单元七 第五节 齿轮系（课件）-高一《汽车机械基础》同步精品课堂（人民交通出版社·第3版）

单元七 汽车机械传动 第五节 齿轮系 《汽车机械基础》 人民交通出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 1 知识目标 1.叙述轮系的特点与分类； 2.懂得齿轮系传动比的计算方法； 3.懂得齿轮系中各个齿轮转动方向的判别； 4.正确认识汽车机械传动与后续专业课程的关系； 5.培养创新和实践能力、团结协作精神、认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。 教学目标 导入情景 01 同学们，请仔细阅读教材回答以下问题： ((1)如何提高齿轮传动的传动比? (2)有什么方法可以利用齿轮传动来实现输出轴不同的转速? (3)有什么方法可以利用齿轮传动来实现大的传动比? (4)有什么方法可以实现输出轴的正反转? 新知学习 02 一、齿轮系的分类和应用 在实际应用中，往往需要由多对齿轮传动组成传动系统，来实现从动轴的降速、多种变速和变向。这种由一系列相互啮合的齿轮组成的传动装置称为齿轮系，如图7-51所示。 新知学习 02 一、齿轮系的分类和应用 1.齿轮系的分类 齿轮系传动时，根据各齿轮轴线的位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系两大类，如图7-52所示。 图7-52 齿轮系的分类 新知学习 02 一、齿轮系的分类和应用 （1）定轴轮系 轮系运转时，所有齿轮的轴线位置保持固定的轮系，称为定轴轮系。 （2）周转轮系 齿轮系运动中，至少有一个齿轮的轴线围绕另一个齿轮的固定轴线旋转的，这样的轮系称为周转轮系。如图7-52b) 所示齿轮2除绕自身轴线回转外，还随同构件H一起绕齿轮1 的固定几何轴线回转。齿轮2称为行星轮，H 称为行星架或系杆，齿轮1称为太阳轮。 新知学习 02 一、齿轮系的分类和应用 2.齿轮系的应用 齿轮系在大多数机械传动中，将主动轴的较快转速转变为从动轴的较慢转速，或者将主 动轴的一种转速变换为从动轴的多种转速，或者改变从动轴的旋转方向。在汽车底盘广泛 运用齿轮系传动，如手动变速器、自动变速器、分动器、差速器及汽车起动装置。 新知学习 02 齿轮系的功用大致可归纳为以下几个方面： （1）齿轮系可获得较大的传动比 采用轮系传动可以获得较大的传动比，以满足低速工作的要求，如图7-53所示。若 z₁=100,=₂=101,²₂=100,²₃=99, 可使从系杆H 到轮1的传动比达10000。 图7-53 大传动比传动 一、齿轮系的分类和应用 新知学习 02 （2）齿轮系可实现较远距离的两轴之间的传动 如图7-54所示，用4个小齿轮a、b、c和 d 组成的齿轮系，代替一对大齿轮1、2来实现啮合 传动，采用齿轮系传动使机械结构紧凑，节省了材料，方便制造和安装，并能进行远距离传动。 一、齿轮系的分类和应用 图7-54 远距离传动 新知学习 02 （3）齿轮系可实现变速的要求 在主动轴转速不变的情况下，利用轮系可使从动轴获得多种工作转速，采用滑移齿轮等变速机构，可改变传动比，实现多级变速要求。如汽车变速器，可以实现低速、中速、高速挡位的变化。 一、齿轮系的分类和应用 图7-55 变速传动 新知学习 02 图7-55所示的是汽车上常用的三轴四速变速器传动简图。图中轴I为输入轴，轴Ⅲ为输出轴，轴Ⅱ和V为中间传动轴。当牙嵌离合器的x和y半轴结合，滑移齿轮4、6空套时，Ⅲ轴得到与I轴同样的高转速；当离合器脱开，运动和动力由齿轮1、2传给Ⅱ轴，当移动滑移齿轮使4与3啮合，或6与5啮合，Ⅲ轴可得到中速或低速挡。 一、齿轮系的分类和应用 新知学习 02 （4）可改变从动轴回转方向 在图7-55中，当移动齿轮6与IV轴上的齿轮8啮合，Ⅲ轴转速反向，可得倒车挡。 （5）齿轮系可实现运动的合成和分解 采用行星轮系可将两个独立运动合成为一个运动，或将一个运动分解成两个独立的运动。如图7-56所示的行星轮系中，其系杆H 的运动是齿轮1和3运动的合成。 一、齿轮系的分类和应用 图7-56 运动的合成和分解 新知学习 02 二、定轴齿轮系传动比计算 齿轮系中，输入轴与输出轴之间的转速或角速度之比，称为齿轮系的传动比。齿轮系传动比的计算包括：传动比大小的计算和确定输入轴与输出轴的转向关系。 对于各轴线平行的定轴轮系，依据两圆柱齿轮内啮合时转向相同为“+”、两齿轮外啮合 时转向相反为“-”的原则确定齿轮系各轴的转向关系，“+”表示输入轴与输出轴转向相 同，“-”表示输入轴与输出轴转向相反。另外还可以用作图法来确定齿轮的转向：外啮合齿轮传动，用反方向箭头表示；内啮合齿轮传动，用同方向箭头表示。 新知学习 02 1.一对齿轮啮合传动比的计算 图7-57所示的是一对齿轮啮合情况。判断两轴的转向，对于平行轴传动，两轴转向相同时(图7-57a)的内啮合)传动比为正值；两轴转向相反时(图7-57b)的外啮合)传动比为负值。 对于非平行轴传动，其中传动比不能用正负号表示，齿轮的转向只能标注在图上，如 图7-57c)、图7-57d)所示。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 对于非平行轴传动，其中传动比不能用正负号表示，齿轮的转向只能标注在图上，如 图7-57c)、图7-57d)所示。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 二、定轴齿轮系传动比计算 2.定轴轮系传动比的计算 轮系中主动轴与从动轴间的转速或角速度之比，称为轮系的传动比。如图7-58所示的定轴轮系中，齿轮1为主动轮，通过齿轮2—3—4将运动和动力传递给齿轮5,则轮系的传动比大小为： 新知学习 02 下面讨论传动比i15的计算方法。 轮系中各对啮合齿轮的传动比的大小： (转向相反) 图7-58 定轴轮系 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 其中，由于同一轴上的齿轮转速大小相等，转向相同，所以n₃=n₃、n₄=n₄o 若将上列各式的两边连乘起来，于是可得 即 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 “-”号表示齿轮1与5转向相反(也可用标注箭头来确定)。其中齿轮2 同时和两个齿轮啮合，它既是从动轮又是主动轮，它的齿数不影响传动比的大小，只改变后面齿轮的转向，这种齿轮称为惰轮。 上面式子说明：定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积；其大 小等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的连乘积与所有主动齿轮齿数的连乘积之比。即定轴轮系的传动比 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 【例题】如图7-59所示的某汽车变速器的齿轮系，可实现4种不同的转速。图中输入 轴与输出轴在同一轴线上，但两轴独立转动，只有当输入轴上的齿轮2与输出上的齿轮3的（图中未画出）相啮合时，输入轴才与输出轴连成一体。各齿轮齿数分别为z1=15,z2=17,Z3=20,z4=27,zs=30,z6=27, z7=22,z8=15,z9=12, 当输入轴的转速为2000r/min时，分别求出4个挡的转速大小。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 解：(1)如图7-59所示的倒挡齿轮啮合传动图，最右侧下、中、上3个齿轮9、10、5 之间啮合为低速挡。其齿轮啮合路线为z1→z6→z9→z10→z5→输出轴。 表明转向相反，用于倒车。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 (2)如图7-60所示的一挡齿轮啮合传动图，其传动路线为z1→z6→z8→z4→ 输出轴。 二、定轴齿轮系传动比计算 图7-59 倒挡传动 图7-60 一挡传动 新知学习 02 表明转向相同。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 (4)如图7-61所示的输入轴外齿轮z₂右移进入输出轴的齿轮z₃的内齿后，两轴合成一体，z₁和z6脱离啮合，输入轴的转速直接由输出轴传出，即三挡转速为： n入=n出=2000(r/min) 得出四个挡的输出转速分别为-444.4r/min、617.28r/min、1219.5r/min和2000r/min。 二、定轴齿轮系传动比计算 新知学习 02 二、定轴齿轮系传动比计算 图7-61 二挡传动 新知学习 02 1.周转轮系的结构 如图7-62所示的一单排内外啮合的周转轮系中，外齿轮1、内齿轮3位于中心位置绕着轴线0,回转称为中心轮；齿轮2同时与外齿轮1和内齿轮3相啮合，其既作自转又作公转称为行星轮；支持行星轮的构件H称为行星架H。 注意：在周转轮系中，两中心轮和行星架的回转轴线一定要重合，否则，轮系无法转动。 三、周转轮系的应用 新知学习 02 三、周转轮系的应用 新知学习 02 用作动力传动的周转轮系通常都采用具有多个行星轮，并使其均匀分布在轮的四周，如图7-63所示。 三、周转轮系的应用 新知学习 02 2.周转轮系传动比的计算 如图7-62、图7-63所示，由于行星轮的运动有自转和公转，所以周转轮系传动比的计算方法不同于定轴轮系，但它们之间又有内在的联系。假想行星架相对固定，使周转轮系转化为假想的定轴轮系，则有： 三、周转轮系的应用 新知学习 02 式中： i3——假想行星架相对固定时，齿轮1与齿轮3的传动比； n1——齿轮1相对于行星架的转速，即n₁=n1-nH; n3——齿轮3相对于行星架的转速，即n₃=n3-nH; “-”——表示齿轮1与齿轮3转向相反。 三、周转轮系的应用 新知学习 02 3.周转轮系的分类 (1)差动轮系：中心轮的转速都不为0的周转轮系。 (2)行星轮系：有一个中心轮的转速为0的周转轮系。汽车自动变速器上常采用行星轮系。 三、周转轮系的应用 课堂小结 03 本节课我们学习了齿轮系的分类和应用、定轴齿轮系传动比计算及周转轮系的应用，为后续的学习提供了坚实的基础。 作业布置 04 同步练习 做一张思维导图 预习单元八第一节 感谢观看 $$