机械设计第7章 轮系
《机械原理》 轮系的传动比
原周转轮系角速度
1 2
3
H
转化轮系中的角速度
1H 1 H 2H 2 H
3H 3 H
HH H H 0
2.传动比计算的基本思路与方法
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 H 3 H
z2z3 z1 z 2
z3 z1
“－”号表示在转化机构中1H
z3 z1
2.2 周转轮系传动比的计算
1.周转轮系的组成与类型 2.传动比计算的基本思路与方法 3.注意事项 4.计算实例
例1 已知：双排外啮合行星轮系
z1 100, z2 101, z2 100, z3 99
求：传动比 iH1
解：
i1H3
1H
H 3
1 3
H H
z2 z3 z1 z2
第7章 轮系
1 轮系的类型 2 轮系的传动比 3 轮系的功能 4 轮系的设计 5 其他类型的行星传动简介
第7章 轮系
2 轮系的传动比
2.1 定轴轮系传动比的计算 2.2 周转轮系传动比的计算 2.3 混合轮系传动比的计算
2.1 定轴轮系传动比的计算
1.传动比大小的计算 2.主、从动轮转向关系的确定
只起改变方向作用
称为惰轮
定 轴 轮 系 的 传 动 比
所 有 从 动 轮 齿 数 的 连 乘积 所 有 主 动 轮 齿 数 的 连 乘积
2.1 定轴轮系传动比的计算
2 .传动比方向的确定
平面定轴轮系 所有齿轮均为直齿或斜齿圆柱齿轮，
可用(-1)m 来确定从动轮的转动方向。
m —— 外啮合的对数。
传动比为正,说明主、从动轮转向
机械设计基础——轮系
现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传动 往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。这种由一系列齿 轮组成的传动系统称为齿轮系（简称轮系）。
本章主要讨论轮系的类型、传动比计算及轮系的功用。
齿轮系的类型
1.按组成轮系的齿轮（或构件）的 轴线是否相互平行可分为： 平面轮系和空间轮系
2.根据轮系运转时齿轮的轴线位置 相对于机架是否固定可分为两大类： 定轴轮系和周转轮系
3.对于差动轮系，必须给定n 1 、 n k 、n H中任意两个（F=2，
两个原动件），运动就可以确定。对于简单周转轮系，有一太
阳轮固定（n k=0)，在n 1 、n H只需要给定一个（F=1，需要一
个原动件），运动就可以确定。
例:如图所示的周转轮系中，已知各 轮齿数为Z1=100, Z2=99, Z3=100, Z4=101 ，行星架H为原动件，试求传 动比iH1＝？
齿数连 乘积 齿数连 乘积
注意：
1.公式只适用于平面周转轮系。正、负号可按画箭头的方法来 确定，也可根据外啮合次数还确定（-1）m。对于空间周转轮 系，当两太阳轮和行星架的轴线互相平行时，仍可用转化轮系 法来建立转速关系式，但正、负号应按画箭头的方法来确定。
2.公式中的“+”、“-”号表示输入和输出轮的转向相同或相反。
Z2 Z4 Z1 Z3
n H = - 50/6 r/min 负号表示行星架与齿轮1转向相反。
2.求n3
:(n3
i1H2
=
nn21)- n H
n
-
2
n
H
Z2 Z1
n 2 = - 133 r/min = n3
负号表示轮3与齿轮1转向相反。
混合轮系传动比的计算
朱明zhubob机械设计基础第7.8.9章轮系习题答案
第七章1．轮系的分类依据是什么？轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。
对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。
还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些?定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。
周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。
而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。
周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。
每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了5．轮系的设计应从哪些方面考虑?考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。
根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。
6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n 1 = 750 r/min ，z 1 = 3，z 2 = 60，z 3 = 18，z 4 = 27，z 5 = 20，z 6 = 50。
试用画箭头的方法确定z 6的转向，并计算其转速。
答：齿轮方向向左，n6=75r/min7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z 1 = 100，z 2 = 101，z 2 = 100，z 3 = 99。
求：输入件H 对输出件1的传动比i H1。
图7-32 蜗杆传动的定轴轮系 图7-33 减速器 答：100001 H i8．如图7-34所示为卷扬机传动示意图，悬挂重物G 的钢丝绳绕在鼓轮5上，鼓轮5与蜗轮4连接在一起。
机械设计基础第七章轮系的设计(上课)
机械设计基础第七章轮系的设计(上课)一、教学内容本节课的教学内容来自于机械设计基础第七章，主要讲解轮系的设计。
轮系是由齿轮、蜗轮、蜗杆等传动元件组成的机械传动系统，广泛应用于各种机械设备中。
本节课将介绍轮系的基本原理、类型、设计和计算方法。
二、教学目标1. 让学生掌握轮系的基本原理和类型，了解各种轮系的结构特点和应用范围。
2. 培养学生运用轮系进行传动设计的能力，掌握轮系的设计和计算方法。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力，使他们在实际工程中能够灵活运用轮系知识。
三、教学难点与重点重点：轮系的基本原理、类型、设计和计算方法。
难点：轮系的设计和计算方法，特别是多种轮系组合时的传动比计算。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、黑板、粉笔、轮系模型。
学具：教材、笔记本、尺子、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示一台采用轮系传动的机械设备，让学生观察并分析其工作原理。
2. 知识点讲解：(1) 轮系的基本原理：齿轮传动、蜗轮传动、蜗杆传动的特点和关系。
(2) 轮系的类型：定轴轮系、周转轮系、混合轮系的结构及应用。
(3) 轮系的设计和计算方法：包括齿轮尺寸计算、传动比计算、齿轮啮合参数计算等。
3. 例题讲解：分析一个轮系设计实例，讲解设计过程和计算方法。
4. 随堂练习：让学生分组讨论，设计一个简单的轮系传动系统，并计算其传动比。
5. 课堂互动：邀请学生上台演示轮系设计过程，解答其他学生的疑问。
六、板书设计板书内容主要包括轮系的基本原理、类型、设计和计算方法。
通过图文结合的方式，展示轮系的结构特点和传动原理。
七、作业设计1. 题目：设计一个由两个齿轮组成的定轴轮系，齿轮直径分别为40mm和80mm，求传动比。
答案：传动比为2:1。
2. 题目：计算一个周转轮系中，齿轮A与齿轮B的传动比，已知齿轮A的齿数为30，齿轮B的齿数为15。
答案：传动比为2:1。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过实践情景引入，让学生了解轮系的实际应用，通过知识点讲解、例题分析和随堂练习，使学生掌握轮系的基本原理、类型、设计和计算方法。
精密机械设计(裘祖荣) 第七章答案 齿轮传动
7-19 图7-71所示为一大传动比的减速器。
已知其各齿轮的齿数为Z1＝100，Z2=101，Z2′=100，Z3=99，求原动件对从动件1的传动比i H1 .又当Z1＝99而其他齿轮齿数均不变，求传动比i H1。
试分析该减速器有何变化。
图7-71 1）解法一：这是一个简单行星轮系。
其转化机构的传动比为：()100100991011'21322313113⨯⨯=-=--==z z z z i H H H HH ωωωωωω1001009910101133⨯⨯=--==H H Hi ωωωω所以：由于10000100100991011111=⨯⨯-==∴ωωH H i解法二：10000/1100001100100991011zz z z 11112132131==∴=⨯⨯-=-=-='H H HH i i i i ）（上式直接用公式：2）将Z1＝99代入，求得i H1= -100.3）齿轮1的转向从与原动件H 相同变为与原动件H 相反。
7-20 在图7-72示双螺旋桨飞机的减速器中，已知18,30,20,265421====z z z z ，及1n =15000r/min ，试求Q P n n 和的大小和方向。
（提示：先根据同心，求得3z 和6z 后再求解。
）图7-72解：由图可知n 3=n 6=0 根据同心条件：66202262213=⨯+=+=z z z 64253021866z z z =+=+⨯=1）1-2-3-P(H)组成行星轮系 i 13P=n 1−n p n 3−n p=15000−n p 0−n p=−z 3z 1=−6626解得n p =4239.5r/min （与n 1同向） n 4=n p =4239.5r/min 2）4-5-6-Q(H)组成行星轮系 i 46Q=n 4−n Q n 6−n Q=4239.5−n Q−n Q=−z 6z 4=−6630解得min /737.1324r n Q =（与n 1同向）.7-21 在图7-73所示输送带的行星减速器中，已知：z 1=10, z 2=32, z 3=74, z 4=72, z 2，=30 及电动机的转速为1450r/min ，求输出轴的转速n 4。
机械设计基础第7章 轮系
a,b齿轮选择原则
1. 2.
3.
4.
已知转速的齿轮 固定的齿轮（n=0） 需要求该齿轮转速的齿轮 轮系之间有关联的齿轮（复合轮系） a,b,H轴线平行（周转轮系）
17
例题 在图所示的差动轮系中，已知各轮的齿数为：z1 =30，z2 =25， z2’=20， z3=75。齿轮1的转速为210r/min(蓝箭头向上)，齿轮3的转速为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
§7-3 周转轮系传动比计算 19
§7-4 复合轮系传动比计算
除了前面介绍的定轴轮系和周转轮系 以外，机械中还经常用到复合轮系。复合轮系常以两 种方式构成： ① 将定轴轮系与基本周转轮系组合； ② 由几个基本周转轮系经串联或并联而成。 由于整个复合轮系不可能转化成为一个 定轴轮系，所以不能只用一个公式来求解。计算复合 轮系时，首先必须将各个基本周转轮系和定轴轮系区 分开来，然后分别列出计算这些轮系的方程式，最后 联立解出所要求的传动比。 正确区分各个轮系的关键在于找出各个基本周转 轮系。找基本周转轮系的一般方法是：先找出行星轮， 即找出那些几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的齿 轮；支持行星轮运动的那个构件就是行星架；几何轴 线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮 合的定轴齿轮就是中心轮。这组行星轮、行星架、中 心轮构成一个基本周转轮系。
根据题意，齿轮1、3的转向相反，若假设n1为正，则应 将n3以负值带入上式，
解得nH =10r/min。因nH 为正号，可知nH 的转向和n1 相同。 在已知n1、nH或n3、nH的情况下，利用公式还可容易地算 出行星齿轮2的转速 。
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。
机械基础第七章轮系和减速器
3）待求构件的实际转向由计算结果的正负号确定。
4）上述公式只适用于圆柱齿轮组成的行星轮系。
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28
例： 周转轮系如图所示。已知Z1=15，Z2=25， Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮1、4转向相 反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。
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记作：
i12
n1 n2
z2 z1
两轮转向也可以在图中用箭头表示。
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(2)内啮合圆柱齿轮传动 下图所示的是两平行轴内啮 合圆柱齿轮传动。当主动轮1逆时针方向旋转时，从 动轮2也逆时针方向旋转，两轮旋转方向相同，规定 其传动比为正号。记作
i12
n1 n2
z2 z1
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2
换言之
在现代机械中，为了满足不同的工作要求，仅用一 对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的，通常需要采用 一系列相互啮合的齿轮（包括蜗杆传动）组成传动系 统，以实现变速、分路传动、运动分解与合成等功用。 这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。
二、轮系的类型
根据轮系在运转时各齿轮轴线的相对位置是否固定， 可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。
n2 nH
Z1 n4 nH Z3
200 (50 / 6) 25 n2 (50 / 6) 15
n2=-133.33r/min=n3 说明轮3与轮1转向相反
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
第七章 行星轮系
TaaH Ta (a H ) 0, 表明Taa H为输入功率，齿轮a为主动齿轮。
在转化机构中，行星架H为固定构件，当齿轮a为输入轮时，齿轮b
就成为输出构件，所以Tb b 0,功率由a传到b，其机械效率：
H
TbbH TaaH
Tb
TaaH bH
H
Ta H
a b
H H
Ta H iaHb
第七章 行星轮系
总传动比：iabe iabH iHb e
iabH 1 iaHb , iHb e
iabe
1 iaHb 1 ieHb
1 1 iebH 1 ieHb
iaHb
zb za
, iehb
z f zb ze zg
当iebH接近于1时，可以得到很大的传动比。
第七章 行星轮系
例8-2，如图所示3K-1型行星机构，中心
igHb
g b
H H
zb zg
如果V固定，则行星轮g不能作整圈的回转，
ωg由=0于，这V与时，g的由H转输速入是，相b输同出的。
iHg
H g
,由于b
0,
H b H
zb zg
, iHb
H b
zb zb zg
g H H
zb zg
, 可解得：iHg
zg zb zg
负号表示H与g转向相反。
在行星轮系的效率计算中，主要考虑啮合传动的功率损失
第七章 行星轮系
1，2K-H 型行星轮系效率计算 行星轮系啮合功率损失的分析：
齿轮啮合功率损失主要由：齿面相对滑动速度、摩擦系数 和法向力的大小所决定。
行星轮系与定轴轮系的区别：在于行星轮的自转与公转。
在转化机构中，虽然各构件的绝对角速度有变化，但影响 传动效率的相对滑动速度没有变化，所以，可以近似地认为： 行星轮系转化机构与原机构的摩擦损失功率相同。
机械设计基础第7章 轮系
作业
• P140 • 题7-10（定轴轮系） • 题7-11（周转轮系） • 题7-12 （周转轮系） • 题7-13 （复合轮系）
23
课堂练习
1.z图2=2示5，轮z系2’=中15，，z1z=3=1350，， zz若35’==n6110=5，5，0z05zr’4/==m32i00n，，，(z求m4’=齿=42m条(右m６旋)，)， 线速度v的大小和方向。
17
例z2’=题20，在z图3=7所5。示齿的轮差1动的轮转系速中为，21已0r知/m各in轮(蓝的箭齿头数向为上：)，z1 齿=3轮0，3的z2 转=2速5，为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
i15
1 5
(1
z5 z3'
)
z2z3
z1z
' 2
1 28.24
§5-4 复合轮系传动比计算
21
例2：轮系也是一个复合轮系。 其成中一：个齿 基轮 本1周、转2轮、系3、，4齿和轮H1构5、 6轮、系7，和第H2构2个成周另转一轮个系基中本的周齿转轮 7就是第一个周转轮系的行星架， 齿轮4、5相连使两个基本周转 轮系的运动中心轮具有相同的 运动。
i17 i12 i2' 3 i3' 4 i45 i5' 6 i6' 7
n1 n2' n3' n4 n5' n6' n1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n7
机械原理(朱理主编)第7章 轮系
二、周转轮系传动比的计算
3 H
O2 3 2 3
2 O2 H
1.分析思路： 定轴轮系
O1
H O3 4 1
O1 O3 1 4 OH
系杆H运动
1
OH
周转轮系
轮
系杆H不动 2.处理方法： 固定系杆H(假想） 转化轮系(定轴轮系）
原轮系
转化轮系
周转轮系的转化机构（转化轮系）：
箭头表示在 转化轮系中的方向
二、实现相距较远的两轴 之间的传动
采用周转轮系，可以在使用
很少的齿轮并且也很紧凑的条 件下，得到很大的传动比。
三、 实现变速传动：
在主轴转速不变的条件下，利用轮系可使从动轴得到若 干种转速，从而实现变速传动。
3
右
3’
7
7’
2 1
4
5
6
z z z z z z z z
2 3 4 , , 1 2 3
7
ω6 的方向如图所示。
§7-3
一、周转轮系
周转轮系的传动比
O2 3 2 H O1 1 OH 4 H O3 1 O1 O3 1 4 OH H 3 3 2 O2
F 3 4 2 4 2 2
2 3 O2 H O1 OH 1
轮3固定 ： 差动轮系：F=2 行星轮系：F=1
F 3 3 2 3 2 1
6
4 5
5
Z2 Z4 i14 = - ——— Z1 Z3
Z2 Z4 Z6 i16 = ———— Z1 Z3 Z5
i18 =
Z2 Z4 Z6 Z8 Z1 Z3 Z5 Z7
●
答案 练习
答案 练习
右旋蜗杆
例1：
已知：n1=500r/min,Z1=20,Z2=40,Z3=30,Z4=50。
《机械设计基础》第七章 轮系及减速器
（2） 找出所有的单一周转轮系后余下的就是定轴轮系 （3） 分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。 （4） 找出各基本轮系之间的联系。 （5） 将各基本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。
例7－5：已知各轮齿数为：z1＝20， z2＝40， z2 ′=20， z3＝30，z4＝80， 求传动比i1H。
i12 i23 i34
n1 z 2, n2 z1 z3 n2 , n3 z 2 n3 z4 , n4 z3
z5 n4 i45 , n5 z4
其中n2＝n2′，n3＝n3′。将以上各式两边连乘可得，
n3 n4 n1n2 3 z2 z3 z4 z5 i12 i23 i34 i45 (1) z3 z4 n2 n3 n4 n5 z1 z2
50 nH 30 80 0 nH 20 50
nH≈14.7r/min
正号表示nH转向和n1的转向相同 本例中行星齿轮2和2′的轴线和齿轮1（或齿轮3）及系杆H的 轴线不平行，所以不能直接利用公式。
§7—4 复合轮系传动比的计算
在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理， 也不能对整个机构采用转化机构的办法。 计算混合轮系传动比的正确方法是： （1） 找出各个单一周转轮系
§5－5 轮系的应用
一、实现分路传动
Ⅳ
二、实现相距较远的两轴之间的传动
三、获得较大传动比 四、实现换向传动 五、用作运动的分解
Ⅲ Ⅴ Ⅵ 主轴
六、在尺寸及重量较小的条件下，实现大功率传动 七、用作运动的合成
图9-20
Ⅱ
机械设计基础之轮系
机械设计基础之轮系机械设计基础之轮系轮系是机械设计中重要的基础部分，它的作用主要是通过一系列的齿轮系统传递动力，实现机械设备的运动和动力输出。
本文将详细介绍轮系的组成、分类、设计及实际应用。
一、轮系的组成轮系通常由一系列的齿轮组成，包括主动轮、从动轮和齿轮轴等。
主动轮是动力输入部分，从动轮则是动力输出部分。
齿轮轴是用于支撑和固定齿轮的零件，可以分为输入轴和输出轴。
此外，轮系中还可能包括超越离合器、安全离合器等辅助装置，以保护轮系免受过度载荷或意外损坏。
二、轮系的分类根据轮系中齿轮的形状和啮合方式，可以将轮系分为多种类型，例如凸轮、凹轮、斜齿轮等。
其中，凸轮轮系是最常见的一种，其特点是齿轮的齿形为凸状，具有较高的承载能力和传动效率。
凹轮轮系的齿轮齿形为凹状，通常用于低速传动或高减速比的情况。
斜齿轮轮系则具有较好的啮合性能和承载能力，常用于高速重载场合。
三、轮系的设计轮系的设计主要包括以下几个步骤：1、确定轮系的传动比。
传动比是根据机械设备的需求确定的，通常要求传动比在10:1到1:10之间。
2、选择合适的齿轮类型。
根据传动比和载荷情况，选择合适的齿轮类型，如凸轮、凹轮或斜齿轮等。
3、设计齿轮的尺寸和材料。
根据载荷和转速等情况，设计齿轮的尺寸和材料，通常采用合金钢或碳素钢等材料。
4、校核齿轮的强度和寿命。
通过对齿轮进行强度和寿命的校核，确保齿轮在规定的使用时间内能够正常工作。
四、轮系的实际应用轮系在机械设计中具有广泛的应用，以下列举几个典型的应用场景：1、飞机：飞机的起飞和降落过程中，需要通过轮系将发动机的动力传递到螺旋桨和减速器等部件，实现飞机的起飞和降落。
2、汽车：汽车的变速器中使用了多种类型的轮系，如凸轮、斜齿轮等，用于传递发动机的动力到车轮，实现汽车的加速、减速和转向等操作。
3、船舶：船舶的推进系统中使用了大量的轮系，通过齿轮的啮合实现发动机动力传递到螺旋桨，推动船舶前行。
4、工业机械：工业机械中大量使用轮系，如纺织机械、矿山机械等，通过轮系实现动力的传递和控制。
ch07 轮系分析与设计
7－4 复合轮系的传动比计算
7－5 轮系的功用 7－6 几种特殊的行星齿轮传动
机械工程基础部 33
第七章 轮系设计
7－1 轮系的分类 7－2 定轴轮系的传动比计算 7－3 周转轮系的传动比计算
7－4 复合轮系的传动比计算
7－5 轮系的功用 7－6 几种特殊的行星齿轮传动
n1 900 n6 3.7r / min i16 243
3、在图中画箭头指示n6的方向。
机械工程基础部 19
7.2 定轴齿轮系传动比的计算
[例题] 在如图所示的齿轮系中，已知z1 z2 z3 z4 20 ,齿轮1、3、3’ 和5同轴线，各齿轮均为标准齿轮。若已知轮1的转速n1=1440r/min，求轮 5的转速
含义：以H为参考构件的转化轮系的a-b的传动比计算
机械工程基础部 27
几点注意： 1）a、b、H三个构件的轴线应互相平行。
H H H iab 2）iab iab ， a / bH 是转化后定轴轮系传动比， iab 是原周转轮系中a、b的绝对角速度比。
H 三者均为代数值，计算时应当将其 b ， 3） a ， 本身的正负号同时代入。
机械工程基础部
8
7.1 轮系的分类
二、周转轮系 至少有一个齿轮的轴线位置不固定，可绕另 一齿轮的固定轴线转动的轮系。
H
2 1
O
ω3 ωH
ห้องสมุดไป่ตู้
2
H
3
O
ω1
3
机械工程基础部
1
9
7.1 轮系的分类
三、复合轮系 将定轴轮系和周转轮系组合在一起或将几个 周转轮系组合在一起的轮系。
1 2
3
机械基础 教学最好的PPT 第七章_轮系
§7－4 复合轮系传动比的计算
§7－5 轮系的功用
§7－1 齿轮系及其分类
一、定义：由齿轮组成的传动系统－简称轮系。
在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速和换向，常 常要采用多对齿轮进行传动，如机床、汽车上使用的变速箱、差 速器，工程上广泛应用的齿轮减速器等。这种由多对齿轮所组成 的传动系统称为齿轮系，简称轮系。
（2）求n7和n10
n1 2.5 n7 n1 200 80 （r/min） 故 n7 i17 2.5
因
i17
因 i110 故 n10
n1 100 n10
n1 200 2 （r/min） i110 100
用画箭头的方法表示各轮的转向，如图所示。
例4：如图所示，已知各轮齿数Z1=Z4=18,Z2=36,Z2’=20,Z3=80,Z3’=20,
机床变速箱传动系统
圆椎圆柱齿轮减速器
周转轮系：在下图所示的轮系中，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，这样的轮系成为周转轮系。
复合轮系
本章要解决的问题： 轮系的运动分析（包括传动比i 的计算和判断从动轮转向）
§7-2 定轴轮系传动比的计算
一、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 i 表示。 n1
例1. 课本例13-1,P193
一电动提升机的传动系统如图所示。其末端为蜗杆传动。已 知 z1 = 18 , z2 = 39 , z2 = 20 , z3 = 41 , z3' = 2 (右), z4 = 50 。若 n1 = 1460r / min ， 鼓轮直径 D = 200mm ，鼓轮与蜗轮同轴。试求：(1)蜗轮的转速；(2) 重 物G的运动速度； (3) 当 n转向如图所示(从A向看为顺时针)时，重物G 1 运动的方向。
《机械设计基础》第七章轮系及减速器
根据齿轮的受力分析和强度计算公式，校核齿轮的弯曲强度和接触强 度。
设计计算实例分析
实例一
某机械装置中需要设计一个定轴轮系，已知输入转速为1500r/min，输出转速为300r/min，模数为2mm。 试进行轮系的设计计算。
实例二
某减速器中需要设计一个圆柱齿轮副，已知输入功率为10kW，输入转速为1450r/min，传动比为5。试进 行减速器的设计计算。
02
保证轮系与减速器的传动比、承载能力和效率等性 能相匹配。
03
考虑轮系与减速器的安装、调试和维护的方便性， 以及成本等因素。
04
轮系及减速器的设计计算
轮系的设计计算
确定轮系的类型
根据传动比、转速和转向等要求，选择合适的轮系类型，如定轴 轮系、周转轮系等。
计算各轮齿数
根据传动比和模数等参数，计算各轮的齿数，并进行合理的齿数 分配。
确定中心距和啮合角
根据齿数和模数，计算中心距和啮合角，并进行必要的调整以满 足设计要求。
减速器的设计计算
选择减速器类型
根据工作条件、传动比和输出扭矩等要求，选择合适的减速器类型 ，如圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器等。
计算传动比和效率
根据输入转速和输出转速，计算传动比；根据齿轮副的啮合效率和 轴承的摩擦效率等，计算减速器的总效率。
轮系的功能与应用
功能
实现减速、增速、变速和换向等传动 功能。
应用
广泛应用于各种机械设备中，如汽车 、机床、工程机械、航空航天设备等 。
轮系的组成与结构
组成
轮系主要由齿轮、轴、轴承、箱体等零部件组成。
结构
轮系的结构形式多种多样，包括定轴轮系、周转轮系和复合轮系等。其中，定 轴轮系的齿轮轴线固定不动，周转轮系的齿轮轴线可以绕其他齿轮的轴线转动 ，复合轮系则是由定轴轮系和周转轮系组合而成。
第七章轮系
第1章轮系轮系是指多个齿轮或其它传动轮组成的传动系统。
它广泛应用于各种机器之中，实现复杂的传动功能。
本章的重点是在轮系中各传动齿轮的齿数和主动齿轮转速已知的情况下，计算其它齿轮的转速，或者计算任意两齿轮的转速之比——传动比。
§1-1 轮系及其分类前一章研究的是一对齿轮的啮合原理和几何设计等问题，由一对齿轮啮合组成的传动系统是齿轮传动最简单的形式。
在实际机械传动中，为了获得大传动，实现变速、换向及远距离传动等各种不同的工作需要，经常采用若干个相互啮合的齿轮传递运动和动力。
这种由一系列齿轮构成的传动系统称为轮系。
根据轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否固定，可以将轮系分为定轴轮系和周转轮系两大类。
一定轴轮系轮系运转时，所有齿轮几何轴线的位置都固定不变的轮系称为定轴轮系，如图7-1所示。
定轴轮系中，若各齿轮的几何轴线相互平行，则称为平面定轴轮系（如图7-1a所示），否则称为空间定轴轮系（如图7-1b所示）。
(a) 平面定轴轮系(b) 空间定轴轮系图1-1定轴轮系二周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮几何轴线的位置相对机架不固定的轮系称为周转轮系，如图7-2所示。
周转轮系中，几何轴线固定的齿轮称为中心轮或太阳轮，如图7-2中的齿轮1和齿轮3，用符号K表示，中心轮可以是转动的，也可以是固定的；几何轴线位置不固定，既可以自转又可以公转的齿轮称为行星轮，如图7-2中的齿轮2；支持行星轮作自转和公转的构件称为行星架，也称为转臂或系杆，用符号H表示。
一个周转轮系中，中心轮和行星架的几何轴线必须重合，否则周转轮系不能运动。
(a) 差动轮系(b) 行星轮系图1-2周转轮系周转轮系的种类很多，通常可以按照以下两种方法分类：1、按照周转轮系所具有的自由度数目分类：⑴差动轮系自由度数目为2的周转轮系称为差动轮系，如图7-2a所示。
为了使其具有确定的运动，该轮系需要2个具有独立运动的主动件。
⑵行星轮系自由度数目为1的周转轮系称为行星轮系，如图7-2b所示。
机械设计基础第七章齿轮传动
（2）铸钢 用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除 铸造应力。 强度稍低 。
机械设计基础第七章齿轮传动
2、铸铁 脆、机械强度，抗冲击和耐磨性较差， 但抗胶合和点蚀能力较强，用于工作平 稳、低速和小功率场合。 常用铸铁：灰铸铁；球墨铸铁（有较好 的机械性能和耐磨性 ）
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
§7-9 齿轮、蜗杆和蜗轮的构造 一、结构
1、齿轮轴 2、实体式 3、辐板式(孔板式) 4、轮辐式 5、镶圈齿轮
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
二、润滑方式
1、V<12m/s——（油池）浸油润滑 2、V>12m/s——喷油润滑
3、非金属材料——工程塑料（ABS、尼 龙）、夹布胶木
- 适于高速、轻载和精度不高的传动中， 特点是噪音较低，无需润滑；
- 在某些低速和仪器仪表中还用铜合金和 铝合金作齿轮（具有耐腐蚀、自润滑等 特性）
机械设计基础第七章齿轮传动
二、许用应力 1、安全系数 S
接触疲劳造成的点蚀只引起噪声、振动，而弯 曲疲劳产生的断齿则导致传动不能继续工作。 因此齿根弯曲疲劳系数应大于齿面接触疲劳安 全系数。
面模数，标准值按照表5-1选。
机械设计基础第七章齿轮传动
§7-7 直齿圆锥齿轮传动的强度计 算 方向： Ft——主反从同
Fr——指向各自的轴线
一、直F齿a—圆—锥指齿向轮大传端 动的受力分析
Ft1=-Ft2
机械设计基础第七章齿轮传动
机械设计基础第七章齿轮传动
二、强度计算 1、齿面接触强度的计算 2、齿根弯曲强度的计算
《机械设计基础》教学课件第7章轮系
定义
轮系效率是指轮系传动中 输出功与输入功之比，反 映了轮系传动的能量损失 情况。
影响因素
轮系效率受多种因素影响， 如齿轮精度、润滑条件、 轴承摩擦等。
提高方法
提高齿轮精度、改善润滑 条件、选用低摩擦轴承等， 可有效提高轮系效率。
轮系的功率
定义
轮系功率是指轮系传动中输入或 输出的功率，反映了轮系传动的
使用注意事项
定期检查
为确保轮系的正常运行，应定期对其进行检查， 包括齿轮磨损、轴承间隙、油封密封性等。
润滑保养
轮系的正常运转离不开良好的润滑，应根据使用 条件选择合适的润滑剂，并定期更换。
避免过载
长时间过载运行会导致轮系损坏，因此在使用过 程中应避免过载现象的发生。
维护与保养
清洗
定期清洗轮系及其周围环境，去 除油污、杂质等，保持清洁。
学性能和耐磨性。
装配方法
1 2
清洗与检查 在装配前，对轮系的各个零件进行清洗，去除油 污和杂质，并进行外观和尺寸检查，确保零件符 合设计要求。
装配顺序 按照轮系的结构和工作原理，确定合理的装配顺 序，避免零件之间的相互干涉和损坏。
3
装配方法
采用压装、热装等装配方法，将轮系的各个零件 组装在一起，确保装配精度和紧固力符合要求。
调试与检测
空载调试
在轮系装配完成后，进行空载调试，检查轮系的运转是否平稳、 有无异常响声和振动等现象。
负载调试
在空载调试合格后，进行负载调试，逐渐增加负载，观察轮系的 运转情况和性能指标是否满足设计要求。
检测与验收
采用专业的检测设备和工具，对轮系的各项性能指标进行检测和 验收，确保轮系的质量和使用安全。
在轮系设计中，应综合考虑效率 和功率的要求，进行优化设计以
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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2、空间定轴轮系传动比的计算
1 3 3’ 5
2 2’ 4
已知：图示轮系中
各轮齿数。求：i 15。
解：i 1 5
1 5
Z2Z3Z5
Z1Z2' Z3'
（齿数比前符号的确定，在图中标箭头。）
i15
Z2Z3Z5 Z1Z2' Z3'
注：对定轴轮系，无论是平面还是空间定 轴轮系，传动比数值大小计算，均用公式
随堂习题
例7-2 图示轮系中，圆锥齿轮1是主动件，转向如图。各
齿轮齿数z1=20，z2=30，z’2=18，z3=30，z’3=2（旋向见图 示），z4=40。若n1=1000r/min，求蜗轮4的转速n4及各轮 的转向。
1 2
3
n4
4
i14n n1 4zz1 2zz23zz'3 4'32 0 0 31 0 8420 5
（Transmission ratio of fixing axis gear train）
一、简单定轴轮系传动比的计算
1、一对外啮合齿轮 2、一对内啮合齿轮
1
Z1
2
Z2
1
Z1
Z2 2
i12
1 2
Z2 Z1
i12
1 2
Z2 Z1
3.一对蜗轮蜗杆传动 4.一对锥齿轮传动
n2
n1
i12
1 2
Z2 Z1
第七章 轮系及其设计
（Chapter 7:Gear Trains and Design）
§7-1 轮系及其类型
(Gear trains and classify)
轮系:由一系列齿轮组成的齿轮传动系统。
轮系类型：
一、定轴轮系： 在轮系运转时，
其各轮轴线相对机 架的位置都是固定 的。如图示。
二、周转轮系：
支持行星轮的构件.用“H”
图(3)
表示。只有一个。 轴线OO为主轴线。
周转轮系的分类：
1、按自由度分： F=1, 行星轮系； 如图(4) a); F=2, 差动轮系； 如图(4) b)。
a) 2
4
b) 2
4
H
H
1
1
3
图(4)
3
2、按中心轮分： 2K-H型，有两个中心轮（基本周转轮系）； 3K-H型，有三个中心轮（混合轮系）。
Ft4
Fa3
3’
2’
n4
n1 i14
100020r/min 50
§7-3 周转轮系传动比计算
(Transmission ratio of epicyclic gear train）
2 2’ 4
H
2’
2” 5
2
H
1 3
2K-H型
41 3
3K-H型
三、复合轮系（混合轮系）：
在轮系中，既包含定轴轮系部分， 又包含周转轮系部分；或是由几个基本 周转轮系组成的轮系。
a) 2
b) 2
5
4
H
5
H1
H2
传动本1 3比章的主计要算讨。论上述1几3 种轮4 6系的
§7-2 定轴轮系传动比计算
Ⅰ轴和Ⅳ轴相连，传动比 iⅠⅣ=1
第三档齿轮啮合顺序 1-2-6-5，传动比
i15n n1 5(12)z z1 2z z6 52 3 0 51 39 6 0.93
第四档齿轮啮合顺序 1-2-7-8-5，传动比
i15n n1 5(13)z z1 2z z7 8z z8 52 3 0 51 18 9 1.84
轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴
线绕其他固定轴线作回转运动。如图(3)。 基本周转轮系的组成：
2
O H
1、行星轮：
4
几何轴线是运动的，至少有 一个或有多个。如图中2构件。
2、中心轮(太阳轮)：
O 与行星轮啮合的齿轮,用“K”
表示。 最多有两个；特殊时有
1
一个。 如图中1、3构件.
3
3、系杆(转臂)：
方向如图示。
n1
n2
i12
1 2
Z2 Z1
方向如图示。
二、定轴轮系传动比的计算
1、平面定轴轮系传动比的计算
1 3
2
3’
2’ 4
5
已知：图示轮系中
各轮齿数。求：i 15。
解：i12
1 2
Z2 Z1
i23
2 3
Z3 Z2i343源自4Z4 Z3i45
4 5
Z5 Z4
1
∵ 22 ';33 ';44
第四档齿轮啮合顺序为1-2-7-8-5，为倒车档。
求各档传动比。
Ⅰ
1A 3
B
5 8
Ⅳ Ⅲ
Ⅱ
7 2 46
1A 3 5
Ⅰ
B
Ⅳ
8 Ⅲ 第一档齿轮啮合顺序
Ⅱ
1-2-4-3，传动比 i13
2
46 7
i13n n1 3(12)z z1 2z z4 32 3 0 53 20 5 1.4
第二档离合器A、B直接将
所 有 从 动 齿 轮 齿 数 的 乘 积 iA BA 所 有 主 动 齿 轮 齿 数 的 乘 积
B
传动比数值前符号的确定： （1）平面定轴轮系：齿数比前一定有符号, 用 ( 1求) m 或在图中画箭头两种方式获得； （2）空间定轴轮系：一般情况下传动比数值 前不能有符号,各轮转向在图中画箭头表示; 特殊时（当首末两轴平行时）， 传动比数值 前一定有符号，此符号只能通过在图中画箭 头的方法获得。
3
2
2’
3’ 4
以上各式连乘
i i i i 12 23 34 45
1 2
2 3
3 4
4 5
5
( Z2 )( Z3 )( Z4 )( Z5 ) Z1 Z2 Z3 Z4
即 传数 为 “； 从 动从 Z大Z 动 -式 方4i 1 ”1 齿 ,小中 5 Z 向表轮 2 可 并',。齿 Z 示见 不3 数 '这： 1 5 是 1影积 轴 Z 主 种2 与 响动 , 与齿Z 主 齿 传3 Z 5Z ,动 轮Z 轮 轴1 动2 5 齿 Z Z 称的 是 转比轮 2 3 齿 每 为Z Z 向的 的数 对 4 3 过齿 相Z ， 齿 Z 数数 轮5 4 定 轮 反值积 或 轴 中 。，之 轮 从 介如比 只系 动 Z 轮Z 。 图的 齿 改1 2 Z 。Z 传 轮 示变2 3 动 '的 Z Z 。比 齿 3 5 '
平面定轴轮系传动比计算公式：
所 有 从 动 齿 轮 齿 数 的 乘 积 iA B A ( 1 )m 所 有 主 动 齿 轮 齿 数 的 乘 积
B
m--代表外啮合齿轮的对数
注： 公式中齿数比前符号的确定：
1、平面定轴轮系：用( 1)定m 或画箭头；
2、空间定轴轮系：在图中画箭头，若A、B 轴平行，判断后将符号 标在齿数比前。
例7-1 图示某汽车变速箱，Ⅰ轴是输入轴，Ⅳ轴是输出轴， A、B是离合器，齿轮3、齿轮5是滑移齿轮。各齿轮齿数
z1=20，z2=35，z3=25，z4=30，z5=19，z6=36，z7=18，z8=18。 第一档齿轮啮合顺序为1-2-4-3，
第二档离合器A、B直接将Ⅰ轴和Ⅳ轴相连，
第三档齿轮啮合顺序为1-2-6-5，