最新机械设计基础教案——第12章 轮系
第十二部分轮系教学课件
❖该结论可推广到周转轮系的转化轮系传动比计算
的一般情况：
+ i1Hk
n1 nH nk nH
(1)m
轮 1至 轮 轮 1至 轮
k 之 间 各对 齿轮 的 从动轮 k 之 间 各对 齿轮 的 主 动轮
齿数连 乘积 齿数连 乘积
汽车机械基础第十二章 轮系
三. 混合轮系传动比的计算
方法：
先将混合轮系分解 成基本周转轮系和定 轴轮系，然后分别列 出传动比计算式，最 后联立求解。
外啮合次数为偶数时轮系的传动比为正，从动件 的转向与主动轮相同；
外啮合次数为奇数时，轮系的传动比为负，从动 件的转向与主动轮相反。
汽车机械基础第十二章 轮系
2.平面定轴轮从动轮转向的确定
用画箭头的方法确定平面定 轴轮系从动轮转向： 箭头方向表示齿轮（或构 件）最前点的线速度方向。
惰轮——不影响传动比大 小，只起改变从动轮转向作 用的齿轮。
汽车机械基础第十二章 轮系
3.空间定轴轮系传动比的计算
传动比的大小仍采用推广式计算，用画箭头的方
法确定从动轮的转向：
圆锥齿轮传动：表示齿轮副转向的箭头同时指向
或同时背离节点；
蜗杆传动：用蜗杆“左、右手法则”，对右旋蜗
杆，用右手握住蜗杆的轴线，四指弯曲方向与蜗杆
转动方向一致，则与拇指的指向相反的方向就是蜗
Z2=1～4。渐开线少齿差行星减速器单级iHV可达 135，两级iHV可达1000以上，结构紧凑，应用广 泛。
汽车机械基础第十二章 轮系
二、轮系的功用：
5.实现分路传动
滚齿机轮系
汽车机械基础第十二章 轮系
二.轮系的功用
5.实现运动合成与分解 例：汽车后桥差速器
机械设计基础(第12章)讲解
减速器分类： 齿轮减速器
圆柱齿轮减速器 圆锥齿轮减速器
圆锥—圆柱齿轮减速器
蜗杆减速器 行星减速器
圆柱蜗杆减速器 圆弧齿蜗杆减速器 锥蜗杆减速器 蜗杆—齿轮减速器
渐开线行星齿轮减速器
摆线齿轮减速器 谐波齿轮减速器
12.5 减速器
12.5.1 常见减速器的主要类型、特点及应用
1.齿轮减速器
12.5 减速器
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
12.1.1 平面定轴齿轮系传动比的计算
一对齿轮的传动比大小为其齿数的反 比。若考虑转向关系，外啮合时，两轮转 向相反，传动比取“-”号；内啮合时，两 轮转向相同，传动比取“+”号；则该齿轮 系中各对齿轮的传动比为：
i 12
z 1 2
2
z1
z 3' i 3'4
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
由齿轮轴线位置是否固定：
定轴轮系
轮
周转轮系
系
复合轮系
无动轴齿轮 至少有一个动轴齿轮
定轴＋周转 或几个周转轮系的组合
如果齿轮系中各齿轮的轴线互相平行，则称为平面齿轮系，否则称 为空间齿轮系。
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
各种齿轮系
12.1 定轴齿轮系传动比的计算
所有从动轮齿数的连乘 所有主动轮齿数的连乘
积 积
12.2 行星齿轮系传动比的计算
注意事项： 1）A、K、H三个构件的轴线应互相平行，而且ω A、ω K、 ωH、 n必须将表示其转向的正负上。首先应假定各轮转动的同一正方 向，则与其同向的取正号带入，与其反向的取负号带入。
2）公式右边的正负号的确定：假想行星架H不转，变成机架。则 整个轮系成为定轴轮系，按定轴轮系的方法确定转向关系。
机械基础教案-轮系
教师授课教案2016下-2017上学年一学期课程机械基础教 学 内 容旧知复习：1.蜗杆传动的结构、特点、基本参数和几何计算方法。
2.蜗杆传动的失效形式及润滑形式。
讲授新课： 项目二 机械传动任务4 计算齿轮系的传动比一、齿轮系的类型1. 定轴齿轮系在齿轮系中，如果所有齿轮的几何轴线相对于机架都是固定不动的，称该齿轮系为定轴齿轮系。
2. 行星齿轮系在齿轮系运转中，至少有一个齿轮的轴线是不断变化位置的，且绕某一固定轴线回转，称该齿轮系为行星齿轮系。
二、定轴齿轮系的传动比计算1. 平面定轴齿轮系的传动比计算齿轮系的传动比是指输入轴的角速度与输出轴角速度的比值。
一对圆柱齿轮的传动比为i 12=122121z z n n ==ωω （2-34） 外啮合时，主动轮与从动轮的转向相反，规定传动比i 取“-”号；内啮合时，主动轮与从动轮的转向相同，规定传动比i 取“+”号。
定轴齿轮系的传动比等于组成齿轮系中各对齿轮传动比的连乘积，也等于各对齿轮的从动轮齿数连乘积与主动轮齿数连乘积之比；首末两轮转向取决于外啮合齿轮的次数，“+”表示两轮转向相同，“-” 表示两轮转向相反。
例2-3 如图2-56中，已知z 1=20，z 2=30，z 3=15，z 4=30，z 5=40，z 6=15，z 7=60，求该齿轮系的传动比？假设n 1=2000r/min ，求n 7=？如果齿轮1的转向如图所示，齿轮7的转向又是如何？2. 空间定轴齿轮系的传动比计算空间定轴齿轮系指含有圆锥齿轮、蜗杆蜗轮的定轴齿轮系，如图2-57a 所示。
传动比的计算公式仍然应用定轴齿轮系传动比的计算公式，但传动比的正负号及各轮的转向不能用（-1）m确定，只能用画箭头的方法确定各轮的转向，如图2-57b所示。
三、行星齿轮系的传动比计算行星齿轮系传动比的计算通式，用“1”代表第一主动齿轮，用“k”代表最末的从动齿轮，得出i Hk1=HkHnn1=HkHnnnn--1=主动齿轮齿数连乘积轮之间啮合齿轮中所有轮到从从动齿轮齿数连乘积轮之间啮合齿轮中所有轮到从KK11±（2-42）使用公式需注意：（1）转速n1、n k、n H是代数量，代入公式时必须带入正负号。
机械设计基础轮系
机械设计基础轮系在机械设计中，轮系的设计和布局是至关重要的。
轮系，或者称为齿轮系，是由一系列齿轮和轴组成的，它们通过精确的配合和排列，将动力从一个轴传递到另一个轴，或者改变轴的转速。
这种设计广泛应用于各种机械设备中，如汽车、飞机、机床等。
一、轮系的基本类型根据轮系中齿轮的排列和组合方式，我们可以将其分为以下几种基本类型：1、定轴轮系：在这种轮系中，齿轮是固定在轴上的，因此轴的旋转速度是恒定的。
这种轮系主要用于改变动力的大小和方向。
2、行星轮系：在这种轮系中，有一个或多个齿轮是浮动的，它们可以随着轴一起旋转，也可以绕着轴旋转。
这种轮系主要用于平衡轴的转速和改变动力的方向。
3、差动轮系：在这种轮系中，有两个或多个齿轮的旋转速度是不一样的，它们之间存在一定的速度差。
这种轮系主要用于实现复杂的运动规律。
在设计轮系时，我们需要遵循以下原则：1、确定传递路径：根据机械设备的需要，确定动力从哪个轴输入，需要传递到哪个轴。
2、选择合适的齿轮类型：根据需要传递的动力大小、转速等因素，选择合适的齿轮类型（直齿、斜齿、锥齿等）。
3、确定齿轮的参数：根据需要传递的动力大小、转速等因素，确定齿轮的模数、齿数、压力角等参数。
4、确定齿轮的排列方式：根据需要实现的传动比、转速等因素，确定齿轮的排列方式（串联、并联等）。
5、确定轴的结构形式：根据需要传递的动力大小、转速等因素，确定轴的结构形式（实心轴、空心轴、悬臂轴等）。
6、确定支承形式：根据需要传递的动力大小、转速等因素，确定支承形式（滚动支承、滑动支承等）。
7、确定润滑方式：根据需要传递的动力大小、转速等因素，确定润滑方式（油润滑、脂润滑等）。
在满足设计要求的前提下，我们还可以通过优化设计来提高轮系的性能。
以下是一些常用的优化方法：1、优化齿轮参数：通过调整齿轮的模数、齿数、压力角等参数，来提高齿轮的承载能力和降低噪声。
2、优化齿轮排列：通过优化齿轮的排列方式，来提高传动效率、降低传动噪声和减少摩擦损失。
基础-机械设计基础轮系-(公开课)
作业
定轴轮系传动比计算 • 论轮系的功用
汽车后桥的差速器
差动轮系不仅能将两个独立地运动合成为一个运动，而且还可将 一个基本构件的主动转动，按所需比例分解成另两个基本构件的 不同运动。汽车后桥的差速器就利用了差动轮系的这一特性。
几种特殊形式的行星传动简介
一、渐开线少齿差行星传动
固定的太阳轮1、行星轮2、行星架H及输出机构3（等角速比机构） 组成。 输出机构转速=行星轮的转速
Z2 Z2 Z1
Z2 Z1 Z2
特点：传动比大，结构紧凑，效 率高，不需等角速比机构， 同时啮合的齿数多，传动 平稳，承载能力高，齿侧 间小，适于反向传动。 柔轮材料加工热处理要求 高；避免柔轮变形过大，传 动比一般要大于35。
钢轮1，柔轮2，波发生H 柔轮2比钢轮1少z2-z1个齿
iH 2
nH n2
(Z2
1 Z1) / Z2
惰轮(过轮):不影响传动比大小只起改变转向作用的齿轮
轮系的功用
1、传递相距较远的两轴之间的运动和动力；
2、获得大的传动比：
一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般可为i<=5-7。但是 行星轮系传动比可达i=1000,而且结构紧凑。
举例：图示为一大传动比的减速器，
Z1=100，Z2=101， Z2'=100，Z3=99
i
n1 n7
所有从动轮齿数的乘积 所有主动轮齿数的乘积
Z2Z3Z4Z5Z7 Z1Z 2 Z 3 Z 4 Z 6
• 某主轴箱中，已知各齿轮齿数分别为Z1=18、Z2=20，Z3=18、 Z4=19、Z5=20、Z6=20、Z7=21，Z8=22、Z9=22、Z10= 18、 Z11=30、Z12=26。且已知1轴的转速为n1=446.7转／分，方向 向上。问：该轮系可以输出几种转速？并求图示位置带轮轴的转 速和方向。
第12章 轮系-机械设计基础课件
如图所示的轮系中，已知各轮齿数，齿轮1为主 动轮，求传动比。
例题1
解：因首末两轮轴线平行，故可用画箭头法表
示首末两轮转向关系，所以，该轮系传动比为：
z 2 z 4 z5 z 6 n1 i16 n6 z1 z2 z4 z5
图示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20, Z2=40, Z'2=15, Z3=60, Z'3=18, Z4=18, Z7=20, 齿轮7的模数m=3mm, 蜗杆头数为1 （左旋），蜗轮齿数Z6=40。齿轮1为主动轮，转向如图所示，转速 n1=100r/min，试求齿条8的速度和移动方向。
i1H
101 99 1 1 100 100 10000
H 1 iH1 10000 1 i1H
实现变速、 变向传动
汽 车 变 速 箱
实现运动的合成 与分解
汽车后桥差速器
四、一对齿轮传动比的含义 i=ω 1/ω 2=n1/n2=d2/d1=±z2/z1 1、反映了两轮转速相差的程度
判断周转轮系的方法：
① 先找出行星轮，支持行星轮的构件就是系杆，需要注意的是， 系杆不一定呈简单的杆状； ② 顺着行星轮与其它齿轮的啮合关系找到中心轮，这些行星轮、 中心轮和系杆便组成一个周转轮系。
判断定轴轮系的方法：
如果一系列互相啮合的齿轮的几何轴线都是相对固定不动的， 这些齿轮便组成定轴轮系。 例题1：
3. 轮系中首、末两轮几何轴线不平行
用公式计算出的传动比只是绝对值大小，而其相对转向只能由在运动 简图上依次标箭头的方法来确定。 如下例所示为一空间定轴轮 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：
i18
z 2 z4 z6 z8 n1 n8 z1 z 3 z5 z7
《机械设计基础》电子教案(2) 项目 6 轮系的分析与应用
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任务 ６.２ 轮系传动比的计算
• １． 定轴轮系传动比的计算 • 轮系中两齿轮 （轴） 的转速或角速度之比， 称为轮系的传动比。 求
轮系的传动比不仅要计算它的数值， 而且还要确定两轮的转向关系。 • （１） 一对齿轮的传动比 • 最简单的定轴轮系是由一对齿轮组成的， 其传动比为
• 对于外啮合圆柱齿轮传动， 两轮转向相反， 上式取 “ － ” 号； 对 于内啮合圆柱齿轮传动， 两轮转向相同， 上式取 “ ＋ ” 号。
• 两轮的相对转向关系也可用画箭头的方法来表示。 外啮合齿轮的箭 头方向相反， 内啮合齿轮的箭头方向相同， 圆柱齿轮传动的转向如 图 ６ －３ （ａ） 和图 ６ －３ （ｂ） 所示。
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任务 ６.２ 轮系传动比的计算
• 对于圆锥齿轮传动、 蜗杆传动等空间齿轮传动机构， 因其轴线不平 行， 不能用正、 负号来说明其转向， 只能用画箭头的方法在图上标 注转向， 圆锥齿轮传动、 蜗杆传动的转向如图 ６ －４ 所示。
• ２． 周转轮系传动比的计算 • 如图 ６ －５ （ａ） 所示为一典型的行星轮系， 齿轮 １ 和 ３ 为中
心轮， 齿轮 ２ 为行星轮， 构件 Ｈ 为行星架。 由于行星轮 ２ 既绕 自身轴线 Ｏ １ Ｏ １ 转动， 又随行星架 Ｈ 绕轴线 ＯＯ 转动， 不是绕 定轴的简单运动， 所以不能直接用求定轴轮系传动比的公式来求行 星轮系的传动比。
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任务 ６.２ 轮系传动比的计算
• 为了求出行星轮系的传动比， 可以采用 “转化机构法”， 即假设给 整个行星轮系加上一个与行星架的转速大小相等而方向相反的公共转 速 （ － ｎ Ｈ ）， 由相对运动原理可知， 轮系中各构件之间的相对 运动关系并不随之改变， 但此时行星架变为相对静止不动的状态， 齿轮 ２的轴线 Ｏ １ Ｏ １ 也随之相对固定， 行星轮系转化为假想的 “定轴轮系”， 即将图 ６ － ５ （ａ） 转化为图 ６ －５ （ｂ）。 这个经转化后得到的假想定轴轮系， 称为该行星轮系的转化轮系。 利用求解定轴轮系传动比的方法， 借助转化轮系， 就可以将行星轮 系的传动比求出来。
机械设计基础教案——第12章轮系
第 12 章轮系（一）教学要求1、掌握定轴轮系，周转轮系传动比的计算2、了解其他新型齿轮传动装置（二）教学的重点与难点1、定轴轮系转向判别2、转化机构法求解周转轮系传动比2、复合轮系的分析（三）教学内容12.1轮系的分类轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。
定轴轮系（普通轮系）周转轮系复合轮系定 +周（复杂轮系）周 +周12.2定轴轮系及其传动比计算一、传动比A ——输入轴B ——输出轴i AB W A n A W B n B二、定轴轮系的传动比计算i 15W1W2W3 W4Z 2 Z3 Z 4 Z5i12i23i3 4i4 5Z1Z 2 Z3 Z 4W2W3W4W5所有从动轮齿数的乘积∴ i15所有主动轮齿数的乘积三、输出轴转向的表示1、首末两轴平行，用“+”、“ -”表示。
Z——惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向2、首末两轴不平行（将轮 5 擦掉）用箭头表示3、所有轴线都平行i W1( 1)m所有从动轮齿数的乘积W5所有主动轮齿数的乘积m——外啮合的次数12.3周转轮系的传动比计算一、周转轮系F 3 4 2 4 22差动轮系： F=2行星轮系： F=1（轮 3 固定）（F 3 3 2 3 2 1）二、周转轮系的构件行星轮行星架（系杆）、中心轮基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）行星架绕之转动的轴线称为主轴线。
ZK-H （ K —中心轮； H —行量架； V —输出构件）还有其他： 3K ， K-H-V三、周转轮系传动比的计算以差动轮系为例（反转法）-W H（绕 O H—主轴线）转化机构（定轴轮系）i13H W1H W1W H( 1)Z 3W H W3W H Z13举例：图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解： 1， 3 中心轮2， 2'行星轮H行星架给整个机构（ -W H）绕 OO 轴转动i13H W1WH( 1)2Z2Z3 W3W H Z1 Z2周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。
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。
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
2024年《机械设计基础》教案
《机械设计基础》教案一、课程概述《机械设计基础》是机械工程及相关专业的一门重要专业基础课程，旨在培养学生掌握机械设计的基本原理、方法和技能，为后续专业课程的学习和实际工程应用奠定基础。
本课程内容丰富，涉及机械设计的基本理论、设计方法和设计实践，重点培养学生的创新能力和实践能力。
二、教学目标1.掌握机械设计的基本原理和方法，能运用所学知识解决实际问题。
2.培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生的设计能力。
3.了解机械设计领域的发展动态和前沿技术，拓宽学生的知识视野。
4.培养学生具备良好的工程素质和职业道德，为学生的职业生涯发展奠定基础。
三、教学内容1.机械设计概述：介绍机械设计的概念、任务、分类和发展趋势。
2.机械零件设计：包括传动零件、连接零件、轴系零件、弹簧等的设计原理和计算方法。
3.机械传动设计：介绍传动系统的类型、性能参数和设计方法，包括齿轮传动、带传动、链传动等。
4.轴承和联轴器设计：分析轴承的类型、性能和选用原则，介绍联轴器的结构和设计方法。
5.机械结构设计：阐述机械结构设计的基本原则、方法和步骤，包括结构要素、强度计算、稳定性分析等。
6.机械创新设计：探讨机械创新设计的方法和技巧，培养学生的创新思维和设计能力。
7.机械设计实例分析：分析典型机械设计实例，使学生了解机械设计的实际应用。
四、教学方法1.讲授法：系统讲解机械设计的基本原理和方法，使学生对课程内容有全面了解。
2.案例分析法：通过典型机械设计实例的分析，培养学生解决实际问题的能力。
3.讨论法：组织课堂讨论，激发学生的思维活力，培养学生的沟通能力和团队合作精神。
4.实践教学：安排课程设计、实验等实践环节，提高学生的动手能力和创新能力。
5.现代教育技术：利用多媒体、网络等现代教育技术手段，丰富教学形式，提高教学效果。
五、教学安排1.总学时：64学时2.理论教学：48学时3.实践教学：16学时（含课程设计、实验等）4.教学进度安排：第1周：机械设计概述第2-4周：机械零件设计（传动零件、连接零件、轴系零件、弹簧）第5-7周：机械传动设计（齿轮传动、带传动、链传动）第8-9周：轴承和联轴器设计第10-11周：机械结构设计第12周：机械创新设计第13周：机械设计实例分析第14周：课程设计第15周：实验第16周：复习与考试六、考核方式1.平时成绩：30%（包括课堂表现、作业、小测验等）2.实践环节：30%（课程设计、实验等）3.期末考试：40%七、教学资源1.教材：《机械设计基础》（主编：X，出版社：X）2.参考文献：《机械设计手册》、《机械设计课程设计指导书》等3.网络资源：中国大学MOOC、爱课程等在线课程资源4.实验室：机械设计实验室、机械创新实验室等八、教学效果评价1.课后作业：检查学生对课堂所学知识的掌握程度。
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。
《机械设计基础》电子教案(1) 第十二章 轮系
• 由以上所述可知，在平行轴定轴齿轮系中，当输入轴为A、输出轴为 B时，则此齿轮系的传动比为
• 式中，m为齿轮系中外啮合齿轮的对数。 • 以下举例说明平行轴定轴齿轮系的传动比计算。 • 例12 -1在图12 -4所示的齿轮系中，已知z1= 20 , z2 = 40 , z2’= 30 , z3
• 在机械设备中，由一对齿轮所组成的齿轮机构是齿轮传动中最简单的 形式，只用一对齿轮传动往往难以满足工作要求。为了获得较大的传 动比，或者为了变速、换向，一般需要采用多对齿轮进行传动，这种 由多对齿轮组成的传动系统称为轮系。本章主要讨论齿轮系的常见类 型、不同类型齿轮系传动比的计算方法。
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第一节轮系的分类
• 定轴轮系分为两大类:一类是所有齿 轮的轴线都相互平行，称为平 行轴定轴轮系(亦称平面定轴轮系)，如图12一1所 示;另一类轮系中 有相交或交错的轴线， 称为非平行轴定轴轮系(亦称空间定轴 轮系)， 如图12一3所示。
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第二节 定轴轮系及其传动比
• 一、平面定轴轮系传动比的计算
• 图12 -4所示为各轴线平行的定轴轮系，它的传动比有正、负之分:如 果输入轴与输出轴的转动方向相同，则其传动比为正，反之为负。
• 负号表示轮1和轮5的转向相反。
• 二、非平行轴定轴轮系(空间定轴轮系)传动比的 计算
• 图12 -3所示的非平行轴定轴齿轮系，其传动比的大小仍可用平行轴 定轴齿轮系的传动比计算公式计算，但因各轴线并不全部相互平行， 故不能用(一1 )m来确定主动轮与从动轮的转向，必须用画箭头的方式 在图上标注出各轮的转向。
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第三节 行星轮系及其传动比
• 假定行星齿轮系各齿轮和行星架H的转速分别为ω1、ω2、 ω3、ωH。 现在整个行星齿轮系上加上一个与行星架转速大小相等、方向相反的 公共转速(ωH)，将行星齿轮系转化成一假想的定轴齿轮系(行星架固 定不动)，如图12一5(b)所示。再用定轴齿轮系的传动比计算公式， 求解行星齿轮系传动比。
《机械设计基础》(贾磊)课件 第12章 轮系
左图所示的周转轮系具有两个自由度，这种具有两个自由度的周转轮系 称为差动轮系。如果将差动轮系中的一个中心轮固定，则整个轮系的自由度 为一，这种自由度为一的周转轮系称为行星轮系。
在工程实际中，轮系中既有定轴轮系又有周转轮系或由几个周转轮系组 成，我们将这种轮系称为混合轮系或复合轮系，如右图所示 。
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下图所示为一周转轮系，假设已知各轮和行星架的绝对转速分别为n1、 n2、n3和nH，都是逆时针方向。由相对原理可知，将周转轮系中每个构件都 加上公共转速（－nH）以后，行星架H的转速为nH－nH＝0，即行星架H变为 静止不动，周转轮系就转化成了定轴轮系。该定轴轮系即为转化机构，此时 便可以使用定轴轮系的传动比计算公式（12-1）来计算平面周转轮系的传动 比。此时，各构件相对于行星架H的转速如表12-1所示。
n4＝n1/i＝1450/80＝18.125 r/min 轮4的转向为逆时针转动。
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12.3 周转轮系传动比的计算
12.3.1 平面周转轮系传动比的计算 12.3.2 空间周转轮系传动比的计算
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12.3.1 平面周转轮系传动比的计算
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12.3.1 平面周转轮系传动比的计算
既然周转轮系的转化机构是定轴轮系，那么
i1H3
n1H n3H
n1 nH n3 nH
z3 z1
现将上式推广到平面周转轮系的一般情形。若轮系中任意两轮A、K 的转速分别为nA、nK，则两轮在转化机构中的传动比
iAHK
基础机械设计基础轮系
周转轮系广泛应用于需要改变传动 方向、传动比或实现运动的合成与 分解的机械设备中，如行星减速器 、差速器等。
混合轮系
定义
混合轮系是指由定轴轮系和周转 轮系组成的轮系。
特点
混合轮系的运动既有沿着固定轴 线的转动，又有沿着变动轴线的 转动，能够实现复杂的传动和运
动关系。
应用
混合轮系广泛应用于各种复杂的 机械设备中，如组合机床、自动 化生产线等，用于实现复杂的传
定轴轮系广泛应用于各种机械设备中 ，如车床、磨床、钻床等，用于实现 各种旋转运动和传动。
特点
定轴轮系的运动是沿着固定的回转轴 线进行，各齿轮依次啮合传递运动和 动力。
周转轮系
定义
周转轮系是指各齿轮的转动轴线 位置可以改变的轮系，其中至少 有一个齿轮的轴线是绕另一固定
轴线转动的。
特点
周转轮系的运动是沿着可变动的回 转轴线进行，各齿轮依次啮合传递 运动和动力。
基础机械设计基础轮 系
汇报人： 202X-12-27
contents
目录
• 轮系概述 • 基础轮系类型 • 轮系的传动比计算 • 轮系的效率与自锁 • 轮系的维护与故障排除
01
轮系概述
定义与分类
定义
轮系是由一系列齿轮组成的传动 系统，通过齿轮之间的相互作用 ，实现动力的传递和转换。
分类
根据轮系的齿轮类型和转动方向 ，可以分为定轴轮系、周转轮系 和混合轮系。
，可以提高轮系效率。
05
轮系的维护与故障排除
轮系的日常维护
01
02
03
04
定期检查
定期检查轮系的外观、轴承、 齿轮等部位，确保无异常磨损
或损坏。
清洁与除尘
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第12章 轮系
（一）教学要求
1、掌握定轴轮系，周转轮系传动比的计算
2、了解其他新型齿轮传动装置
（二）教学的重点与难点
1、 定轴轮系转向判别
2、 转化机构法求解周转轮系传动比
2、复合轮系的分析
（三）教学内容
12.1 轮系的分类
轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。
定轴轮系（普通轮系）
周转轮系
复合轮系 定+周（复杂轮系）
周+周
12.2 定轴轮系及其传动比计算
一、传动比
A ——输入轴
B ——输出轴
B
A B A AB n n W W i == 二、定轴轮系的传动比计算
43215432543243215443231215'
'''''===Z Z Z Z Z Z Z Z W W W W W W W W i i i i i ∴所有主动轮齿数的乘积
所有从动轮齿数的乘积=15i 三、输出轴转向的表示
1、首末两轴平行，用“+”、“-”表示。
Z ——惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向
2、首末两轴不平行（将轮5擦掉）
用箭头表示
3、所有轴线都平行
所有主动轮齿数的乘积
所有从动轮齿数的乘积m W W i )1(51-== m ——外啮合的次数
12.3 周转轮系的传动比计算
一、周转轮系
224243=-⨯-⨯=F
差动轮系：F=2
行星轮系：F=1（轮3固定）（123233=-⨯-⨯=F ）
二、周转轮系的构件
行星轮
行星架（系杆）、中心轮
基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）
行星架绕之转动的轴线称为主轴线。
ZK-H （K —中心轮；H —行量架；V —输出构件）
还有其他：3K ，K-H-V
三、周转轮系传动比的计算
以差动轮系为例（反转法）
-W H （绕O H —主轴线）
转化机构（定轴轮系）
13313113
)1(Z Z W W W W W W i H H H H H ⋅'-=--==
举例：图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
解：1，3中心轮
2，2'行星轮
H 行星架
给整个机构（-W H ）绕OO 轴转动
213223113)1('
⋅⋅⋅-=--=Z Z Z Z W W W W i H H H 周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。
四、圆锥齿轮组成的周转轮系
1，3中心轮
2行星轮
2
13223113)1(Z Z Z Z W W W W i H H H -=--= H H H W W W W i --=
2112 12.4 复合轮系传动比的计算
一、步骤：H i 1
1、分析轮系的组成
1，2，2'，3——定轴轮系
找行星轮：
1'，4，3'，H ——周转轮系
2、分别写出各轮系的传动比 定：2132231
13)1('
-==Z Z Z Z
W W i
（1） 周：311313)1('
'
''''-=--=Z Z W W W W i H H
H （2） 3、找出轮系之间的运动关系
⎭
⎬⎫
==''3311W W W W
（
3） 4、联立求解：
3
23211
31111Z Z Z Z Z Z Z Z W W i H H '
''
'
'++
==
（H ，5这一整体）
例：电动卷扬机减速器
Z 1=24，Z 2=48，Z 2'=30，Z 3=90
Z 3'=20，Z 4=30，Z 5=80
求i 1H
二、轮系的应用
1、 定轴轮系的应用
①实现大传动比传动
②实现较远距离的传动
1441i i =''（大小，方向）
（减小机构的尺寸和重量）
③实现换向传动
④实现变速传动
汽车齿轮变速箱
拨动双联齿轮到不同位置时，可得到几种不同的输出转速
⑤实现多分路传动
机械式钟表机构就是一例
2、周转轮系和复合轮系的应用
①实现大传动比（例12-1）
②实现运动的合成（例12-3）
③实现运动的分解。
（汽车后桥差减速器）
④实现变速、换向传动
⑤结构紧凑的大功率传动
⑥利用行星轮输出的复杂运动满足某些特殊要求。
（四）本章小结
本章分析了齿轮系的传动比计算和转向确定。
在现代机械中，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。
根据齿轮系运转时齿轮的轴线位置相对于机架是否固定，又可将齿轮分为定轴轮系和固定轮系。
（五）作业与思考
1．定轴齿轮与行星齿轮系的主要区别是什么。
2．各类型齿轮系的转向如何确定。
3．“转化机构法”的根据何在。
4．根据给定的图示，求出轮系的传动比。