3.8 行星轮系（课件）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》江苏凤凰教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第三章 机械传动 第八节 行星轮系（第8课时） 知识目标 掌握特殊行星轮系的应用； 能力目标 能够学会行星轮系传动比的计算； 情感目标 能够结合本节课所学知识，认识轮系中各构件转化前后的转速。 学习目标 第三章 机械传动 导入情景 01 行星轮系在汽车变速器中应用广泛，尤其是在自动变速器中。它通过行星齿轮系统实现不同行驶条件下的平稳换挡，提高驾驶体验，同时提升扭矩，改善车辆加速性能。例如，在SUV和电动车辆中，行星轮系能够有效分配动力，实现高扭矩输出。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 行星轮系传动时，行星轮做既有自转又有公转的复合运动，因此行星轮系传动比的计 算方法不同于定轴轮系，但两者之间又存在着一定的内在联系。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 在图(a) 所示的行星轮系中，齿轮1和齿轮3绕固定几何轴线O 回转，行星架H 绕固定几何轴线OH 回转，齿轮2活套在行星架H 的轴上(即齿轮与轴可相对转动),且同 时与齿轮1和齿轮3啮合。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 现设齿轮1、齿轮3与行星架H 的转向相同，转速分别为n,n₃ 和 nA, 且各自绕自身轴线回转。这时齿轮2除绕自身轴线以 n₂ 转速回转外，还随行星架 H 一起公转。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 如果给行星轮系加上一个与行星架转速大小相等、方向相反的公共转速nH 时，行星架的转速则变为零，即行星架变成固定不动。这时，轮系中所有齿轮的轴线位置都 固定不动，但轮系中各构件之间的相对运动关系并没有改变，这样就把行星轮系转化成为 定轴轮系。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 这种加上一个公共转速nH 后得到的定轴轮系称为原行星轮系的转化轮系(或 称转化机构)。由于转化轮系为定轴轮系，所以可以用定轴轮系传动比的计算方法来计算其传动比。轮系中各构件转化前后的转速见表。 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 由定轴轮系计算传动比的方法，可求出转化轮系的传动比，即 式中的“一”号，表示转化轮系中齿轮1与齿轮3啮合传动的转向相反。整理上式得 新知学习 02 一、行星轮系传动比的计算 由于行星轮系的转化轮系是定轴轮系，因此可推出行星轮系的转化轮系传动比计算公 式为 若将齿轮3固定不动(即n₃=0), 此行星轮系的传动比为 整理上式后，得 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 少齿差行星齿轮机构，是由一个外齿轮与一个内齿轮组 成的一个内啮合齿轮副，内外齿轮的齿数相差很小，故简称 为少齿轮传动。 1. 少齿差行星齿轮机构 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 如图所示为少齿差行星齿轮机构的运动简图， 该机构由固定中心轮1、行星轮2、行星架H (输入轴)、输出 轴 V、机架以及等速比机构W 组成。其中等速比机构的功 能是将轴线可动的行星轮2的运动，同步地传送给轴线固 定 的V 轴，以便将运动和动力输出。 1. 少齿差行星齿轮机构 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 其传动比为 n₁=0 则 1. 少齿差行星齿轮机构 由上式可以知道，齿数差(z₁-z₂) 值越小，则传动比越大。 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 少齿差行星齿轮传动机构，按齿廓形状可以分为：采用渐开线做齿廓的渐开线少齿差 行星齿轮传动(图) 1. 少齿差行星齿轮机构 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 采用摆线做齿廓的摆线少齿差行星齿轮传动 1. 少齿差行星齿轮机构 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 少齿差行星齿轮传动机构，装配方便、体积小、结构紧凑、传动效率高、传动比大。渐开 线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用；摆线少 齿差行星齿轮传动在军工、冶金、造船等工业机械中应用广泛。 1. 少齿差行星齿轮机构 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 如图所示是谐波齿轮传动示意图。它主要由谐波发生器(相当于行星架),刚轮(相当于大中心轮)和柔轮(相当于行星轮)组成。柔轮是一个容易变形的外齿圈，刚轮是一 刚性内齿圈，它们的齿距相等，但柔轮比刚轮少一个或几个齿。谐波发生器由一个转臂和几 个滚子组成。通常谐波发生器为输入端，柔轮为输出端，刚轮不动。 2. 谐波齿轮传动 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 把谐波发生器装人柔轮内后，当谐波发生器转动时，因为柔轮的内孔径略小于谐波发 生器的长度，所以迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆形状。 2. 谐波齿轮传动 椭圆长轴两端轮齿啮合，而短轴 两端轮齿脱开，其余处的轮齿处于过渡状态。 随着谐波发生器的回转，柔轮长、短轴位置不 断发生周期性的变化，轮齿啮合位置也随之产生周期变化。由于刚轮不动，且刚轮的齿数 大于柔轮齿数，导致柔轮转动，并由柔轮直接将运动输出。 新知学习 02 二、特殊行星轮系的应用 谐波齿轮传动与摆线针轮行星齿轮传动相比，除传动比大、体积小、重量轻外，因不需 等角速比机构，故大大简化了结构，密封性好；由于同时参与啮合的齿数多，故承载能力强， 传动较平稳。 2. 谐波齿轮传动 由于柔轮周期性变形，容易发热和疲劳，故要求柔轮的抗疲劳强度高、热处理 性能好。 谐波齿轮传动已广泛应用于仪表，船舶、能源及军事装备中。 课堂小结 03 小试牛刀 行星轮系传动时，行星轮的运动特点是（ ）。 A. 只有自转 B. 只有公转 C. 既有自转又有公转 D. 静止不动 答案：C 解析： 行星轮系传动时，行星轮既绕自身轴线自转，又绕中心轮公转。这种复合运动是行星轮系的重要特征。选项 A 和 B 错误，行星轮既有自转又有公转；选项 D 错误，行星轮不会静止不动。 小试牛刀 行星轮系传动比的计算方法与定轴轮系不同，但可以通过（ ）将行星轮系转化为定轴轮系进行计算。 A. 转化轮系法 B. 动态分析法 C. 静态分析法 D. 等效替换法 答案：A 解析： 行星轮系的传动比计算方法与定轴轮系不同，但可以通过转化轮系法（又称转化机构法）将行星轮系转化为定轴轮系进行计算。选项 A 正确。选项 B、C 和 D 错误，这些方法不是用于行星轮系传动比计算的标准方法。 小试牛刀 少齿差行星齿轮传动机构具有以下特点，除了（ ）。 A. 装配方便、体积小、结构紧凑 B. 传动效率高、传动比大 C. 需要专用机床加工 D. 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动 答案：C 解析： 少齿差行星齿轮传动机构具有装配方便、体积小、结构紧凑、传动效率高、传动比大等特点。渐开线少齿差行星齿轮传动的齿轮可以用普通齿轮机床加工，不需要专用机床。因此，选项C错误。 小试牛刀 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于（ ）。 A. 军工、冶金、造船等工业机械 B. 轻工、化工等中、小型动力传动 C. 高精度仪器仪表 D. 大型工程机械 答案：B 解析： 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用。而摆线少齿差行星齿轮传动则在军工、冶金、造船等工业机械中应用广泛。因此，选项B正确。 小试牛刀 少齿差行星齿轮传动机构的优点不包括（ ）。 A. 传动效率高 B. 传动比范围小 C. 结构紧凑、体积小 D. 承载能力高 答案：B 解析： 少齿差行星齿轮传动机构具有传动效率高、传动比范围大、结构紧凑、体积小、承载能力高等优点。因此，选项B错误。 答案：D 解析：弹性滑动是由于带在紧边和松边位置受到的拉力不同，导致带的拉伸变形量不同而引起的。因此，选项D正确。 小试牛刀 齿轮系传动可以获得很大的传动比，主要原因是（）。 A.采用一对相互啮合的齿轮传动 B.采用多个齿轮组成的传动系统 C.传动比不受结构限制 D.采用高精度齿轮加工 答案：B 解析：齿轮系传动可以获得很大的传动比，是因为它采用多个齿轮组成的传动系统，通过多级传动来实现较大的传动比。选项A错误，一对齿轮的传动比通常较小；选项C错误，传动比仍然受结构限制；选项D错误，高精度加工可以提高传动效率，但不能直接增大传动比。 小试牛刀 少齿差行星齿轮传动机构具有以下特点，其中不包括（ ）。 A. 结构紧凑、体积小、重量轻 B. 传动比范围大、传动效率高 C. 需要专用机床加工 D. 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动。 答案：C 解析： 少齿差行星齿轮传动机构具有结构紧凑、体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、使用寿命长、加工性好、成本低等优点。其齿轮可以用普通齿轮机床加工，不需要专用机床，因此选项C错误。 小试牛刀 关于少齿差行星齿轮传动机构的应用，以下说法正确的是（ ）。 A. 渐开线少齿差行星齿轮传动在军工、冶金、造船等工业机械中应用广泛 B. 摆线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用 C. 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用 D. 摆线少齿差行星齿轮传动在轻工、化工等机械中应用广泛。 答案：C 解析： 渐开线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用；而摆线少齿差行星齿轮传动在军工、冶金、造船等工业机械中应用广泛。因此选项C正确。 作业布置 04 1.简述少齿差行星齿轮机构。 2.简述谐波齿轮传动。 3.简述谐波齿轮传动与摆线针轮行星齿轮传动的比较。 感谢观看 $$