《重大社2024《机械基础》教学课件第11章 轮系及减速器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重大社2024《机械基础》教学课件第11章 轮系及减速器（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器第第11章章 轮系及减速器系及减速器 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.1 轮系系及其分及其分类 在在实际机机械械传动中中，只只用用一一对齿轮传动往往往往不不能能满足足生生产上上的的多多种种需需求求，通通常常是是采采用用一一系系列列相相互互啮合合的的齿轮机机构构来来达达到到目目的的。这种种由由一一系系列列齿轮传动所所组成成的的传动系系统，称称为齿轮系系，简称称轮系系。如如果果轮系系中中各各齿轮的的轴线互互相相平平行行，这样的的轮系称系称为平面平面轮系系，否，否则，称，称为空空间
2、轮系系。按按照照轮系系运运动时各各齿轮的的轴线相相对于于机机架架的的位位置置是是否否固固定定，轮系系又又可可分分为定定轴轮系系和和行行星星轮系系两大两大类。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.1.1 定定轴轮系系轮系在运系在运动时，若各，若各齿轮的的轴线位置相位置相对机架均机架均固定不固定不动，则称称该轮系系为定定轴轮系系。由。由轴线相互平行相互平行的的圆柱柱齿轮组成的定成的定轴轮系称系称为轴线平行定平行定轴轮系系，如如图(a)所示。包含有所示。包含有锥齿轮或或蜗杆杆蜗轮传动的定的定轴轮系，称系，称为轴线不平行定不平行定轴轮系系，如，如图(b)所示。所
3、示。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.1.2 行星行星轮系系行星行星轮系也称系也称为周周转轮系系，组成成轮系的某几个系的某几个齿轮(至至少一个少一个)的几何的几何轴线在在传动中中绕另一另一齿轮的几何的几何轴线转动者，者，称称为行星行星轮系系。图a所示所示为一典型的行星一典型的行星轮系。它是由系。它是由机架机架、中心中心轮1和和3、行行星星轮和和行星架行星架H所所组成。在行星成。在行星架架H的支承下，行星的支承下，行星轮既既绕自身的自身的几何几何轴线转动(自自转)，又，又绕行星架行星架H的的转动中心中心转动(公公转)。为保保证轮系能系能够传动，行星架，
4、行星架H的的转动轴线必必须和中心和中心轮的公共的公共轴线重合。重合。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器凡凡承受外扭矩，且承受外扭矩，且转动轴线与公共与公共轴线重合的构件称重合的构件称为行星行星轮系的基本构件。系的基本构件。每个行星每个行星轮系均有三个基本构件系均有三个基本构件。此。此行星行星轮系，因其基本构件是由两个中心系，因其基本构件是由两个中心轮(2k)及一个行星架及一个行星架H所所组成，故成，故该轮系系统称称为2k-H型行星型行星轮系。系。为使使传动时惯性力得到平衡以及性力得到平衡以及减减轻轮齿上的上的啮合合载荷，通常采用两荷，通常采用两个以上完全相
5、同的行星个以上完全相同的行星轮(图11.2a所示所示为三个三个)，均匀地分布在中心，均匀地分布在中心轮的周的周围。因行星因行星轮的个数的个数对行星行星轮系的系的传动比比没有影响，故在没有影响，故在讨论各构件的运各构件的运动关关系系时，机构，机构简图中只需画出其中的一中只需画出其中的一个行星个行星轮，如，如图b所示。所示。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 在在行星行星轮系中，若两个中心系中，若两个中心轮都能都能转动，其机构自由度，其机构自由度为2，这种种轮系称系称为差差动轮系系；若有一个中心；若有一个中心轮固定不固定不动，那，那么其机构自由度么其机构自由度
6、为1，这种种轮系称系称为简单行星行星轮系系。当行星架。当行星架H固定不固定不动，则行星行星轮系演系演变为定定轴轮系系，如，如图c所示。所示。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.1.3 混合混合轮系系由由定定轴轮系和行星系和行星轮系或由两个以上的行星系或由两个以上的行星轮系系组成的成的轮系，称系，称为混合混合轮系系，也称，也称为组合合轮系系，如，如图所所示示。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.2 轮系系传动比的比的计算算 轮系系中中输入入轴与与输出出轴的的角角速速度度或或转速速之之比比，称称为轮系系的的传动比，
7、常用字母比，常用字母“i”表示，如：表示，如：i15表示表示轴1与与轴5的的传动比。比。在在计算算传动比比时，既要确定，既要确定轮系系传动比的大小，又要确定比的大小，又要确定输出出轴与与输入入轴的的转向关系向关系。11.2.1 一对一对齿轮啮合的传动比计算齿轮啮合的传动比计算 先先讨论平行轴线圆柱齿轮传动的传动比，如图讨论平行轴线圆柱齿轮传动的传动比，如图19-419-4所示。所示。设主动轮设主动轮1 1的转速为的转速为n n1 1（角速度（角速度1 1），齿数为），齿数为z zl l；从动轮；从动轮2 2的转的转速为速为n n2 2（角速度（角速度2 2），齿数为），齿数为z z2 2，则传
8、动比，则传动比为为 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器式式中中“+”号表示一号表示一对内内啮合合圆柱柱齿轮传动时，从，从动轮与与主主动轮转向相同，如向相同，如图(b)所示；所示；“-”号表示一号表示一对外外啮合合圆柱柱齿轮传动时，从，从动轮转向与主向与主动轮转向相反，如向相反，如图(a)所示。所示。两两轮的的转向也可用箭向也可用箭头在在图中表示出来。中表示出来。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器对于于轴线不平行的空不平行的空间齿轮传动，如，如圆锥
9、齿轮传动和和蜗杆杆蜗轮传动，式，式(11.1)同同样适用，但各适用，但各轮转向只能用箭向只能用箭头的的方法在方法在图中表示出来，如中表示出来，如图所所示。示。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器11.2.2 定定轴轮系的系的传动比比 现以以图11.1(a)所所示示的的定定轴轮系系为例例，讨论定定轴轮系系传动比比的的计算算方方法法。设齿轮1为主主动轮，齿轮5为输出出轮，各各轮齿数数分分别为z1、z2、z2z3、z3、z4、z5，各各轮转速速分分别为nl、n2、n2、n3、n3、n4、n5。根根据据式式(11.1)可可求求得得轮系中各系中各对啮合合齿轮的的传动比
10、比为 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器将以上各式将以上各式连乘，可得乘，可得又由于又由于n2=n2，n3=n3，所以有，所以有 由由上上式式可可知知，定定轴轮系系的的传动比比等等于于轮系系中中各各对啮合合齿轮传动比比的的连乘乘积，也也等等于于轮系系中中所所有有从从动轮齿数数的的乘乘积与与所所有有主主动轮齿数数的的乘乘积之之比比，传动比比的的正正负号号取决于外取决于外啮合合齿轮的的对数。数。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 由由以以上上分分析析可可以以推推广广到到一一般般情情况况。若若用用输入入、输出出分分别表表示示
11、轮系系的的首首末末两两轮，m表表示示外外啮合合次次数数，则定定轴轮系系的的传动比比计算公式算公式为：公式公式说明：明：(1)用用(-1)m来判断来判断转向只限于向只限于轴线平行的定平行的定轴轮系。系。(2)若若定定轴轮系系中中包包含含了了轴线不不平平行行的的锥齿轮、蜗杆杆蜗轮等等空空间齿轮传动，则不不能能用用(-1)m来来确确定定输出出轮的的转动方方向向，而而只只能能用用箭箭头的的方方法法表表示示在在图上，如上，如图11.1(b)所示。所示。(3)空空间轮系中若首末两系中若首末两轮的几何的几何轴线平行，仍可用平行，仍可用“+”“-”号来表示两号来表示两轮之之间的的转向关系。二者向关系。二者转向
12、相同向相同时，在，在传动比比计算算结果前冠以果前冠以“+”号；号；二者二者转向相反向相反时，在，在传动比比计算算结果前冠以果前冠以“-”号。但要注意的是，号。但要注意的是，这里所里所说的的“+”“-”号是用箭号是用箭头的方法在的方法在图中确定的，而不能用中确定的，而不能用(-1)m来确来确定。定。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 在在图中中，齿轮4同同时与与齿轮3和和齿轮5相相啮合合，它它既既是是齿轮3的的从从动轮，又又是是齿轮5的的主主动轮，该齿轮齿数数在在公公式式的的分分子子和和分分母母中中同同时出出现而而互互相相约去去，因因此此齿轮4的的齿数数多多
13、少少不不影影响响轮系系传动比比的的大大小小，但但影影响响输出出轮的的转向向。在在轮系系中中，这种种不不影影响响传动比比大大小小，仅起起传递运运动和和改改变转向向作作用用的的齿轮称称为惰惰轮或或介介轮。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 11.2.3 行星行星轮轮系系传动传动比的比的计计算算对于行星于行星轮系，其系，其传动比比显然不能直接利用定然不能直接利用定轴轮系系传动比的比的计算公式。因算公式。因为行星行星轮系中包含有几何系中包含有几何轴线可以运可以运动的行星的行星轮。但可以运用。但可以运用反反转法法，也叫做，也叫做转化机构法化机构法，将行星，将行星轮系
14、系转化化为定定轴轮系，再根据定系，再根据定轴轮系系传动比的比的计算方法来算方法来计算行星算行星轮系的系的传动比。比。根据根据相相对运运动原理，假想原理，假想给图(a)所示的整个行星所示的整个行星轮系系加上一个与行星架加上一个与行星架H转速大小速大小相等、方向相反的公共相等、方向相反的公共转速速“-nH”后，各构件后，各构件间的相的相对运运动关系不关系不变，但此，但此时行星架的行星架的转速速为“nH-nH=0”，即相，即相对静静止不止不动，则原行星原行星轮系系转化化为定定轴轮系，如系，如图(b)。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 这个个假想的定假想的定轴轮
15、系称系称为原行星原行星轮系的系的转化化轮系系。转化化轮系中各构件相系中各构件相对行星架行星架H的的转速列于速列于表表11.l。等式等式右右边的的“-”号表示号表示转化化轮系中系中齿轮l和和齿轮3的的转向向相反。相反。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 以以上上分分析析可可以以推推广广到到一一般般的的行行星星轮系系中中。设行行星星轮系系首首轮（输入入）、末末轮（输出出）和和行行星星架架H的的绝对转速速分分别为n入入、n出出、nH，m表表示示输入入齿轮到到输出出齿轮之之间的的外外啮合合次次数，数，则其其转化化轮系系传动比的一般表达式比的一般表达式为公式说明：公
16、式说明：(1)(1)该该式式只只适适用用于于输输入入齿齿轮轮、输输出出齿齿轮轮和和行行星星架架H的的回回转转轴轴线线重重合合或或平平行行的的场场合合。其其原原因因在在于于公公式式推推导导过过程程中中附附加加转转速速(-nH)与与各各构构件件原原来来的的转转速速是是代代数数相相加加的的，因因而而n入入、n出出和和nH必必须须是是平平行行的的矢矢量量。正正因因为为如如此此，对对于于锥锥齿齿轮轮所所组组成成的的差差动动轮轮系系，其其两两中中心心轮轮之之间间或或中中心心轮轮与与行行星星轮轮之之间间的传动比，可用上式求解。但行星轮的转速则不能用上式求解。的传动比，可用上式求解。但行星轮的转速则不能用上式求解。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基础机械基础轮系及减速器轮系及减速器 11.2.4 混合混合轮系系传动比的比的计算算 混混合合轮系系传动比比的的计算算是是建建立立在在定定轴轮系系和和单级行行星星轮系系传动比比计算算基基础之之上上的的。计算算混混合合轮系系的的传动比比时，必必须首首先先确确定定哪哪些些齿轮构构成成定定
