
《机械工程基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0340课程中文名称：机械工程基础课程英文名称：Fundamenta1ofmechanica1engineering课程性质：必修课程学分数：3.5课程学时数：56（48+实验8）授课对象：材料物理专业本课程的前导课程：高等数学、大学物理、工程制图、金工实习等一、课程简介机械工程基础是一门培养学生具有一般机械设计基本知识的学科基础课。
课程主要介绍工程力学基础知识、一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，同时扼要介绍与本课程有关的国家标准和规范，使学生初步具有分析简单机械传动装置的能力。
为学习专业课和新的科学技术打好基础，为解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。
二、教学基本内容和要求第一章：绪论机器的组成、机器和机构、构件和零件重点与难点：机械、机器、机构、构件和零件的基本概念教学要求：了解课程的性质、机器的组成及特征；理解机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。
第二章：物体的受力分析与平衡力和力系的基本概念；静力学公理；物体的受力分析和受力图；平面汇交力系；力矩与力偶；平面任意力系重点与难点：物体受力分析、平面力系的平衡条件与平衡方程教学要求：理解静力学的基本概念、基本公理；掌握物体的受力分析方法，掌握平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系平衡问题的求解。
第三章：轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩的基本概念；内力与应力；材料拉伸和压缩时的力学性能；拉压杆的变形及强度计算重点与难点：内力、应力及许用应力的概念；拉压杆的轴力分析及强度计算教学要求：了解材料拉伸和压缩的力学性能；理解内力、应力及许用应力的基本概念，胡克定律；掌握拉压杆的轴力分析及强度计算第四章：剪切与圆轴扭转剪切与挤压的基本概念；圆轴扭转时的应力与强度条件；圆轴扭转时的变形与刚度条件重点与难点：外力偶和扭矩的计算；扭矩图的绘制；圆轴扭转时的应力、强度条件和刚度条件教学要求：了解构件在剪切和扭转时的受力特点；掌握扭矩图的绘制，圆轴扭转时强度和刚度计算第五章：梁的弯曲弯曲的概念；梁的弯曲内力；弯曲正应力和强度计算；提高梁弯曲强度的措施；梁的刚度条件；组合变形时的强度计算重点与难点：梁的内力分析及最大弯矩的确定教学要求：了解梁在组合变形时的强度计算方法；理解弯曲的概念，提高梁弯曲强度的措施；掌握梁剪力、弯矩的计算，剪力图、弯矩图的绘制，弯曲正应力强度的计算第六章：平面机构的自由度运动副及其分类；平面机构运动简图；平面机构的自由度重点与难点：机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算；机构具有确定运动的条件教学要求：了解运动副的概念及其分类；理解自由度的概念，机构具有确定运动的条件;掌握机构运动简图的绘制，复合较链、局部自由度和虚约束的判定，平面机构自由度的计算第七章：平面连杆机构平面四杆机构的基本类型和应用；平面四杆机构的演化；平面四杆机构的基本特性；平面四杆机构的设计重点与难点：平面四杆机构的基本类型和特性；钱链四杆机构类型的判断；平面四杆机构的设计方法教学要求：了解平面四杆机构的演化形式；理解平面四杆机构的基本特性；掌握平面四杆机构的基本类型，较链四杆机构类型的判断，平面四杆机构运动特性的分析第八章：凸轮机构凸轮机构的应用和分类；从动件常用运动规律；凸轮轮廓曲线的设计方法重点与难点：凸轮机构的组成、分类；从动件的常用运动规律及特点教学要求：了解凸轮轮廓曲线的设计方法；掌握凸轮机构的工作原理、凸轮机构从动件常用运动规律和运动特性第九章：间歇运动机构棘轮机构；槽轮机构教学要求：了解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点和应用第十章：齿轮机构齿轮机构的应用和分类；齿廓啮合基本定律；渐开线直齿圆柱齿轮；渐开线齿轮的啮合传动；渐开线齿轮的加工与齿廓的根切；斜齿圆柱齿轮机构；直齿圆锥齿轮机构重点与难点：渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的基本理论和几何尺寸计算；根切的产生教学要求：了解渐开线的性质、渐开线齿廓的啮合特点，渐开线齿轮的切齿方法，斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮机构的特点和主要几何参数；掌握渐开线直齿圆柱齿轮主要几何参数的计算第十一章：轮系轮系的分类；轮系功用；轮系传动比的计算重点与难点：定轴轮系与周转轮系传动比的计算教学要求：了解轮系的分类、特点和作用，复合轮系的概念及其传动比的计算方法；掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算第十二章：机械零件设计概论零件设计的基本要求、计算准则、一般步骤；零件常用材料及其选择；机械零件的工艺性和标准化重点与难点：机械零件的主要失效形式与计算准则；机械零件设计的一般步骤教学要求：了解机械零件设计的基本要求，常用材料及其特点；掌握零件的主要失效形式，机械零件设计的基本准则、方法与步骤第十三章：连接螺纹连接；螺旋传动；键连接；花键连接；销连接重点与难点：螺纹的主要参数，螺纹连接的基本类型；螺栓连接的强度计算；普通平键的选择和强度校核教学要求：了解键连接、销连接、螺纹连接和螺旋传动的类型和特点；理解螺纹连接预紧和防松的概念；掌握螺栓连接的强度计算，普通平键的选择和强度校核第十四章：齿轮传动齿轮传动的失效形式及设计准则；直齿圆柱齿轮的受力分析；直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根曲曲疲劳强度计算；直齿圆柱齿轮主要参数的选择；斜齿圆柱齿轮的强度计算；直齿圆锥齿轮的强度计算；齿轮的结构设计、润滑重点与难点：齿轮传动的实效形式和设计准则；齿轮传动的受力分析；直齿圆柱齿轮传动的设计教学要求：了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的强度计算方法；掌握直齿圆柱齿轮主要尺寸的计算、直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算。
《轮系及计算》课件
齿轮的几何参数
齿数：齿轮的 齿数是决定齿 轮传动比的重
要参数
模数：齿轮的 模数是决定齿 轮尺寸的重要
参数
齿距：齿轮的 齿距是决定齿 轮传动精度的
重要参数
齿形角：齿轮 的齿形角是决 定齿轮传动效 率的重要参数
齿轮的传动比
齿轮传动比：两个齿轮的齿数之比 传动比公式：i=n1/n2，其中i为传动比，n1和n2分别为主动轮和从动轮的齿数 传动比的作用：改变转速和扭矩 传动比的选择：根据实际需求选择合适的传动比，以实现预期的转速和扭矩
05 轮系的计算方法
齿轮的啮合关系
齿轮的啮合关系是指两个齿轮在传动过程中相互接触、相互啮合的状态。
齿轮的啮合关系可以分为直齿圆柱齿轮啮合、斜齿圆柱齿轮啮合、人字齿轮啮合等。
齿轮的啮合关系直接影响到传动的平稳性、效率和寿命。 齿轮的啮合关系可以通过计算齿轮的模数、齿数、压力角等参数来确定。
轮系的传动比计算
轮系的设计实例分析
实例一：自行车轮系设计 实例二：汽车传动轮系设计 实例三：工业机器人轮系设计 实例四：航空航天轮系设计 实例五：医疗设备轮系设计 实例六：家用电器轮系设计
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汇报人：
06 轮系的设计与优化
齿轮的设计原则
齿形选择： 根据使用 环境和负 载选择合 适的齿形
齿数选择： 根据传动 比和转速 选择合适 的齿数
齿宽选择： 根据载荷 和强度要 求选择合 适的齿宽
齿距选择： 根据传动 精度和噪 音要求选 择合适的 齿距
齿面硬度： 根据使用 环境和载 荷选择合 适的齿面 硬度
04 轮系的工作原理
齿轮的工作原理
齿轮的组成：齿数、模数、齿 距、齿形等
齿轮的传动原理：通过啮合传 递动力和运动
轮系定轴轮系教学方案计划教案(公开课)
-定轴轮系教学环节教学内容教师活动学生活动【任务发布与分解】【定轴轮系部分任务单】(该类题目为高考必考题)现有一定轴轮系，已知各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=18，Z6=18，Z7=1，Z8=40，Z9=20，齿轮9的模数m=3mm，齿轮1的转向如箭头所示，n1=100r/min，请完成一下任务：【任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？【任务二】计算出传动比i18？【任务三】确定蜗轮8的转速n8为多少？（r/min）【任务四】计算齿条10移动的速度v6为多少？（m/s）（注：了解其他几种末端形式，并分别掌握其移动速度计算。
）1.给每个学生发放一张任务单，并进行任务简单分析和分解。
2.提示学生该类题目为高考必考题，激发其学习的积极性。
接受任务单，了解任务，【任务一】【任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？【复习回顾】1.一对齿轮传动类型：（1）另外包括齿条传动、螺旋传动、毂轮提升重物几种情况2.两对及以上情况：3.轮系中惰轮的定义和作用轮系中，只改变齿轮副中从动轮回转方向，而不改变齿轮副传动比大小的齿轮称为惰轮。
两齿轮间若有奇数个惰轮时，首、末两轮的转向相同；若有偶数个惰轮时，首、末两轮的转向相反。
举例略提出要求：回顾前面单元涉及各种齿轮的转动方向判别（播放图片）根据教师播放的各种齿轮传动的结构简图，回顾复习其传动判别方法【任务一】【解决任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？1.各组巡视，并进行指导；2.指定学生回答问题1.分组讨论完成；2.学生代表回答。
【强化练习】1.用箭头法判别下列各轮系中各轮转向。
1.各组巡视，并进行指导；2.指定学生展示完成的任务学生分组讨论完成【任务二】【任务二】计算出传动比i18？展示定轴轮系模型，引导【新知】一.定轴轮系的传动比概念定轴轮系的传动比是指首末两轮的转速之比。
（要求领会定轴轮系传动比概念）二.定轴轮系传动比的计算（重点内容） 轮系的传动比等于各级齿轮副传动比的连乘积或等于轮系中所有从动齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。
机械基础轮系计算教案3篇
机械基础轮系计算教案机械基础轮系计算教案3篇机械基础轮系计算教案3篇1教学目标1.科学探究：会做杠杆尺的探索性实验，能够观察记录杠杆尺的状态，学习使用图示法简化问题。
能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。
2.情感态度和价值观：在科学探究过程中，培养乐于探究、注重科学事实、敢于提出不同见解、乐于合作与交流的意识;能够利用杠杆解决生活中的实际问题。
3.科学知识：能合理解释身边的杠杆工具的工作原理。
教学重难点分析、整理数据，发现杠杆省力的规律。
能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。
器材准备学生材料：杠杆尺(课前组装好)、钩码一盒、实验记录表。
(每组一份)老师材料：学生材料一份、课件、老虎钳、镊子、小黑板。
教学建议本课是具体认识一种简单机械的起始课，教师在实验过程中要特别注意“教、扶、放”的关系。
教学过程第一课时一、导入1.科技史引入-阿基米德的故事讲一讲古希腊阿基米德的大话、提出质疑阿基米德为什么说出如此大话?他所说的是一种什么神奇的装置呢?2.活动一：我们也来撬地球。
⑴给你一根撬棍，你会如何撬起地球?模拟体验撬动地球(两种方法)⑵认识它的结构(阻力点、支点、动力点)：像这种撬动“地球”的装置叫杠杆。
杠杆工作时总围绕一个点转动。
这个点叫支点。
“撬地球”时，对杠杆用力的那点就是动力点，悬挂“地球”的点就是阻力点。
二、活动二：寻找杠杆的秘密。
1.分别移动杠杆支点、阻力点、动力点的位置，再去撬一撬“地球”，效果有什么不同?2.看来并非任何情况下杠杆都能轻松撬起重物，怎样利用它才能使我们更省力?下面我们借助“杠杆尺”来进行进一步研究。
3.认识杠杆尺⑴它的支点在哪里?我们把挂在左边的钩码看成“地球”，那么它挂的位置就是阻力点。
右边不用手按，也挂上钩码来显示力的大小，那么这些钩码就可就成为动力，挂的位置就是动力点。
既然这样，做实验的时候左右两边都只能在一个位置挂上钩码，不能遍地开花的到处挂。
第十一章 轮系及其设计 教案
教案
课后小结：
本节课、我采用了以教学训练为主线、学生为主体、老师为主导的三为主原则。
在课堂教学方面主要以启发互动式来引导学生，课堂气氛较为活跃，教学任务圆满完成。
自己过于自信、导致整节课几乎全是高潮，未能体现出重点，有种“推销员”的感觉，由于过于注重与学生的互动、部分动作演绎的过大。
在课后点评环节中，部分同学提出了宝贵的建议，我却误解其本意、为自己辩解，未能得到更多宝贵的建议。
我会努力改变自己、让自己更加低调、能虚心的接受别人的建议，诚心向优秀的同学学习，相互取长补短，以助于我们共同进步。
在以后的课堂教学中、我会更加注重专业基础的积累、更加注重授课技巧，不断地向优秀教师请教，为将来成为一名优秀的职教师资打好夯实的基础。
学案
习题一
1、定轴轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架。
2、周转在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置，而是绕着其它定轴齿轮的轴线。
3、既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成的轮系是。
习题二判断下列轮系分别属于何种轮系。
轮系的设计(上课)
1轮与 轮转向相同 轮与4轮转向相同 轮与
首末轮轴线平行 *空间定轴轮系： 空间定轴轮系： 空间定轴轮系 首末轮轴线不平行 （1）首末轮轴线平行的空间定轴轮系： ）首末轮轴线平行的空间定轴轮系：
2 2'
z2···zk i1k=±z ···z ± 1 k–1
Z Z 如： i13 = − 2 3 Z1Z2′
定轴轮系传动比的计算的公式： 定轴轮系传动比的计算的公式： z2z3z4z5 ω1 n 则 i15= ω= i12 ·1i23 · i3′4 · i4′5= 1 ′ ′ z1z2 z3′′z4′′ ω 到 中各对齿轮传动比的连乘积 i1k = 5 = = 从1到k中各对齿轮传动比的连乘积 ωk nk 所有从动轮 从1到k所有从动轮齿数的连乘积 到 所有从动轮齿数的连乘积 = 所有主动轮 从1到k所有主动轮齿数的连乘积 到 所有主动轮齿数的连乘积
Z3 Z2 Z2′ n1 Z1 Z4 Z4′ n6 Z6
Z5
3．计算i16 计算i
n1 = −13 z2 z3 z4 z5 z6 = − z2 z4 z6 = − 30× 60 × 60 = −13⋅5 i16 = n z z z z z 1 2′ 3 4′ 5 z1z2′ z4′ 20× 20× 20 6
“+”号表示内啮合两轮转向相同， 号表示内啮合两轮转向相同， 号表示内啮合两轮转向相同 “-”号表示外啮合两轮转向相反。 号表示外啮合两轮转向相反。 号表示外啮合两轮转向相反
1 2 1 2
对于空间齿轮： • 对于空间齿轮： 传动比的大小： 传动比的大小：
1
n1 n2
z2 i12= z1
齿轮的转向：在图 齿轮的转向 在图 上画箭头表示。 上画箭头表示。
第十一章---齿轮系及其设计学习教案
§11-4 复合(fùhé)轮系的传动比
因此，复合轮系传动比的计算方法及步 骤可概 括为：
1）正确划分轮系； 2）分别列出算式； 3）进行联立求解。
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即先要找到行星轮。
其中正确划分轮系是关键，主要(zhǔyào)是 要将周 转轮系 先划分 出来，
例1 复合( fùhé) 轮系传 动比的 计算 例2 卷扬 机减速 器传动 比的计 算(jì s uàn)
行星轮系时，应重视轮系类型的选择 。
因此，在设计
其选择原则为：
首先，应满足传动的范围；
例 2K-H型行星轮系的传动比范围
其次，应考虑传动效率的高低。 当要求有较大传动比时，可采用几个 负号机 构或与 定轴轮 系的复 合或3K型轮系。
动力传动应采用负号机构；
第三，应该注意轮系中的功率流动 问题。 此外，还应考虑轮系的外廓尺寸、重 量等要 求。
§11-5 轮系的功用(gōngyòng)
定轴轮系 行星轮系
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行星轮系主要应用于动力传动，需进 行效率( xiào lǜ)分析。 1．机械 效率的 一般(yībān)计算式
d r f 设一机械的输入功率为P
则机械的效率的计算式为：
、输出功 率为P
和 摩擦功 率为P
，
行星(xíngxīng)轮系的效率(4/4)
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§11-7 行星轮系的类型(lèixíng)选择及设计的基本知识
1．行星(x íngxīn g)轮系 的类型 选择
行星轮系的类型很多，在相同的条件下 ，采用 不同的 类型， 可以使轮系的外廓尺寸(chǐ cun)、重量和效率相差很多。
《轮系及其设计》课件
轮系的分类
混合轮系：既有定轴轮系又 有动轴轮系的特点
动轴轮系：至少有一个齿轮 的轴线是运动的
定轴轮系：所有齿轮的轴线 都固定在同一个轴线上
差动轮系：两个齿轮的轴线 相互平行，但方向相反
平行轮系：两个齿轮的轴线 相互平行，方向相同
交错轮系：两个齿轮的轴线 相互垂直，方向相反
轮系的应用场景
汽车：驱 动车轮、 转向系统、 悬挂系统 等
轮系及其设计
汇报人：
目录
添加目录标题
01
轮系的设计原则和方 法
04
轮系的概述
02
轮系的组成和特点
03
轮系的优化和改进
05
轮系的发展趋势和未 来展望
06
添加章节标题
轮系的概述
轮系的定义
轮系可以改变运动方向、速 度和力矩
轮系是由多个齿轮组成的传 动系统
轮系可以分为定轴轮系和周 转轮系
轮系广泛应用于机械、汽车、 航空等领域
轴承的种类和特点
滚动轴承：具有滚动体，如球、滚子等，摩擦小，寿命长， 适用于高速、重载场合
滑动轴承：无滚动体，摩擦大，寿命短，适用于低速、轻载 场合
球轴承：摩擦小，寿命长，适用于高速、重载场合
滚子轴承：摩擦大，寿命短，适用于低速、轻载场合
自润滑轴承：无需润滑，适用于无油、无水场合
陶瓷轴承：耐磨损，耐高温，适用于恶劣环境场合
机械设备： 传动系统、 减速器、 增速器等
航空航天： 飞机起落 架、直升 机旋翼等
医疗器械： 手术机器 人、康复 设备等
家用电器： 洗衣机、 吸尘器等
工业自动 化：机器 人、自动 化生产线 等
轮系的组成和特 点
齿轮的种类和特点
直齿圆柱齿轮：结构简单， 制造方便，音小，但制造难度较大
机械设计基础教案
青岛大学教案学院：机电学院教研室：基础部课程名称：机械设计基础任课教师：***青岛大学教务处制教案编写说明一、教案编写应明确的几个概念1、教学大纲教学大纲是根据培养计划，以系统和连贯的形式，提纲挈领地叙述有关教学内容的纲领性文件。
2、教学日历是教师组织课程教学的具体计划表，应明确规定教学进程、授课内容提要、各种教学环节、方式、课外作业的安排等。
教学日历按课程和授课对象（教学班）编写，由任课教师按教学执行计划规定的教学任务、课程教学基本要求及教学大纲的要求，结合授课班级学习情况、课表、校历等编写。
3、教案教案是为实现教学大纲的具体细化而精心设计的授课框架，也是教师为实施课堂教学而作出以课时为单位的具体行动计划或教学方案。
其作用是对课堂教学的总的导向、规划和组织，是课堂教学规划的蓝本。
此外，还有三个附带性作用：一是备忘录作用。
由文字载体保存的信息可供随时提取或查阅；二是资料库作用。
从长远角度看，教案中保存着教师从各种渠道获得的珍贵材料，以及自身的经验与心得，积累多了自然形成一座资料宝库；三是教改课题源作用。
教案的丰富案例、精心思索过的问题、教学后的得失体会等往往成为教师选择教改研究课题的源泉。
4、讲稿讲稿是丰富和细化教案中的具体要求并实现教学设想的实质内容和书面台词，是根据教学内容对教案的具体化。
讲稿与教案不同之处主要表现在一是讲稿所承载的是知识信息，教案所承载的是课堂教学的组织管理信息。
二是讲稿的思路形成受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成受教学过程的管理逻辑支配。
三是在内容上，讲稿涉及的是知识性项目，教案涉及的是组织性项目。
四是在表现形式上，讲稿篇幅较长，教案则是几百字或千余字即可。
二、教案一般应具备以下几个基本要素1、教学目的(教学目标)：某一堂课学习预期达到的效果。
2、教学内容：某一堂课教学知识信息的总和及其重点、难点。
3、教学方法：是教师把自己的学识传授给学生的手段。
在教学中，教师不应仅是传授知识和技能，更重要的是教会学生主动学习和掌握知识的能力和方法。
机械原理课程教案—轮系及其设计
机械原理课程教案一轮系及其设计一、教学目标及基本要求1了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。
2,熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系；掌握周转轮系的传动特性与类型和结构的关系。
3,了解各类轮系的功能，学会根据各种要求正确选择轮系类型。
4.了解行星轮系效率的概念及其主要影响因素。
5.了解复合轮系的组合方法，学会分析复合轮系的组成,正确计算其传动比。
6.了解行星轮系设计的几个基本问题；了解几种其它类型行星传动的原理及特点。
二、教学内容及学时分配第一节轮系的分类第二节定轴轮系的传动比及效率（第一、二节共1学时）第三节周转轮系及其设计第四节复合轮系及其设计（第三、四节共2.5学时）第五节轮系的功用第六节少齿差传动简介（第三、四节0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1轮系传动比的计算。
2.轮系的设计。
难点：复合轮系传动比计算。
四、教学内容的深化与拓宽新型少齿差传动。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学过程中应注意强调应用反转法原理求解周转轮系传动比方法的实质、转化机构的概念、正确划分基本轮系的方法。
要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。
六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064曲继方，安子军，曲志刚.机构创新设计.北京：科学出版社,2001七、相关的实践性环节参观机械创新设计实验室。
八、课外学习要求自学定轴轮系的传动效率计算、定轴轮系设计中的几个问题、封闭型轮系的功率流等内容。
最新11-第11章-轮系课件PPT
本章要解决的问题：
1.轮系传动比 i 的计算;
2.从动轮转向的判断。
1. 定轴轮系 各齿轮轴线的位置都相对机架固定不动的齿轮传动系统。
2. 周转轮系
至少有一个齿轮的轴线（位置不固定）绕另一齿轮的轴线 转动的齿轮传动系统。
➢周转轮系的组成：
太阳轮 —— 周转轮系中轴线位置固定不动的齿轮
行星轮 —— 周转轮系中轴线不固定的齿轮
——由定轴—动轴或多个动轴轮系组成的轮系
1 2
3H
2' 4
11.2 定轴轮系及其传动比
一、传动比大小的计算
一对齿轮： i12 =ω1 /ω2 =z2 /z1
可直接得出
对于齿轮系，设输入轴的角速度为ω1，输出轴的 角速度为ωm ,按定义有：
i1m=ω1 /ωm
强调下标记法
当i1m>1时为减速, i1m<1时为增速。
i1m
==ωω 11*ω 2*ω 3....* ..ω .m .-1
ωω m2 ω 3 ω 4
ω m
=zz12**zz23**zz34 ....* .* .z. z m . m -1
所有从动轮齿数的乘积 ＝
所有主动轮齿数的乘积
二、首、末轮转向的确定
转向相反
两种方法：
ω1
ω2
1
1)用“＋” “－”表示
p 2
vp
适用于平面定轴轮系（轴线平行，
2
转向相同
p vp
ω1
1
ω2
两轮转向不是相同就是相反）。
外啮合齿轮：两轮转向相反，用“－”表示； 内啮合齿轮：两轮转向相同，用“＋”表示。每虑一方对向外时齿有轮反向一次考 设轮系中有m对外啮合齿轮，则末轮转向为(-1)m
工学机械原理轮系课件
w H - w H=0
假想定轴轮系
指给整个周转轮系加上一个“-wH”的公共角速度，使系杆H变为相对固定后，所得到的假想的定轴轮系。
原轮系
转化轮系
转化轮系
2. 转化轮系中各构件的角速度
3. 转化轮系的传动比
可按定轴轮系传动比的方法求得：
传动比计算的一般公式：
1. 上式只适用于转化轮系首末两轮轴线平行的情况。 2. 齿数比之前要加“+”或“–”号来表示齿轮之间的转向关系（提前可以根据定轴轮系的方法用箭头判断出）。 3. 将ω1、ωn、ωH 的数值代入上式时，必须同时带“±”号。
z1=z3 , nH=n4
六、实现运动的分解
汽车后桥的差动器能根据汽车不同的行驶状态，自动将主轴的转速分解为两后轮的不同转动。
各齿廓啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心惯性力得以平衡，可大大改善受力状况；
七、实现结构紧凑的大功率传动
多个行星轮共同分担载荷，可以减少齿轮尺寸;
中心轮（太阳轮1,3）：轴线固定并与主轴线重合的齿轮。
行星轮(2)：轮系中轴线不固定齿轮(自转与公转）。
机架：固定件
系杆
行星轮
太阳轮
1 ，3 ——中心轮（太阳轮） 2 —— 行星轮 H —— 系杆（转臂）
基本构件
2. 周转轮系的分类
a）按其自由度数分：
自由度为1
差动轮系
自由度为2
行星轮系
3K型
b）根据基本构件的组成分
有3个中心轮。 1,3,4轮
2K型
有2个中心轮, 1,3轮
既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分的轮系,或是由几个周转轮系组成的轮系。
三. 复合轮系
定轴轮系
周转轮系
机械基础轮系教案
轮系定轴轮系传动比计算李静2008-7-11教学目的：掌握定轴轮系的传动比计算方法，能够独立解决相关实际应用问题教学重点：1、平行轴定轴轮系传动比计算2、非平行轴定轴轮系传动比计算教学方法：讲授法课时安排：1课时学生情况分析：通过前面的讲授，学生已经认识了轮系并了解轮系不同于齿轮副的传动特点，会简单得齿轮副传动比计算，在此基础上介绍轮系的传动比计算，学生对新课的接受应比较快。
大专院校的学生领悟能力及自学能力都比较高，所以在讲授新课的时候对于轮系传动比的推导没有过多解释。
教学安排：由前面所学的轮系引入新课程，开始介绍定轴轮系的传动比计算。
、轮系简介：轮系：由一系列齿轮组成的传动系统。
按照各齿轮轴线位置是否均固定，可以分为：定轴轮系(又称普通轮系)周转轮系两类、定轴轮系(-)、定义定轴轮系：各个齿轮轴线均固定，并只绕其自身轴线回转的轮系。
（二八分类平行轴定轴轮系：各齿轮的轴线均平行的定轴轮系。
非平行轴定轴轮系：各齿轮的轴线不全部平行的定轴轮系。
三、传动比计算（一）、平行轴定轴轮系：m轮系中各级齿轮副中所有从动轮齿数连乘积i （・ 1）轮系中各级齿轮副中所有主动轮齿数连乘积H1：轮系中所有外啮合齿轮副数目结果分析：:轮系中首末两轮回转方向相同:轮系中首末两轮回转方向相反（二）、非平行轴定轴轮系：•轮系中各级齿轮副中所有从动轮齿数连乘积'轮系中各级齿轮副中所有主动轮齿数连乘积（三八比较平行轴定轴轮系的传动比计算不仅可以得到传动比的大小还可以判定首末两轮的回转方向的同异。
非平行轴定轴轮系的传动比计算只能得到传动比的大小，首末轮的方向需用其他方法判别。
定轴轮系的传动比计算还可以用首末两轮的转速来计算。
n首轮首轮In末轮末轮（四）、例题例1:在如图所示定轴轮系中，已知：ni=1440r/mIn,各齿轮齿数分别为Zi=Z3=z6=18,Z2=27, Z I=Z5=24, Z?=81O试求末轮7 转速n?o图4nm?1440Z2 Z5 z7Z1 Z3 Ze144027 24 81/18 18 18160 m n习题1:如图所示轮系中，各齿轮均为标准齿轮，且乙=Z2 = Z1=Z5= 20,齿轮1, 3, 4, 6同轴线安装。
第11章知识资料轮系(OK)(6)
i143
n1 n3
n4 n4
z3 z1
48 16
3
n1 4 n4
手轮转动一周，砂轮横向移动量为：
l
sn4
1 4
sn1
1 4
41 1mm
（2）快速退回时，齿轮1、4组成定轴轮系
i14
n1 n4
z4 z1
1
手轮转动一周，砂轮横向移动量为：
l sn4 sn1 41 4mm
2. 如手轮圆周刻度为200格，则根 据1（1），慢速 进给时，每格砂 轮架的移动量为
i1k
1 k
n1 nk
z2 zk z1 zk1
所有从动轮齿数的连乘积 所有主动轮齿数的连乘积
➢ 计算结果的绝对值表示传动比的大小
结 论
➢ 计算结果前面的“＋”、“－”号表示首、末轮的转 向关系，“＋”为相同，“－”为相反
注意
1. 对于平面轮系，“＋、－”号由(-1)m确定，m为外啮合的次数
2. 对于首、末轮轴线平行的空间轮系，“＋、－”号由标注方 向箭头确定，相同为“＋”，相反为“－”
试计算当手柄转动一周时工作台的进给量？
解
齿轮1、2、3、4和H组成行星轮系
n1 0
i1H4
n1 nH n4 nH
z2z4 z1 z 3
19 20 10 1918 9
手轮转动一周时，工作台的进给量为：
l
Pn4
1 10
P
nH
1 51 0.2mm 10
i4 H
n4 nH
1 10
2.图示为行星搅拌机的机构简图，已知：
11
1
l sn4 4 sn1 4 4 200 0.005mm
例3 图示为一电动卷扬机简图，所有齿轮均为标准齿轮，模数 m=4mm，各轮齿数为:
轮系 第11章轮系和减速器 (公开课专用)
11.1 轮系的分类和功用
图11- 4 大传动比的周转轮系
图11-5
滑移齿轮变速装置
11.1 轮系的分类和功用
表11-1 按齿轮与轴连接方式的不同分类
11.1 轮系的分类和功用
3.轮系可以方便地实现变向要求
两个外啮合圆柱齿轮的转向相反。据此，在定轴轮系中，主动轴的转向
一定时，每增加一对外啮合圆柱齿轮传动，从动轴的转向就改变一次。图
首轮1转速为n轴与轴的传动比即主动齿轮1与从动齿轮5的传动比称为该定轴轮系的总传动比i15112定轴轮系传动比的计算例111在如图1110a所示的轮系中已知各齿轮的齿数分别为z30z1右旋z100rmin转向如图中箭头所示求轮系中各轮的转向和轮系的传动比i141110112定轴轮系传动比的计算1123任意从动齿轮的转速计算112定轴轮系传动比的计算例112图1111所示为利用滑移齿轮进行变速的变速箱的传动系统已知n14
轮系
11.2 定轴轮系传动比的计算
例11-1 在如图11-10a所示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为z1= 18，z2=20，z=25，z3=30，z =1(右旋)，z4=40，且已知n1=100r/min (转向如图中箭头所示)，求轮系中各轮的转向和轮系的传动比i14。
图 11-10
11.2 定轴轮系传动比的计算
2.周转轮系 轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线不是固定的，而是绕另一 个齿轮的固定轴线回转，这种轮系称为周转轮系，如图11⁃3所示。
图11-3
周转轮系
11.1 轮系的分类和功用
11.1.2 轮系的功用 1.轮系可获得很大传动比 当两轴之间的传动比较大时，若仅用一对齿轮传动，则两个齿 轮的齿数差一定很大，导致小齿轮磨损加快。又因为大齿轮齿数太 多，使得齿轮传动结构尺寸增大。为此，一对齿轮传动的传动比不 能过大(一般i=3～5，imax≤8)，而采用如图11⁃ 4所示的大传动比的周 转轮系可得到很大的传动比。 2.轮系可以方便地实现变速要求 在定轴轮系中，当主动轴转速一定，而从动轴需要几种不同的 转速时，通常采用变换两轴间啮合齿轮的方法来解决。如图11⁃5所 示的滑移齿轮变速装臵，改变滑移齿轮的位臵可使从动轴获得两种 不同的速度。
第十一章 轮系及其设计.
iAHB=
AH BH
=
A H B H
= (-1)n f(z)
⑤ 对于行星轮系，因其中必有一中心轮固定，假设中心轮
3固定，于是有：
iH
13
=
1H 3H
=
1 H 0 H
= (-
z3 z1
)
i1H 1 1
= (-
z3 z1
)=
iH
13
1 / H H / H 0 H / H
iAHB=
AH BH
=
A H B H
= (-1)n f(z)
说明： ① n 为转化轮系中外啮合齿轮对数；
② f(z)为转化轮系中由A传递至B的用齿数表示的传动比 计算式。 ③ 对于差动轮系，若已知两个原动件值，则可求出另一构 件值；若已知一原动件值，可求出另两构件的传动比值； ④ 对于差动轮系，原动件角速度有符号，需正确带入；
不出现，其作用表现为：A.结构要求；B.改变转向；
5
④ 首末两轮相对转向还可用箭头方式确定。
三、空间定轴轮系传动比的计算
特点： ① 转向关系需使用 箭头方式获取和表示；
② 轮系传动比大小的计算方 式同平面定轴轮系一致，即
所有从动轮齿数连乘积
iAB = 所有主动轮齿数连乘积
已知：n1=1500r/min，z1=32，
z3
i2H1
2H 1H
2 H 1 H
H
成立否？
z1
转化轮系
H2 = 2－H
H2 2－H
Example 4 known:z1＝33，z2＝12, z2’＝33, Determine i3H
Resolution:
z2 o
p
第十一章 轮系
结论
iH1
H 1
1 i1H
10000
1.周转轮系可用少数几对齿轮获得相当大的传动比;
2.这类行星轮系传动，减速比愈大传动效率愈低，当轮1主动 时，可能产生自锁，一般不宜用来传递大功率，只用于轻载 下的运动传递及作为微调机构。
3.若将齿轮的齿数减去一个齿 z2 99, iH1 100
这说明同一结构类型的行星轮系，齿数仅作微小变动，对传 动比的影响很大，输出构件的转向也随之改变，这是行星轮系 与定轴轮系的显著区别。
、 、 、 ，
第十一章 轮 系
HIGH EDUCATION PRESS
根据定轴轮系传动比的公式，可写出转化轮系传动比
iH
13
i1H3
1H 3H
1 3
H H
z2 z3 z1 z 2
z3 z1
式中“”号表示在转化机构中1H
和
H 3
转向相反
，
i1Hk
1H
H k
1 H k H
从动轮齿数连乘积 主动轮齿数连乘积
2. 计算周转轮系传动比时，应将各轮转速与其“+”、“” 号同时代入公式中进行计算。
第十一章 轮 系
HIGH EDUCATION PRESS
第四节 混合轮系传动比的计算
一、计算步骤 二、串联式混合轮系 三、封闭组合式混合轮系 四、叠加组合式混合轮系
第十一章 轮 系
HIGH EDUCATION PRESS
第三节 周转轮系传动比的计算
解决思路——由于周转轮系的行星齿轮轴线不再固定，而是 绕中心轮轴线旋转，所以不能用计算定轴轮系传动比的方法 来计算周转轮系的传动比。倘若将周转轮系中支承行星轮的 系杆H固定的话，周转轮系便转化为定轴轮系，其传动比的 计算问题也就迎刃而解。
第十一章 轮系及其设计
ω1
1
ω1 1
ω2
i12
轮系的传动比
定义 轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速 度(或转速)之比，称为轮系的传动比，常用i1k表示，即
1 i1k k
轮系传动比的计算，包括确定i1k的大小和输入轴与输 出轴转向关系。
传动比的大小 输入、输出轴的转向关系
一、传动比的大小
2 z3 1 z 2 i23 i12 2 z1 3 z2
已知两个基本构件的角速度向量的大小和方向时可以计算出第三个基本构件角速度的大小和方在转化机构中的角速度相对于系杆的角速度原角速度构件代号周转轮系转化机构中各构件的角速度2周转轮系传动比的计算方法周转轮系转化机构的传动比上式说明在转化轮系中转化机构一般周转轮系转化机构的传动比1对于差动轮系给定中的任意两个可以计算出第三个从而可以计算周转轮系的传动比
H 1k
i1H 1 i1H K
定义 正号机构—转化机构的传动比符号为“”。 负号机构—转化机构的传动比符号为“”。 如果给定另外两个基本构件的角速度1、H中的 任意一个，可以计算出另外一个，从而可以计算周转 轮系的传动比。
3）、使用转化轮系传动比公式时的注意事项
（1）、转化轮系的1轮、k轮和系杆H的轴线需平行
二、传动比转向的确定
一对啮合传动的圆柱或圆锥齿轮在其啮合节点处的圆周速 度是相同的，所以标志两者转向的箭头不是同时指向节点， 就是同时背离节点。根据此法则，在用箭头标出主动轮的 转向后，其余各轮的转向便可依次用箭头标出，由此可确 定轮系首、末两轮的转向关系。 在实际机器中，首、末两轮的轴线相互平行的轮系应用最 广。这时，其首、末两轮的转向不是相同就是相反。所以 规定：当两者转向相同时，其传动比为“+”，反之为 “－”。 但必须指出：如果轮系中首、末两轮的轴线不平行，便不 能用“+、－”号来表示它们的转向关系，而只能在图上 用箭头来表示。 过轮或中介轮仅起着中间过渡和改变从动轮转向的作用。
第11章轮系及其设计
如何确定空间定轴轮系中的转向关系？ 空间定轴轮系中含有轴 线不平行的齿轮传动 “+”、“－”不能表示不 平行轴之间的转向关系 不 平 行
空间定轴轮系传动比前 的“+”、“－”号没有 实际意义
不平行
如何表示一对平行轴齿轮的转向？
机构运 动简图
齿轮回转方向
线速度方向
用线速度方 向表示齿轮 回转方向
投影方向
例1 已知图示轮系中各轮的 齿数分别为：z1=z3=15， z2=30，z4=25，z5=20，z6=40， i16 求传动比 ，并指出如何改 变的符号
例2 在图示的手摇提升装置 中，已知各轮齿数为：z1=20， z2=50，z3=15，z4=30， z6=40，z7=18，z8=51，蜗杆 z5=1且为右旋，求传动比 i1 8 并指出提升重物时手柄的转 向。
为了把一个周转轮系 转化为定轴轮系，通 常采用反转法。
随机架转动
H
相当于系杆
把这种由定轴轮系和周转轮系或 者由两个以上的周转轮系组成的， 不能直接用反转法转化为定轴轮 系的轮系，称为混合轮系。
H
系杆回转方向
混合轮系传动比
求解思路：
将混合轮系分解为基本轮系，分别计算传动比， 然后根据组合方式联立求解。
第11章 齿轮系及其设计
内容简介:
一、齿轮系及其分类 二、定轴轮系的传动比 三、周转轮系的传动比 四、复合轮系的传动比 五、轮系的功用 六、行星轮系的效率
七、行星轮系的类型选择及设计的基本知识
八、其他新型行星齿轮传动简介
§11-1 齿轮系及其分类
1．定轴轮系 轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置都固定不动，则称之为 定轴轮系（或称为普通轮系）。
2 H 1 3
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教案
课后小结：
本节课、我采用了以教学训练为主线、学生为主体、老师为主导的三为主原则。
在课堂教学方面主要以启发互动式来引导学生，课堂气氛较为活跃，教学任务圆满完成。
自己过于自信、导致整节课几乎全是高潮，未能体现出重点，有种“推销员”的感觉，由于过于注重与学生的互动、部分动作演绎的过大。
在课后点评环节中，部分同学提出了宝贵的建议，我却误解其本意、为自己辩解，未能得到更多宝贵的建议。
我会努力改变自己、让自己更加低调、能虚心的接受别人的建议，诚心向优秀的同学学习，相互取长补短，以助于我们共同进步。
在以后的课堂教学中、我会更加注重专业基础的积累、更加注重授课技巧，不断地向优秀教师请教，为将来成为一名优秀的职教师资打好夯实的基础。
学案
习题一
1、定轴轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架。
2、周转在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置，而是绕着其它定轴齿轮的轴线。
3、既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成的轮系是。
习题二判断下列轮系分别属于何种轮系。