機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)輪系及減速器

1、11.111.1輪系的類型輪系的類型1.定軸輪系：定軸輪系：所有齒輪均作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所有齒輪均作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）平面定軸輪系平面定軸輪系（2）空間定軸輪系空間定軸輪系12.周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系：有一個(gè)有一個(gè)( (組組) )齒輪作行星運(yùn)動(dòng)。齒輪作行星運(yùn)動(dòng)。2K-H型周轉(zhuǎn)輪系型周轉(zhuǎn)輪系 22H13H321行星輪系（行星輪系（F=1 ）差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系（F=2 ） 33K-H型周轉(zhuǎn)輪系型周轉(zhuǎn)輪系 43. 混合輪系混合輪系 在輪系中既包含了定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系，或者在輪系中既包含了定軸輪系又包含周轉(zhuǎn)輪系，或者包含了幾個(gè)周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)雜輪系稱為混合輪系。包含了幾個(gè)周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)雜輪系稱為混合輪系。511.2輪

2、系的傳動(dòng)比計(jì)算輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 輪系的傳動(dòng)比輪系的傳動(dòng)比是指輪系中主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度是指輪系中主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，用（或轉(zhuǎn)速）之比，用iab表示。下標(biāo)表示。下標(biāo)a、b分別為主動(dòng)軸分別為主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的代號(hào)，即和從動(dòng)軸的代號(hào)，即 babaabnni 為了完整地描述主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，計(jì)為了完整地描述主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，計(jì)算傳動(dòng)比時(shí)不僅要確定它的算傳動(dòng)比時(shí)不僅要確定它的數(shù)值數(shù)值，而且要確定主、從動(dòng)軸，而且要確定主、從動(dòng)軸之間的之間的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向關(guān)系關(guān)系。 6 1 2z2z1i122 3z3z2i23 3 4z4z3i34 4 5z5z4 i45 1 5=i15

3、=總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比各級(jí)從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積各級(jí)從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積各級(jí)主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積各級(jí)主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積結(jié)論結(jié)論1結(jié)論結(jié)論2惰輪的齒數(shù)不影響總傳動(dòng)比的大小，惰輪的齒數(shù)不影響總傳動(dòng)比的大小，1.傳動(dòng)比大小的計(jì)算傳動(dòng)比大小的計(jì)算但影響從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向；但影響從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向；結(jié)論結(jié)論3總傳動(dòng)比各級(jí)傳動(dòng)比連乘積?？倐鲃?dòng)比各級(jí)傳動(dòng)比連乘積。132435411.2.1 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比713234452.首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定1) )畫箭頭畫箭頭82.首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定蝸輪蝸桿判斷方法蝸輪蝸桿判斷方法：左旋蝸桿左旋蝸桿右手定則右手定則右旋蝸桿右旋蝸桿左手

4、定則左手定則 右手定則：右手握向與蝸右手定則：右手握向與蝸桿轉(zhuǎn)向一致，拇指方向?yàn)槲仐U轉(zhuǎn)向一致，拇指方向?yàn)槲佪唶Ш宵c(diǎn)的線速度方向。輪嚙合點(diǎn)的線速度方向。121) )畫箭頭畫箭頭9設(shè)輪系中有設(shè)輪系中有m對(duì)外嚙合齒輪，則對(duì)外嚙合齒輪，則2) )用用“” ” 、“”表示表示只適用于平面定軸輪系。只適用于平面定軸輪系。各級(jí)從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積各級(jí)從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積各級(jí)主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積各級(jí)主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積i總總 (-(-1) )m 21規(guī)定：各齒輪角速度為代數(shù)量，某一轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，則另一轉(zhuǎn)規(guī)定：各齒輪角速度為代數(shù)量，某一轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，則另一轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)；傳動(dòng)比也為代數(shù)量。向?yàn)樨?fù)；傳動(dòng)比也為代數(shù)量。101.轉(zhuǎn)化輪系轉(zhuǎn)

5、化輪系 給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系施加一個(gè)的公共角速給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系施加一個(gè)的公共角速度度(-(-H H) )后所得到的定軸輪系。后所得到的定軸輪系。 H2= 2- H 構(gòu)件構(gòu)件 原角速度原角速度 轉(zhuǎn)化后的角速度轉(zhuǎn)化后的角速度2.轉(zhuǎn)化輪系角速度關(guān)系轉(zhuǎn)化輪系角速度關(guān)系：1 12 23 3H H H1= 1- H H3= 3- H HH= H- H=0 2H1311.2.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比11HHHi3113 13zz HH 313.轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比計(jì)算轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比計(jì)算4.真實(shí)輪系傳動(dòng)比計(jì)算真實(shí)輪系傳動(dòng)比計(jì)算1)差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系(F=2) 1 、 n和和 H中有中有2個(gè)量已知，未知量可求；個(gè)量

6、已知，未知量可求；1314211 nnHnHHnzzzzzzi1232zzzz 2H13122)行星輪系行星輪系( (F=1)：HnHii111 1314211 nnHnHHnzzzzzzi 13142 nnzzzzzzHH 1HnHHni 11Hi11 )(113142 nnzzzzzz135.特別注意：特別注意：2）同理：計(jì)算公式中的）同理：計(jì)算公式中的“” ” 不得丟掉。不得丟掉。1） 1、 n、 H和和i1H均為代數(shù)量，有均為代數(shù)量，有“+”+”、“-”-”之分；之分；1314211 nnHnHHnzzzzzzi 14【例例】已知圖示輪系中已知圖示輪系中 z1=100，z2=101，z

7、2=100，z3=99， 求：求：iH1?！窘饨狻咳羧?z3=100100100991011 100001 100001 Hi1001 Hi本例說明：本例說明：1）周轉(zhuǎn)輪系的從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向是算出來的；）周轉(zhuǎn)輪系的從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向是算出來的；2）周轉(zhuǎn)輪系可輕易實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。）周轉(zhuǎn)輪系可輕易實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。213213111zzzziiHH H與與1轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。H與與1轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)向相反。1223H15【例例】 運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)合成HHHnnnni 1331131 zz2/ )(31nnnH 321zzz 123H【解解】1611.2.3 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比復(fù)合輪系的傳動(dòng)比 在計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比時(shí)，顯

8、然不能簡(jiǎn)單地采用定軸在計(jì)算復(fù)合輪系的傳動(dòng)比時(shí)，顯然不能簡(jiǎn)單地采用定軸輪系或周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算方法，而必須把它逐一分解為輪系或周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算方法，而必須把它逐一分解為基本的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系，然后對(duì)各個(gè)基本輪系按各自的基本的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系，然后對(duì)各個(gè)基本輪系按各自的計(jì)算方法分別列出其傳動(dòng)比的計(jì)算式，并根據(jù)它們之間的組計(jì)算方法分別列出其傳動(dòng)比的計(jì)算式，并根據(jù)它們之間的組合關(guān)系找出其運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，最后求出所需的傳動(dòng)比或轉(zhuǎn)速。合關(guān)系找出其運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，最后求出所需的傳動(dòng)比或轉(zhuǎn)速。 分解復(fù)合輪系首先要分解出分解復(fù)合輪系首先要分解出基本的周轉(zhuǎn)輪系基本的周轉(zhuǎn)輪系，其關(guān)鍵是，其關(guān)鍵是先找出軸線位置會(huì)變動(dòng)的

9、行星輪，然后找出支承行星輪的先找出軸線位置會(huì)變動(dòng)的行星輪，然后找出支承行星輪的系系桿桿（注意系桿不一定呈簡(jiǎn)單的桿狀），以及軸線與系桿的回（注意系桿不一定呈簡(jiǎn)單的桿狀），以及軸線與系桿的回轉(zhuǎn)軸線重合并且與行星輪相嚙合的定軸齒輪轉(zhuǎn)軸線重合并且與行星輪相嚙合的定軸齒輪中心輪中心輪。這組。這組行星輪、中心輪和系桿則構(gòu)成一個(gè)基本的周轉(zhuǎn)輪系行星輪、中心輪和系桿則構(gòu)成一個(gè)基本的周轉(zhuǎn)輪系。17（1）區(qū)分基本輪系區(qū)分基本輪系解題方法步驟解題方法步驟（2）列傳動(dòng)比方程列傳動(dòng)比方程（3）聯(lián)立求解聯(lián)立求解太陽輪太陽輪嚙合嚙合太陽輪太陽輪嚙合嚙合行星輪行星輪系桿系桿支支承承從行星輪入手，找出所有周轉(zhuǎn)輪系；從行星輪入手，

10、找出所有周轉(zhuǎn)輪系；其余則為定軸輪系。其余則為定軸輪系。18【例例】已知已知 z1=26，z2=50，z2=18，z3=94， z3 =18，z4=35，z5=88, , 求傳求傳動(dòng)比動(dòng)比i15 ?！窘饨狻?-2-2 -3-5(H) 組成差動(dòng)輪系組成差動(dòng)輪系；1. 區(qū)分輪系區(qū)分輪系3 -4-5 組成定軸輪系。組成定軸輪系。143223192.列方程列方程差動(dòng)輪系：差動(dòng)輪系：定軸輪系：定軸輪系：3.聯(lián)立求解聯(lián)立求解11711759445551 nnnn14.6015 i1、5轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同355335 zznni（2）1171175 21325351513 zzzzn

11、nnni（1）531234【例例】已知已知z1=35，z3=97，z3=35，z5=97，求傳動(dòng)比，求傳動(dòng)比i15 ?！窘饨狻?-2-3-5 組成差動(dòng)輪系；組成差動(dòng)輪系；1.區(qū)分輪系區(qū)分輪系3 -4-5 組成定軸輪系。組成定軸輪系。21) 1 (3597 355335 zznni2.列方程列方程差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系)2(3597135351513 zznnnni定軸輪系：定軸輪系：3.聯(lián)立求解聯(lián)立求解3597351321351323597155515551 innnnnnn452.1115 i5312342211.3 11.3 輪系的功能輪系的功能11.3.1 實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng) 當(dāng)

12、兩軸之間需要較大當(dāng)兩軸之間需要較大的傳動(dòng)比時(shí)，如果僅用一對(duì)的傳動(dòng)比時(shí)，如果僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)（如圖雙點(diǎn)劃線所齒輪傳動(dòng)（如圖雙點(diǎn)劃線所示）則兩輪尺寸和齒數(shù)相差示）則兩輪尺寸和齒數(shù)相差很多，不僅機(jī)構(gòu)外廓尺寸龐很多，不僅機(jī)構(gòu)外廓尺寸龐大，而且小齒輪易損壞、大大，而且小齒輪易損壞、大齒輪的工作能力不能發(fā)揮。齒輪的工作能力不能發(fā)揮。但若采用如但若采用如圖中點(diǎn)畫線圖中點(diǎn)畫線所示所示輪系，既可避免上述缺點(diǎn)，輪系，既可避免上述缺點(diǎn)，又可獲得較緊湊的結(jié)構(gòu)又可獲得較緊湊的結(jié)構(gòu)2311.3.2 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)用一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸間的傳動(dòng)（如圖中雙用一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)

13、的兩軸間的傳動(dòng)（如圖中雙點(diǎn)劃線所示），其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較龐大，若改用如圖中點(diǎn)劃線所點(diǎn)劃線所示），其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較龐大，若改用如圖中點(diǎn)劃線所示輪系，既能完成同樣的功能，且所占空間減小，還可節(jié)省示輪系，既能完成同樣的功能，且所占空間減小，還可節(jié)省材料。材料。2411.3.3 實(shí)現(xiàn)變速與換向傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速與換向傳動(dòng)下圖所示為汽車變速箱的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，軸下圖所示為汽車變速箱的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，軸I為輸入軸，軸為輸入軸，軸 為輸出軸。利用牙嵌式離合器為輸出軸。利用牙嵌式離合器A、B以及滑移齒輪以及滑移齒輪4、6，可，可在輸出軸在輸出軸 獲得獲得4種不同轉(zhuǎn)速及換向傳動(dòng)。種不同轉(zhuǎn)速及換向傳動(dòng)。 2511.3.4 實(shí)現(xiàn)多路傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)多

14、路傳動(dòng)2611.3.5 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解2711.3.6 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng) 采用行星輪系作動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，通常都采用內(nèi)嚙合以便充采用行星輪系作動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，通常都采用內(nèi)嚙合以便充分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機(jī)構(gòu)尺寸非常分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機(jī)構(gòu)尺寸非常緊湊。輪系中均勻分布的幾個(gè)行星輪共同承受載荷，行星輪緊湊。輪系中均勻分布的幾個(gè)行星輪共同承受載荷，行星輪公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力與齒廓嚙合處的徑向力相平衡，受力公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力與齒廓嚙合處的徑向力相平衡，受力狀況較好，效率較高。與普通定軸輪系相比，采用行星輪系狀況較好

15、，效率較高。與普通定軸輪系相比，采用行星輪系或復(fù)合輪系能做到結(jié)構(gòu)尺寸更小，傳遞的功率更大?；驈?fù)合輪系能做到結(jié)構(gòu)尺寸更小，傳遞的功率更大。 28 1. 定軸輪系減速器定軸輪系減速器 按傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分為按傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分為: :圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器，以及由它們組合起來的圓錐減速器、蝸桿減速器，以及由它們組合起來的圓錐 圓柱齒輪減圓柱齒輪減速器、蝸桿速器、蝸桿 圓柱齒輪減速器等。圓柱齒輪減速器等。 按嚙合齒輪的對(duì)數(shù)劃分按嚙合齒輪的對(duì)數(shù)劃分為為: :單級(jí)、兩級(jí)、三級(jí)和多級(jí)減速器。單級(jí)、兩級(jí)、三級(jí)和多級(jí)減速器。 按照傳動(dòng)的布置形式劃分按照傳動(dòng)的布置

16、形式劃分為為: :展開式、分流式和同軸式等。展開式、分流式和同軸式等。11.411.4減速器減速器11.4.1 減速器的類型和特點(diǎn)減速器的類型和特點(diǎn)29 2. 行星齒輪減速器行星齒輪減速器 目前廣泛采用的行星齒輪減速器除漸開線行星齒輪減速目前廣泛采用的行星齒輪減速器除漸開線行星齒輪減速器外，還有漸開線少齒差行星齒輪計(jì)算器、行星擺線針輪減器外，還有漸開線少齒差行星齒輪計(jì)算器、行星擺線針輪減速器、諧波減速器等。速器、諧波減速器等。 特點(diǎn)特點(diǎn) 尺寸小、重量輕，傳動(dòng)效率高尺寸小、重量輕，傳動(dòng)效率高( (單級(jí)可達(dá)單級(jí)可達(dá)96%99%) 傳動(dòng)比范圍廣，傳動(dòng)功率大等。傳動(dòng)比范圍廣，傳動(dòng)功率大等。 制造精度要

17、求較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。3011.4.2 減速器的基本結(jié)構(gòu)減速器的基本結(jié)構(gòu)31 減速器的外形有多種，但主要由軸系零部件、箱體及附減速器的外形有多種，但主要由軸系零部件、箱體及附件等組成。件等組成。3211.4.211.4.2 定軸輪系傳動(dòng)比定軸輪系傳動(dòng)比齒輪齒輪高速軸高速軸鍵鍵軸承蓋軸承蓋低速軸低速軸軸承軸承調(diào)整墊片調(diào)整墊片1. 軸系零部件軸系零部件33箱座箱座螺栓螺栓箱蓋箱蓋2. 箱體箱體地腳螺栓孔地腳螺栓孔定位銷孔定位銷孔34油標(biāo)尺油標(biāo)尺視孔蓋視孔蓋通氣器通氣器放油螺塞放油螺塞吊鉤吊鉤3. 附件附件定位銷孔定位銷孔3511.4.3 三環(huán)減速器和諧波齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

18、三環(huán)減速器和諧波齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介1. 三環(huán)減速器三環(huán)減速器 三環(huán)減速器的基本結(jié)構(gòu)及原理見下圖，主要由兩根帶三環(huán)減速器的基本結(jié)構(gòu)及原理見下圖，主要由兩根帶有有3個(gè)互成個(gè)互成120偏心轉(zhuǎn)臂的高速軸、偏心轉(zhuǎn)臂的高速軸、3片內(nèi)齒環(huán)板和一根片內(nèi)齒環(huán)板和一根低速大齒輪軸組成。減速時(shí)，高速軸帶動(dòng)低速大齒輪軸組成。減速時(shí)，高速軸帶動(dòng)3片傳動(dòng)環(huán)板內(nèi)片傳動(dòng)環(huán)板內(nèi)齒輪作互成齒輪作互成120相位差的平面運(yùn)動(dòng)，內(nèi)齒輪與低速軸上相位差的平面運(yùn)動(dòng)，內(nèi)齒輪與低速軸上的外齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。齒形一般為漸開線的外齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。齒形一般為漸開線。 362. 諧波齒輪傳動(dòng)諧波齒輪傳動(dòng) 諧波齒輪傳動(dòng)是利用行星輪系傳動(dòng)的原理發(fā)展起來的一種新型傳動(dòng)，是一種諧波齒輪傳動(dòng)是利用行星輪系傳動(dòng)的原理發(fā)展起來的一種新型傳動(dòng)，是一種少齒差行星傳動(dòng)。少齒差行星傳動(dòng)。 如圖所示，諧波齒輪傳動(dòng)由波發(fā)生器如圖所示，諧波齒輪傳動(dòng)由波發(fā)生器4 4、柔輪、柔輪3 3和剛輪和剛輪1 1三個(gè)基本構(gòu)件組成。波三個(gè)基本構(gòu)件組成。波發(fā)生器發(fā)生器4 4的長(zhǎng)度大于柔輪的長(zhǎng)度大于柔輪3 3的直徑，當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔后，柔輪就變成橢圓的直徑，當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔后，柔輪就變成橢圓形。橢圓長(zhǎng)軸處的輪齒與剛輪輪齒嚙合，短軸附近的輪齒與剛輪的輪齒完全脫開，形。橢圓長(zhǎng)軸處的輪