模塊9輪系與減速器

學習情境1輪系的類型及傳動比學習情境2輪系的功用學習情境3減速器

【知識目標】了解輪系的類型及應用，并能正確劃分各基本輪系；掌握定軸輪系、周轉輪系、混合輪系傳動比的計算，以及正確判斷主、從動輪的轉向；了解周轉輪系的設計，能合理選擇周轉輪系的類型；認識減速器的工作原理。模塊9輪系與減速器

【技能目標】根據機構（部件）要實現的運動和轉向，選擇合適的輪系；能夠設計簡單的輪系，并熟練計算傳動比；已知減速器，能夠熟練分析減速器的結構與原理。模塊9輪系與減速器

學習情境1輪系的類型及傳動比9.1.1輪系的類型1.根據齒輪軸線的位置是否變動分類在輪系運轉時，根據輪系中各個齒輪的幾何軸線的位置是否變動，輪系可分為三類：定軸輪系、周轉輪系和混合輪系。9.1.1輪系的類型1.根據齒輪軸線的位置是否變動分類由幾個基本周轉輪系或由定軸輪系和周轉輪系組成的輪系稱為混合輪系。混合輪系的組成常見有以下兩種類型：1）串聯型;2）閉式差動型。9.1.1輪系的類型1.根據齒輪軸線的位置是否變動分類按照輪系中各個齒輪的軸線是否平行，可將輪系分為平面輪系和空間輪系。若組成輪系的所有齒輪的軸線都相互平行或重合，則稱該輪系為平面輪系，否則稱為空間輪系，如圖9-5所示。輪系的傳動比

1.定軸輪系的傳動比1）平面定軸輪系的傳動比當兩個齒輪外嚙合時，如圖9-6所示，兩個齒輪的轉動方向相反，規定其傳動比數值的大小為負，在傳動比的前面加上符號“－”，當兩個齒輪內嚙合時，如圖9-7所示，兩個齒輪的轉動方向相同，規定其傳動比數值的大小為正（正號可以省略），在傳動比的前面加上符號“+”，輪系的傳動比1.定軸輪系的傳動比1）平面定軸輪系的傳動比如圖9-8所示的平面定軸輪系中，由于各個齒輪的軸線相互平行，根據一對外嚙合齒輪副的相對轉向相反、一對內嚙合齒輪副的相對轉向相同的關系，如果已知各輪的齒數和轉速，則各對齒輪副的傳動比為輪系的傳動比1.定軸輪系的傳動比從式中還可看出，式中分子、分母均有齒輪4的齒數z4，這是因為齒輪4在與齒輪3′嚙合時是從動輪，但在與齒輪5嚙合時又為主動輪，因此可在等式右邊分子分母中互消去z4。這說明齒輪4的齒數不影響輪系傳動比的大小。但齒輪4的加入，改變了傳動比的正負號，即改變了齒輪系的從動輪轉向，這種齒輪稱為惰輪。假設定軸輪系首末兩輪的轉速分別為nF和nL，則傳動比的一般計算公式為【例9.1】如圖9-8所示的齒輪系中，已知z1=20，z2=40，z2'=30，z3=60，z3'=25，z4=30，z5=50，均為標準齒輪傳動。若已知輪1的轉速n1=1440r/min，試求輪5的轉速。解此定軸齒輪系各輪軸線相互平行，且齒輪4為惰輪，齒輪系中有三對外嚙合齒輪，由式（9-3）得n5=n1/i=1440/（－8）=－180r/min負號，表示輪1和輪5的轉向相反。

輪系的傳動比1.定軸輪系的傳動比2）空間定軸輪系的傳動比如圖9-9所示的空間定軸齒輪系，其傳動比的大小仍可用平行軸定軸齒輪系的傳動比計算公式計算，但因各軸線并不全部相互平行，故不能用（-1）m來確定主動輪與從動輪的轉向，必須用畫箭頭的方式在圖上標注出各輪的轉向。【例9.2】

在圖9-9所示輪系中，已知各個齒輪的齒數分別為z1=15，z2=25，z2′=15，z3=20，z3′=15，z4=30，z4′=2（右旋），z5=60，n1=1440r/min，其轉向如圖所示。求傳動比i13和i15。

解

根據已知的齒輪1的轉動方向，從齒輪1開始，順次標出各對嚙合齒輪的轉動方向，如圖9-9所示。齒輪1與齒輪3的軸線平行，兩個齒輪的轉向相同。而齒輪1與蝸輪5的軸線在空間垂直交錯，蝸輪的轉向只能在圖上用箭頭標出來。由式（9-3）得輪系的傳動比2.周轉輪系的傳動比一般而言，若某單級行星齒輪系由多個齒輪構成，周轉輪系首輪F、末輪L和系桿H的絕對轉速分別為nF，nL和nH，則傳動比求法為：為了能夠正確判定轉化機構中各構件的相對轉向，也可以假定某相對轉速的方向為正，然后根據各構件的嚙合與運動關系，采用標注虛箭頭的方法確定其余構件的相對轉速方向，以便于通常在實際周轉輪系中用來表示構件絕對轉速方向的實箭頭區別開來。

【例9.3】

在圖9-11所示的周轉輪系中，已知各個齒輪的齒數分別為z1=15，z2=25，z2′=20，z3=60，n1=200r/min，n3=50r/min，其轉向如圖所示。求系桿H的轉速nH的大小和方向。

解

在圖示的輪系中，雙聯齒輪2-2′的幾何軸線的位置是變化的。因此，雙聯齒輪2-2′是行星輪。齒輪1和齒輪3是中心輪。所以，圖示的周轉輪系為差動輪系。利用式（9-6），可得由圖9-11可知，齒輪1和齒輪3的轉動方向相反。設齒輪1的轉動方向為正方向，在代入公式時取n1=200r/min；而齒輪3的轉動方向與之相反，所以將n3=-50r/min代入公式，可得系桿H轉速nH的方向與齒輪1的轉動方向相反。

輪系的傳動比3.混合輪系的傳動比所謂混合輪系，指的是由若干個基本輪系通過不同的方式組合而成的傳動系統。它既可以是定軸輪系和周轉輪系的組合，如圖9-12(a)所示；也可以是若干個周轉輪系的組合，如圖9-12(b)所示。

【例9.5】圖9-13所示的電動卷揚機減速器中，齒輪1為主動輪，動力由卷筒H輸出。各輪齒數為z1＝24，z2＝33，z2′=21，z3＝78，z3′＝18，z4＝30，z5=78。求i1H。

解（1）區分基本輪系。在該輪系中，雙聯齒輪2-2′的幾何軸線是繞著齒輪1和3的軸線轉動的，所以是行星輪；支持它運動的構件(卷筒H)就是系桿；和行星輪相嚙合且繞固定軸線轉動的齒輪1和3是兩個中心輪。這兩個中心輪都能轉動，所以齒輪1、2-2′，3和系桿H組成一個2K-H型雙排內外嚙合的差動輪系。剩下的齒輪3′，4，5是一個定軸輪系。二者合在一起便構成一個混合輪系。定軸輪系中內齒輪5與差動輪系中系桿H是同一構件，因而n5=nH；定軸輪系中齒輪3′與差動輪系中心輪3是同一構件，因而n3′=n3。(2)分別計算兩個基本輪系的傳動比。對定軸輪系，可得

解對差動輪系的轉化機構，可得（3）求傳動比由（1）、（2）兩式聯合求解得：學習情境2輪系的功用實現大的傳動比采用一對齒輪傳動時，為了避免兩個齒輪直徑相差過大，造成兩輪的壽命懸殊，一般傳動比不大于5～7。采用輪系傳動，可以獲得結構緊湊的大傳動比。【例9.6】如圖9-14所示為收音機短波調諧緩動裝置傳動機構。已知齒數z1=83，z2=z2′，z3=82，試求傳動比iH1。

解該機構是一個簡單行星輪系,分別取齒輪1和齒輪3為首、末輪。可得解由于n3=0，因此此輪系的傳動比達到了83，遠高于一對齒輪傳動能正常工作的傳動比。實現變速換向傳動主動軸轉速不變時，利用輪系可使從動軸獲得多種工作轉速，并可換向。圖9-15所示為汽車用四速變速器。

實現分路傳動利用定軸輪系，可通過主動軸上的若干齒輪，將運動分別給若干個不同的執行機構，以完成生產上的各種動作要求和運動規律要求，這就是分路傳動。如圖9-16所示的滾齒機主傳動系統9.2.4實現運動的合成和分解如圖9-17所示的由錐齒輪組成的行星輪系

9.2.4實現運動的合成和分解如圖9-18所示汽車差速器是運動分解的實例。

9.3.1減速器的類型與結構如圖9-19所示，減速器是一種封閉在箱體內的齒輪、蝸桿蝸輪等傳動零件組成的傳動裝置，裝在原動機和工作機之間用來改變軸的轉速和轉矩，以適應工作機的需要。

9.3.1減速器的類型與結構如圖9-20所示為減速器內的齒輪傳動。9.3.1減速器的類型與結構減速器常見的有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和蝸桿減速器三種類型。在圓柱齒輪減速器中，按齒輪傳動級數可分為單級、兩級和多級。通過觀察減速器外部結構，判斷傳動級數、輸入軸、輸出軸及安裝方式。單級圓柱齒輪減速器按其軸線在空間相對位置的不同分為：臥式減速器和立式減速器。前者兩軸線平面與水平面平行，后者兩軸線平面與水平面垂直，一般使用較多的是臥式減速器，故以臥式減速器作為主要介紹對象。學習情境3減速器9.3.2常用減速器的形式及應用特點減速器已經系列化、標準化，實現專業化生產。一般情況下應盡量選用標準減速器。但在實際生產小，標準減速據不能完全滿足機器的功能需求，有時也需要非標淮減速器。常用減速器的類型、特點和應用可參考表9-2。9.3.2常用減速器的形式及應用特點減速器已經系列化、標準化，實現專業化生產。一般情況下應盡量選用標準減速器。但在實際生產小，標準減速據不能完全滿足機器的功能需求，有時也需要非標淮減速器。常用減速器的類型、特點和應用可參考表9-2。減速器發展趨勢減速器的發展趨勢如下：1.高水平、高性能圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。2.積木式組合設計基本參數采用優先數，尺寸規格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。3.型式多樣化，變型設計多9.3.4減速器設計步驟1.整理設計的原始資料和數據

2.選定減速器的類型和安裝型式3.初定各項工藝方法及參數

4.確定傳動級數5.初定幾何參數6.整體方案設計7.校核8.潤滑冷卻計算9.確定減速器的附件10.確定齒輪滲碳深度11.繪制施工圖結束內容總結模塊9輪系與減速器。了解輪系的類型及應用，并能正確劃分各基本輪系。在輪系運轉時，根據輪系中各個齒輪的幾何軸線的位置是否變動，輪系可分為三類：定軸輪系、周轉輪系和混合輪系。由幾個基本周轉輪系或由定軸輪系和周轉輪系組成的輪系稱為混合輪系。按照輪系中各個齒輪的軸線是否平行，可將輪系分為平面輪系和空間輪系。當兩個齒輪外嚙合時，如圖9