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1、第8章 轮 系,81 定轴轮系及其传动比,82 周转轮系及其传动比,83 复合轮系及其传动比,84 轮系的应用,85 减速器简介,由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统，称为齿轮系，简称轮系。,轮系的类型,轮系分类,定轴轮系（轴线固定）,复合轮系（两者混合）,行星轮系（F=1）,一、轮系的分类,周转轮系（轴有公转）,平面定轴轮系,空间定轴轮系,差动轮系（F=2）,根据各轮的几何轴线相对机架是否固定，对轮系分类如下：,在运转过程中，各轮几何轴线的位置相对于机架是固定不动的轮系称为定轴轮系，如图所示。,定轴轮系,定轴轮系（普通轮系）,在运转过程中，若其中至少有一个齿轮的几何轴线位置相对于机架不固定，而是
2、绕着其他齿轮的固定几何轴线回转的轮系称为周转轮系，如下图所示。 自由度F2的周转轮系称为差动轮系(图a)；自由度F1的周转轮系称为行星轮系(图d)。,周转轮系及其转化,周转轮系,混合轮系(compound gear train),由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系所组成的轮系,称为混合轮系。,81 定轴轮系及其传动比,一、传动比大小的计算,i1m=1 /m,对于齿轮系，设输入轴的角速度为1，输出轴的角速度为m ,按定义有：,一对齿轮： i12 =1 /2 =z2 /z1,当i1m1时为减速, i1m机架， 周转轮系=定轴轮系，,可直接套用定轴轮系传动比的计算公式。,H11H,H22H
3、,H33H,HHHH0,右边各轮的齿数为已知，左边三个基本构件的参数中，如果已知其中任意两个，则可求得第三个参数。于是，可求得任意两个构件之间的传动比。,上式“”说明在转化轮系中H1 与H3 方向相反。,特别注意：1.齿轮m、n的轴线必须平行。,通用表达式：,= f(z),2.计算公式中的“” 不能去掉，它不仅表明转化轮系中两个太阳轮m、n之间的转向关系，而且影响到m、n、H的计算结果。,如果是行星轮系，则m、n中必有一个为0（不妨设n0）,则上述通式改写如下：,以上公式中的i 可用转速ni 代替: 两者关系如何？,用转速表示有：,= f(z),ni=(i/2 )60,rpm,例二 如图所示的
4、轮系中， z1z220, z360,1)轮3固定。求i1H 。,2)n1=1, n3=-1, 求nH 及i1H 的值。,3)n1=1, n3=1, 求nH 及i1H 的值。, i1H=4 , 齿轮1和系杆转向相同,3,两者转向相反。,得： i1H = n1 / nH =2 ,轮1逆时针转1圈，轮3顺时针转1圈，则系杆顺时针转半圈。,轮1转4圈，系杆H转1圈。,结论：,1)轮1转4圈，系杆H同向转1圈。,2) 轮1逆时针转1圈，轮3顺时针转1圈，则系杆顺时针转半圈。,3)轮1轮3各逆时针转1圈，则系杆逆时针转1圈。,特别强调： i13 iH13 一是绝对运动、一是相对运动, i13- z3/z1
5、,=3,两者转向相同。,得： i1H = n1 / nH =1 ,轮1轮3各逆时针转1圈，则系杆逆时针转1圈。,n1=1, n3=1,三个基本构件无相对运动！,这是数学上0比0未定型应用实例,例三：已知图示轮系中 z144，z240,z242, z342，求iH1,解：iH13(1-H)/(0-H ),4042/4442, i1H1-iH13,结论：系杆转11圈时，轮1同向转1圈。,若 Z1=100, z2=101, z2=100, z3=99。,i1H1-iH131-10199/100100,结论：系杆转10000圈时，轮1同向转1圈。,= 1-i1H,(-1)2 z2z3 /z1 z2,1
6、0/11,iH11/i1H=11,iH110000,1-10/11,1/11,1/10000,又若 Z1=100, z2=101, z2=100, z3100，,结论：系杆转100圈时，轮1反向转1圈。,此例说明行星轮系中输出轴的转向，不仅与输入轴的转向有关，而且与各轮的齿数有关。本例中只将轮3增加了一个齿，轮1就反向旋转，且传动比发生巨大变化，这是行星轮系与定轴轮系不同的地方,i1H1-iH1H1-101/100,iH1-100,1/100,83 复合轮系及其传动比,除了上述基本轮系之外，工程实际中还大量采用混合轮系。,将复合轮系分解为基本轮系，分别计算传动比，然后根据组合方式联立求解。,方
7、法：先找行星轮,混合轮系中可能有多个周转轮系，而一个基本周转轮系中至多只有三个中心轮。剩余的就是定轴轮系。,传动比求解思路：,轮系分解的关键是：将周转轮系分离出来。,系杆（支承行星轮),太阳轮（与行星轮啮合）,混合轮系的解题步骤：,1)找出所有的基本轮系。,2)求各基本轮系的传动比。,3) 根据各基本轮系之间的连接条件，联立基本轮系的传动比方程组求解。,关键是找出周转轮系!,例：,电动卷扬机减速器 Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H,（H，5为一整体）,（一）1，2-2，3，H周转轮系,3，4，5定轴轮系,（二）,（三）,（四）联立,例
8、： 右图轮系中各齿轮齿数已知 Z1, Z2, Z2, Z3 和 Z4. 计算传动比 i1H. 解:,1. 将轮系分解并画结构框图.,先找出所有的行星轮系 (行星轮的轴线绕某个固定的轴线旋转，系杆是最明显的标志，行星轮就挂在系杆上).,找系杆. (挂行星轮的那个构件).,找太阳轮. (与行星轮啮合的轴线固定的齿轮).,一个系杆, 两个太阳轮, 和 一个或者多个行星轮 构成一个周转轮系.,该行星轮系的太阳轮 4 与机架固连，所以转速为0,再找定轴轮系：齿轮1 和齿轮 2 构成定轴轮系.,定轴轮系 1-2 和 周转轮系 2-3-4-H 串联.,结构框图,2. 分别计算两个轮系的传动比,(b) 在周转
9、轮系 2-3-4-H中,(a) 在定轴轮系 1-2中,(c) 联立求解,另一种求解方法:,84 、 轮系的应用,1)获得较大的传动比，而且结构紧凑。,2)实现分路传动。如钟表时分秒针；,3)换向传动,4)实现变速传动,5)运动合成,6)运动分解,用途：减速器、增速器、变速器、换向机构。,7) 在尺寸及重量较小时，实现大功率传动,轮系的传动比i可达10000。,一对齿轮: i8,i12=6,结构超大、小轮易坏,车床走刀丝杠三星轮换向机构,当输入轴1的转速一定时， 分别对J、K 进行制动，输 出轴B可得到不同的转速。,移动双联齿轮使不同 齿数的齿轮进入啮合 可改变输出轴的转速。, 8.5 减速器简
10、介,减速器：又称减速机、减速箱。是一立的传动装置。 组成：由密闭的箱体、相互啮合的一对或几对齿轮（或蜗轮蜗杆）、传动轴及轴承等所组成。常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间，起降低转速和相应增大转矩的作用。在某些情况下，也用来增速，这时则称为增速器。,减速器特点及应用：,特点：结构紧凑，传递功率范围大，工作可靠，寿命长，效率较高，使用和维护简单。应用：非常广泛。它的主要参数已经标准化，并由专门工厂进行生产。一般情况下，按工作要求，根据传动比、输入轴功率和转速、载荷工况等，可选用标准减速器；必要时也可自行设计制造。,减速器类型：,普通减速器 按传动原理可分为行星减速器其中，普通减速器的类型很
11、多，一般可分为：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器齿轮蜗轮减速器等。 按照减速器的级数不同，又分为单级、两级和三级减速器。此外，还有立式与卧式之分。,（一）圆柱齿轮减速器,圆柱齿轮减速器：传动件是圆柱齿轮，只用于平行轴间的传动。特点是：结构简单、传递功率大、效率高。一般来说，单级减速器的传动比 i8，其传动简图如下图。当传动比较大时，大齿轮比小齿轮大得许多。这时，用两级减速比单级减速可得到更合理更紧凑的结构。,以两级减速器为例，按齿轮的布置形式可分为：,（a）展开式，如图3-64（a），结构简单，应用最广；。 （b）分流式，如图3-65（b），齿轮相对于轴承对称布置，适于重载或变载荷的
12、场合。结构比较复杂。 （c）同轴式，如图3-65（a）所示，输入轴与输出轴在同一轴线上，箱体较短，但箱体轴向尺寸增大，结构复杂。 减速器有立式与卧式，可根据需要而选择。从润滑角度看，卧式结构能较好地解决它的润滑与密封问题，且结构工艺性较好。,（三）蜗杆减速器,在图3-67中表示出了蜗杆减速器，它用于输入轴与输出轴需要在空间正交（垂直交错）的场合。它的传动比比较大，外廓尺寸比较小，工作平稳，噪声小，但其效率较低。,单级蜗杆减速器有蜗杆下置式、蜗杆上置式两种。 下置式适用于蜗杆圆周速度较小（v4m/s）的场合，有利于啮合处的润滑与冷却； 当蜗杆圆周速度较大时，应采用蜗杆上置式，以减少搅油损耗。 当
13、传动比要求较大时，可采用两级蜗杆减速器、蜗杆-齿轮减速器或齿轮-蜗杆减速器，如图3-68。, 8.5 减速器简介,减速器：又称减速机、减速箱。是一立的传动装置。 组成：由密闭的箱体、相互啮合的一对或几对齿轮（或蜗轮蜗杆）、传动轴及轴承等所组成。常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间，起降低转速和相应增大转矩的作用。在某些情况下，也用来增速，这时则称为增速器。,减速器特点及应用：,特点：结构紧凑，传递功率范围大，工作可靠，寿命长，效率较高，使用和维护简单。应用：非常广泛。它的主要参数已经标准化，并由专门工厂进行生产。一般情况下，按工作要求，根据传动比、输入轴功率和转速、载荷工况等，可选用标准减速器；必要时也可自行设计制造。,减速器类型：,普通减速器 按传动原理可分为行星减速器其中，普通减速器的类型很多，一般可分为：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器齿轮蜗轮减速器等。 按照减速器的级数不同，又分为单级、两级和三级减速器。此外，还有立式与卧式之分。,（一）圆柱齿轮减速器,圆柱齿轮减速器：传动件是圆柱齿轮，只用于平行轴间的传动。特点是：结构简单、传递功率大、效率高。一般来说，单级减速器的传动比 i8，其传动简图如下图。当传动比较大时，大齿轮比小齿轮大得许多。这时，用两级减速比单级减速可得到更合理更紧凑的结构。,
