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1、第七章 齿轮系与减速器,7.1 齿轮系概述 1. 轮系 在实际机械中，经常采用一系列互相啮合的齿轮组 成的传动系统，称为齿轮传动系统，简称轮系。 2. 作用 变速、变向，获得大传动比、多传动比，分解或 合成运动。 3.分类 按照轮系传动时各齿轮的轴线位置是否固定，轮系 可分为定轴轮系和行星轮系。 （1） 定轴轮系 轮系在传动时，若各齿轮的轴线位置均固定不动，则该轮系为定轴轮系或普通轮系，如图7-1所示。 （2）行星轮系 轮系在传动时，若轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定轴线转动，则该轮系为行星轮系，如图7-2所示。,由定轴轮系和行星轮系或由两个以上的行星轮系组成的轮系，称为组合轮系。
2、,7.2 定轴轮系的传动比及其计算 7.2.1 一对齿轮啮合的传动比 一对平行轴圆柱齿轮的传动比。 设主动轮1的转速和齿数分别为n1 和z1,从动轮2的转速和齿数分别 为n2 和z2,则传动比为： （7-1） 式中“+”号表示一对内啮合圆柱齿轮传动时，主、从动轮转向相同， 如图7-3a所示 ；“-”号表示一对外啮合齿轮传动时，主、从动轮转向相 反，如图7-3b所示。两轮的转向也可以用画箭头的方法在图中表示。,对于非平行轴传动（圆锥齿轮传动或蜗杆蜗轮传动）式7-1同样适用，但正负号已无意义，齿轮的转向关系应用画箭头的方法表示，如图7-4a、b所示。,7.2.2 定轴轮系的传动比 轮系的传动比 轮
3、系中的首末两轮的转速之比称为轮系的传动比。图7-5所示为由圆柱齿轮组成的平行轴定轴轮系，齿轮1为首轮（主动轮），齿轮5为末轮（从动轮），设轮系中各齿轮的齿数分别为 转速分别为 则轮系的传动比为：,根据式（7-1）可以得到：,由此可得：,由上式可知，该定轴轮系的传动比等于各对啮合齿轮的传动比之连乘积；也等于轮系中所有从动轮齿数的乘积与所有主动轮齿数的乘积之比，传动比的正负号取决于外啮合齿轮的对数，外啮合齿轮为奇数对时取负号，表示首末两齿轮转向相反；偶数对时取“+”号，表示首末两齿轮转向相同。图7-5中有三对外啮合齿轮，故取负号。,图7-5中，齿轮3分别与齿轮2和齿轮4相啮合，它既是从动轮，又是主
4、动轮，称为惰轮。 上式中等式右边的分子、分母中都已消去齿数z3,说明z3并不影响轮系传动比的大小，但会改变传动比的正负号。 应用惰轮不仅可以改变从动轴的转向，还可以起到增大两轴间距的作用。,对于一般情况，若用1、K表示首末两轮，则定轴轮系的传动比为：,式（7-2）中，m为轮系中外啮合齿轮的对数。用（-1)m来判断平行轴定轴轮系的转向。 若轮系中包含有圆锥齿轮传动或蜗杆传动，其传动比的数值仍 用式（7-2）计算，但转向不再用（-1)m来判断，而需用画箭头的方法表示各轮的转向。,（7-2）,【例7-1】如图7-5中，已知首轮转速n1=1440/min和转向,各齿轮的齿数分别为： 18， =27,
5、=24, =81, 试求齿轮5的转速n5， 并在图上注明其转向。,解：由图7-5可知，轮系中外啮合圆柱齿轮的对数m =3，齿轮3为惰轮，根据式（7-2）可得：,因传动比为负号，所以齿轮5的转向与主动轮1转向相反，如图7-5。,【例7-2】 如图7-6中，已知首轮转速n1=800/min 和转向，,求蜗轮的转速n4及各轮的转向。,解：由式（7-2）可得：,各轮转向如图中箭头所示。,7.3.1 行星轮系的组成,7.3 行星轮系的传动比及其计算,图7-7中，轴线位置固定的齿轮1、3为太阳轮（或中心轮）， 既绕O2自转，又绕OH 轴作公转的齿轮2称为行星轮； 支持行星轮的构件H称为行星架（或系杆），它
6、绕固定几何轴OH转动。 O1、 O3、 OH 必须重合，否则行星轮系不能转动。,行星轮系分类： （1）简单行星轮系 如图7-7a所示，若齿轮3固定不动，即n3=0, 则轮系的运动是确定的，这种轮系称为简单行星轮系。（若齿轮1固定，则也是简单行星轮系） （2）差动轮系 如图7-7b所示，若两个太阳轮都能转动，则必须有两个原动件，轮系的运动才能确定，这种轮系称为差动轮系。 7.3.2 行星轮系的传动比 在图7-8a所示的行星轮系中，由于行星轮的运动不是绕固定轴线转 动， 故其传动比的计算不能直接应用定轴轮系传动比的公式。 若假想给整个行星轮系加上一个与行星架H的转速nH 大小相等、方 向相反的公共
7、转速（-nH）,则行星架H静止不动，而各构件间的相对运动 关系不发生改变。原来的行星轮系就可以转化为定轴轮系。该假想定轴 轮系称为原行星轮系的转化轮系，如图7-8b所示。,转化轮系中各构件相对行星架H的转速分别用,表示，各构件转化前后的转速如表7-1所示。,表7-1 转化前后轮系中各构件的转化,在转化轮系中，由于行星架是固定的，1、3两轮的传动比可用定轴轮系计算传动比的方法求得，即：,对一般情况，若用1、K表示首末两轮，则转化轮系的传动比为：,（7-3）,使用上式时应注意： （1）将 的已知值代入上式时，必须连同转速的正负号代入。若假设某一转向为正时，其相反的转向则为负。 （2）若轮系中有圆锥
8、齿轮和蜗杆蜗轮传动，且首末轮的轴线平行时，传动比的大小仍用式（7-3）计算，而转向仍用画箭头的方法确定。 （3） 为转化轮系中1、K两轮的转速比，（即： ）。而 是行星轮系中1、K两轮的绝对转速之比，（即： ），其大小和符号必须按式（7-3）经计算后求出。,【例7-3】如图7-9所示为一个大传动比的减速器，已知各轮齿数为 求原动件H 对从动件1的传动比。,解：由式（7-3）得，转化轮系的传动比为：,本例可以说明，行星轮系可以用少数齿轮得到很大的传动比，故结构紧凑。但要注意此轮系效率很低，且当构件1为主动件时，将发生自锁（即无论给构件1加上多大的力矩，机构也不能动）。 这种行星轮系可在仪表中用来
9、测量高速转动或作为精密的微调机构。,【例7-4】如图7-10a所示为一个差速器，已知各轮齿数， 其转向如图所示，求 。,解 此差速器是由圆锥齿轮1、2、2、3和行星杆H组成的差动轮系，且1、3、H的几何轴线互相重合，因此，由式7-3得：,式中齿数比之前的“-”号，由图7-10b所示的转化轮系用画箭头的方法确定。 解得：,其结果为正值，表明H的转向与轮1的转向相同。,7.4 组合轮系的传动比,组合轮系是由定轴轮系和行星轮系或由两个以上的的行星轮系组 合而成的。（如图7-11a、b）,计算组合轮系的传动比时，必须首先将该轮系分解为几个单一的基本轮系，再分别按相应的传动比计算公式列出方程式，最后联立
10、解出所求的传动比。 解决此类问题的关键是：在轮系中先找出单一的行星轮系。即先找出行星轮，再找出支撑行星轮的行星架，以及与行星轮相啮合的太阳轮，即确定了行星轮系。,【例7-5】如图7-12所示轮系中，已知各轮齿数分别为 求传动比i1H 。 解 （1）先找出轮系中的行星轮4，行星架H，太阳轮3,5,组成了行星轮系，即3-4-5-H部分，余下的部分1-2-2-3为定轴轮系。 (2) 定轴轮系1-2-2-3部分，其传动比为：,（a）,（3）行星轮系3-4-5-H部分，其传动比为：,因为轮5固定不动，即n5=0 所以,即,(b),将(b)式代入 (a)式，得：,7.5 其他行星传动原理(略),7.6 减
11、速器 7.6.1 减速器的类型、特点和应用,减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的减速器； 按照传动的级数可分为单级和多级减速器； 按照齿轮形状可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； 按照传动轴的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式； 按照轴在空间的位置还可分为水平轴和立轴两种情况。 常用的减速器的类型、特点和应用见表7-2。应用实例见图7-18电动绞车.,7.6.2 减速器的主要结构和附件,为了能够正确使用、维护减速器，除了掌握通用传动零件、联接零件和支承零件的有关知识，有必要再了解一下减速器的主要结构、附件及其作用
12、。如图7-19所示的单级圆柱齿轮减速器分析如下。,8和5分别为上、下箱体。这种剖分式结构便于加工，装配和维修，在减速器中大量被采用。剖分面上不允许使用任何填料、垫片等，只能使用密封胶或水玻璃（硅酸钠的水溶液）。为了便于上、下箱体分开，设置了起箱螺钉11。为了防止上、下箱体错位，又设置了两个定位销1。轴承如果采用箱体内的润滑油来润滑时，应在下箱体的剖分面处加工出输油沟2。利用油标尺4可以随时检查油的多少。螺塞3的作用是便于排放污油和清洗下箱体内部，因此一定要设置在最低处。为了便于添加润滑油和观察齿轮啮合情况，在上箱体的适当位置开设了窥视孔并用视孔盖9盖住。上箱体上还设有通气器10，以保证箱体内部与大气相通，防止箱内气压过高造成润滑油泄漏严重。,为了运输、装拆方便，在上箱体上设置吊耳（或吊环螺钉）、下箱体上设置吊钩也是有必要的。箱体上还应设置地脚螺钉孔（或联接螺钉孔），以便固定减速器。,小结 本章主要介绍轮系的功用、工作原理及其分类，重点讲述定轴轮系、 行星轮系及组合轮系传动比的计算方法。概述了几种新型行星传动的传 动原理。,定轴轮系传动比的计算,行星轮系传动比的计算,组合轮系传动比的计算,渐开线少齿差行星传动、摆线针轮行星传动和谐波齿轮传动原理,常用减速器的类型特点、应用及典型结构,
