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此时,若在空出的位置$处,齿轮 ! 和 " 的轮齿相对位置关系与装入第一个干式恒温仪 行星轮时完全相同,则在该位置处一定能顺利地装入第二个行星轮。为此,就要 求中心轮 ! 所转过"! 角必须是 $ 个轮齿(即 $ 个齿距)所对的中心角,即 "! $ $ %# # ( ) ! 解以上两式可得 $ $ #! ’ #" ! $ #! "!# ! (()*) 所以,这种行星轮系的装配条件是,两中心轮的齿数之和应能被行星轮个数 ! 整除。 (+)邻接条件 行星轮的个数 ! 越多,则其承载能力越大。但是行星轮的个数 ! 是有极限 的,其原则是相邻两行星轮的齿顶不能相碰,即其齿顶圆不得相交,这个条件称 为邻接条件。由图 ()!*, 可见,相邻两行星轮的中心距 %&’ 应大于行星轮齿顶圆 直径 (-% 。若采用标准的齿轮,则 %( )! ’ )% )./0(#) ! 1 %( )% ’ *!- +) 将 )! $ +#! % 和 )% $ +#% % 代入上式,并整理可得行星轮系应当满足的相邻条件 为 ( #! ’ #% )./0(#) ! 1 #% ’ %*!- (()() !"! 其他类型的行星传动简介 !"!"# 渐开线少齿差行星传动 图( ) !(所示的渐开线少齿差行星传动机构。由固定中心内齿轮!、行星轮 !"! 其他类型的行星传动简介 %%( !、行星架 "、等角速比机构 # 及轴 $ 组成。运动由系杆 " 输入,由轴 $ 输出。由 于中心轮与行星轮的齿廓均为渐开线,且齿数差很少(一般为 % & ’),故称为渐 开线少齿差行星传动。 该机构的传动比可用式(()#)求出 !"$ * !"! * "" "! * + #! #% + #! ((),) 该式表明:当齿数差( #% + #! )很小时,传动比 !"$ 可以很大;当 #% + #! * % 时。 称为一齿差行星传动,其传动比 !"$ * + #! ,“ + ”号表示其输出与输入转向相反。 图 ()%( 渐开线少齿差行星传动机构 由于行星轮 ! 除自转外还有随系杆 " 的 公转运动,故其中心 $! 不可能固定在一点。 为了将行星轮的运
动不变地传递给具有固定 回转轴线的输出轴 $,需要在二者间安装一个 能实现等角速比传动的输出机构。目前用得 最为广泛的是如图 ()%, 所示的双盘销轴式输 出机构。图中 $! 、$# 分别为行星轮 ! 和输出 轴圆盘的中心。在输出轴圆盘上,沿半径为! 的圆周上均匀分布有若干个轴销(一般为 - & %! 个)其中心为 %。为了改善工作条件,在这 些圆柱销的外边套有半径为 &. 的滚动销套。将这些带有销套的轴销对应地插 入行星轮轮辐上中心为 ’、半径为 &/ 的销孔内。若设计时取系杆的偏距 ( * &/ + &. ,则 $! 、$# 、’、% 将构成平行四边形 $! ’%$# 。由于在运动过程中,位于行 星轮上的 $! ’ 和位于输出轴圆盘上的 $# % 始终保持平行,故输出轴 $ 将始终 与行星轮 ! 等速同向转动。 图 ()%, 双盘销轴式输出机构 !!, 第!章 齿轮系及其设计 !"!"# 摆线针轮行星传动 图 !"#$ 所示为摆线针轮行星传动的示意图。其中 # 为针轮、% 为摆线行星 轮、& 为系杆、’ 为输出机构。运动由系杆 & 输入,通过输出机构 ’ 由轴 ( 输出。 摆线针轮行星传动与渐开线一齿差行星传动的区别在于:在摆线针轮传动中,行 星轮的齿廓曲线不是渐开线,而是摆线,中心内齿轮采用了针齿,又称为针轮。 所以称为摆线针轮行星传动。 图 !"#$ 摆线针轮行星传动机构 同渐开线少齿差行星传动一样。其传动比为 !&( ) !&% ) "& "% ) * #% ## * #% (!"$) 由于 ## * #% ) #,故 !&( ) * #% ,即利用摆线针轮行星传动可获得大传动比。 图 !"%+ 谐波齿轮传动机构 !"!"$ 谐波齿轮传动 图 !"%+ 所示的谐波传动机构,由具有内齿的刚轮 #、具有外齿的柔轮 % 和波 发生器 & 组成。谐波齿轮传动是利用机 械波使薄壁齿圈产生弹性变形来达到传动 目的的。通常波发生器为原动件,而刚轮 和柔轮之一为从动件,另一个为固定件。 当波发生器装入柔轮内孔时,由于前者 的总长度略大于后者的内孔直径,故柔轮变 为椭圆形,于是在椭圆的长轴两端产生了柔 轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区;同时在椭 圆短轴两端,两轮轮齿则完全脱开。至于其 余各处,则视柔轮回转方向的不同,或处于 啮入状态,或处于啮出状态。当波发生器连 !"! 其他类型的行星传动简介 %%$ 续转动时,柔轮长短轴的位置不断变化,从而使轮齿的啮合处和脱开处也随之不断 变化,于是在柔轮与刚轮之间就产生了相对位移,从而传递运动。 在波发生器转动一周期间,柔轮上一点变形的循环次数与波发生器上的凸 起部位数是一致的,称为波数。常用的有两波和三波两种。为了有利于柔轮的 力平衡和防止轮齿干涉,刚轮和柔轮的齿数差应等于波发生器波数(即波发生器 上的滚轮数)的整倍数,通常取等于波数。 由于在谐波齿轮传动过程中,柔轮与刚轮的啮合过程与行星齿轮传动类似, 故其传动比可按周转轮系的计算方法求得。 当刚轮 ! 固定,波发生器 " 主动、柔轮 # 从动时,其传动比可计算如下 !" #! $ !# %!" !! %!" $ !# %!" %!" $ ! %!# !" $ "! "# !#" $ !" !# $ % "# "! % "# (&’!() 此时,主从动件转向相反。 当柔轮 # 固定,波发生器主动、刚轮 ! 从动时,其传动比为 !!" $ !" !! $ % "! "! % "# (&’!!) 小 结 本章主要介绍了定轴轮系和周转轮系的计算和设计问题。在周转轮系中, 行星传动机构具有体积小、重量轻、传动比大和承载能力强等优点。另外,随着 我国科学技术的日益进步,渐开线少齿差行星传动、摆线针轮行星传动和谐波齿 轮传动机构的应用日渐增多。 习 题 !"# 题 &’! 图 在题 &’! 图所示的车床变速箱中,已知各轮齿数为:"! $ )#,"# $ *+,",- $ ,+,")- $ )#,"*- $ *(,".- $ )+,电动机转速为 ! )*( /0123,若移动三联滑移齿轮 # 使树轮 ,- 和 )- 啮合,又 #,( 第!章 齿轮系及其设计 移动双联滑移齿轮 ! 使齿轮 !" 和 #" 啮合,试求此时带轮转速的大小和方向。 !"# 在题 $%& 图所示某传动装置中,已知:"’ ( #),"& ( *+,"&" ( +),", ( ’&),"," ( #),"* ( *),蜗杆 "*" ( &(右旋),蜗轮 "! ( +),齿轮 "!" ( #!,模数 # ( ! --,主动轮 ’ 的转速为 $’ ( &*) ./-01,转向如图所示。试求齿条 # 的移动速度 %# 的大小和方向。 题 $%& 图 !"$
题 $%, 图所示为一电动卷扬机的传动简图。已知蜗杆 ’ 为单头右旋蜗杆,蜗轮 & 的 齿数 "& ( *&,其余各轮齿数为:"&" ( ’+,", ( $+,"," ( ’+,"* ( !!;卷筒 ! 与齿轮 * 固联,其直径 &! ( *)) --,电动机转速 $’ ( ’ !)) ./-01,试求: (’)转筒 ! 的转速 $! 的大小和重物的移动速度 %。 (&)提升重物时,电动机应该以什么方向旋转? 题 $%, 图 !"% 在图 $%’, 所示的滚齿机工作台的传动系统中。已知各轮齿数为 "’ ( ’!,"& ( &+,", ( ’!,"* ( !!,"2 ( *),被加工齿轮 ’ 的齿数为 #*,试求传动比 ($! 。 !"& 在题 $%! 图所示周转轮系中,已知各轮齿数为 "’ ( #),"& ( &),"&" ( &),", ( &),"* ( &),"! ( ’)),试求传动比 (*’ 。 !"’ 在题 $%# 图所示轮系中,已知各轮齿数为 "’ ( &#,"& ( ,&,"&" ( &&,", ( +),"* ( ,#,又 $’ ( ,)) ./-01,$, ( !) ./-01,两者转向相反,试求齿轮 * 的转速 $* 的大小和方向。 习 题 &,’ 题 !"# 图 题 !"$ 图 !"! 在题 !"! 图所示为双螺旋桨飞机的减速器。已知 !% & ’$,!’ & ’(,!) & *(,!# & %+ 及 "% & %# ((( ,-./0,试求 "1 和 "2 的大小和方向。 !"# 在题 !"+ 图所示复合轮系中,已知:!% & ’’,!* & ++,!*3 & !# ,试求传动比 #%# 。 题 !"! 图 题 !"+ 图 !"$ 在题 !"4 图所示的自行车里程表机构中,$ 为车轮轴,1 为里程表指针,已知各轮齿 数为 !% & %!,!* & ’*,!) & %4,!)3 & ’(,!# & ’),设轮胎受压变形后使 ’+ 英寸车轮的有效直径为 ("! .,当车行 % 5. 时,表上的指针刚好回转一周,试求齿轮 ’ 的齿数。 !"%& 汽车自动变速器中的预选式行星变速器如题 !"%( 图所示。!轴为主动轴,"轴为 从动轴,6、1 为制动带,其传动有两种情况: (%)6 压紧齿轮 *、1 处于松开状态; (’)1 压紧齿轮 $、6 处于松开状态。已知各轮齿数 !% & *(,!’ & *(,!* & !$ & 4(,!) & )(,!# & ’#,试求两种情况下的传动比 #!" 。 !"%% 题 !"%% 图所示为一龙门刨床工作台的变速换向机构,7、8 为电磁制动器,它们可 分别刹住构件 9 和 *,设已知各轮的齿数,求分别刹住 9 和 * 时的传动比 #%% 。 ’*’ 第!章 齿轮系及其设计 题 !"# 图 题 !"$% 图 !"#$ 在题 !"$& 图所示轮系中,已知各齿轮的齿数为:!$ ’ (),!* ’ *%,!+ ’ $,,!! ’ (+,!( ’ !) ,齿轮 $ 的转速为 "$ ’ $ *%% -./01,试求齿轮 ! 的转速 "! 。 题 !"$$ 图 题 !"$& 图 题 !"$( 图 !"#% 在题 !"$( 图所示的轮系中,已知各轮齿数为:!$ ’ #%,!& ’ +%,!&2 ’ (%,!( ’ (%,!(2 习 题 &(( ! "#,!# ! $%,!& ! ’(,!&) ! *’,!’ ! *",运动从 +,, 两轴输入,由构件 - 输出。已知 "+ ! $(( ./012,", ! 3(( ./012,转向如图所示,试求输出轴 - 的转数 "- 的大小和方向。 !"#$ 在题 45$# 图所示轮系中,已知各轮齿数为:!$ ! "#,!$) ! *(,!" ! 3&,!* ! %3,!*) ! $(",!# ! %(,!#) ! #(,!& ! $4,试求传动比 #$& 。 !"#% 在题 45$& 图所示的行星轮系中,已知 !$ ! "(,!" ! *",模数 $ ! ’ 00,试求齿轮 * 的齿数 !* 和系杆 - 的长度 %- 。 题 45$# 图 题 45$& 图 "*# 第!章 齿轮系及其设计 第 ! 章 其他常用机构和组合机构 在各类机器中,除采用前面各章所介绍的一些常用机构外,还经常采用其他 类型的机构,如棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构
、螺 旋机构和万向铰链机构等。同时,由于单一的基本机构往往由于其本身所固有 的局限性而无法满足多方面的要求,因此,在生产中,出现了组合机构,既发挥各 基本机构的特长、又避免各基本机构的局限性,形成一种新的机构系统,以满足 生产中的多种要求。本章将简单介绍这些常用机构和组合机构的工作原理、运 动特性及其应用。 !"# 棘 轮 机 构 !"#"# 棘轮机构的组成、工作原理和类型 图 !"# 所示为常见的外啮合齿式棘轮机构,它主要由棘轮、主动棘爪、止回 棘爪和机架组成。当主动摆杆 # 逆时针摆动时,摆杆上铰接的主动棘爪 $ 插入 棘轮 % 的齿内,推动棘轮同向转动一定角度,此时止回棘爪 & 在棘轮的齿背上滑 动。当主动摆杆顺时针摆动时,止回棘爪 & 阻止棘轮反向转动,此时主动棘爪在 棘轮的齿背上滑回原位,棘轮静止不动。从而实现将主动件的往复摆动转换为 从动棘轮的单向间歇转动。当棘轮的直径为无穷大时,棘轮变为棘条,则棘轮的 单向间歇转动变为棘条的单向间歇移动。为保证棘爪工作可靠,常利用弹簧 ’ 使止回棘爪紧压齿面。 根据结构特点,常用棘轮机构可分为两大类型。 #" 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构的棘轮外缘(或内缘、或端面)上布满刚性的轮齿,它又可分 为: (#)单动式棘轮机构 单动式棘轮机构如图 !"# 所示,其特点是主动摇杆往复摆动的某个单向行 程里,棘轮可沿同一方向转过某一角度;摇杆回程时,棘轮静止不动。 图 !"# 单动式棘轮机构 ($)双动式棘轮机构 双动式棘轮机构如图