background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                                                 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

ANALIZA KINEMATYCZNA PRZEKŁADNI KOŁOWYCH 
 
Przekładnie kołowe
  są mechanizmami kołowymi przeznaczonymi zwykle 

do przeniesienia napędu od wału silnika wykonującego ruch obrotowy do 
członu napędowego maszyny roboczej, mechanizmu wykonawczego lub 
wprost członu roboczego.  

 
Przekładnie kołowe dzielimy: 

-  przekładnie zwykłe - przekładnie o osiach geometrycznych kół 

nieruchomych względem podstawy.  Rozróżniamy przekładnie zwykłe 
szeregowe, równoległe, szeregowo-równoległe, 

-  przekładnie obiegowe lub inaczej planetarne - przekładnie o osiach 

geometrycznych kół ruchomych względem podstawy.  Rozróżniamy 
przekładnie obiegowe proste, złożone, zamknięte. 

 
W obliczeniach kinematycznych przekładni posługiwać się  będziemy tzw. 

przełożeniami kierunkowymi, które ogólnie można zapisać wzorem: 

0

i

c

b

c

a

c

ab

=

=

ω

ω

                              

(1)

 

gdzie: a –  człony ruchome;  a - napędzający (czynny) ,  b - napędzany 
(bierny), – człon nieruchomy 

c

b

c

a

,

ω

ω

 - prędkości kątowe członów czynnego a i biernego b przy 

unieruchomionym członie c. Dalej te prędkości kątowe będziemy oznaczać 

b

a

,

ω

ω

.  

PRZEKŁADNIE ZWYKŁE 
W przypadku analizy przekładni zwykłych ma potrzeby wprowadzania 

pojęcia członu nieruchomego i wzór (1) można uprościć do postaci: 

b

a

ab

i

ω

ω

=

     lub     

a

b

ba

i

ω

ω

=

                     

(2)

 

Przełożenie kierunkowe 

ab

i

 przyjmujemy za ujemne 

0

i

ab

<

, jeżeli  

zwroty prędkości kątowych członu a i członu b są przeciwne. Jest to  
przekładnia o zazębieniu zewnętrznym
.  

 
Przełożenie kierunkowe 

ab

i

 przyjmujemy za dodatnie 

0

i

ab

>

, jeżeli 

zwroty prędkości kątowych tych członów są zgodne. Jest to przekładnia  
o zazębieniu wewnętrznym.
  

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         2                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Jeżeli moduł przełożenia kierunkowego 

1

i

c

ab

>

, wówczas przekładnia słu-

ży do redukcji prędkości kątowej i jest nazywana reduktorem.  

Jeżeli moduł przełożenia kierunkowego 

1

i

c

ab

<

, wówczas przekładnia 

służy do zwiększania prędkości kątowej i jest nazywana multiplikatorem

 

Przełożenie przekładni można wyrazić za pomocą parametrów 

geometrycznych kół uwzględniając podstawową zależność: 

2

d

v

o

=

ω

                               

(3)

 

gdzie:  

v

o

 – liniowa prędkość obwodowa wspólna dla obydwu kół, 





s

m

  

  – średnica podziałowa koła zębatego lub średnica koła tocznego, 

[ ]

  

ω

  – prędkość kątowa koła,

[ ]

1

s

 , 

 
Jeżeli chcemy wyrażać przełożenie  za pomocą prędkości obrotowej n to 

należy uwzględnić zależność: 

[ ]

1

s

30

n

60

n

2

=

=

π

π

ω

 , gdzie 





min

obr

n

.           

 
Po uwzględnieniu powyższych związków jest: 

a

b

b

a

b

a

ab

d

d

n

n

i

=

=

=

ω

ω

                        

(4)

 

 
W przypadku przekładni zębatych, wzory na przełożenie możemy wyrazić 

również jako stosunki odpowiednich liczb zębów.  

 
Podstawowe zależności geometryczne i kinematyczne, wspólne dla 

przekładni o zazębieniu wewnętrznym i zewnętrznym : 

moduł              

π

t

m

=

                   

(5)

 

średnica podziałowa      

m

z

t

z

d

=

=

π

               

(6)

 

prędkość obwodowa      

2

d

2

d

v

2

2

1

1

0

=

=

ω

ω

           

(7)

 

 

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         3                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

 

 

odległość osi pary kół

       

2

m

)

z

z

(

a

1

2

+

=

                          

(8)

 

             

 

                           

przełożenie kierunkowe

  

1

2

1

2

1

2

2

1

12

z

z

z

m

z

m

d

d

i

=

=

=

=

ω

ω

    

(9)

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

                                       odległość osi pary kół      

2

m

)

z

z

(

a

1

2

=

                       (10) 

           

 

przełożenie kierunkowe 

1

2

1

2

1

2

2

1

12

z

z

z

m

z

m

d

d

i

=

=

=

=

ω

ω

 (11) 

     

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 1. Zależności geometryczne  
i kinematyczne dla przekładni  
zębatej o zazębieniu zewnętrznym 

Rys. 2. Zależności geometryczne  
i kinematyczne dla przekładni zę-
batej o zazębieniu wewnętrznym 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         4                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Typowe przekładnie kołowe. 
 

 

 

z

z

i

1

2

2

1

12

=

=

ω

ω

         

(12) 

 
 

Rys. 3. Przekładnia o zazębieniu zewnętrznym 

 

 

 

                   

z

z

i

1

2

2

1

12

=

=

ω

ω

   

(13)

 

 
 

Rys. 4. Przekładnia o zazębieniu wewnętrznym 

 
 

z

z

i

1

2

2

1

12

=

=

ω

ω

   

(14)

 

W tym przypadku nie określa się znaku przeło-
żenia 

 

Rys. 4. Przekładnia stożkowa  

 
 

d

d

i

1

2

2

1

12

=

=

ω

ω

   

(15)

 

 

Rys. 4.  Schemat przekładni cięgnowej, pasowej lub łańcuchowej  

                          
                         ślimacznica
 
                  

                           ślimak                           

z

z

i

1

2

2

1

12

=

=

ω

ω

          

(16) 

       gdzie : 

1

z

 - zwojność ślimaka 1.  

Rys. 5.  Przekładnia ślimakowa  

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         5                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

PRZEKŁADNIE OBIEGOWE (PLANETARNE) 
Przekładnie obiegowe w odróżnieniu od przekładni zwykłych cechują się 

tym, że środki niektórych kół zwanych dalej satelitami poruszają się po torach 
kołowych wokół osi geometrycznej przekładni z tym, że środki tych torów leżą 
w geometrycznej osi przekładni. Koła przekładni, których środki leżą w osi 
przekładni nazywane są  kołami centralnymi natomiast człon, na którym 
osadzone są satelity nazywa się jarzmem.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
Warunek współosiowości kół 

2

1

3

d

2

d

d

+

=

,    

2

1

3

z

2

z

z

+

=

 

                                                                                                                                   

b) 

 
                                                         
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                                       
 
 
 
c)                                                                                                               d) 
 

 
 

Rys. 6. Jednorzędowa przekładnia obiegowa: 

a) warunek współosiowości, b) i c) schemat konstrukcyjny, d) schemat kinematyczny   

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         6                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

Rys. 7. Warianty przekładni obiegowych dwurzędowych

 

 
Analiza kinematyczna przekładni obiegowych
  
Przekładnie obiegowe mają w ogólnym przypadku dwa stopnie swobody:  
w = 2. Jeżeli jednak unieruchomimy względem podstawy jeden z członów np. 
koło centralne lub jarzmo, to wówczas przekładnia będzie posiadać jeden 
stopień swobody: w = 1. Przy tym należy zauważyć,  że przekładnia  
z unieruchomionym jarzmem nie jest już przekładnią obiegową.  

Przekładnia obiegowa o dwóch stopniach swobody jest nazywana prze-

kładnią różnicową lub dyferencjałem  
 
  a)  Przekładnia obiegowa o dwóch      b)   Przekładnia obiegowa o jednym 

    stopniach swobody                     stopniu swobody 

 
 
 
 
 
 
   
 
n = 4                                   n= 3 
p

4

 = 2                                  p

4

 = 2 

p

5

 = 4                                  p

5

 = 3 

w= 3n - p

4

 - 2p

5

 = 12 - 2 - 8 = 2            w= 3n - p

4

 - 2p

5

 = 9 - 2 - 6 = 1 

 
1, 3 - koła centralne, 2 - satelita, j - jarzmo, 
 

Rys. 8. schematy kinematyczne jednorzędowej przekładni obiegowej: 
a) przekładnia obiegowa o dwóch stopniach swobody,  
b) przekładnia obiegowa o jednym stopniu swobody.

 

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         7                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Symbolami a i b oznaczone zostały tzw. osiowe elementy przekładni obiego-
wej tj. koła centralne, natomiast przez - oznaczono jarzmo. Na Rys. 9a po-
kazano prędkości kątowe członów ruchomych tj. 

a

ω

b

ω

 i 

j

ω

 przekładni 

obiegowej w przypadku kiedy posiada ona dwa stopnie swobody czyli dwa 
człony (np. a i b ) są członami czynnymi.  

Przyjmiemy,  że cała przekładnia została wprawiona w ruch z prędkością 

kątową  (

j

ω

).  W takim przypadku prędkości kątowe kół centralnych a i b 

zostaną pomniejszone o wartość  (

j

ω

), natomiast jarzmo stanie się nieru-

chome 

0

j

j

=

ω

ω

, (Rys. 9b),  

 
 a) 
 
 
 
 
                   

a

ω

           

j

ω

           

b

ω

 

 
                       
 b) 
 
 
 
           
 
                                                 

j

b

ω

ω −

 

 
 

Rys. 9. Schematy przekładni obiegowej z zaznaczonymi prędkościami kątowymi:  
a)  bezwzględne prędkości kątowe członów przekładni o dwóch stopniach swobody tj.  

a

ω

,

b

ω

j

ω

, b)  względne prędkości kątowe członów  przekładni  po  nadaniu  całej   

przekładni prędkości kątowej (

j

ω

) tj. 

j

a

ω

ω −

j

b

ω

ω

0

j

j

=

ω

ω

.  

Przełożenie kierunkowe pomiędzy kołem a i kołem b przekładni przy unie-

ruchomionym w ten sposób jarzmie, zapiszemy w postaci zależności zwanej 
wzorem Willisa

 

j

b

j

a

j

ab

i

ω

ω

ω

ω

=

                         

(17)

 

gdzie: 

j

ab

i

 - przełożenie kierunkowe od członu a do b przy nieruchomym jarzmie j. 

j

a

ω

ω −

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         8                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Jest to podstawowy wzór, z którego można wyliczyć  wszystkie możliwe 

przełożenia przekładni obiegowej.  
Dla przekładni o jednym stopniu swobody, w której koło  b jest nieruchome 

0

=

b

ω

, natomiast koło  a i jarzmo j  są członami ruchomymi, wzór Willisa 

przyjmie postać: 

b

aj

j

a

j

j

a

j

b

j

a

j

ab

i

1

1

0

i

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

             

(18)

 

Zauważymy jednak, że w rzeczywistości poszukiwanym przełożeniem 

przekładni o jednym stopniu swobody jest przełożenie pomiędzy kołem  a i 

jarzmem  j  przy nieruchomym kole b czyli 

b

aj

. Wyznaczymy to przełożenie 

przekształcając wzór (18): 

j

ab

b

aj

i

1

i

=

                        

(19)

 

W ten sposób przełożenie przekładni o osiach ruchomych 

j

a

b

aj

i

ω

ω

=

 udało 

się wyrazić za pomocą prostego wzoru, w którym występuje przełożenie 

j

ab

i

.  

Przełożenie 

j

ab

i

to bardzo łatwo wyznaczyć ponieważ dotyczy przekładni 

zwykłej szeregowej lub równoległej o osiach nieruchomych, powstałej po-
przez myślowe unieruchomienie jarzma oraz myślowe uruchomienie ko-
ła w rzeczywistości nieruchomego.  

 
W analogiczny sposób można wyznaczyć przełożenie kierunkowe prze-

kładni w przypadku kiedy koło a jest kołem nieruchomym (

0

a

=

ω

), natomiast 

koło b i jarzmo są członami ruchomymi. 

j

ba

a

bj

i

1

i

=

                          

(20)

 

Jak zauważymy we wzorach (19) i (20) następuje zamiana wskaźników a

b oraz j. Sposób zamiany wskaźników podaje wzór: 

j

ab

b

aj

b

ja

i

1

1

i

1

i

=

=

                         

(21)

 

gdzie: 

b

ja

 - przełożenie przekładni obiegowej (jarzmo ruchome, indeks j u 

dołu), 

j

ab

 - przełożenie przekładni z myślowo unieruchomionym jarzmem j (indeks j 

u góry). 

 
 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         9                         

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Dla przekładni o dwóch stopniach swobody ( Rys. 10), w której dwa człony są 
członami napędzającymi np. koła  a i b natomiast jarzmo j jest członem  
biernym, wyznaczymy wpływ prędkości 

a

ω

 i 

b

ω

 na prędkość 

j

ω

 korzystając 

ze wzoru Willisa: 
 

 

 
 
 
 
 
                   

a

ω

           

j

ω

           

b

ω

 

 

   
 
Rys. 10. Przekładnia o dwóch stopniach swobody                    

 

j

b

j

a

j

ab

i

ω

ω

ω

ω

=

                              

(22)

 

 

(

)

j

a

j

ab

j

b

i

ω

ω

ω

ω

=

                       

 (23)

 

 

b

j

ab

j

ab

a

j

ab

j

i

1

i

i

1

1

ω

ω

ω

=

                    

 (24)

 

ponieważ zachodzą związki:  

a

jb

b

ja

b

aj

b

aj

b

aj

j

ab

j

ab

b

ja

b

aj

j

ab

i

1

i

1

i

1

i

i

1

i

1

i

,

i

i

1

i

1

1

  

=

=

=

=

=

=

      

(25)

 

to ostatecznie możemy zapisać: 

 

b

a

jb

a

b

ja

j

i

i

ω

ω

ω

+

=

                    

(26)

 

 
 
 
 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         10                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przykład 1. Analiza kinematyczna jednorzędowej przekładni obiegowej 

Schemat przekładni pokazano na Rys. 11.  
Dane: 

0

,

z

,

z

,

3

3

1

1

=

ω

ω

, ponieważ koło 3 jest członem nieruchomym. 

Szukane: przełożenie przekładni  

j

1

3

j

1

i

ω

ω

=

 oraz 

j

ω

2

ω

 
  a)                         b) 
 
 
 

we

1

ω

ω =

                                 

wy

j

ω

ω =

 

 
 
 
 

 

Rys. 11. Przekładnia obiegowa jednorzędowa o jednym stopniu swobody 

a)  schemat kinematyczny przekładni o ruchomym jarzmie, 
b)  schemat kinematyczny przekładni z unieruchomionym jarzmem 

 
Liczby zębów koła 2 nie podano, gdyż wynika ona z tzw. warunku współo-

siowości przekładni. Warunek ten określa związek geometryczny pomiędzy 
średnicami kół  zębatych przekładni, które leżą w rozważanym przypadku 
w jednej  płaszczyźnie, mają wspólny moduł a ponadto dwa z nich mają 
wspólną oś obrotu. 

Dla rozważanej przekładni obiegowej warunek współosiowości można za-

pisać: 

2

d

d

2

d

3

2

1

=

+

;     

2

z

m

z

m

2

z

m

3

2

1

=

+

    czyli: 

2

z

z

z

1

3

2

=

        

(P1.1)

 

                           

 

Przełożenie przekładni 

j

1

3

j

1

i

ω

ω

=

 wyznaczymy korzystając ze wzoru Willisa 

przyjmując 

0

3

=

ω

 

3

j

1

j

1

j

j

1

j

3

j

1

j

13

i

1

1

0

i

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

              

Po przekształceniu otrzymamy: 

j

13

3

j

1

i

1

i

=

                                         

(P1.2)

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         11                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przełożenie 

j

13

i

 przekładni z myślowo unieruchomionym jarzmem z Rys. 

11b wyznaczymy z prostych związków obowiązujących dla przekładni szere-
gowej o osiach nieruchomych. 

1

3

2

3

1

2

3

2

2

1

j

13

z

z

z

z

z

z

i

=

+

−

=

=

ω

ω

ω

ω

               

(P1.3)

 

Ostatecznie przełożenie przekładni obiegowej wyniesie:  

1

3

1

1

3

j

13

3

j

1

z

z

z

z

z

1

i

1

i

+

=

−

=

=

             

  (P1.4)

 

Poszukiwaną prędkość 

kątową 

ω

j

 wyznaczamy z prostego 

 

przekształcenia:        

j

1

1

3

1

3

j

1

z

z

z

i

ω

ω

=

+

=

;  

1

3

1

1

j

z

z

z

ω

ω

+

=

   

                       

(P1.5)

 

 

 

 

 

 

W celu obliczenia prędkości kątowej satelity również wykorzystamy związki 

wynikające ze wzoru Willisa: 

3

j

2

j

2

j

j

2

j

3

j

2

j

23

i

1

1

0

i

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

           

(P1.6)

 

 

2

3

2

2

3

j

23

3

j

2

z

z

z

z

z

1

i

1

i

=

=

=

                   

(P1.7)

 

Ponieważ 

j

2

3

j

2

i

ω

ω

=

  to  

j

2

3

2

2

z

z

z

ω

ω

=

. Po podstawieniu uprzednio wy-

prowadzonego wzoru na prędkość jarzma 

1

3

1

1

j

z

z

z

ω

ω

+

=

 otrzymamy:  

1

3

1

1

2

3

2

2

z

z

z

z

z

z

ω

ω

+

=

                     

(P1.8)

 

Po podstawieniu 

2

z

z

z

1

3

2

=

 i prostych przekształceniach ostatecznie 

otrzymamy wzór na prędkość kątową satelity: 

1

1

3

1

2

z

z

z

ω

ω

=

 
Znak (-) w powyższym wzorze oznacza, że zwrot prędkości kątowej 

satelity 2 jest przeciwny do zwrotu koła napędzającego 1

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         12                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przykład 2. Analiza kinematyczna dwurzędowej przekładni obiegowej  
Dwurzędową przekładnię obiegową Pecquera przedstawia Rys. 12. 
Dane: 

we

j

ω

ω =

 (jarzmo jest członem napędzającym - wejściowym),  

99

z

1

=

,

100

z

2

=

101

'

z

2

=

100

z

3

=

 

Obliczyć przełożenie przekładni: 

wy

we

3

j

1

3

j

i

ω

ω

ω

ω

=

=

 gdzie koło 3 jest członem 

wyjściowym przekładni) 

 
 
 
 
            

we

j

ω

ω =

                                                          

wy

ω

ω =

3

 

 
 
                               

Rys. 12. Schemat kinematyczny przekładni dwurzędowej Pecquera 

 

Przełożenie przekładni można zapisać 

1

j

3

1

3

j

i

1

i

=

 

Wykorzystamy wzór na przełożenie przekładni o jednym stopniu swobody  
 

3

2

2

1

2

1

3

2

j

31

1

j

3

z

z

'

z

z

1

z

z

z

'

z

1

i

1

i

=









=

=

         

(P2.1)

 

Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymamy: 

4

3

2

2

1

1

j

3

10

100

100

101

99

1

z

z

'

z

z

1

i

=

=

=

               

(P2.2)

 

Ostatecznie przełożenie analizowanej przekładni wynosi:   

4

1

3

j

10

i

=

Przekładnia redukuje prędkość kątową 10000 razy. 

 

 
 
 
 
 
 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         13                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przykład 3.  Analiza kinematyczna przekładni falowej 
Przekładnię falową pokazano na Rys. 13. 
Dane: 

100

z

2

=

102

z

3

=

, członem napędzającym jest jarzmo j

członem wyjściowym elastyczny pierścień  zębaty  2 (w zwykłej przekładni 
obiegowej jest to satelita, Rys. 13a), 
 

Obliczyć przełożenie przekładni: 

2

j

1

2

j

i

ω

ω

=

 
                            Elastyczny pierścień zębaty 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    a)                                       b) 

 

Rys. 13. Schemat obliczeniowy i schemat kinematyczny przekładni falowej:  
a) schemat obliczeniowy przekładni falowej, 
b) schemat kinematyczny przekładni falowej 

 

Przełożenie przekładni obliczamy podobnie jak przełożenie 

j

23

i

  

w Przykładzie 1 korzystając ze wzoru Willisa. W obliczeniach posługujemy się 
schematem obliczeniowym (Rys. 13a). 

 

3

j

2

j

2

j

j

2

j

3

j

2

j

23

i

1

1

0

i

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

     (P3.1) 

2

3

2

2

3

j

23

3

j

2

z

z

z

z

z

1

i

1

i

=

=

=

                   (P3.2) 

Poszukiwane przełożenie wynosi: 

50

102

100

100

z

z

z

i

3

2

2

3

2

j

=

=

=

 

 

 

 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         14                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przykład 4. Przekładnia kształtowo-toczna (cykloidalna) 

Dane: 

3

 - liczba palców koła 3,

 

2

z

 - liczba zębów cykloidalnych satelity 2

Obliczyć przełożenie przekładni: 

2

j

3

2

j

i

ω

ω

=

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

0

3

=

ω

 

 
 

 
 
 

Przełożenie: 

3

j

2

j

2

j

j

2

j

3

j

2

j

23

i

1

1

0

i

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

               

(P4.1)

 

2

3

2

3

2

j

2

3

2

2

3

j

23

3

j

2

z

z

z

i

;

z

z

z

z

z

1

i

1

i

=

=

=

=

    

(P4.2)

 

  

Rys. 14. Schematy konstrukcyjny i kinematyczny przekładni kształtowo-tocznej 
 

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         15                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Przykład 5. Analiza kinematyczna stożkowej przekładni różnicowej. 

Przekładnia różnicowa w pojazdach samochodowych ma za zadanie do-

stosować prędkość  kątową kół napędowych (przednich lub tylnych) w taki 
sposób, aby uniknąć zjawiska poślizgu na łukach drogi.  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                          n = 5, 
                                                                                        p

4

 =3, 

                                                                                        p

5

 =5, 

                                                                                        w = 2 
                      
 
 
 
 
 

Rys. 15. Zastosowanie przekładni obiegowej różnicowej do napędu kół pojazdu samocho-
dowego. Zasada poruszania się pojazdu po łuku drogi 

 

 
Jeżeli samochód porusza się po prostej drodze, prędkości kątowe kół jezd-

nych są równe 

4

3

ω

ω =

. Koło stożkowe 5 nie obraca się względem własnej 

osi. Wówczas prędkość  kątowa kół jezdnych wynika wyłącznie  
z przełożenia przekładni stożkowej (1,  2). Ponieważ koło  2 jest zarazem 
jarzmem j przekładni to możemy napisać: 

1

2

j

1

12

j

1

z

z

i

i

=

=

=

ω

ω

   oraz     

2

1

1

j

z

z

ω

ω

=

            

(P5.1)

 

Samochód uzyskuje prędkość: 

2

d

v

k

j

s

ω

=

, gdzie 

k

- średnica koła jezd-

nego. W ten sposób realizowany jest jeden stopień swobody.  

background image

Teoria maszyn i mechanizmów         Kinematyka mechanizmów. Przekładnie kołowe                         16                       

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski 

Na łukach drogi prędkości liniowe kół jezdnych różnią się od siebie o 

v

2

oraz o  v

 od prędkości środka tylnego mostu przy czym wartość  v

 zależy 

od promienia łuku i rozstawu kół. (Rys. 15). 

ρ

=

2

L

v

v

s

                                

(P5.2)

 

gdzie   L - rozstaw kół jezdnych, 

ρ

- promień łuku drogi 

 

 

 

 

Rys. 16. Schemat przekładni różnicowej 
bez członów kinematycznie zbędnych

 

           

 

 
 
 

Zróżnicowanie prędkości kół umożliwia przekładnia stożkowa złożona z kół 

34 i 5,  której przełożenie wynosi: 

2

3

2

4

j

43

i

ω

ω

ω

ω

=

                           

(P5.3)

 

Zgodnie z wzorem Willisa 

0

2

=

ω

. Zatem  

1

z

z

z

z

z

z

4

3

5

4

3

5

3

5

5

4

3

4

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

                

(P5.4)

 

Ponieważ przełożenie pomiędzy kołami napędowymi wynosi dokładnie  

i = – 1 to oznacza, że na łuku drogi koła 3 i 4 będą napędzane od drogi i gdy 
prędkość kątowa jednego z kół wzrośnie o 

ω

 to drugiego zmniejszy się o 

ω

k

s

k

d

L

v

d

v

2

=

=

ρ

ω

                             

(P5.5)

 

W ten sposób realizowany jest drugi stopień swobody. Prędkość  kątowa 
tylnych kół napędowych wyniesie odpowiednio: 

lewego  

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

=

+

=

=

2

1

1

j

3

LT

z

z

                  

(P5.6)

 

prawego  

ω

ω

ω

ω

ω

ω

=

=

=

2

1

1

j

4

PT

z

z

                  

(P5.7)