定轴轮系传动比大小的计算
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机械设计基础-计算题
如图所示的行星 轮机构，为了受 力均衡，采用了 两个对称布置的 行星轮2及2’，
例题1 计算机构的自由度 复合铰链有几处？ 1处
5
4 3
② ④
①
局部自由度有几处？ 虚约束有几处？ 2处
机构由几个构件组成 5个 活动构件有 4个
2③
低副有
4个
高副有
2个
1
F = 3n–2PL–PH
= 3× 4 – 2×4 – 2 =2
机车驱动轮
A
M
B
N
O1
O3
若计入虚约束，则机构
自由度数就会：减少
（4）构件中对传递运动不起独立作用的对称部分的 约束称为虚约束。
虚约束对运动虽不起作用但
可以增加构件的刚性或使构件受 力均衡，因此在实际机械中并不 少见。但虚约束要求制造精度较 高，若误差太大，不能满足某些 特殊几何要求会变成真约束.
① 1m法
式中，m表示外啮合次数
i15
1 5
(1)3
z2 z3z4 z5 z1z2 z3 z4
z3z4 z5 z1z3 z4
“－”表示首、末两轮转向相反
②画箭头法
具体步骤如下：在图上 用箭头依传动顺序逐一标出 各轮转向，若首、末两轮方 向相反，则在传动比计算结 果中加上“－”号。
2．轮系中所有各齿轮的几何轴线不是都平行， 但首、末两轮的轴线互相平行
用标注箭头法确定
i14
1 4
z2 z3 z4 z1z2 z3
3. 轮系中首、末两轮几何轴线不平行 ②
如下图所示为一空
n8
间定轴轮系，当各轮齿数
及首轮的转向已知时，可
求出其传动比大小和标出
各轮的转向，即：
定轴轮系的传动比ppt课件
z1
z5
1 A
5 B
i1A ·i5B
总传动比为两个串联周转轮系的传动比的乘积。
3J 2A 1
混合轮系的解题步骤：
1)找出一切的根本轮系。 关键是找出周转轮系! 2)求各根本轮系的传动比。 3)根据各根本轮系之间的衔接条件，联立根本轮系的传动比 方程组求解。
§7－5 轮系的功用
1)获得较大的传动比，而且构造紧凑。 实例比较
例四：马铃薯发掘机构中知：z1＝z2＝z3 ，求ω2， ω3
i2H1
2 1
H H
2 H 0 H
z 1 ＝－1 z2
ω2＝2ωH
i3H1
3 1
H H
3 H 0 H
()2 z1z2 ＝1 z2 z3
ω3＝0
上式阐明轮3的绝对角速度为0，但相对角速度不为0。模型验证
z3
z3
z3
z2
铁锹
z1
H z2
n1 nH n3 nH
1 nH ＝－3 1 nH
nH1/2
得： i1H = n1 / nH =－2 ,
两者转向相反。
轮1逆时针转1圈， 轮3顺时针转1圈， 那么系杆顺时针 转2圈。
3)
i1H3nn13H H
n1nH n3 nH
1 nH 1 nH
=－3
nH 1
这是数学上0比0 未定型运用实例
A-1－2－3为周转轮系 K 3’
5－A将两者衔接 B－5－4－3’为周转轮系
4
5 B
周转轮系1： i A13＝(ω1 -ωA ) /(0
-ωA )
＝- z3 /
z1 周转轮系2： iB3’5＝(ω3’-ωB )/(ω5-ωB )
＝- z5/ z3’
轮系的传动比计算
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轮系的传动比计算1源自新能源汽车技术教学资源库一、轮系的传动比
轮系中首末两轮的转速之比称为轮系的传动比，用iab表
示。
iab na / nb
轮系的传动比计算，包括计算传动比的大小和确定转向两 个内容。
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二、定轴轮系的传动比计算
z5 n4 i45 n5 z4
z 2 z3 z 5 n1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 (1) n5 z1 z2 z3 z4 z1 z 2 z3
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轮系传动比的一般表达式：
n表示外啮合的次数。
n主 n 各从动轮齿数的乘积 i （ 1 ） n从 各主动轮齿数的乘积
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例4-7
图示轮系中，已知各轮齿数z1=20，z2=40，z2’=20，z3=30，
解： （1）分解轮系 定轴轮系：轮1，2 周转轮系：轮2’，3 ，H，4 （2）分别计算各轮系传动比 定轴轮系传动比：
z4=80。计算传动比i1H。
i12
（3）联立以上两式，得
n1 z2 2 n2 z1
齿轮4既是从动轮，又是主动轮，其存在不影响传动比，但改
变了外啮合的次数，称为过桥齿轮或惰轮。
（1）对于圆柱齿轮组成的定轴轮系确定传动比正负的方法： a.外啮合的次数； b.画箭头。 （2）当轮系中包含圆锥齿轮、蜗杆蜗轮时，传动比的计算仍用上 式计算，但各轮的转向必须画箭头确定。 a.当首末两轮轴线平行时，仍用正负表示两轮之间的关系。 b.当首末两轮轴线不平行时，不能用正负表示，只能依次画箭
解得
iH1 10000
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轮系的传动比计算1源自新能源汽车技术教学资源库一、轮系的传动比
轮系中首末两轮的转速之比称为轮系的传动比，用iab表
示。
iab na / nb
轮系的传动比计算，包括计算传动比的大小和确定转向两 个内容。
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二、定轴轮系的传动比计算
z5 n4 i45 n5 z4
z 2 z3 z 5 n1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 (1) n5 z1 z2 z3 z4 z1 z 2 z3
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轮系传动比的一般表达式：
n表示外啮合的次数。
n主 n 各从动轮齿数的乘积 i （ 1 ） n从 各主动轮齿数的乘积
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例4-7
图示轮系中，已知各轮齿数z1=20，z2=40，z2’=20，z3=30，
解： （1）分解轮系 定轴轮系：轮1，2 周转轮系：轮2’，3 ，H，4 （2）分别计算各轮系传动比 定轴轮系传动比：
z4=80。计算传动比i1H。
i12
（3）联立以上两式，得
n1 z2 2 n2 z1
齿轮4既是从动轮，又是主动轮，其存在不影响传动比，但改
变了外啮合的次数，称为过桥齿轮或惰轮。
（1）对于圆柱齿轮组成的定轴轮系确定传动比正负的方法： a.外啮合的次数； b.画箭头。 （2）当轮系中包含圆锥齿轮、蜗杆蜗轮时，传动比的计算仍用上 式计算，但各轮的转向必须画箭头确定。 a.当首末两轮轴线平行时，仍用正负表示两轮之间的关系。 b.当首末两轮轴线不平行时，不能用正负表示，只能依次画箭
解得
iH1 10000
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定轴轮系传动比计算
例举数控机床主轴箱
（四）教学内容介绍（2分钟）
学习目的：传动比的计算和各轮回转方向的判定。
重点：传动路线的分析，定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定。
难点：非平行轴定轴轮系各轮回转方向的判定。
新课讲解
（一）轮系分类及其应用特点（20分钟）
1、老师用多媒体展示轮系分类：
（1）定轴轮系 （明确为本章节学习重点）
1）回顾旧知，举同学熟知的例子自然导入新课（6分钟）
2）明确重点（2分钟）
3）结合典型例题分析重点难点（60分钟）
4）学生答题，教师巡回指导、提示（10分钟）
5）易错纠正，答案对比（5分钟）
6）小结（5分钟）
7）布置作业（1分钟） EMBED Equation.3 时间分配 教学内容 教学方法 教学手段 板 书 复
（2）传动比的计算：（重点）
从首轮1到末轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
齿轮2和齿轮 EMBED Equation.3 ，齿轮3和齿轮 EMBED Equation.3 同轴, EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , 将上述各式两边分别连乘，并整理得该轮系的总传动比为
（四）教学内容介绍（2分钟）
学习目的：传动比的计算和各轮回转方向的判定。
重点：传动路线的分析，定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定。
难点：非平行轴定轴轮系各轮回转方向的判定。
新课讲解
（一）轮系分类及其应用特点（20分钟）
1、老师用多媒体展示轮系分类：
（1）定轴轮系 （明确为本章节学习重点）
1）回顾旧知，举同学熟知的例子自然导入新课（6分钟）
2）明确重点（2分钟）
3）结合典型例题分析重点难点（60分钟）
4）学生答题，教师巡回指导、提示（10分钟）
5）易错纠正，答案对比（5分钟）
6）小结（5分钟）
7）布置作业（1分钟） EMBED Equation.3 时间分配 教学内容 教学方法 教学手段 板 书 复
（2）传动比的计算：（重点）
从首轮1到末轮5之间各对啮合齿轮传动比的大小如下
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
齿轮2和齿轮 EMBED Equation.3 ，齿轮3和齿轮 EMBED Equation.3 同轴, EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , 将上述各式两边分别连乘，并整理得该轮系的总传动比为
轮系的传动比计算
Z3 Z1
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例4-5 图示行星轮系中，已知z1 = 50、z2 = 30、z3 = 100，求传动 比i1H。
解：根据转化轮系法，齿轮1、3和行星架轴线相重合
由
i1H3 =
n1 n3
nH nH
=
z2 z3 z1 z2
=
z3 z1
即
i1H3
=
n1 nH 0 nH
=
100 50
=
2
解得 i1H = n1 / nH = 3
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例4-6 图示的差动轮系中，已知z1 = 20、z2 = 30、z3 = 80，齿轮 1和齿轮3的转速大小为10r/min，方向相反。求行星架H的转速及传 动比iH1。
解：设齿轮1转向为正，则
n1 10r / min，n3 10r / min
4
1.周转轮系的组成
太阳轮与行星架几何轴线必须重合！
太阳轮
周 转
行星轮
轮 行星架
系 机架
轴线位置固定 既自转又公转 又称系杆
一个基本周转轮系中， 行星轮可有多个，太阳轮的 数量不多于两个，行星架只 能有一个。
太阳轮 行星轮 太阳轮
行星架 机架
ω3
H2
ωH
1
O
ω1
3
周转轮系的分类 差动轮系：太阳轮都能转动的周转轮系； 行星轮系：有一个太阳轮固定不动的周转轮系。
四、混合轮系的传动比计算
1.混合轮系 混合轮系：由定轴轮系 + 周转轮系、或由几个单一的周转
轮系组合而成的轮系。
2.计算混合轮系传动比的方法和步骤：
（1）划分出基本类型的轮系。 （2）分别列出周转轮系和定轴轮系的传动比计算公式。 （3）联立求解，求得所需的参数。
§11.2 定轴轮系的传动比
机构运 动简图
齿轮回转方向
用线速度方向表 示齿轮回转方向
投影方向
机构运 动简图 投影方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （1）平面定轴轮系
一对齿轮的传动比：
1 1 2 2
i12=
±
z2 z1
“+”号表示内啮合两轮转向相同， “-”号表示外啮合两轮转向相反。
空间定轴轮系传动比前 的“+”、“－”号没有实 际意义。
不平行
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
如何表示一对圆锥齿轮的转向？
机构运动简图
线速度方向
表示齿轮回转方向 用线速度方向表 示齿轮回转方向 齿轮回转方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
向关系则必须在机构简图上用箭头来表示。
1 z2 zk i1k k z1 zk 1
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
• 空间定轴轮系中含有轴 线不平行的齿轮传动；
不 平 行
•
•
“+”、“－”不能表示 不平行轴之间的转向关系；
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
3
• （1）平面定轴轮系
1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 ( 1) z4 5 z1 z2 z3
2 1 3' 4 5
4'
1 m z2 zk i1k (1) k z1 zk 1
齿轮回转方向
用线速度方向表 示齿轮回转方向
投影方向
机构运 动简图 投影方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （1）平面定轴轮系
一对齿轮的传动比：
1 1 2 2
i12=
±
z2 z1
“+”号表示内啮合两轮转向相同， “-”号表示外啮合两轮转向相反。
空间定轴轮系传动比前 的“+”、“－”号没有实 际意义。
不平行
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
如何表示一对圆锥齿轮的转向？
机构运动简图
线速度方向
表示齿轮回转方向 用线速度方向表 示齿轮回转方向 齿轮回转方向
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
向关系则必须在机构简图上用箭头来表示。
1 z2 zk i1k k z1 zk 1
机械设计系 机械设计系
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
• （2）空间定轴轮系
• 空间定轴轮系中含有轴 线不平行的齿轮传动；
不 平 行
•
•
“+”、“－”不能表示 不平行轴之间的转向关系；
§11.2 定轴轮系的传动比
• 2.首末两轮的转向
3
• （1）平面定轴轮系
1 3 z 2 z 3 z 4 z5 i15 ( 1) z4 5 z1 z2 z3
2 1 3' 4 5
4'
1 m z2 zk i1k (1) k z1 zk 1
定轴轮系传动比的计算
§5-6 定轴轮系传动比的计算一、轮系的基本概念●轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统；●轮系的分类：定轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定；●定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行；空间定轴轮系：不一定平行；●轮系的传动比:轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。
传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为：i1k ＝ω1/ωk＝n1/nk传动比的方向：首末两轮的转向关系。
相互啮合的两个齿轮的转向关系：二、平面定轴轮系传动比的计算特点：●轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；●传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
1、传动比大小设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；各轮的齿数用Z来表示；角速度用w表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论：定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比；2、传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号：首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
（1）公式法122112zzi==ωω32223332zizωωωω'''===33434443zizωωωω'''===455445zzi==ωω211)1(-==kmkzziω式中：m为外啮合圆柱齿轮的对数举例：（2）箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。
举例：三、空间定轴轮系的传动比特点：●轮系中包含有空间齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等）；●首末两轮的轴线不一定平行。
1 传动比的大小2 传动比的方向注意：只能采用箭头标注法，不能采用(-1)m法判断。
分两种情况讨论：情况1：首、末两轮轴线平行主动轮齿数连乘积从动轮齿数连乘积ki1传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。
定轴系传动比
§5-6 定轴轮系传动比的计算一、轮系的基本概念●轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统；●轮系的分类：定轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定；●定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行；空间定轴轮系：不一定平行；●轮系的传动比:轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。
传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为：i1k＝ω1/ωk＝n1/n k传动比的方向：首末两轮的转向关系。
相互啮合的两个齿轮的转向关系：二、平面定轴轮系传动比的计算特点：●轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；●传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
1、传动比大小设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；各轮的齿数用Z来表示；126127角速度用ω表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论： 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比； 2、传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号： 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
（1）公式法式中：m 为外啮合圆柱齿轮的对数 举例：（2）箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。
举例：122112z z i ==ωω32223332z i z ωωωω'''===33434443z i z ωωωω'''===455445z z i ==ωω11211)1(--==k km k k z z z z i K K ωω三、空间定轴轮系的传动比特点：●轮系中包含有空间齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等）；●首末两轮的轴线不一定平行。
1 传动比的大小2 传动比的方向注意：只能采用箭头标注法，不能采用(-1)m法判断。
分两种情况讨论：情况1：首、末两轮轴线平行传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。
定轴轮系的传动比计算
3.蜗轮蜗杆传动：
4-5定轴轮系的传动比计算
2、轮系末轮转向的表示
1）轴线平行时，用画箭头来表示 或用外啮合齿轮的对数来确定。
对数为偶数，首、末轮转向相同 对数为奇数，首、末轮转向相反 2）轴线不平行时，画箭头来表示。
3 5 平行轴传动的定轴轮系 2 4 3′
1
4-5定轴轮系的传动比计算
2 3 Ⅱ Ⅲ 1 4 Ⅳ Ⅰ 图 非平行轴传动的定轴轮系 6 5
小
各轮转向的判断方 法 (1)平行轴 a.标注箭头 b.外啮合齿轮的对 数 (2)非平行轴 a.标注箭头
结
惰轮的应用 (1)只改变方向， 不改变传动比大小 (2)惰轮奇数转向相 同,偶数转向相反。
定轴轮系的传动 比
LOGO
LOGO
机械基础
定轴轮系的传动比计算
4-5定轴轮系的传动比计算
复习： 1.轮系的定义：
由一系列相啮合的齿轮组成的传动系统，称为轮系。
2.轮系的分类： 定轴轮系（普通轮系） 周转轮系 混合轮系
4-5定轴轮系的传动比计算
学习目标： 1．能够确定定轴轮系各轮的转向； 2．能够正确计算定轴轮系的传动比。
1
解：
Ⅰ Ⅱ 2 Ⅲ 3
5
Ⅳ
4
6
9 Ⅵ Ⅴ 8
为正，首末两轮回转方向相同。
7
4-5定轴轮系的传动比计算
例3
如图6-9所示，已知z1=24，z2=28，z3=20，z4=60，z5=20，z6=20，z7=28， 齿轮1为主动件。分析该机构的传动路线；求传动比i17；若齿轮1转向已知，试 判定齿轮7的转向。
传动比计算
轮系的传动比等于首轮与末轮的转速之比，也等于轮
系中所有从动齿轮齿数的连乘积与所有主动齿轮齿数的连乘 积之比。
定轴轮系的总传动比等于各级传动比
定轴轮系的总传动比等于各级传动比
总传动比是指轴轮系的传动系统的传动比的总和。
在轴轮系的传
动过程中，它可以从输入轴传输到输出轴的动能，其用途是调节转矩
或速度。
由于每一级设备都会产生一定的传动比，所以总传动比就是
所有传动比合计在一起的结果。
计算轴轮系的总传动比通常有两种方法，即直接法和递推法。
在
直接法中，总传动比可以由系统的每一个级别来计算。
例如，如果有
两个级别设备，每个级别的传动比都是2：1，那么总传动比就为4：1。
而在递推法中，可以将多级设备的传动比构成一个递推公式，从
最上级设备的传动比开始，通过最后一级传动比乘上总传动比即可得
到总传动比。
总传动比是发动机推动轴轮系汽车行驶时，达到最大功率和扭矩
输出，以及输出轴提供最大转速等重要参数的基础因素。
它的比例取
决于轴轮系的设计参数，以及需要传输的动能大小，在一定程度上控
制着车辆的速度、功率和燃油消耗。
因此，计算轴轮系的总传动比也至关重要，它对于制造出符合发
动机设计参数要求的车辆，用尽可能低的燃油消耗，提高行驶效率具
有重要意义。
所以，总传动比也是系统设计和选择轴轮系产品时，必
须了解和研究的重要参数。
机械设计-定轴轮系传动比的计算
定轴轮系传动比的计算
惰轮的应用
在轮系中既是从动轮又是主动
轮，对总传动比毫无影响，但
却起到了改变齿轮副中从动轮
回转方向的作用，像这样的齿
轮称为惰轮。
惰轮常用于传动距离稍远和需要改变转向的场合。
感
谢
观
看
定轴轮系传动比的计算
目
录
1
定轴轮系中各轮转向的判断
2
传动比的计算
3
惰轮的应用
定轴轮系传动比的计算
定轴轮系中各轮转向的判断
当首轮（或末轮）的转向为已知时，
其末轮（或首轮）的转向也就确定
了，齿轮转向可以用标注箭头的方
法或正负号的方法表示。
定轴轮系传动比的计算
定轴轮系中各轮转向的判断
圆柱齿轮啮合—外啮合
向相同，其传动比：
=
1
=+
2
2
1
”+“号表示两轮旋转方向相同。转向用画箭头的方法表示，主、从动
轮转向相同时，两箭头指向相同。
将上述两种啮合传动的传动比合写，得
=
1
=±
2
2
1
式中，外啮合传动比取 ”－“号，内啮合传动比取”+“，各轮的转向也可用箭头表示。
定轴轮系传动比的计算
定轴轮系中各轮转向的判断
主动轮1逆时针方向转动时，从动轮
2做顺时针方向旋转，两轮的旋转方向相
反，其传动比：
=
1
=－
2
2
1
”－“号表示两轮旋转方向相反。转向用
画箭头的方法表示，主、从动轮转向相反
时，两箭头指向相反。
定轴轮系传动比的计算
定轴轮系中各轮转向的判断
圆柱齿轮啮合—内啮合
轮系的传动比计算
4
Z3 Z1
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例4-5 图示行星轮系中，已知z1 = 50、z2 = 30、z3 = 100，求传动 比i1H。
解：根据转化轮系法，齿轮1、3和行星架轴线相重合
由
i1H3 =
n1 n3
nH nH
=
z2 z3 z1 z2
=
z3 z1
即
i1H3
=
n1 nH 0 nH
（1）对于圆柱齿轮组成的定轴轮系确定传动比正负的方法： a.外啮合的次数； b.画箭头。
（2）当轮系中包含圆锥齿轮、蜗杆蜗轮时，传动比的计算仍用上 式计算，但各轮的转向必须画箭头确定。
a.当首末两轮轴线平行时，仍用正负表示两轮之间的关系。 b.当首末两轮轴线不平行时，不能用正负表示，只能依次画箭 头。
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轮系的传动比计算
1
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一、轮系的传动比
轮系中首末两轮的转速之比称为轮系的传动比，用iab表 示。
iab na / nb
轮系的传动比计算，包括计算传动比的大小和确定转向两 个内容。
二、定轴轮系的传动比计算
1．定轴轮系中齿轮传动方向的确定
i15
n1 n5
(1)3
z2 z3 z4 z5 z1z2 z3 z4
z2 z3z5 z1z2 z3
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轮系传动比的一般表达式： n表示外啮合的次数。
i
n主 n从
（
1）n
各从动轮齿数的乘积 各主动轮齿数的乘积
齿轮4既是从动轮，又是主动轮，其存在不影响传动比，但改 变了外啮合的次数，称为过桥齿轮或惰轮。
定轴轮系传动比计算课件
步骤
首先确定轮系中各个齿轮 的转速和齿数，然后根据 转速和齿数计算出传动比 。
适用范围
适用于轮系中齿轮齿数已 知，且转速相对稳定的情 况。
转化机构法
定义
适用范围
转化机构法是将定轴轮系转化为周转 轮系，然后利用周转轮系的传动比计 算公式来计算定轴轮系的传动比。
适用于轮系中齿轮齿数未知，但转速 相对稳定的情况。
计算精度。
优化数学模型
优化数学模型可以减少模型误 差，提高计算精度。
引入修正系数
在计算过程中引入修正系数可 以补偿齿轮制造误差、装配误 差和工作条件变化对传动比计 算的影响。
采用高精度测量设备
采用高精度测量设备可以减少 齿轮制造误差和装配误差对传
动比计算的影响。
06
课程总结与展望
本课程主要内容回顾
05
误差分析与影响因素
计轮系传动比计算中，数学模型可能存在误差 ，导致计算结果不准确。
数值近似误差
在计算过程中，数值近似可能导致误差，如舍入 误差、截断误差等。
算法误差
算法本身可能存在误差，如迭代算法的收敛性、 稳定性等。
主要影响因素探讨
齿轮制造误差
01
齿轮制造过程中可能存在误差，如齿距偏差、齿形偏差等，这
工作原理
当主动轮旋转时，通过中间传动件将动力传递到从动轮，实 现机械能传递。
齿轮几何参数与传动比关系
齿轮几何参数
包括齿数、模数、压力角等。
传动比关系
在定轴轮系中，传动比等于从动轮转速与主动轮转速之比，也等于各级齿轮传 动比的乘积。
03
传动比计算方法
直接计算法
01
02
03
定义
直接计算法是根据定轴轮 系中各个齿轮的齿数和转 速，直接计算出传动比的 方法。
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iaHb
naH nbH
na nb
nH nH
(1)1
zg zb za zg
zb za
iaHb
na nb
nH nH
zb za
行星轮系的转化轮系传动比的一般计 算式为
ijHk
n
H j
nkH
nj nk
nH nH
轮j至轮k从动轮齿数连乘积 轮j至轮k主动轮齿数连乘积
图13-1 定轴轮系
传动时齿轮g的几何轴线绕齿轮a、b和 构件H的共同轴线转动，这样的轮系统称 为行星轮系。
图13-2 行星轮系
13.1 定轴轮系传动比的计算
13.1.1 轮系的传动比
轮系始端主动轮与末端从动轮的转速 之比值，称为轮系的传动比，用i1k表示， 即
i1k
n1 nk
13.1.2 定轴轮系传动比的计算
必须注意以下几点。
① 由于对各构件所加的公共转速（−nH） 与各构件原来的转速是代数相加的，所以 齿轮j和k的轴线与行星架H的轴线必须重合 或互相平行。齿轮j、k可以是中心轮或行 星轮。
② 的正负只表示转化轮系中j、k的转向关
系，而不是行星轮系中二者的转向关系。
③ 。为转化轮系中轮j、k的转速之比（），
其大小及正负号应按求定轴轮系传动比的
方法确定。在确定的正负号时，对于圆柱
齿轮组成的行星轮系，可用(−1)m法，自齿 轮j至齿轮k按传动顺序判定中间各轮的主 从动地位和外啮合齿轮对数m；对于圆锥 齿轮组成的行星轮系，用画箭头法。而ijk 是行星轮系中轮j、k的绝对转速之比（即 nj/nk），其大小及正负号只能由式（13-4） 计算出未知转速后再确定。
1．一对齿轮的传动比
i12
n1 n2
z2 z1
图13-3 圆柱齿轮传动
故其传动比可写为
i12
n1 n2
z2 z1
图13-4 圆锥齿轮传动
图13-5 蜗杆传动
2．定轴轮系传动比大小的计算
轮系传动比大小的计算通式为
i1k
n1 nk
从动轮齿数连乘积 主动轮齿数连乘积
3．从动轮转向的确定
iHV z2
图13-18 摆线针轮行星传动
13.5.3 谐波齿轮传动
谐波齿轮传动是利用行星传动原理而 发展起来的新型传动。
图13-19 谐波齿轮传动
第13章 齿轮系传动
13.1 定轴轮系传动比的计算 13.2 行星轮系传动比的计算
13.3 组合行星轮系传动比的计算
13.4
轮系的功用
13.5 几种特殊行星传动简介
由多对齿轮所组成的传动系统称为齿 轮系，简称轮系。
按照传动时各齿轮的轴线位置是否固 定，轮系分为定轴轮系和行星轮系两种基 本类型。传动时所有齿轮的几何轴线位置 均固定不变，这种轮系统称为定轴轮系。
图13-9 行星轮系与其转化轮系
表13-2
构件 中心轮a 中心轮b 行星轮g 行星架H
各构件在转化前后的转速
行星轮系中的转速n
转化轮系中的转速nH
na
naH na nH
nb
nbH nb nH
ng
ngH ng nH
nH
nHH nH nH 0
转化轮系中齿轮a与齿轮b的传动比为
小于或 等于 30kW
制造精度 要求较高
适用于短期 间断工作场 合，推荐用 于特轻型工 作制度
1.2至几千
效率低，且随 传动比i的增大 而下降，并有 自锁可能
15kW
制造与装 配工艺性 不佳
推荐只在特 轻型工作制 度下用，最 好不用于传 力传动
20～100， 小功率可达 500以上
效率低、且随 传动比i的增大 而下降，并有 自锁可能
13.2 行星轮系传动比的计算
13.2.1 行星轮系的组成
行星轮系有以下三种基本构件。
（1）行星轮
行星轮即作行星运动的齿轮，用符号g 表示。
图13-8 行星轮系的组成
（2）行星架
用于支承行星轮并使其得到公转的构 件称行星架，用符号H表示。
（3）中心轮
在行星轮系传动中，与行星轮相啮合 且轴线位置固定的齿轮称为中心轮，用符 号K表示。通常将外齿中心轮称为太阳轮， 用符号a表示；将内齿中心轮称为内齿圈， 用符号b表示。
13.5.1 渐开线少齿差行星传动
渐开线少齿差行星传动的传动比较大、 结构紧凑，但效率较低，行星架轴承的寿 命较短，故目前只用于小功率传动。
13.5.2 摆线针轮行星传动
其传动原理、运动输出机构等均与渐 开线一齿差行星传动相同，唯一区别在于 齿轮的齿廓不是渐开线，而是摆线。
摆线针轮行星传动的传动比为
13.2.2 行星轮系的分类
1．2K-H型 2．3K型 3．K-H-V型
表13-1
型号
序
号 按基本构 按啮合方
件命名
式命名
1
2K-H型 NGW型
常用行星传动机构的基本性能
传动简图
传动比范围
传动效率
传动功 制造工艺
率范围
性
应用场合
说明
2.8～12.5
0.97～0.99
不限
加工与装 配工艺较 简单
用于任何工 作情况下， 功率大小不 受限制
④ 将已知转速代入式（13-4）求解未知转 速时，应注意转向。若假定某一方向的转 动为正，其相反方向的转向就是负。必须 将转速大小连同其符号一同代入公式计算。
13.3 组合行星轮系传动比的计算
计算组合行星轮系传动比的一般方法 和步骤如下。
1．正确划分出基本类型的轮系 2．分别列出传动比计算式 3．联立求解
（1）(−1)m法
i1k
n1 nk
(1)m
从动轮齿数连乘积 主动轮齿数连乘积
（2）画箭头法
先画出主动轮的转向箭头，根据前述 一对齿轮传动转向的箭头表示法，依次画 出各轮的转向。
对于含有圆锥齿轮、蜗杆传动的定轴
轮系，由于在轴线不平行的两齿轮传动比 前加正负号没有意义，所以从动轮的转向 只能用逐对标定齿轮转向箭头的方法来确 定，而不能采用(−1)m法。
具有内外 啮合2KH型单级 传动Biblioteka 22K-H型 NW型
7～17
0.97～0.99
不限
因有双联 行星轮， 加工与装 配复杂化
同NGW型
具有双排
内外啮合 2K-H型 传动
3
2K-H型 NN型
4
2K-H型 WW型
5
3K型
NGWN型
30～100， 传动功率很 小时，可达
1700
效率低，且随 传动比i的增大 而下降，并有 自锁可能
13.4 轮系的功用
1．实现相距较远的两轴间运动和动 力的传递 2．实现分路传动 3．实现变速传动 4．获得较大的传动比 5．实现运动的合成和分解
（1）用作运动的合成 （2）用作运动的分解
图13-14 利用轮系减小传动尺寸
图13-15 钟表传动示意图
图13-16 汽车后桥差速器
13.5 几种特殊行星传动简介
96kW
制造与装 配工艺性 不佳
适用于短期 间断工作场 合
双排内啮 合2K-H 型传动
双排外啮 合2K-H 型传动
具有内外 啮合的 3K型传 动
6
K-H-V型 N型
7～71
0.7～0.94
96kW
齿形及输 出机构要 求较高
适用于平行 轴传动
内啮合KH-V型传 动
13.2.3 行星轮系传动比的计算
行星轮系与定轴轮系的根本区别在于 行星轮系中具有转动的行星架，从而使得 行星轮既有自转又有公转。因此，行星轮 系各构件间的传动比不能直接引用定轴轮 系传动比的公式来计算。