清华大学机械原理课件-第5章轮系机构

清华大学机械原理课件-第5章轮系机构•轮系机构概述•轮系机构的基本类型•轮系机构的运动学分析CATALOGUE•轮系机构的力分析目录•轮系机构的设计与优化01轮系机构概述定义与分类定义轮系机构是由一系列齿轮组成的传动系统，通过齿轮之间的相互作用传递动力和运动分类根据轮系的布置形式和使用特点，可分为定轴轮系、周转轮系和混合轮系工作原理与特点工作原理当两个齿轮相互啮合时，一个齿轮的旋转会带动另一个齿轮的旋转，从而实现动力的传递多个齿轮的相互啮合可以实现多级动力传递特点具有高效、紧凑、稳定等特点，可实现大功率、大扭矩的传递，广泛应用于各种机械传动系统轮系的应用场景010203汽车传动系统工业机械航空航天汽车发动机的动力通过多各种工业机械中使用的减飞机和火箭等航空航天器级齿轮传动传递到车轮，速器、变速器等传动装置，的发动机和传动系统，需实现汽车行驶大多采用齿轮传动系统要高精度、高稳定性的齿轮传动系统02轮系机构的基本类型定轴轮系01020304定义特点应用示例定轴轮系是指组成轮系的各个定轴轮系的传动比是恒定的，定轴轮系广泛应用于各种机械一个简单的定轴轮系由两个相齿轮的轴线位置都是固定的其大小由各个齿轮的齿数决定传动系统中，如钟表、自行车邻的平行轴上的两个直齿圆柱等齿轮组成行星轮系定义应用行星轮系是指有一个或多个齿行星轮系广泛应用于变速器和轮的轴线相对于其他齿轮的轴差速器等需要变速传动的场合线是浮动的特点示例行星轮系的传动比可以在一定一个简单的行星轮系由一个太范围内变化，其大小由太阳轮、阳轮、一个行星轮和一个齿圈行星轮和齿圈的齿数决定组成差动轮系定义应用差动轮系是指有两个或多个输入或输出的齿轮，差动轮系广泛应用于各种需要实现差速传动的场它们的转速不相等合，如汽车转向系统等A BC D特点示例差动轮系的传动比由各个齿轮的齿数和相对位置一个简单的差动轮系由两个转速不同的输入轴和决定，其大小可以在一定范围内变化一个输出轴组成组合轮系定义特点组合轮系是指由定轴轮系、行星轮系组合轮系的传动比和运动特性比较复和差动轮系等不同类型的轮系组合而杂，需要根据实际情况进行分析和计成的复杂轮系算应用示例组合轮系广泛应用于各种复杂的机械一个简单的组合轮系由一个定轴轮系传动系统中，如航空发动机、船舶推和一个行星轮系组合而成进系统等03轮系机构的运动学分析运动学的基本概念运动学运动参数参考系研究物体运动规律的科学描述物体运动的物理量，确定物体运动时所选择的如位移、速度、加速度等参照物轮系机构的运动学方程定义建立方法描述轮系机构中各构件之间相对运动的数学方通过分析轮系机构中各构件的运动参数，并利程用运动学的基本原理建立方程解法求解运动学方程，得到各构件的运动轨迹、速度和加速度等参数轮系机构的运动学分析方法解析法图解法通过数学解析的方式求解运动学方程，得到通过作图的方式求解运动学方程，得到直观精确解的图形结果数值法实验法通过数值计算的方式求解运动学方程，得到通过实验的方式验证运动学方程的正确性近似解04轮系机构的力分析力分析的基本概念力分析力的分解与合成研究机构中力的传递、分配和平衡的一个力可以分解为两个或多个分力，学科也可以由两个或多个分力合成一个力力的传递性在机构中，力可以从一个构件传递到另一个构件，这种传递性是机构运动的基础轮系机构的力分析方法解析法通过数学公式计算各构件之间的力的大小和方向1实验法通过实验手段测量各构件之间的力的大小和方向2经验法根据经验公式或图表估算各构件之间的力的大小3和方向轮系机构的效率与自锁效率01轮系机构在传递运动和力时的有效程度，通常用百分比表示自锁02当轮系机构在某些条件下，主动力无法克服阻力而使机构停止运动的现象效率与自锁的关系03轮系机构的效率和自锁之间存在一定的关系，了解这种关系有助于优化机构设计05轮系机构的设计与优化轮系机构的设计原则与步骤确定设计目标选择合适的传动方式明确轮系机构的功能需求，如减速、增速、根据设计目标和工况，选择合适的传动方改变传动方向等式，如齿轮传动、带传动等设计轮系的基本参数绘制轮系机构简图根据设计目标和工况，确定轮系的基本参根据设计参数，绘制出轮系机构简图，标数，如齿轮模数、齿数、中心距等明各部件的相对位置和运动关系轮系机构的优化设计方法建立数学模型根据轮系机构的工作原理，建立数学模型，包括运动学模型和动力学模型分析模型通过分析数学模型，找出影响轮系机构性能的关键参数，如齿轮传动效率、振动等优化设计根据分析结果，对关键参数进行优化设计，以提高轮系机构的性能仿真验证通过仿真软件对优化后的轮系机构进行运动学和动力学仿真验证，确保设计满足要求轮系机构的设计实例分析设计实例一行星轮系减速器设计，分析其设计过程和优化方法设计实例二差速器设计，分析其工作原理和设计过程设计实例三汽车转向器设计，分析其工作原理和设计过程THANK YOU感谢观看。