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1、 第六章 轮系和减速器一、一、轮系及其分类轮系及其分类二、二、定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比计算三、轮系的功用三、轮系的功用 共三节内容共三节内容 第一节轮系的分类第一节轮系的分类 第二节定轴轮系的传动比第二节定轴轮系的传动比 第三节轮系的应用第三节轮系的应用课程要求课程要求重点重点 1.1.了解轮系的概念、类型及应用特点；了解轮系的概念、类型及应用特点；了解轮系的概念、类型及应用特点；了解轮系的概念、类型及应用特点； 2. 2.初步掌握初步掌握初步掌握初步掌握主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定； 3. 3.初步掌握定轴轮系的传动比
2、计算；初步掌握定轴轮系的传动比计算；初步掌握定轴轮系的传动比计算；初步掌握定轴轮系的传动比计算；难点难点 主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定；主、从轮转向关系的确定； 定轴轮系的传动比计算；定轴轮系的传动比计算；定轴轮系的传动比计算；定轴轮系的传动比计算；学习重点、难点学习重点、难点 第一节轮系的分类第一节轮系的分类轮系的作用轮系的作用 在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速和换向，常常要采用多对齿轮进行传动，如机床、和换向，常常要采用多对齿轮进行传动，如机床、汽车上使用的汽车上使用的变速箱变速箱变速箱变速箱、差
3、速器，工程上广泛应用的、差速器，工程上广泛应用的齿轮减速器等。齿轮减速器等。需要用一系列相互啮合的齿轮将主需要用一系列相互啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种由一系列齿轮组成的动轴和从动轴连接起来，这种由一系列齿轮组成的传动系统成为轮系。传动系统成为轮系。 61齿轮系及其分类 一、定轴轮系一、定轴轮系轮系运转时，各齿轮轴线的位置都固定不动，称轮系运转时，各齿轮轴线的位置都固定不动，称为定轴轮系（或称为普通轮系）。为定轴轮系（或称为普通轮系）。二、周转轮系二、周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周
4、转轮系。而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。1OOHO12O13周转轮系的组成周转轮系的组成 行星轮行星轮 2 中心轮中心轮 1、3 系杆系杆/行星架行星架H1OOHO12O13不不是是单单一一的的轮轮系系，而而是是由由定定轴轴轮轮系系+ +周周转转轮轮系系或或周转轮系周转轮系+ +周转轮系周转轮系组成的复合轮系。组成的复合轮系。定轴轮系定轴轮系+ +周转轮系周转轮系 周转轮系周转轮系+ +周转轮周转轮系系3H45O1O21H123O4H25O6三、复合轮系三、复合轮系/ /混合轮系混合轮系第二节定轴轮系的传动比第二节定轴轮系的传动比1.1.1.1.轮系传动比概念轮系传动比概念轮系传
5、动比概念轮系传动比概念 在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转在轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比，称为轮系的传动比。速）之比，称为轮系的传动比。速）之比，称为轮系的传动比。速）之比，称为轮系的传动比。 i iab ab = = a a/ /b b = n= na a/n/nb b式中式中i iabab 定轴轮系传动比定轴轮系传动比 a a 、 b b 输入、输出轴的角速度（输入、输出轴的角速度（rad/srad/s） n na a 、n nb b 输入、输出轴的转度（输入、输出轴的转度（r/minr/min
6、） 2. 2.一对齿轮啮合时主、从动轮之间的转向关系一对齿轮啮合时主、从动轮之间的转向关系 外啮合圆柱齿轮传动时，主从动轮转向相反。外啮合圆柱齿轮传动时，主从动轮转向相反。 i12=Z2 / Z1 内啮合圆柱齿轮传动时，主从动轮转向相反。内啮合圆柱齿轮传动时，主从动轮转向相反。 i12 =+Z2 / Z1 蜗杆传动时，蜗杆转向用左右手定则判断。蜗杆传动时，蜗杆转向用左右手定则判断。 i12 =Z2 / Z1 圆锥齿轮传动时，圆锥齿轮传动时，箭头应同时指向啮合点或同时箭头应同时指向啮合点或同时背离啮合点。背离啮合点。 i12 =Z2 / Z1 c.c.蜗蜗杆杆传传动动: 由由于于蜗蜗杆杆传传动动
7、两两轴轴线线在在空空间间相相交交错错成成9090，同同样样，其其转转向向关关系系亦亦不不能能用用传传动动比比的的正正负负来来表表示示，只只能能用用画画箭箭头头的的方方法法来来确确定定。如图所示。如图所示。用左右手螺旋定则用左右手螺旋定则判断。判断。b.b.圆锥齿轮圆锥齿轮: 由于圆锥齿轮的轴线相交，不能说两轮的转向是相同或由于圆锥齿轮的轴线相交，不能说两轮的转向是相同或相反。因此，其转向关系便不能用传动比的正负来表示，相反。因此，其转向关系便不能用传动比的正负来表示，只能在图上只能在图上用箭头表示用箭头表示。两轮的转向箭头必须同时指向节点，或同时背离节点两轮的转向箭头必须同时指向节点，或同时背
8、离节点。圆锥齿轮传动蜗杆传动如何判断如何判断蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮的转向？的转向？蜗杆传动蜗杆传动1、蜗杆传动蜗杆传动2右旋蜗杆右旋蜗杆左旋蜗杆左旋蜗杆 以右手握住蜗杆，四指指向以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指的指向即是蜗杆的转向，则拇指的指向即是蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的运动方向应与此相反，故蜗轮上运动方向应与此相反，故蜗轮上的啮合点应向左运动，从而使蜗的啮合点应向左运动，从而使蜗轮逆时针转动。轮逆时针转动。右右手手规规则则左左手手规规则则 以左手握住蜗杆，四指指向以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向
9、，则拇指的指向即是蜗杆的转向，则拇指的指向即是蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照蜗杆相对蜗轮前进的方向，按照相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的相对运动原理，蜗轮相对蜗杆的运动方向应与此相反，故蜗轮上运动方向应与此相反，故蜗轮上的啮合点应向右运动，从而使蜗的啮合点应向右运动，从而使蜗轮逆时针转动。轮逆时针转动。蜗杆的转向蜗杆的转向2121右右旋旋蜗蜗杆杆21左左旋旋蜗蜗杆杆12伸出右手伸出左手左右手螺旋定则：先判断旋向，是左右手螺旋定则：先判断旋向，是左旋（伸出左手），还是右旋（伸左旋（伸出左手），还是右旋（伸出右手），四指指向蜗杆转向，拇出右手），四指指向蜗杆转向，拇指指向蜗杆相对蜗轮的运动方向，指指向蜗
10、杆相对蜗轮的运动方向，（反向）（反向）蜗轮的运动方向。蜗轮的运动方向。 齿轮齿轮1 1与齿条与齿条2 2传动传动啮合线图的画法啮合线图的画法“”“”表示两轮啮合表示两轮啮合“=”“=”表示两轮同轴并连成一体。表示两轮同轴并连成一体。3 3、定轴轮系传动比的计算、定轴轮系传动比的计算 一对齿轮的传动比一对齿轮的传动比 设主动轮设主动轮1 1的转速和齿数为的转速和齿数为n n1 1、z z1 1，从动轮，从动轮2 2的转速和的转速和齿数为齿数为n n2 2、z2，其传动比大小等于，其传动比大小等于2 2）定轴轮系传动比计算式）定轴轮系传动比计算式 啮合线图啮合线图1 12=22=23=3453=3
11、45 计算通式：计算通式： 由由圆圆柱柱齿齿轮轮组组成成的的定定轴轴轮轮系系，各各轮轮轴轴线线互互相相平平行行，主主从从动动轮轮的的转转向向不不是是相相同同就就是是相相反反，其其转转向向关关系系可可以以用用传传动动比比的的正正负负号号表表示示。当当二二者者转转向向相相同同时时用用正正号号，相相反反时时用用负负号号。由由于于每每对对外外啮啮合合传传动动二二轮轮转转向向相相反反，若若轮轮系系中中有有 对对外外啮啮合合传传动动，则则主主动动轮轮至至从从动动轮轮的的回回转转方方向向将将改改变变 次次。因因此此传传动动比比的的正正负负号号取取决决于于外外啮啮合合齿齿轮轮对对数数 ，轮轮系系主主从从动动轮
12、轮转转向向的的异异同同，可可用用 来来判判定定。将将其其放放在在齿齿数数连连乘乘积之比的前面，则有积之比的前面，则有 (1) (1) 法法 可可直直接接计计算算出出传传动动比比的的大大小小和和正正负负，这这对对计计算算圆圆柱柱齿齿轮轮组组成成的的定轴轮系定轴轮系的传动比较为简便。的传动比较为简便。 注注意意： 法法只只适适用用于于圆圆柱柱齿齿轮轮所所组组成成的的定定轴轴轮轮系系。 3.3.主、从轮转向关系的确定主、从轮转向关系的确定 目的是根据主动轮的转向来确定重动轮的转向。目的是根据主动轮的转向来确定重动轮的转向。 先先画画出出主主动动轮轮的的转转向向箭箭头头：根根据据上上述述一一对对齿齿轮
13、轮传传动动转转向向的的箭箭头头表示法，依次画出各轮的转向。表示法，依次画出各轮的转向。 (2) (2) (2) (2) 画箭头法画箭头法画箭头法画箭头法 对对于于含含有有圆圆锥锥齿齿轮轮、蜗蜗杆杆传传动动的的定定轴轴轮轮系系，由由于于在在轴轴线线不不平平行行，两两齿齿轮轮的的传传动动比比前前加加正正负负号号没没有有意意义义，所所以以主主、从从动动轮轮的的转转向向只只能能用逐对标定齿轮转向箭头的方法来确定，而不能采用用逐对标定齿轮转向箭头的方法来确定，而不能采用 法。法。总总之之，画画箭箭头头法法是是确确定定定定轴轴轮轮系系主主、从从动动轮轮转转向向普普遍遍适适用用的的基基本方法本方法 4.4.
14、惰轮惰轮 轮系中只改变首末轮的转向轮系中只改变首末轮的转向轮系中只改变首末轮的转向轮系中只改变首末轮的转向, , , , 而不改变轮系传动比的齿轮而不改变轮系传动比的齿轮而不改变轮系传动比的齿轮而不改变轮系传动比的齿轮。含有惰轮的含有惰轮的定轴轮系定轴轮系定轴轮系传动比小结定轴轮系传动比小结u传动比的大小：传动比的大小：u首末二轴转向关系判别：首末二轴转向关系判别：平面轮系平面轮系: : 外啮合次数外啮合次数m m，(-1)(-1)m m空间轮系空间轮系: : 箭头法箭头法节点是速度相同，同时指向节点或背离节点节点是速度相同，同时指向节点或背离节点转转向向?大大小小?(-1)m例：平面定轴轮系
15、传动比u传动比的大小：u首末两轮的转向取决于外啮合齿轮的对数u齿轮4 (惰轮)不影响大小, 但改变转向(-1)m1234567123567空间定轴轮系传动比空间定轴轮系传动比u传动比的大小：传动比的大小：u首末二轴转向关系判别：箭头法判断，如图所示齿轮1和5转向相反1 1 1 12 2334 45 5443 31 12 23 34 4第第 三节轮系的应用三节轮系的应用1.1.传递相距较远的两轴间的运动和动力传递相距较远的两轴间的运动和动力2.2.可获得大的传动比可获得大的传动比3.3.可实现分路、变速传动可实现分路、变速传动4.4.用于运动的合成用于运动的合成或或分解分解 传递相距较远的两轴间
16、的运动和动力传递相距较远的两轴间的运动和动力 当输入轴和输出轴的距离较远而传动比却不大时，若当输入轴和输出轴的距离较远而传动比却不大时，若仅用一对齿轮传动，则齿轮的尺寸很大，制造、安装等仅用一对齿轮传动，则齿轮的尺寸很大，制造、安装等都不方便。如果改用定轴轮系来传动，则可减轻机构的都不方便。如果改用定轴轮系来传动，则可减轻机构的量和缩小机构的尺寸。量和缩小机构的尺寸。 需要更大传动比时，可利用定轴轮系的多级传动来实现，也需要更大传动比时，可利用定轴轮系的多级传动来实现，也可采用周转轮系和复合轮系来实现。轮系结构紧凑、体积小，质可采用周转轮系和复合轮系来实现。轮系结构紧凑、体积小，质量轻。量轻。
17、 可实现分路变速传动可实现分路变速传动 在同一主动轴的带动下，利用定轴轮系可实现几个从动轴在同一主动轴的带动下，利用定轴轮系可实现几个从动轴的分路输出传动。的分路输出传动。利用轮系可以使一个主动轴带动若干个从动轴同时旋转。利用轮系可以使一个主动轴带动若干个从动轴同时旋转。 上图中为某航空发动机附件分路传动系统简图。上图中为某航空发动机附件分路传动系统简图。可可 实实 现现 换换 向向 传传 动动 在主轴转在主轴转向不变的条向不变的条件下，利用件下，利用轮系可以改轮系可以改变从动轴的变从动轴的转向转向 。车床走刀丝杠的三星轮换向机构车床走刀丝杠的三星轮换向机构用于运动的合成用于运动的合成 差动轮系可以把两个运动合成为一个运动。差动轮差动轮系可以把两个运动合成为一个运动。差动轮系的运动合成特性，被广泛应用于机床、计算机构和系的运动合成特性，被广泛应用于机床、计算机构和补偿调整等装置中。补偿调整等装置中。用用 于于 运运 动动 的的 分分 解解
