中职高二工信版机械设计基础电子教案模块九轮系与减速器

教学目标 知识目标：了解轮系的类型及应用，并能正确区分各基本轮系；掌握定轴轮系、周转轮系、混合轮系传动比的计算，以及正确判断主、从动轮的转向；了解周转轮系的设计，能合理选择周转轮系的类型；掌握减速器的工作原理。 能力目标：能够根据机构（部件）要实现的运动和转向，选择合适的轮系；能够设计简单的轮系，并熟练计算传动比；能够熟练分析已知减速器的结构与原理。 素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风 教学重点 轮系的功用，减速器的工作原理 教学难点 定轴轮系、周转轮系、混合轮系传动比的计算 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 4 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 模块九 轮系与减速器 〖相关知识〗 学习情境一 轮系的类型及传动比 一、轮系的类型 1.根据齿轮轴线的位置是否变动分类 轮系可分为三类：定轴轮系、周转轮系和混合轮系。 定轴轮系：在轮系运转时，每个齿轮几何轴线的位置相对于机架都是固定不变的，这种轮系称为定轴轮系。 周转轮系：轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。 混合轮系的常见类型有串联型混合轮系和闭式差动型混合轮系两种。 2.根据齿轮的轴线是否平行分类 根据轮系中各个齿轮的轴线是否平行，可将轮系分为平面轮系和空间轮系。若组成轮系的所有齿轮的轴线都相互平行或重合，则称该轮系为平面轮系，否则称为空间轮系。 二、轮系的传动比 轮系中，输入轴与输出轴的角速度或转速之比，称为轮系传动比。计算传动比时，不仅要计算其数值大小，还要确定输入轴与输出轴的转向关系。对于平面定轴轮系，其转向关系用正、负号表示：转向相同用正号，相反用负号。对于空间定轴轮系，各轮转动方向用箭头表示。 1.定轴轮系的传动比 1）平面定轴轮系的传动比 一对齿轮啮合传动时，其传动比指的是两个齿轮的角速度或转速之比，且传动比的大小与两个齿轮的齿数成反比。 当两个齿轮外啮合时，如图9-6所示，两个齿轮的转动方向相反，规定其传动比数值的大小为负，在传动比的前面加上符号“-”；当两个齿轮内啮合时，如图9-7所示，两个齿轮的转动方向相同，规定其传动比数值的大小为正，在传动比的前面加上符号“+”(正号可以省略）。 图9-6 一对圆柱齿轮的外啮合 图9-7 一对圆柱齿轮的内啮合 2）空间定轴轮系的传动比 如图9-9所示的空间定轴齿轮系，其传动比的大小仍可用平面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（-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。一对互相啮合的圆锥齿轮传动时，在其节点处的圆周速度是相同的，所以标志两者转向的箭头不是同时指向啮合点，就是同时背离啮合点。如图9-9所示的轮系中圆锥齿轮的转向即可按此法判断。 图9-9 空间定轴轮系 2.周转轮系的传动比 周转轮系按其自由度的不同可分为行星轮系和差动轮系两类。 （1）行星轮系。行星轮系是指自由度为1的周转轮系，此类周转轮系中有固定的太阳轮。 （2）差动轮系。差动轮系是指自由度为2的周转轮系，其太阳轮均不固定。 一般而言，若某单级周转轮系由多个齿轮构成，周转轮系首轮F、末轮L和系杆H的绝对转速分别为nF，nL和nH。 3.混合轮系的传动比 混合轮系是由运动性质不同的轮系组成，所以计算其传动比时，必须先将轮系分解成定轴轮系和周转轮系，然后分别按定轴轮系的传动比和周转轮系的传动比列计算公式，最后联立求解。混合轮系的分解方法是先找出各周转轮系，其余的便是定轴轮系。 学习情境二 轮系的功用 一、实现大的传动比 采用一对齿轮传动时，为了避免两个齿轮直径相差过大，造成两齿轮的寿命悬殊，一般传动比不大于7。采用轮系传动，可以获得结构紧凑的大传动比。 二、实现变速换向传动 主动轴转速不变时，利用轮系可使从动轴获得多种工作转速，并可换向。 三、实现分路传动 利用定轴轮系，可通过主动轴上的若干齿轮，将运动分别传给若干个不同的执行机构，以完成生产上对各种动作和运动规律的要求，这就是分路传动。 四、实现运动的合成和分解 图9-18 汽车差速器 学习情境三 减速器 一、减速器的类型与结构 常见的减速器有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和蜗杆减速器三种类型。在圆柱齿轮减速器中，按齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。通过观察减速器外部结构，可以判断减速器的传动级数、输入轴、输出轴及安装方式。 图9-21 一级圆柱齿轮减速器的装配示意图 二、常用减速器的形式及应用特点 常用减速器的类型、特点和应用见表9-2。 三、减速器的发展趋势 1.高水平、高性能