模块9轮系与减速器讲解

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1、 模块9 轮系与减速器 v学习情境1 轮系的类型及传动比 v学习情境2 轮系的功用 v学习情境3 减速器 v【知识目标】 v了解轮系的类型及应用，并能正确划分各基 本轮系； v掌握定轴轮系、周转轮系、混合轮系传动比 的计算，以及正确判断主、从动轮的转向； v了解周转轮系的设计，能合理选择周转轮系 的类型； v认识减速器的工作原理。 模块9 轮系与减速器 v【技能目标】 v根据机构（部件）要实现的运动和转向，选 择合适的轮系； v能够设计简单的轮系，并熟练计算传动比； v已知减速器，能够熟练分析减速器的结构与 原理。 模块9 轮系与减速器 学习情境1 轮系的类型及传动比 9.1.1 轮系的类型

2、v1. 根据齿轮轴线的位置是否变动分类 v 在轮系运转时，根据轮系中各个齿轮的几何轴线 的位置是否变动，轮系可分为三类：定轴轮系、周 转轮系和混合轮系。 9.1.1 轮系的类型 v1. 根据齿轮轴线的位置是否变动分类 v由几个基本周转轮系或由定轴轮系和周转轮系组成 的轮系称为混合轮系。混合轮系的组成常见有以下 两种类型： 1）串联型 ; 2）闭式差动型。 9.1.1 轮系的类型 v1. 根据齿轮轴线的位置是否变动分类 v按照轮系中各个齿轮的轴线是否平行，可将轮系分 为平面轮系和空间轮系。若组成轮系的所有齿轮的 轴线都相互平行或重合，则称该轮系为平面轮系， 否则称为空间轮系，如图9-5所示。 9

3、.1.2轮系的传动比 v1. 定轴轮系的传动比 v1）平面定轴轮系的传动比 v当两个齿轮外啮合时，如图9-6所示，两个齿轮的 转动方向相反，规定其传动比数值的大小为负，在 传动比的前面加上符号“”，当两个齿轮内啮合时 ，如图9-7所示，两个齿轮的转动方向相同，规定 其传动比数值的大小为正（正号可以省略），在传 动比的前面加上符号“+” ， 9.1.2轮系的传动比 v1. 定轴轮系的传动比 v1）平面定轴轮系的传动比 v如图9-8所示的平面定轴轮系中，由于各个齿 轮的轴线相互平行，根据一对外啮合齿轮副 的相对转向相反、一对内啮合齿轮副的相对 转向相同的关系，如果已知各轮的齿数和转 速，则各对齿轮

4、副的传动比为 9.1.2轮系的传动比 v1. 定轴轮系的传动比 v从式中还可看出，式中分子、分母均有齿轮4的齿 数z4，这是因为齿轮4在与齿轮3啮合时是从动轮 ，但在与齿轮5啮合时又为主动轮，因此可在等式 右边分子分母中互消去z4。这说明齿轮4的齿数不 影响轮系传动比的大小。但齿轮4的加入，改变了 传动比的正负号，即改变了齿轮系的从动轮转向， 这种齿轮称为惰轮。 v假设定轴轮系首末两轮的转速分别为nF和nL，则传 动比的一般计算公式为 【例9.1】如图9-8所示的齿轮系中，已知z1=20， z2=40，z2 =30，z3=60， z3 =25，z4=30， z5=50，均为标准齿轮传动。若已知

5、轮1的转速 n1=1 440 r/min，试求轮5的转速。 v解 此定轴齿轮系各轮轴线相互平行，且齿轮4为惰 轮，齿轮系中有三对外啮合齿轮， v由式（9-3）得 vn5=n1/i=1440/（8）=180r/min v负号，表示轮1和轮5的转向相反。 9.1.2轮系的传动比 v1. 定轴轮系的传动比 v2）空间定轴轮系的传动 比 v如图9-9所示的空间定轴齿 轮系，其传动比的大小仍 可用平行轴定轴齿轮系的 传动比计算公式计算，但 因各轴线并不全部相互平 行，故不能用（-1）m来 确定主动轮与从动轮的转 向，必须用画箭头的方式 在图上标注出各轮的转向 。 【例9.2】 在图9-9所示轮系中，已知

6、各个齿轮的 齿数分别为z1=15，z2=25，z2=15， z3=20， z3=15，z4=30，z4=2（右旋），z5=60， n1=1440 r/min，其转向如图所示。求传动比i13 和i15。 v 解 根据已知的齿轮1的转动方向，从齿轮1 开始，顺次标出各对啮合齿轮的转动方向，如图 9-9所示。 齿轮1与齿轮3的轴线平行，两个齿轮 的转向相同。而齿轮1与蜗轮5的轴线在空间垂直 交错，蜗轮的转向只能在图上用箭头标出来。 v由式（9-3）得 9.1.2轮系的传动比 v2.周转轮系的传动比 v一般而言，若某单级行星齿轮系由多个齿轮构成 ，周转轮系首轮F、末轮L和系杆H的绝对转速分 别为nF，

7、nL和nH，则传动比求法为： v为了能够正确判定转化机构中各构件的相对转向 ，也可以假定某相对转速的方向为正，然后根据 各构件的啮合与运动关系，采用标注虚箭头的方 法确定其余构件的相对转速方向，以便于通常在 实际周转轮系中用来表示构件绝对转速方向的实 箭头区别开来。 【例9.3】 在图9-11所示的周转轮系中，已知各个 齿轮的齿数分别为z1=15，z2=25， z2=20， z3=60，n1=200 r/min，n3=50 r/min，其转向如 图所示。求系杆H的转速nH的大小和方向。 v解 在图示的轮系中，双联齿轮2-2的几何轴线 的位置是变化的。因此， 双联齿轮 2-2 是行星 轮。齿轮1

8、和齿轮3是中心轮。所以，图示的周转 轮系为差动轮系。利用式（9-6），可得 由图9-11可知， 齿轮1和齿轮3的转动方向相反 。 设齿轮1的转动方向为正方向， 在代入公式时 取n1=200 r/min；而齿轮3的转动方向与之相反 ， 所以将n3=-50 r/min代入公式， 可得 系杆H 转速nH的方向与齿轮1的转动方向相反 。 9.1.2轮系的传动比 v3.混合轮系的传动比 所谓混合轮系，指的是由若干个基本轮系通 过不同的方式组合而成的传动系统。它既可以是 定轴轮系和周转轮系的组合，如图9-12(a)所示 ；也可以是若干个周转轮系的组合，如图9- 12(b)所示。 【例9.5】图9-13所示

9、的电动卷扬机减速器中，齿 轮1为主动轮，动力由卷筒H输出。各轮齿数为 z124，z233，z2=21， z378，z318， z430，z5=78。求i1H。 v解 （1）区分基本轮系。 在该轮系中，双联齿轮2-2的几何轴线是绕着齿 轮1和3的轴线转动的，所以是行星轮； 支持它运 动的构件(卷筒H)就是系杆；和行星轮相啮合且绕 固定轴线转动的齿轮1和3是两个中心轮。这两个 中心轮都能转动，所以齿轮1、2-2，3和系杆H组 成一个2K-H型双排内外啮合的差动轮系。剩下的 齿轮3，4，5是一个定轴轮系。二者合在一起便构 成一个混合轮系。 定轴轮系中内齿轮5与差动轮系中系杆H是同一 构件，因而n5=

10、nH；定轴轮系中齿轮3与差动轮系 中心轮3是同一构件， 因而n3=n3。 (2) 分别计算两个基本轮系的传动比。 对定轴轮系，可得 v解 对差动轮系的转化机构，可得 v（3）求传动比 v由（1）、（2）两式联合求解得： 学习情境2 轮系的功用 9.2.1实现大的传动比 v 采用一对齿轮传动时，为了避免两个齿轮直径 相差过大，造成两轮的寿命悬殊，一般传动比不大 于57。采用轮系传动，可以获得结构紧凑的大 传动比。 v【例9.6】如图9-14所示为收音机短波调谐缓动装置传动机 构。已知齿数z1=83，z2=z2， z3=82，试求传动比iH1。 v 解 该机构是一个简单行星轮系, 分别取齿轮1和齿

11、轮3为 首、末轮。可得 v 解 由于n3=0，因此 v此轮系的传动比达到了83，远高于一对齿轮传动 能正常工作的传动比。 9.2.2实现变速换向传动 v 主动轴转速不变时，利用轮系可使从动轴获得 多种工作转速，并可换向。图9-15所示为汽车用四 速变速器。 v9.2.3实现分路传动 v 利用定轴轮系，可通过主动轴上的若干齿轮， 将运动分别给若干个不同的执行机构，以完成生产 上的各种动作要求和运动规律要求，这就是分路传 动。如图9-16所示的滚齿机主传动系统 9.2.4 实现运动的合成和分解 v 如图9-17所示的由锥齿轮组成的行星轮系 9.2.4 实现运动的合成和分解 v如图9-18所示汽车差

12、速器是运动分解的实例。 9.3.1 减速器的类型与结构 v如图9-19所示，减速器是一种封闭在箱体内的齿轮 、蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动装置，装在原动 机和工作机之间用来改变轴的转速和转矩，以适应 工作机的需要。 9.3.1 减速器的类型与结构 v如图9-20所示为减速器内的齿轮传动。 9.3.1 减速器的类型与结构 v减速器常见的有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器 和蜗杆减速器三种类型。在圆柱齿轮减速器中，按 齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。通过观察 减速器外部结构，判断传动级数、输入轴、输出轴 及安装方式。 v单级圆柱齿轮减速器按其轴线在空间相对位置的不 同分为：卧式减速器和立式减速器

13、。前者两轴线平 面与水平面平行，后者两轴线平面与水平面垂直， 一般使用较多的是卧式减速器，故以卧式减速器作 为主要介绍对象。 学习情境3 减速器 9.3.2 常用减速器的形式及应用特点 v减速器已经系列化、标准化，实现专业化生 产。一般情况下应尽量选用标准减速器。但 在实际生产小，标准减速据不能完全满足机 器的功能需求，有时也需要非标淮减速器。 v常用减速器的类型、特点和应用可参考表9- 2。 9.3.2 常用减速器的形式及应用特点 v减速器已经系列化、标准化，实现专业化生 产。一般情况下应尽量选用标准减速器。但 在实际生产小，标准减速据不能完全满足机 器的功能需求，有时也需要非标淮减速器。

14、v常用减速器的类型、特点和应用可参考表9- 2。 9.3.3减速器发展趋势 v减速器的发展趋势如下： v1.高水平、高性能 v圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高 4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可 靠性高。 v2.积木式组合设计 v基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性 和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织 批量生产和降低成本。 v3.型式多样化，变型设计多 9.3.4 减速器设计步骤 v1.整理设计的原始资料和数据 v 2.选定减速器的类型和安装型式 v3.初定各项工艺方法及参数 v4.确定传动级数 v5.初定几何参数 v6.整体方案设计 v7.校核 v8.润滑冷却计算 v9.确定减速器的附件 v10.确定齿轮渗碳深度 v11.绘制施工图