機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)比

1、第17章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)比17.1概述17.1.1輪系的定義在齒輪一章的學(xué)習(xí)中，對(duì)一對(duì)齒輪的傳動(dòng)及其幾何計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了討論和講述。例如：i=n1/n2。但是，在實(shí)際應(yīng)用的機(jī)械中，為了滿足各種需要，例如需要較大的傳動(dòng)比或作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等，只用一對(duì)齒輪往往是不夠的。例如：1、汽車由于前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎以及路況等需要車輪有不同的轉(zhuǎn)速。2、機(jī)械鐘表上為了使時(shí)針、分針、秒針具有一定的轉(zhuǎn)速比關(guān)系：、3、機(jī)床中用變速箱將電機(jī)的一種轉(zhuǎn)速變成了主軸的多種轉(zhuǎn)速。常采用一系列互相嚙合的齒輪來(lái)組成傳動(dòng)裝置。這種由一系列齒輪組成的傳動(dòng)裝置稱為齒輪系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱輪系。17.1.2輪系的分類根據(jù)輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)，各齒輪的幾何軸線位

2、置相對(duì)于機(jī)架是否固定，將輪系分為兩種基本類型：(1)定軸輪系。在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪幾何軸線都是固定不變的，這種輪系稱為定軸輪系。定軸輪系又分為平面定軸輪系和空間定軸輪系，全部由平行軸組成的定軸輪系稱為平面定軸輪系，如圖17-1a所示；其中存在非平行軸的定軸輪系稱為平面空間輪系，如圖17-1b所示，。a) b)圖 17-1 定軸輪系 圖17-2 行星輪系(2)行星輪系。如圖17-2所示，在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這種輪系稱為行星輪系，自由度等于1的行星輪系稱為簡(jiǎn)單行星輪系，自由度等于2的行星輪系稱為差動(dòng)輪系。17.2定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算1.輪系的傳動(dòng)比輪系中，輸入軸（

3、輪）與輸出軸（輪）的轉(zhuǎn)速或角速度之比，稱為輪系的傳動(dòng)比，通常用i表示。因?yàn)榻撬俣然蜣D(zhuǎn)速是矢量，所以，計(jì)算輪系傳動(dòng)比時(shí)，不僅要計(jì)算它的大小，而且還要確定輸出軸（輪）的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。2.定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算根據(jù)輪系傳動(dòng)比的定義，一對(duì)圓柱齒輪的傳動(dòng)比為i12式中：“±”為輸出輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向符號(hào)，當(dāng)輸入輪和輸出輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同時(shí)取“”號(hào)、相反時(shí)取“”號(hào)。一對(duì)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，兩齒輪旋轉(zhuǎn)方向相反，其傳動(dòng)比規(guī)定為負(fù)值，表示為：圖17-3 定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算一對(duì)內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，其傳動(dòng)比規(guī)定為正值，表示為： 如圖17-3所示的定軸輪系，齒輪1為輸入輪，齒輪4為輸出輪。

4、應(yīng)該注意到齒輪2和2是固定在同一根軸上的，即有n2=n2。此輪系的傳動(dòng)比i14可寫為：上式表明，定軸輪系的總傳動(dòng)比等于各對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)比的連乘積，其大小等于各對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比，即 (17-1)式中：m為外嚙合圓柱齒輪的對(duì)數(shù)，用于確定全部由圓柱齒輪組成的定軸輪系中輸出輪的轉(zhuǎn)向。 齒輪的轉(zhuǎn)向也可在圖中畫(huà)箭頭表示。特別是圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)，其軸線不平行，不存在轉(zhuǎn)向相同或相反的問(wèn)題，這類輪系的轉(zhuǎn)向只能在圖中用畫(huà)箭頭的方法表示，見(jiàn)圖17-3）所示。 圖17-4 提升裝置在圖17-3中，齒輪3同時(shí)與齒輪2、4相嚙合，既為主動(dòng)輪又為從動(dòng)輪，z3在i14計(jì)

5、算式中可以消掉，它對(duì)輪系傳動(dòng)比的大小沒(méi)有影響，但增加了外嚙合次數(shù)，改變了傳動(dòng)比的符號(hào)。這種僅影響輸出輪轉(zhuǎn)向的齒輪稱為惰輪或過(guò)橋齒輪。【例17-1】如圖17-4所示為提升裝置。其中各輪齒數(shù)為：z1=20，z2=80，z3=25，z4=30，z5=1，z6=40。試求傳動(dòng)比i16。并判斷蝸輪6的轉(zhuǎn)向。 解：因該輪系為定軸輪系，而且存在非平行軸傳動(dòng)，故應(yīng)按式（17-1）計(jì)算輪系傳動(dòng)比的大小 然后再按畫(huà)箭頭的方法確定蝸輪的轉(zhuǎn)向如圖所示。 17.3行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算17.3.1行星輪系的組成a) b)圖17-5 行星輪系 如圖17-5a) 所示的行星輪系，主要由行星齒輪，行星架和太陽(yáng)輪組成。圖17-5

6、b) 所示的齒輪2由構(gòu)件H支承，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)除繞自身幾何軸線O自轉(zhuǎn)外，還隨構(gòu)件H上的軸線O繞固定的幾何軸線O公轉(zhuǎn)，故稱其為行星輪。支承行星輪的構(gòu)件H稱為行星架，與行星輪相嚙合且?guī)缀屋S線固定不動(dòng)的齒輪1、3（內(nèi)齒輪）稱為太陽(yáng)輪。17.3.2行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算因?yàn)樾行禽喅@本身軸線自轉(zhuǎn)外，還隨行星架繞固定軸線公轉(zhuǎn)，所以行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算不能直接采用定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式。最常用的方法是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法，也稱反轉(zhuǎn)法。圖17-6 行星輪系及其傳動(dòng)比的計(jì)算定軸輪系和行星輪系的根本區(qū)別在于行星輪的公轉(zhuǎn)。實(shí)際上，我們完全可以認(rèn)為定軸輪系是行星輪系中公轉(zhuǎn)速度等于零的特例。換言之，當(dāng)行星輪的公轉(zhuǎn)速度等于零時(shí)，該行星輪系

7、就變成了定軸輪系?，F(xiàn)假想給圖17-6a)所示的整個(gè)行星輪系，加上一個(gè)與行星架的轉(zhuǎn)速nH大小相等方向相反的公共轉(zhuǎn)速“nH”，則行星架H的轉(zhuǎn)速?gòu)膎H變?yōu)閚H+(nH)，即變?yōu)殪o止，而各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不變化，此時(shí)行星輪的公轉(zhuǎn)速度等于零，得到了假想的定軸輪系（圖17-6b）。這種假想的定軸輪系稱為原行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系。轉(zhuǎn)化輪系中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速見(jiàn)表17-1所示：表17-1 轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中1、3兩輪的傳動(dòng)比可根據(jù)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法得構(gòu) 件行星齒輪系中的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化齒輪系中的轉(zhuǎn)速太陽(yáng)輪1n1 n1H=n1nH行星輪2n2n2H=n2nH 太陽(yáng)輪3n3n3H=n3nH 行星架HnH

8、 nHH=nHnH=0 機(jī) 架4 n4=0n4H=nH將以上分析歸納為一般情況，可得轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式為 (17-2)式中：G為主動(dòng)輪，K為從動(dòng)輪。應(yīng)用上式求行星輪系傳動(dòng)比時(shí)須注意：(1)將nG 、nK、nH的值代入上式時(shí)，必須連同轉(zhuǎn)速的正負(fù)號(hào)代入。若假設(shè)某一轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，則與其反向?yàn)樨?fù)。(2)公式右邊的正負(fù)號(hào)按轉(zhuǎn)化輪系中G輪與K輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系確定。(3)在nG 、nK、nH三個(gè)參數(shù)中，已知任意兩個(gè)，就可確定第三個(gè)，從而求出該行星輪系中任意兩輪的傳動(dòng)比。；為轉(zhuǎn)化輪系中G輪與K輪轉(zhuǎn)速之比，其大小及正負(fù)號(hào)按定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法確定。 是行星輪系中G輪與K輪的絕對(duì)速度之比，其大小及正負(fù)號(hào)由計(jì)算結(jié)

9、果確定?！纠?7-2】在圖17-6a )所示的行星輪系中，已知 n1=100 r/min，輪3固定不動(dòng)，各輪齒數(shù)為z1=40，z2=20，z3=80。求和；和。解：由式（17-2）得 取n1的轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，將n1=100 r/min，n3=0代入上式得：nH=33.3r/min 求得的nH為正，表示nH與n1的轉(zhuǎn)向相同。由式（17-2）仍取的轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，將n1=100 r/min代入上式得： n2=-100r/min求得的 n2為負(fù)值，表示n2與n1 的轉(zhuǎn)向相反。注意： ； 。圖17-7 圓錐齒輪行星輪系【例17-3】圖17-7所示為圓錐齒輪組成的輪系，已知各輪齒數(shù)z1 = 45，z2 = 30，z

10、3 = z4 = 20 ；n1=60r/min,nH=100r/min,若n1與nH轉(zhuǎn)向相同，求n4、i14。解：由式（17-2）得用畫(huà)箭頭的方法可知轉(zhuǎn)化輪系中與的轉(zhuǎn)向相同，故應(yīng)為正值。即將 n1= 60r/min ，nH =100r/min 代入上式得解得n4 = 40 r/min，。由此得正號(hào)表明1、4兩齒輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向相同。17.4 組合輪系定軸輪系和行星輪系組合成的輪系稱為組合輪系,如圖17-8所示。圖17-8 組合輪系計(jì)算其傳動(dòng)比時(shí)，由于整個(gè)組合輪系不可能轉(zhuǎn)化為一個(gè)定軸輪系，所以不能只用一個(gè)公式來(lái)解決。組合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算關(guān)鍵在于首先把組合輪系區(qū)分成各個(gè)單一的行星輪系部分和定軸輪系部分

11、，然后分別列出其傳動(dòng)比計(jì)算公式，最后聯(lián)立求解出所要求的傳動(dòng)比。解題方法和次序?yàn)椋阂?、區(qū)分輪系先找行星輪系，后找定軸輪系。找單一行星輪系的一般方法是：1、先找行星輪。即找出幾何軸線位置能運(yùn)動(dòng)的齒輪。行星輪可以是單個(gè)齒輪，也可以是兩聯(lián)輪或輪系。2、找出行星架。支承行星輪轉(zhuǎn)軸的構(gòu)件就是行星架，應(yīng)注意，行星架的形狀不一定是簡(jiǎn)單的桿狀。3、找出太陽(yáng)輪。與行星輪直接嚙合，又繞固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪即為太陽(yáng)輪，一個(gè)單一的行星輪系一般有兩個(gè)太陽(yáng)輪，有時(shí)只有一個(gè)。這樣找出的行星輪、行星架、太陽(yáng)輪和機(jī)架就構(gòu)成一個(gè)單一的行星輪系。有時(shí)在傳動(dòng)系統(tǒng)中，可能不止一個(gè)行星輪系，必須按上述方法繼續(xù)找出其余的行星輪系。找完行星輪系

12、后，剩余部分就為一個(gè)或多個(gè)定軸輪系了。二、分別列出各輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式分清輪系后，用行星輪系和定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算方法分別計(jì)算出這些輪系的傳動(dòng)比。三、聯(lián)立求解出所要求的傳動(dòng)比或構(gòu)件的轉(zhuǎn)速四、確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)向根據(jù)計(jì)算出的傳動(dòng)比正負(fù)號(hào)（平行軸）或用畫(huà)箭頭的方法來(lái)確定其構(gòu)件的轉(zhuǎn)向?！纠?7-4】在圖17-8所示的齒輪系中，已知z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30， z4=60，均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。試求i1H。解: 1分析輪系由圖可知該輪系為一平行軸定軸輪系與簡(jiǎn)單行星輪系組成的組合輪系，其中行星輪系：234H；定軸輪系：122分析輪系中各輪之間的內(nèi)在關(guān)系，由圖中可知n4=0， n2=n

13、2 3分別計(jì)算各輪系傳動(dòng)比（1）定軸齒輪系由式（15-1）得 （1）（2）行星齒輪系由式（15-2）得 （2）（3）聯(lián)立求解 聯(lián)立（1）、（2）式，代入n4=0， n2=n2得n1=-2n2所以 17.5典型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)比計(jì)算17.5.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的一般組成及各種傳動(dòng)形式的選擇如圖17-9 所示帶式輸送機(jī)，由電動(dòng)機(jī)（原動(dòng)機(jī)）經(jīng)減速器及鏈傳動(dòng)（傳動(dòng)系統(tǒng)）將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給帶輪，用皮帶傳動(dòng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）完成貨物的輸送。由此可見(jiàn)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給工作機(jī)的中間裝置，原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)工作。顯然，傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器三大組成部分中的重要組成部分，是機(jī)械設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的一環(huán)。 圖17

14、-9 帶式輸送機(jī) 圖17-10 牛頭刨床為了滿足生產(chǎn)過(guò)程的各種運(yùn)動(dòng)要求，機(jī)器并不只是由某一種機(jī)構(gòu)或傳動(dòng)件組成的，而是由多種機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)件組合成機(jī)械系統(tǒng)。其中，傳動(dòng)系統(tǒng)占的比重最大。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是傳動(dòng)類型的選擇及其組合設(shè)計(jì)。如圖17-10所示牛頭刨床機(jī)構(gòu)，要把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)（滑枕、工作臺(tái)）所需要的運(yùn)動(dòng)，單靠某一種機(jī)構(gòu)或傳動(dòng)件是很難實(shí)現(xiàn)的，需要根據(jù)各執(zhí)行構(gòu)件協(xié)調(diào)動(dòng)作的要求，將帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)等一些傳動(dòng)件和機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，才能完成這一工作。為了將多種機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)件組合應(yīng)用，使機(jī)器能完成某一生產(chǎn)過(guò)程的各種運(yùn)動(dòng)要求，必須合理地解決傳動(dòng)類型的選擇及組合設(shè)計(jì)問(wèn)題。為

15、此，應(yīng)了解前面所學(xué)各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)、性能，如表17-2所示。表17-2 各種傳動(dòng)形式的選擇傳動(dòng)形式主 要 優(yōu) 點(diǎn)主 要 缺 點(diǎn)效 率速度功率P （kW）帶傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，摩擦帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高有彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為35005000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃，易爆的地方，軸和軸承上作用力大平行帶0.940.98三角帶0.900.94同步齒形帶0.960.98受帶的截面尺寸和帶的根數(shù)的限制,三角帶Pmax=500,通常P40齒輪傳動(dòng)外廓尺寸小，效率高，傳動(dòng)

16、比恒定，圓周速度、功率范圍廣，應(yīng)用最廣制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無(wú)過(guò)載保護(hù)作用，有噪音閉式0.950.98開(kāi)式0.920.94功率范圍廣,直齒Pmax750,斜齒、人字齒Pmax50000蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音，可做成自鎖機(jī)構(gòu)效率低，傳遞功率不宜過(guò)大，中高速需用價(jià)貴的青銅，制造精度要求高，刀具費(fèi)用高閉式0.70.92開(kāi)式0.50.7自鎖蝸桿0.40.45受發(fā)熱限制Pmax=750通常P50鏈傳動(dòng)中心距變化范圍大可用于較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，在高溫、油、酸等惡劣條件下能可靠工作，軸和軸承上的作用力小運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)瞬時(shí)速度不均勻，有沖擊、振動(dòng)和噪音、壽命較低（一

17、般為500015000h ）閉式0.950.97開(kāi)式0.900.93受鏈條截面尺寸和列數(shù)的限制Pmax=3500,通常P100螺旋傳動(dòng)能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，并能以較小的轉(zhuǎn)矩得到很大的軸向力，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音，運(yùn)動(dòng)精度高，傳動(dòng)比大，可用于微調(diào)，可做成自鎖機(jī)構(gòu)，滾動(dòng)螺旋還可將直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作速度一般都很低，滑動(dòng)螺旋效率低，磨損較快滑動(dòng)螺旋可自鎖時(shí)0.4 0.5，滾動(dòng)螺旋可達(dá)0.9以上在機(jī)械設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)類型的選擇及其組合設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)對(duì)工作機(jī)的各項(xiàng)要求，考慮機(jī)械的工作條件，參照各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)、性能，選擇幾個(gè)傳動(dòng)類型進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，然后通過(guò)技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)比等，確定最優(yōu)方案。最后根據(jù)前

18、面所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)、計(jì)算各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)、強(qiáng)度、傳動(dòng)比等。選擇傳動(dòng)類型的基本原則如下：(1)大功率、高速和長(zhǎng)期使用的機(jī)械，應(yīng)選用承載能力大、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)的齒輪傳動(dòng)等傳動(dòng)形式。(2)中、小功率、速度較低、傳動(dòng)比較大的機(jī)械，可采用蝸桿傳 動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、帶、鏈與齒輪組合傳動(dòng)等。(3)工作環(huán)境惡劣或要求保持環(huán)境整潔時(shí)宜采用閉式傳動(dòng)。(4)相交軸間的傳動(dòng)，可用圓錐齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)，可采用蝸桿傳動(dòng)等?！纠?7-5】 圖17-9所示為式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置，為了降速及遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，采用了減速箱及鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，其中減速箱是機(jī)械傳動(dòng)中常用的裝置。已知各輪齒數(shù)z1=17，z2=51，z2=

19、17，z3=60，z3=18，z4=34，滾筒直徑d=360mm，試求輸送帶的速度，并指出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。解：該輪是由圓錐齒輪、圓柱齒輪及鏈傳動(dòng)組成的定軸輪系，故由式（17-1）得將= 960 r/min 代入上式得 960/n4=20, 則n4=48 r/min已知滾筒直徑d=360 mm，故滾筒圓周速度即帶速為mm/min= 0.9m/s電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向可從帶的運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)始畫(huà)箭頭確定，如圖中所示。17.5.2輪系在各種機(jī)械設(shè)備中的主要功能由前述可知，輪系廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備中，其功能主要有以下幾個(gè)方面：1.傳遞相距較遠(yuǎn)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 圖17-11 遠(yuǎn)距離兩軸間的傳動(dòng) 圖17-12 汽車變速

20、箱當(dāng)兩軸間的距離較大時(shí)，若僅用一對(duì)齒輪來(lái)傳動(dòng)，則齒輪尺寸過(guò)大，既占空間，又浪費(fèi)材料（圖17-11中雙點(diǎn)劃線所示）。改用輪系傳動(dòng)，就可克服上述缺點(diǎn)（如圖17-11中實(shí)線所示）。2.實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng)金屬切削機(jī)床、汽車、起重設(shè)備等機(jī)械中，在主軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，輸出軸需要有多種轉(zhuǎn)速（即變速傳動(dòng)），以適應(yīng)工作條件的變化。如圖17-12所示汽車變速箱，輸入軸與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，輸出軸與傳動(dòng)軸相連，軸與軸之間采用了定軸輪系。當(dāng)操縱桿移動(dòng)齒輪4或6，使其處于嚙合狀態(tài)時(shí)，可改變輸出軸的轉(zhuǎn)速及方向。3.可獲得大的傳動(dòng)比當(dāng)兩軸間的傳動(dòng)比要求較大而結(jié)構(gòu)尺寸要求較小時(shí)，可采用定軸輪系或行星輪系來(lái)達(dá)到目的。如圖17-13所

21、示自動(dòng)進(jìn)刀讀數(shù)裝置的行星輪系，若已知za=100，zg=zf =20，zb=99。則主動(dòng)手柄K與讀數(shù)盤W(從動(dòng)輪)的傳動(dòng)比iHa可由(17-2)式有圖17-13 自動(dòng)進(jìn)刀讀數(shù)裝置 （其中） 解上式得 。又如圖17-14 所示漸開(kāi)線少齒差行星減速器，若已知各輪齒數(shù)z1=100，z2=99，z2=100，z3=101，可由式（17-2）得：求出 。為正，說(shuō)明行星架的轉(zhuǎn)向與齒輪1的相同。 圖17-14 少齒差行星輪系 圖17-15 滾齒機(jī)行星輪系由此例可知，行星架H轉(zhuǎn)10000圈太陽(yáng)輪1只轉(zhuǎn)一圈，表明機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比很大。 圖17-16 汽車后橋差速器4.用于運(yùn)動(dòng)的合成分解如圖17-15所示滾齒機(jī)行星輪

22、系中，z1 = z3，分齒運(yùn)動(dòng)由輪1傳入，附加運(yùn)動(dòng)由行星架H傳入，合成運(yùn)動(dòng)由齒輪3傳出，由式（17-2）有 解上式得n3 = 2nHn1 ，可見(jiàn)該輪系將兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)合成一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。如圖17-16所示汽車差速器是運(yùn)動(dòng)分解的實(shí)例，當(dāng)汽車直線行駛，左右兩后輪轉(zhuǎn)速相同，行星輪不自轉(zhuǎn)，齒輪1、2、3、2如同一個(gè)整體，一起隨齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)n3=n4= n1，差速器起到聯(lián)軸器的作用。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，兩輪行走的距離也不相同，為保證兩輪與地面作純滾動(dòng)，要求兩輪的轉(zhuǎn)速也不相同。此時(shí)，因左右輪的阻力不同使行星輪自轉(zhuǎn)，造成左右半軸齒輪1和3連同左右車輪一起產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，從而適應(yīng)了轉(zhuǎn)彎的需求。差速

23、器此時(shí)起到運(yùn)動(dòng)分解的作用。17.5.3新型齒輪系及應(yīng)用圖17-17 漸開(kāi)線少齒差行星輪系在機(jī)械傳動(dòng)中，除廣泛應(yīng)用的定軸輪系、行星輪系和復(fù)合輪系外，還有其它一些特殊的行星傳動(dòng)：漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)、擺線針輪行星傳動(dòng)和諧波齒輪傳動(dòng)等。它們的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、重量輕和效率高。在機(jī)械、輕工、化工、儀表、紡織等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。1.漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)圖17-18 擺線針輪行星輪系 圖17-17所示為漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)示意圖，主要由太陽(yáng)輪1（內(nèi)齒輪），行星輪2，行星架H（常做成偏心軸結(jié)構(gòu)）和一個(gè)輸出機(jī)構(gòu)WV組成。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)太陽(yáng)輪1不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)由行星架H輸入，經(jīng)行星輪2通過(guò)輸出機(jī)構(gòu)輸出。由于太

24、陽(yáng)輪和行星輪的齒數(shù)相差很少（通常為14）故稱少齒差行星傳動(dòng)。其傳動(dòng)比可由式（17-2）求得 將n1= 0代入得 上式中齒數(shù)差z1z2=1時(shí)，稱為一齒差行星輪系，其傳動(dòng)比（此時(shí)的為最大值），式中負(fù)號(hào)表示H與輪2的轉(zhuǎn)向相反。2.擺線針輪行星傳動(dòng)擺線針輪行星傳動(dòng)與漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)的減速原理、輸出機(jī)構(gòu)形式是相似的。主要由擺線少齒差齒輪副（擺線輪、針輪）、行星架及輸出機(jī)構(gòu)組成。不同之處在于太陽(yáng)輪采用帶套筒的圓柱形針輪并與機(jī)架固定，行星輪采用擺線齒輪。如圖17-18所示。擺線針輪行星傳動(dòng)也稱擺線少齒差傳動(dòng)，太陽(yáng)輪齒數(shù)與行星輪齒數(shù)之差為1。其傳動(dòng)比與前述相同。3.諧波齒輪傳動(dòng)如圖17-19所示，諧波齒輪

25、傳動(dòng)主要由波發(fā)生器（由轉(zhuǎn)臂和滾輪組成，相當(dāng)于行星圖17-19 諧波齒輪傳動(dòng)架）、剛輪（相當(dāng)于太陽(yáng)輪）、柔輪（相當(dāng)于行星輪）等基本構(gòu)件組成。柔輪與剛輪的齒距相同，但柔輪比剛輪少幾個(gè)齒。波發(fā)生器一般作為主動(dòng)件，柔輪為從動(dòng)件，而剛輪固定。柔輪為一薄壁構(gòu)件，易變形，它的外壁有齒，內(nèi)壁孔徑略小于波發(fā)生器長(zhǎng)度。在波發(fā)生器作用下，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸兩端附近的柔輪外齒和剛輪的內(nèi)齒嚙合，而在短軸兩端附近的輪齒完全脫開(kāi)，其它各處的輪齒則處于嚙合和脫開(kāi)的過(guò)渡階段。當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪長(zhǎng)、短軸的位置不斷變動(dòng)，從而使柔輪輪齒依次產(chǎn)生的彈性變形近似于諧波，故稱諧波齒輪傳動(dòng)。它的嚙合過(guò)程和行星齒輪完全相同，故傳動(dòng)比可按行星輪計(jì)算，由式（17-2）有 解得 ，iHV 為負(fù)值表明柔輪和波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反。齒數(shù)差zbzg應(yīng)等于波數(shù)或其整數(shù)倍。17.6習(xí)題17-1 如圖所示定軸輪系，已知各輪齒數(shù)z1=20，z2=50，z3=15，z4=30，z5=1，z6=40，求傳動(dòng)比i16，并標(biāo)出蝸輪的轉(zhuǎn)向。 題17-1圖 題17-2圖17-2 如圖所示機(jī)床主軸變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知電機(jī)轉(zhuǎn)速n1=1440 r/min,帶輪直徑D1=125mm，D2=250mm；各齒輪齒數(shù)如圖示。求：（1）機(jī)床主軸可獲得多少種轉(zhuǎn)速？（2）機(jī)床主軸的最低及最高輸出轉(zhuǎn)速各是多少？17-3 圖示為車床溜板箱手動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)。已知輪1