【机械原理第六章 - 轮系及其设计】
在机械工程中，轮系是一种重要的传动机构，用于传递动力和改变运动形式。本章主要涵盖了轮系的类型与应用、传动比计算、效率分析以及设计方法。
一、轮系的类型与应用
1. 定轴轮系：当轮系中的所有齿轮轴线固定不变时，我们称之为定轴轮系。这种类型的轮系通常用于简单的动力传递，例如自行车的链条驱动系统。
2. 周转轮系：周转轮系中至少有一个齿轮的轴线可以绕固定轴线旋转。周转轮系根据自由度数目进一步分为差动轮系（自由度为2）和行星轮系（自由度为1）。其中，行星轮系包括单排和双排2K-H型及3K型，它们在汽车差速器和精密机械设备中广泛应用。
轮系的常见用途：
a) 实现远距离轴间传动，如长距离传输带
b) 分路传动，允许动力同时传递至多个输出端
c) 变速变向，调整设备的工作速度和方向
d) 实现大速比传动，用于重型设备或精确定位的场合
e) 运动的合成与分解，用于复杂运动控制
二、轮系的传动比计算
1. 定轴轮系的传动比计算：定轴轮系的传动比（i）定义为主动轮与从动轮的角速度之比，计算公式为所有主动轮齿数乘积除以所有从动轮齿数乘积。对于平面定轴轮系，轴线互相平行，可以通过简单的乘法和加减符号来确定转向；而空间定轴轮系，由于轴线可能不平行，转向的确定需要通过画箭头的方法。
2. 平面定轴轮系的转向关系：当轮系中有m对外啮合齿轮时，每一对齿轮的转向可以通过在分式前加上"+"或"-"来表示。若齿轮的线速度方向相反，则添加"-"，反之添加"+"。
3. 空间定轴轮系的转向关系：空间轮系中的转向不能简单用"+"或"-"表示，因为轴线可能不平行。应使用箭头指示每个齿轮的回转方向，并结合线速度方向来判断。
三、行星轮系的效率和设计
1. 行星轮系的效率（η）通常受到齿轮副的效率、摩擦损失等因素影响，可以通过理论分析和实验测量来确定。
2. 行星轮系的设计涉及选择合适的齿轮材料、几何形状、模数和压力角，以优化其承载能力、效率和寿命。
四、其他行星传动简介
除了标准的行星轮系，还有多种变体，如双排2K-H型和3K型行星轮系，这些结构在特定应用场景下具有独特的优势，如更高的承载能力和更紧凑的设计。
轮系是机械设计中的核心部分，其类型、传动比计算和效率分析是理解并设计高效机械系统的关键。通过对轮系的深入研究，工程师可以创造出满足各种需求的传动装置，实现复杂运动的精准控制。
