轮系及减速器

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1、轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统。,4.6.1 轮系概述,平面轮系：各轮轴线均平行,空间轮系：各轮轴线不平行,轮系按各齿轮的轴线是否平行分为平面轮系和空间轮系,轮系按齿轮的轴线相对于机架是否固定，分为定轴轮系和周转轮系。,4.6.2 定轴轮系传动比及转速的计算,轮系的传动比：轮系中，输入轴和输出轴角速度（或转速）之比。,定轴轮系传动比的计算，包括计算轮系传动比的大小和确定末轮的回转方向。,1. 定轴轮系传动比的计算,一对圆柱齿轮传动转向的表达,外啮合：两轮转向相反,内啮合：两轮转向相同,结论,1）转速,在首未轮的轴线相互平行时：,当两轮转向相同时，在其传动比前加注 “+” 来表示；而

2、当两者转向相反时，在其传动比前加注 “” 来表示，,2）转向,空间定轴轮系：只能用画箭头的方式判断,两箭头同时指向啮合点,1,2,两箭头同时相背啮合点,1,2,方向如图所示,方向如图所示,例题：如图所示轮系，已知各齿轮齿数及n1转向，求i19和判定n9转向。,惰轮,解：,转向也可通过在图上依次画箭头来确定。,注：齿轮z2的大小对总传动比i19毫无影响，叫惰轮。,惰轮（中间轮或过桥轮）的应用,惰轮,加奇数个惰轮，首末两轮转向相同。,加偶数个惰轮，首末两轮转向相反。,惰轮只改变从动轮回转方向，不改变传动比大小。,知识链接,2. 定轴轮系中任意从动轮转速的计算,由 定轴轮系的传动比：,得 定轴轮系中

3、任意从动轮转速n末：,3. 定轴轮系末端带移动件的计算,1）轮系末端是螺旋传动的计算,磨床砂轮架进给机构计算,2）轮系末端是齿条传动的计算,简易机床拖板箱传动系统,末轮z的转速为：,末轮z的移动速度为：,输入轴每回转一周，末轮z沿齿条的移动距离为：,末轮z的模数,末轮z的齿数,如图所示，已知：z1=16，z2=32，z3=20，z4=40，蜗杆z5=2，蜗轮z6=40，n1=800 r/min。试计算蜗轮的转速n6,确定各轮的回转方向并计算重物的移动速度。,解：,G,3）轮系末端是蜗杆传动的计算,齿轮在轴上的固定方式,知识链接,1条,3条,1条,问：轴可获得几种转速？,解：（1）找出各轴间传动

4、线路的数量。 （2）一般情况下，变速级数等于各轴间传动线路数量的连乘积。,因此轴可获得131=3种转速。,变速级数的判定,6-7-8为三联滑移齿轮,滑移齿轮变速机构,1-3和5-7为双联滑移齿轮,D1,2,4,8,6,D2,分析 该变速机构的传动路线为:,（n ）,4.6.3 周转轮系及其传动比,行星轮,系杆/转臂/行星架,1. 周转轮系的组成及分类,太阳轮：绕固定几何轴线转动或不动的齿轮,行星轮：既绕自身几何轴线转动（自转），又随构件H绕太阳轮的几何轴线转动（公转）的齿轮构件,行星架（系杆）：支持行星轮公转的构件。,1)组成,按轮系的自由度进行分类可分为行星轮系和差动轮系。,n=4 PL=4

5、 PH=3 F=1,n=5 PL=5 PH=3 F=2,行星轮系,差动轮系,2)分类, 按中心轮个数 (基本构件)分：,中心轮个数为K，系杆用H表示。,2K-H,双排,3K,周转轮系,“定轴轮系”,理论依据：,前提条件：,保证各个构件之间的相对运动不变,机构各构件加上同一角速度，各构件间的相对运动不变。,设各构件转动方向相同,（转化机构）,思 路：,2. 周转轮系传动比的计算,周转轮系传动比分析,转化轮系传动比：,对于F=1的行星轮系，若n3=0, 有,1,2,3,H,n1,n2,n3,nH,转化机构法：-nH,周转轮系传动比,转化轮系传动比：,实际轮系传动比：,抓住要领!,写转化轮系传动比定

6、义及大小，1,K,H轴线必须平行,注意： “”仅表示转化机构中各构件的相对转向，而不是各构件的真实转向。,例题1,如图所示。已知:z1=100, z2=101, z2=100, z3=99试求传动比 iH1,分析：轮系类型周转轮系注意周转轮系，不管求解什么，一定用转化机构法，记住“要领”,例题,解：,n3 = 0,将z3改为100：,例题2,如图所示。已知:z1=48, z2=48, z2=18, z3=24, n1=250 r/min, n3=100 r/min, 转向如图试求nH的大小和方向,分析：轮系类型锥齿轮组成的周转轮系转化机构中各轮转向用箭头判断,例题,解：,讨论：是否可以将n1代

7、为负，n3代为正？,试算，分析结果。,nH=-50 r/min ?,转向同n1,例题3,如图所示。已知:z1, z2, z3, z4, z5, n1求：i15 、n5,分析：轮系类型周转轮系,例题,解：,4.6.4 混合轮系及其传动比,定轴轮系+周转轮系,周转轮系+周转轮系,复合轮系,分隔29,1、求解步骤,1）划分轮系（关键）,定轴轮系,行星轮系,2）分别建立各轮系的传动比方程,1、划分轮系,2、分别建立各轮系的传动比方程,3、找联系条件，联立求解,定轴轮系,行星轮系,2、轮系的划分方法,1）先找行星轮（从这里入手）,2）再找系杆H,3）找中心轮,与行星轮相啮合，并且与系杆共轴线,轴线不固定

8、的齿轮,支承行星轮，使行星轮作公转运动（但不一定是杆状）,2为行星轮,1、3为中心轮,1、5为中心轮,4为行星轮,5为系杆,H为系杆,（3固定）,1、2、3、5行星轮系,行星轮系,（1 、5均不固定）,1、4、5、H 差动轮系,差动轮系,划分轮系,从行星轮入手,例4,1、2、2、3-定轴轮系,定轴轮系,3、4、5、H-差动轮系,差动轮系,5、6-定轴轮系,定轴轮系,划分轮系,例5,电动卷扬机的减速器，已知各轮齿数及n1，求n5。,例6,解：1、划分轮系,差动轮系,定轴轮系,差动轮系,定轴轮系,联系条件：,联立求解：,与n1同向。,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求

9、输出轴H转一周的时间T。,解：,2、3、4、H,2、11、55、4,设n1为顺时针,-差动轮系,-定轴轮系,n2、n4转向相反,n2、n4以异号代入,差动轮系,定轴轮系,例7,解：,代入数据，计算得：,当输出轴H转一圈时，输入轴1转1980000圈。,提问：nH的转向,nH为“+”号，表明其转向与n2相同。,nH为“+”号，表明其转向与n1相同。,例7,减速器，已知各轮齿数，求i1H；又若n1=1375r/min，求输出轴H转一周的时间T。,图示轮系，已知：n1=1500rpm，z1=20，z2=z2=40，z4=20，z3=15，z3=30，z5=80，z7=15，z8=30，各轮均为标准直

10、齿轮，试求nH的大小与方向。,解：划分轮系,6、7、8、H-差动轮系,代入（） ：,解得 ：,负号表示与n6反向、与n8同向。,例8,补充： 轮系的功用,一、获得较大的传动比,二、较小结构尺寸获得较远距离的传动,三、实现分路传动,四、实现大功率传动,某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减速器外形尺寸仅为430 mm，采用4个行星轮和6个中间轮，传递功率达到2850kw， i1H11.45。,五、实现变速传动和换向运动,车床走刀丝杠三星轮换向机构,六、用作运动的合成,如图差动轮系：,给定三个基本构件中的任意两个运动，第三个运动即可求得。,H的运动是1、3两构件运动的合成。,七、用作运动的分解,差动轮系不

11、仅能将两个独立的转动合成为一个转动，而且还可以将一个主动构件的转动按所需的可变比例分解为两个从动件的转动。,图示为汽车差速器。,差速器可根据不同的弯道半径，自动地将发动机传来的转动分解为左右两个后轮的不同速转动。,发动机,传动轴,当汽车直线行驶时，,当汽车转弯时，车体绕P点转动，,联立解得：,若车轮在地面不打滑，应：,轮4、5组成定轴轮系，有：,当汽车直线行驶时，r,分隔31,减速器是由齿轮传动或蜗杆传动以及轴、轴承、箱体等零件组合在一起、并封闭在箱体内的传动装置。 它装在原动机和工作机之间，起降低转速和增大转矩的作用。减速器具有结构紧凑、效率高、使用和维护简单等特点，所以应用广泛。,4.6.

12、5 减速器,1. 减速器的作用,2. 减速器的类型、特点和应用,1）按照传动类型分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器。,2）按照传动的级数可分为单级和多级减速器。,3）按照齿轮形状可以分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；,4）按传动轴布置形式可分为展开式、分流式和同轴式；,5）按照轴的空间位置可分为水平轴和立轴；,单级圆柱齿轮减速器,单级圆柱齿轮减速器,1）i5，imax=102）特点： 结构简单，工作可靠，寿命长，效率高（0.960.99），齿轮可做成直齿、斜齿和人字齿。,二级展开式圆柱齿轮减速器,1）i：840，imax = 602）特点：结构简单，但齿轮相对于轴承的

13、位置不对称，具有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离输入端。 用于载荷比较平稳的场合，齿轮可做成直齿、斜齿和人字齿。,二级同轴式圆柱齿轮减速器,1）i：840，imax=602）特点： 长度较短，但轴向尺寸及重量较大。两对齿轮浸入油中深度大致相等。高速及齿轮的承载能力难以充分利用。中间轴承润滑困难；中间轴较长、刚性差、载荷沿齿宽分布不均匀，效率为0.910.97。,二级分流式圆柱齿轮减速器,1）i：840，imax=602）特点： 高速级可以做成斜齿，低速级可以做成人字齿或直齿。 结构比较复杂，但齿轮对于轴承对称布置，载荷沿齿宽分布均匀，轴承受载均匀，中间轴的转矩相当于轴所传递的转矩的一半。多用于

14、变载荷或大功率场合，效率0.900.97。,分流式三级圆柱齿轮减速器,一级圆锥齿轮减速器,1）i3，imax=62）特点：用于输入轴和输出轴轴线相交的场合，输出轴可以做成卧式或立式。齿轮可做成直齿、斜齿或曲齿，效率为0.940.98,两级锥齿轮圆柱齿轮减速器,蜗杆减速器,1）i：1040，imax=802）特点：结构紧凑、传动比大、工作平稳、噪声较小、效率低。,其中 S低速级， f 高速级,下蜗杆式,上蜗杆式,侧蜗杆式,蜗杆减速器,特点：兼有两者的传动特点，通常把蜗杆传动作为高速级， 因为在高速时，蜗杆传动的效率较高。,蜗杆齿轮减速器,类型：,潘存云教授研制,蜗杆齿轮减速器,3. 圆柱齿轮减速

15、器的结构,1）箱体结构,作用：支承和固定轴系零件；要求：保证传动件轴线位置的正确性，箱体的轴孔必须精确加工。结构：箱体上制出加强筋板，提高刚度剖分式，便于装配轴承座旁制出凸台，留出扳手空间灰铸铁，受冲击可用铸钢。,2）轴系零件,轴上零件的轴向、周向固定，润滑、密封。,如果齿轮用润滑油润滑，轴承用润滑脂润滑，应在轴承和齿轮间设置封油环,3）减速器附件,定位销：在精加工轴承座孔前，在箱盖和箱座的连接凸缘上装配定位销，保证装配精度，和轴承座孔的精度。不宜对称布置，以加强定位效果。,定位销,窥视孔盖板：为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油，在箱盖的适当位置设置一观察孔，观孔盖平时用螺钉固定在上箱体上，盖板下有纸质密封垫片，以防漏油。,通气器：用来沟通箱体内外的气流，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能，通气器多装在箱盖顶部或观察孔上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。,