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此時(shí),若在空出的位置$處,齒輪 ! 和 " 的輪齒相對位置關(guān)系與裝入第一個(gè)干式恒溫儀 行星輪時(shí)完全相同,則在該位置處一定能順利地裝入第二個(gè)行星輪。為此,就要 求中心輪 ! 所轉(zhuǎn)過"! 角必須是 $ 個(gè)輪齒(即 $ 個(gè)齒距)所對的中心角,即 "! $ $ %# # ( ) ! 解以上兩式可得 $ $ #! ’ #" ! $ #! "!# ! (()*) 所以,這種行星輪系的裝配條件是,兩中心輪的齒數(shù)之和應(yīng)能被行星輪個(gè)數(shù) ! 整除。 (+)鄰接條件 行星輪的個(gè)數(shù) ! 越多,則其承載能力越大。但是行星輪的個(gè)數(shù) ! 是有極限 的,其原則是相鄰兩行星輪的齒頂不能相碰,即其齒頂圓不得相交,這個(gè)條件稱 為鄰接條件。由圖 ()!*, 可見,相鄰兩行星輪的中心距 %&’ 應(yīng)大于行星輪齒頂圓 直徑 (-% 。若采用標(biāo)準(zhǔn)的齒輪,則 %( )! ’ )% )./0(#) ! 1 %( )% ’ *!- +) 將 )! $ +#! % 和 )% $ +#% % 代入上式,并整理可得行星輪系應(yīng)當(dāng)滿足的相鄰條件 為 ( #! ’ #% )./0(#) ! 1 #% ’ %*!- (()() !"! 其他類型的行星傳動簡介 !"!"# 漸開線少齒差行星傳動 圖( ) !(所示的漸開線少齒差行星傳動機(jī)構(gòu)。由固定中心內(nèi)齒輪!、行星輪 !"! 其他類型的行星傳動簡介 %%( !、行星架 "、等角速比機(jī)構(gòu) # 及軸 $ 組成。運(yùn)動由系桿 " 輸入,由軸 $ 輸出。由 于中心輪與行星輪的齒廓均為漸開線,且齒數(shù)差很少(一般為 % & ’),故稱為漸 開線少齒差行星傳動。 該機(jī)構(gòu)的傳動比可用式(()#)求出 !"$ * !"! * "" "! * + #! #% + #! ((),) 該式表明:當(dāng)齒數(shù)差( #% + #! )很小時(shí),傳動比 !"$ 可以很大;當(dāng) #% + #! * % 時(shí)。 稱為一齒差行星傳動,其傳動比 !"$ * + #! ,“ + ”號表示其輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。 圖 ()%( 漸開線少齒差行星傳動機(jī)構(gòu) 由于行星輪 ! 除自轉(zhuǎn)外還有隨系桿 " 的 公轉(zhuǎn)運(yùn)動,故其中心 $! 不可能固定在一點(diǎn)。 為了將行星輪的運(yùn)
動不變地傳遞給具有固定 回轉(zhuǎn)軸線的輸出軸 $,需要在二者間安裝一個(gè) 能實(shí)現(xiàn)等角速比傳動的輸出機(jī)構(gòu)。目前用得 最為廣泛的是如圖 ()%, 所示的雙盤銷軸式輸 出機(jī)構(gòu)。圖中 $! 、$# 分別為行星輪 ! 和輸出 軸圓盤的中心。在輸出軸圓盤上,沿半徑為! 的圓周上均勻分布有若干個(gè)軸銷(一般為 - & %! 個(gè))其中心為 %。為了改善工作條件,在這 些圓柱銷的外邊套有半徑為 &. 的滾動銷套。將這些帶有銷套的軸銷對應(yīng)地插 入行星輪輪輻上中心為 ’、半徑為 &/ 的銷孔內(nèi)。若設(shè)計(jì)時(shí)取系桿的偏距 ( * &/ + &. ,則 $! 、$# 、’、% 將構(gòu)成平行四邊形 $! ’%$# 。由于在運(yùn)動過程中,位于行 星輪上的 $! ’ 和位于輸出軸圓盤上的 $# % 始終保持平行,故輸出軸 $ 將始終 與行星輪 ! 等速同向轉(zhuǎn)動。 圖 ()%, 雙盤銷軸式輸出機(jī)構(gòu) !!, 第!章 齒輪系及其設(shè)計(jì) !"!"# 擺線針輪行星傳動 圖 !"#$ 所示為擺線針輪行星傳動的示意圖。其中 # 為針輪、% 為擺線行星 輪、& 為系桿、’ 為輸出機(jī)構(gòu)。運(yùn)動由系桿 & 輸入,通過輸出機(jī)構(gòu) ’ 由軸 ( 輸出。 擺線針輪行星傳動與漸開線一齒差行星傳動的區(qū)別在于:在擺線針輪傳動中,行 星輪的齒廓曲線不是漸開線,而是擺線,中心內(nèi)齒輪采用了針齒,又稱為針輪。 所以稱為擺線針輪行星傳動。 圖 !"#$ 擺線針輪行星傳動機(jī)構(gòu) 同漸開線少齒差行星傳動一樣。其傳動比為 !&( ) !&% ) "& "% ) * #% ## * #% (!"$) 由于 ## * #% ) #,故 !&( ) * #% ,即利用擺線針輪行星傳動可獲得大傳動比。 圖 !"%+ 諧波齒輪傳動機(jī)構(gòu) !"!"$ 諧波齒輪傳動 圖 !"%+ 所示的諧波傳動機(jī)構(gòu),由具有內(nèi)齒的剛輪 #、具有外齒的柔輪 % 和波 發(fā)生器 & 組成。諧波齒輪傳動是利用機(jī) 械波使薄壁齒圈產(chǎn)生彈性變形來達(dá)到傳動 目的的。通常波發(fā)生器為原動件,而剛輪 和柔輪之一為從動件,另一個(gè)為固定件。 當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時(shí),由于前者 的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑,故柔輪變 為橢圓形,于是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔 輪與剛輪輪齒的兩個(gè)局部嚙合區(qū);同時(shí)在橢 圓短軸兩端,兩輪輪齒則完全脫開。至于其 余各處,則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同,或處于 嚙入狀態(tài),或處于嚙出狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連 !"! 其他類型的行星傳動簡介 %%$ 續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí),柔輪長短軸的位置不斷變化,從而使輪齒的嚙合處和脫開處也隨之不斷 變化,于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相對位移,從而傳遞運(yùn)動。 在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間,柔輪上一點(diǎn)變形的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸 起部位數(shù)是一致的,稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波兩種。為了有利于柔輪的 力平衡和防止輪齒干涉,剛輪和柔輪的齒數(shù)差應(yīng)等于波發(fā)生器波數(shù)(即波發(fā)生器 上的滾輪數(shù))的整倍數(shù),通常取等于波數(shù)。 由于在諧波齒輪傳動過程中,柔輪與剛輪的嚙合過程與行星齒輪傳動類似, 故其傳動比可按周轉(zhuǎn)輪系的計(jì)算方法求得。 當(dāng)剛輪 ! 固定,波發(fā)生器 " 主動、柔輪 # 從動時(shí),其傳動比可計(jì)算如下 !" #! $ !# %!" !! %!" $ !# %!" %!" $ ! %!# !" $ "! "# !#" $ !" !# $ % "# "! % "# (&’!() 此時(shí),主從動件轉(zhuǎn)向相反。 當(dāng)柔輪 # 固定,波發(fā)生器主動、剛輪 ! 從動時(shí),其傳動比為 !!" $ !" !! $ % "! "! % "# (&’!!) 小 結(jié) 本章主要介紹了定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的計(jì)算和設(shè)計(jì)問題。在周轉(zhuǎn)輪系中, 行星傳動機(jī)構(gòu)具有體積小、重量輕、傳動比大和承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。另外,隨著 我國科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步,漸開線少齒差行星傳動、擺線針輪行星傳動和諧波齒 輪傳動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用日漸增多。 習(xí) 題 !"# 題 &’! 圖 在題 &’! 圖所示的車床變速箱中,已知各輪齒數(shù)為:"! $ )#,"# $ *+,",- $ ,+,")- $ )#,"*- $ *(,".- $ )+,電動機(jī)轉(zhuǎn)速為 ! )*( /0123,若移動三聯(lián)滑移齒輪 # 使樹輪 ,- 和 )- 嚙合,又 #,( 第!章 齒輪系及其設(shè)計(jì) 移動雙聯(lián)滑移齒輪 ! 使齒輪 !" 和 #" 嚙合,試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。 !"# 在題 $%& 圖所示某傳動裝置中,已知:"’ ( #),"& ( *+,"&" ( +),", ( ’&),"," ( #),"* ( *),蝸桿 "*" ( &(右旋),蝸輪 "! ( +),齒輪 "!" ( #!,模數(shù) # ( ! --,主動輪 ’ 的轉(zhuǎn)速為 $’ ( &*) ./-01,轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條 # 的移動速度 %# 的大小和方向。 題 $%& 圖 !"$
題 $%, 圖所示為一電動卷揚(yáng)機(jī)的傳動簡圖。已知蝸桿 ’ 為單頭右旋蝸桿,蝸輪 & 的 齒數(shù) "& ( *&,其余各輪齒數(shù)為:"&" ( ’+,", ( $+,"," ( ’+,"* ( !!;卷筒 ! 與齒輪 * 固聯(lián),其直徑 &! ( *)) --,電動機(jī)轉(zhuǎn)速 $’ ( ’ !)) ./-01,試求: (’)轉(zhuǎn)筒 ! 的轉(zhuǎn)速 $! 的大小和重物的移動速度 %。 (&)提升重物時(shí),電動機(jī)應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)? 題 $%, 圖 !"% 在圖 $%’, 所示的滾齒機(jī)工作臺的傳動系統(tǒng)中。已知各輪齒數(shù)為 "’ ( ’!,"& ( &+,", ( ’!,"* ( !!,"2 ( *),被加工齒輪 ’ 的齒數(shù)為 #*,試求傳動比 ($! 。 !"& 在題 $%! 圖所示周轉(zhuǎn)輪系中,已知各輪齒數(shù)為 "’ ( #),"& ( &),"&" ( &),", ( &),"* ( &),"! ( ’)),試求傳動比 (*’ 。 !"’ 在題 $%# 圖所示輪系中,已知各輪齒數(shù)為 "’ ( &#,"& ( ,&,"&" ( &&,", ( +),"* ( ,#,又 $’ ( ,)) ./-01,$, ( !) ./-01,兩者轉(zhuǎn)向相反,試求齒輪 * 的轉(zhuǎn)速 $* 的大小和方向。 習(xí) 題 &,’ 題 !"# 圖 題 !"$ 圖 !"! 在題 !"! 圖所示為雙螺旋槳飛機(jī)的減速器。已知 !% & ’$,!’ & ’(,!) & *(,!# & %+ 及 "% & %# ((( ,-./0,試求 "1 和 "2 的大小和方向。 !"# 在題 !"+ 圖所示復(fù)合輪系中,已知:!% & ’’,!* & ++,!*3 & !# ,試求傳動比 #%# 。 題 !"! 圖 題 !"+ 圖 !"$ 在題 !"4 圖所示的自行車?yán)锍瘫頇C(jī)構(gòu)中,$ 為車輪軸,1 為里程表指針,已知各輪齒 數(shù)為 !% & %!,!* & ’*,!) & %4,!)3 & ’(,!# & ’),設(shè)輪胎受壓變形后使 ’+ 英寸車輪的有效直徑為 ("! .,當(dāng)車行 % 5. 時(shí),表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周,試求齒輪 ’ 的齒數(shù)。 !"%& 汽車自動變速器中的預(yù)選式行星變速器如題 !"%( 圖所示。!軸為主動軸,"軸為 從動軸,6、1 為制動帶,其傳動有兩種情況: (%)6 壓緊齒輪 *、1 處于松開狀態(tài); (’)1 壓緊齒輪 $、6 處于松開狀態(tài)。已知各輪齒數(shù) !% & *(,!’ & *(,!* & !$ & 4(,!) & )(,!# & ’#,試求兩種情況下的傳動比 #!" 。 !"%% 題 !"%% 圖所示為一龍門刨床工作臺的變速換向機(jī)構(gòu),7、8 為電磁制動器,它們可 分別剎住構(gòu)件 9 和 *,設(shè)已知各輪的齒數(shù),求分別剎住 9 和 * 時(shí)的傳動比 #%% 。 ’*’ 第!章 齒輪系及其設(shè)計(jì) 題 !"# 圖 題 !"$% 圖 !"#$ 在題 !"$& 圖所示輪系中,已知各齒輪的齒數(shù)為:!$ ’ (),!* ’ *%,!+ ’ $,,!! ’ (+,!( ’ !) ,齒輪 $ 的轉(zhuǎn)速為 "$ ’ $ *%% -./01,試求齒輪 ! 的轉(zhuǎn)速 "! 。 題 !"$$ 圖 題 !"$& 圖 題 !"$( 圖 !"#% 在題 !"$( 圖所示的輪系中,已知各輪齒數(shù)為:!$ ’ #%,!& ’ +%,!&2 ’ (%,!( ’ (%,!(2 習(xí) 題 &(( ! "#,!# ! $%,!& ! ’(,!&) ! *’,!’ ! *",運(yùn)動從 +,, 兩軸輸入,由構(gòu)件 - 輸出。已知 "+ ! $(( ./012,", ! 3(( ./012,轉(zhuǎn)向如圖所示,試求輸出軸 - 的轉(zhuǎn)數(shù) "- 的大小和方向。 !"#$ 在題 45$# 圖所示輪系中,已知各輪齒數(shù)為:!$ ! "#,!$) ! *(,!" ! 3&,!* ! %3,!*) ! $(",!# ! %(,!#) ! #(,!& ! $4,試求傳動比 #$& 。 !"#% 在題 45$& 圖所示的行星輪系中,已知 !$ ! "(,!" ! *",模數(shù) $ ! ’ 00,試求齒輪 * 的齒數(shù) !* 和系桿 - 的長度 %- 。 題 45$# 圖 題 45$& 圖 "*# 第!章 齒輪系及其設(shè)計(jì) 第 ! 章 其他常用機(jī)構(gòu)和組合機(jī)構(gòu) 在各類機(jī)器中,除采用前面各章所介紹的一些常用機(jī)構(gòu)外,還經(jīng)常采用其他 類型的機(jī)構(gòu),如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)
、螺 旋機(jī)構(gòu)和萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)等。同時(shí),由于單一的基本機(jī)構(gòu)往往由于其本身所固有 的局限性而無法滿足多方面的要求,因此,在生產(chǎn)中,出現(xiàn)了組合機(jī)構(gòu),既發(fā)揮各 基本機(jī)構(gòu)的特長、又避免各基本機(jī)構(gòu)的局限性,形成一種新的機(jī)構(gòu)系統(tǒng),以滿足 生產(chǎn)中的多種要求。本章將簡單介紹這些常用機(jī)構(gòu)和組合機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn) 動特性及其應(yīng)用。 !"# 棘 輪 機(jī) 構(gòu) !"#"# 棘輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和類型 圖 !"# 所示為常見的外嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu),它主要由棘輪、主動棘爪、止回 棘爪和機(jī)架組成。當(dāng)主動擺桿 # 逆時(shí)針擺動時(shí),擺桿上鉸接的主動棘爪 $ 插入 棘輪 % 的齒內(nèi),推動棘輪同向轉(zhuǎn)動一定角度,此時(shí)止回棘爪 & 在棘輪的齒背上滑 動。當(dāng)主動擺桿順時(shí)針擺動時(shí),止回棘爪 & 阻止棘輪反向轉(zhuǎn)動,此時(shí)主動棘爪在 棘輪的齒背上滑回原位,棘輪靜止不動。從而實(shí)現(xiàn)將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換為 從動棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動。當(dāng)棘輪的直徑為無窮大時(shí),棘輪變?yōu)榧瑮l,則棘輪的 單向間歇轉(zhuǎn)動變?yōu)榧瑮l的單向間歇移動。為保證棘爪工作可靠,常利用彈簧 ’ 使止回棘爪緊壓齒面。 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),常用棘輪機(jī)構(gòu)可分為兩大類型。 #" 齒式棘輪機(jī)構(gòu) 齒式棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪外緣(或內(nèi)緣、或端面)上布滿剛性的輪齒,它又可分 為: (#)單動式棘輪機(jī)構(gòu) 單動式棘輪機(jī)構(gòu)如圖 !"# 所示,其特點(diǎn)是主動搖桿往復(fù)擺動的某個(gè)單向行 程里,棘輪可沿同一方向轉(zhuǎn)過某一角度;搖桿回程時(shí),棘輪靜止不動。 圖 !"# 單動式棘輪機(jī)構(gòu) ($)雙動式棘輪機(jī)構(gòu) 雙動式棘輪機(jī)構(gòu)如圖