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机械设计基础第7章 轮系

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(完整版)机械设计课后习题答案

(完整版)机械设计课后习题答案

第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。

（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。

第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。

第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。

第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。

（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。

（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。

2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。

答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。

变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。

名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。

静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。

变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。

（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。

使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。

具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。

主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。

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)

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。

(完整版)机械设计基础课后习题答案.

(完整版)机械设计基础课后习题答案.

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

机械设计基础轮系

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)

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。
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

标准齿条型刀具比基准齿 形高出c*m一段切出齿根 过渡曲线。 4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮
加工标准齿轮： 刀具分度线刚好与轮坯 的分度圆作纯滚动。 分度圆
分度线
顶线
hf=(h*a+ c*)m
ha=h*am
s
e
加工结果： s＝e＝πm/2 ha=h*am hf = (h*a+ c*)m
二、 渐开线齿廓的根切及最少齿数
标准齿轮不发生根切的最少齿数 根切的原因：刀具的顶线与啮合线的交点 超过被加工齿轮的啮合极限点N
标准齿轮 不发生根 切的情况
要避免根切， 应使
* ha m NM ,
NM PN sin r sin 2
* 2ha z 2 sin
mz 2 sin 2
3 、变位齿轮
1）标准齿轮的优缺点
rK
基圆对渐开线形状的影响
3 渐开线齿廓的啮合 1）渐开线齿廓满足定传动比传动
因为渐开线齿廓在任一点接触，过接 触点的公法线必与两基圆相切。即所 有啮合点均在两基圆的一条内公切线 上。因此，内公切线必与连心线相交 于一固定点P。所以能保证定传动比传 动。
1 O2 P rb 2 i12 2 O1P rb1
一对渐开线齿轮正确啮合的条件
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线 N1N2 上。
pb1 rb1 r1
B1
O1
ω1
pb 1
rb1 r1 B1
O1 ω1
pb1
rb1 r1
O1
ω1
N1
P
B2
N1
P
N1
P
B2
B2
N2
N2
N2
B1
pb1< pb2 m1<m2
机械设计基础之轮系详解

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_课后答案_(陈晓南)

机械设计基础_课后答案_(陈晓南)

机械设计基础_课后答案_(陈晓南)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改习题3-5图习题3-5解图(a)习题3-5解图(b)习题3-5解图(c)解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：142332345=-⨯-⨯=--=PPnF其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：1152432345=-⨯-⨯=--=PPnF②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：1232332345=-⨯-⨯=--=PPnF3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

机械设计基础第7章 轮系

机械设计基础第7章 轮系

22
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
机械设计基础轮系

机械设计基础轮系


z2 z1
=-2
其中n4=0 ，n2= n2 `
i1H = n1Βιβλιοθήκη /nH = -10 负号说明行星架H与齿轮1转向相反。
图示为一大传动比的减速器， Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99 求输入件H对输出件1的传动比iH1
iH1
1 i1H
1
1 101 99
10000
100 100
i1H ＝-(1-99x101/100x100)＝-1/10000 iH1＝n H / n 1 ＝1/i1H ＝-10000
传动比为负，表示行星架H与齿轮1的转向相反。 用画箭头法标出转化轮系中各构件的转向关系，如图
例: 如图所示周转轮系。已知Z1=15, Z2=25, Z3=20, Z4=60,n1=200r/min, n4=50r/min,且 两中心轮1、4转向相反。试求行星架转速n
齿轮的转向 内啮合齿轮
齿轮的转向 直齿锥齿轮
齿轮的转向 蜗轮蜗杆机构
蜗杆传动，从动蜗轮转向判定 方法用蜗杆“左、右手法则”： ➢对右旋蜗杆，用右手法则， ➢使四指弯曲方向与蜗杆转动 方向一致， ➢与拇指的指向相反的方向就 是蜗轮在节点处圆周速度的方 向。
对左旋蜗杆，用左手法则，方法同上。
二、定轴轮系的传动比
轮3固定
二、周转轮系的传动比
（转化机构法）
周转轮系 反转法
定轴轮系 （转化机构）
定轴轮系传动比 计算公式
求解周转轮系的 传动比
➢假想对整个行星轮系加 上一个与行星架转速nH大 小相等而方向相反的公共 转速-nH
➢这样，就变成了假想的 定轴轮系。
➢经过转化的假想定轴轮 系，称为转化轮系。
周转轮系及转化轮系中各构件的转速
《机械设计基础》第七章 轮系及减速器

《机械设计基础》第七章 轮系及减速器

找出行星轮与系杆（注意：有时系杆的形状不一定是简单的杆状） 再找出与行星轮啮合的太阳轮。
（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。

《机械设计基础》第七章轮系及减速器

校核齿轮强度
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。

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
（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
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§7-3 周转轮系传动比计算 16
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 。
求得 n2=-175r/min，负号表示 n2 的转向与n1 相反。 §7-3 周转轮系传动比计算
§7-3 周转轮系传动比计算
11
差动轮系和行星轮系
图a所示的周转轮系，它的两个 中心轮都能转动，该机构的活动构 件n=4，PL =4，PH =2，机构的自由 度F=3×4－2×4－2=2，即需要两 个原动件。这种周转轮系称为差动 轮系。 而图b所示的周转轮系，只有 一个中心轮能转动，该机构的活动 构件n=3，PL =3，PH =2，机构的自 由度F=3×3－2×3－2=1，即只需 一个原动件。这种周转：
§7-3 周转轮系传动比计算
14
周转轮系传动比计算公式
设na 和nb为周转轮系中任意两个齿轮a和b 的转速，nH为行星架H的转速，则有：
H n na nH H m 从a至b间所有从动轮齿数之积 a iab H (1) nb nb nH 从a至b间所有主动轮齿数之积
一、 轮系分类
定轴轮系 周转轮系 每个齿轮的几何轴线 都是固定的，这种轮 系称为定轴轮系。 至少有一个齿轮的几 何轴线绕另一齿轮的 几何轴线转动的轮系， 称为周转轮系。
§7-1 轮系概述 3
二、轮系传动比及其表达
轮系中输入与输出轴的角速度之比称为轮系 的传动比，用iab 表示. iab=ω a/ω b=na/nb
iab
a na 轮a至轮b所有从动轮齿数之积 (1) m b nb 轮a至轮b所有主动轮齿数之积
m —— 为全平行轴轮系齿轮a至齿轮b之间外啮合次数。
§7-2 定轴轮系传动比计算 8
定轴轮系的传动比
wa 从a到b所有从动齿轮齿数连乘积 iab = = 大小： wb 从a到b所有主动齿轮齿数连乘积
§7-3 周转轮系传动比计算
12
二、转化轮系
§7-3 周转轮系传动比计算
13
三、周转轮系传动比计算
既然转化轮系是一个定轴轮系，就可应用 求解定轴轮系传动比的方法，求出其中任意两个 齿轮的传动比来。根据传动比定义，转化轮系中 齿轮１与齿轮３的传动比为：
注意： i13是两轮真实的传动比；而i13H 是 假想的转化轮系中两轮的传动比。转化轮系是定 轴轮系，且其起始主动轮１与最末从动轮３轴线 平行，故由定轴轮系传动比计算公式可得：
应用上式时，a为起始主动轮，b为最末从动 轮，中间各轮的主从地位应按这一假定去判别。转 化轮系中 的符号可酌情采用画箭头或正负号的方 法确定。转向相同iabH为“+”；反之iabH为“-”。 应当强调，只当两轴平行时，两轴转速才能 代数相加，因此，上式只适用于齿轮a、b和系杆Ｈ 的轴线平行的场合。
§7-3 周转轮系传动比计算 15
转向：画箭头法（适合任何定轴轮系）
(- 1)m 法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）
结果表示：
wa 从动齿轮齿数连乘积 iab = =± （输入、输出轴平行） wb 主动齿轮齿数连乘积
画箭头表示方向（输入、输出轴不平行）
§7-2 定轴轮系传动比计算 9
例：z1=18， z2=36， z2’=20， z3=80，z3’ =20， z4=18， z5=30， z5’=15， z6=30， z6’=2(右旋)， z7=60， n1=1440r/min，其转向如图。求传动比 i15、i25、i17和蜗轮的转速和转向。 解：首先按图所示规则，从轮2开始，顺次标出各啮合齿轮的转动方向。由 图可见，1、7二轮的轴线不平行，1、5二轮转向相反，2、5二轮转向相 同，故由公式得：
n1 36 80 30 3 z 2 z3 z5 i15 (1) 12 ' ' n5 18 20 20 z1 z2 z3 i25 i17 zz n2 80 30 (1) 2 3' 5 ' 6 n5 z2 z3 20 20 z z z5 z6 z7 36 80 30 30 60 n1 2 3 720 ' ' ' ' n7 z1 z2 z3 z5 z6 18 20 2015 2
说明



（－1）m 只适应平行轴轮系。 m为全平行轴轮系齿轮a至齿轮b之间 外啮合次数。 “+”表示始末两轮转向同向，“－”表示始末两轮转 向反向。但该正负号只表示转化轮系中主从动轮之间的转向关系， 而不是周转轮系中主从动轮之间转向关系。 上式中：a为输入齿轮， b为输出齿轮，中间各轮的主从地位应按这 一假定去判别。 （na-nH)和(nb-nH)均为代数式，所以该使之适应于齿轮a、b和系杆H 的轴线相互平行的场合。 na 、nb和nH的正负号（转向）要代入公式计算。其正负号不仅影响 转向，而且影响传动比。假定某一转向为正，相反转向则为负，在 其转速数字前必须加以负号。 注意： H H n H iab iab iab a - - - - - -转化轮系中两轮的传动 比 H nb n iab a - - - - - -两轮真实的传动比 nb iab可以通过iabH求得。
§7-2 定轴轮系传动比计算 7
§7-2 定轴轮系传动比计算
设轮a为起始主动轮，轮b为最末从动轮，则定轴轮系始末两轮 传动比数值计算的一般公式为：
iab
a na 轮a至轮b所有从动轮齿数之积 b nb 轮a至轮b所有主动轮齿数之积
当起始主动轮a和最末从动轮b的轴线平行时，两轮转向的同异 可用传动比的正负表达。两轮转向相同时，传动比为“+”；两 轮转向相反时，传动比为“-”。因此，平行二轴间的定轴轮系 传动比计算公式为：
第7章 轮系设计
轮系的分类 定轴轮系传动比计算 周转轮系传动比计算 复合轮系传动比计算
§7-1 轮系概述
由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。
在机械中，为了获得大的传动比或者为了将输入轴的 一种转速变换为输出轴的多种转速等原因，常采用一 系列互相啮合的齿轮将输入轴和输出轴连接起来。
§7-1 轮系概述 2
6
§7-2 定轴轮系传动比计算
惰轮
以右图所示轮系为例。 令z1、z2、z2’ ……表示各轮的齿 数， n1、n2、n2’……表示各轮的转 速。因同一轴上的齿轮转速相同， 故n2=n2’，n3=n3’，n5=n5’ ， n6=n6’ 。 i17 i12 i2' 3 i3' 4 i45 i5' 6 i6' 7 n n n n n n n 由齿轮机构可知，轴线固定的 1 2' 3' 4 5' 6' 1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n7 互相啮合的一对齿轮的转速比等 z z z z z z 于其齿数反比。 2 3' 4' 5 6' 7' z1 z2 z3 z4 z5 z6 因此，若设与轮1固联的轴为输入 z z z 4 z5 z 6 z 7 z 2 z3 z 5 z 6 z 7 2 3 轴，与轮7固联的轴为输出轴，则 ' ' ' ' ' ' ' ' z1 z2 z3 z4 z5 z6 z1 z2 z3 z5 z6 输入、输出轴的传动比数值如下：
§5-4 复合轮系传动比计算 20
例1：电动卷扬机减速器中，z1=24, z2=33, z2’=21, z3=78, z3’=18,z4=30, z5=78, 求 i15
分析：双联齿轮2-2‘的几何轴线是绕着齿轮１和３的轴线 转动的，所以是行星轮；支持它运动的构件(卷筒Ｈ) 就是系杆；和行星轮相啮合的齿轮１和３是两个中心 轮；这两个中心轮都能转动，所以齿轮１、2－2’、３ 和行星架Ｈ组成一个差动轮系。剩下的齿轮3‘、４、5 ' z 5 z3 是一个定轴轮系。二者合在一起便构成一个复合轮系。 3' - 5' 5 i 53' ' z5 3 z3 解：对定轴轮系
n1 1440 n7 2(r / min) i17 720