第12章-輪系和減速器課件

第12章輪系12.1定軸輪系12.2行星輪系12.3組合輪系12.4輪系的應(yīng)用12.5減速器第12章輪系12.1定軸輪系112.1定軸輪系在機(jī)器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳動(dòng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)變速、分路傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)分解與合成等功用。這種由一系列齒輪組成懂得傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系。

根據(jù)輪系在運(yùn)動(dòng)時(shí)各齒輪軸線的相對(duì)位置是否固定，可以分為兩種類型。,圖12-1(b)所示為包含有錐齒輪和蝸桿蝸輪傳動(dòng)的空間定軸輪系。12.1定軸輪系在機(jī)器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳2圖12-1定軸輪系(a)平面定軸輪系；(b)空間定軸輪系

如圖所示，所有齒輪幾何軸線的位置都是固定的輪系，稱為定軸輪系。圖12-1定軸輪系3定軸輪系。定軸輪系。412.1.1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

輪系的傳動(dòng)比是指輪系中輸入軸的角速度ωa(或轉(zhuǎn)速na)與輸出軸的角速度ωb(或轉(zhuǎn)速nb)之比,即12.1.1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算輪系的傳動(dòng)比是指輪系中輸入5在圖12-1(a)所示的平面定軸輪系中,各個(gè)齒輪的軸線相互平行,根據(jù)一對(duì)外嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相反,一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相同的關(guān)系,如果已知各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速,則輪系中各對(duì)齒輪副的傳動(dòng)比為圖12-1（a）在圖12-1(a)所示的平面定軸輪系中,各個(gè)齒輪的軸線6將以上各式等號(hào)兩邊連乘后得將以上各式等號(hào)兩邊連乘后得7由上可知,定軸輪系首、末兩輪的傳動(dòng)比等于組成輪系各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的連乘積,其大小還等于所有從動(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,其正負(fù)號(hào)則取決于外嚙合的次數(shù)。傳動(dòng)比為正號(hào)時(shí)表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向相同,為負(fù)號(hào)時(shí)表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。由上可知,定軸輪系首、末兩輪的傳動(dòng)比等于8假設(shè)定軸輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)速分別為nG和nK,則傳動(dòng)比的一般表達(dá)式為從G到K之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從G到K之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積（12-1）假設(shè)定軸輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)速分別為nG和nK,則傳動(dòng)比的912.1.2傳動(dòng)比符號(hào)的確定方法對(duì)于平面定軸輪系，可以根據(jù)輪系中從齒輪G到齒輪K的外嚙合次數(shù)m,采用(-1)m來確定；也可以采用畫箭頭的方法,從輪系的首輪開始,根據(jù)外嚙合兩齒輪轉(zhuǎn)向相反、內(nèi)嚙合兩齒輪轉(zhuǎn)向相同的關(guān)系,依次對(duì)各個(gè)齒輪標(biāo)出轉(zhuǎn)向，最后根據(jù)輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)向,判定傳動(dòng)比的符號(hào),如圖12-1(a)所示。12.1.2傳動(dòng)比符號(hào)的確定方法10對(duì)于空間定軸輪系,由于各輪的軸線不平行,因而只能采用畫箭頭的方法確定傳動(dòng)比的符號(hào)。對(duì)于圓錐齒輪傳動(dòng),表示齒輪副轉(zhuǎn)向的箭頭同時(shí)指向或同時(shí)背離嚙合處,如圖12-1(b)所示。對(duì)于蝸桿蝸輪傳動(dòng),從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的判定方法采用左、右手定則。對(duì)于空間定軸輪系,由于各輪的軸線不平行,因而只能采用畫箭11例12-1圖示12-2的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=20,Z2=40,Z'2=15,Z3=60,Z'3=18,Z4=18,Z7=20,齒輪7的模數(shù)m=3mm,蝸桿頭數(shù)為1（左旋），蝸輪齒數(shù)Z6=40。齒輪1為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速n1=100r/min，試求齒條8的速度和移動(dòng)方向。

圖12-2例12-1圖示12-2的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=212第12章--輪系和減速器課件1312.2行星輪系12.2.1行星輪系的構(gòu)成圖12-3所示的行星輪系由行星齒輪、行星架(系桿)、中心輪等組成。在行星輪系中,活套在構(gòu)件H上的齒輪2一方面繞自身的軸線O′O′回轉(zhuǎn),同時(shí)又隨構(gòu)件H繞輪系主軸線(固定軸線)OO回轉(zhuǎn),這種既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)的齒輪稱為行星輪。H是支撐行星輪的構(gòu)件,稱為行星架。齒輪1和齒輪3的軸線與行星輪系固定的主軸線重合,并且它們都與行星輪嚙合,稱為中心輪,用K表示。12.2行星輪系12.2.1行星輪系的構(gòu)成14圖12-3行星輪系(a)結(jié)構(gòu)圖;(b)行星輪系簡圖圖12-3行星輪系15行星輪系行星輪系1612.2.2行星輪系的分類行星輪系按中心輪個(gè)數(shù)的不同分為兩類。(1)由兩個(gè)中心輪與一個(gè)行星架組成的2K-H型行星輪系,包括單排內(nèi)外嚙合、雙排內(nèi)外嚙合、雙排外嚙合和雙排內(nèi)嚙合等四種情況。

(2)由三個(gè)中心輪組成的3K型行星輪系。行星輪系按其自由度的不同可分為兩類:12.2.2行星輪系的分類17(1)簡單行星輪系:自由度為1的行星輪系稱為簡單行星輪系,如圖12-4所示。此類行星輪系中有固定的中心輪。

(2)差動(dòng)行星輪系：自由度為2的行星輪系稱為差動(dòng)行星輪系,其中心輪均不固定,如圖12-4(b)所示。(1)簡單行星輪系:自由度為1的行星輪系稱為簡單行星輪系18圖12-4簡單行星輪系圖12-4簡單行星輪系1912.2.3行星輪系的傳動(dòng)比

1.行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)由于行星輪系中包括幾何軸線可以運(yùn)動(dòng)的行星輪,因此它的傳動(dòng)比不能直接使用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式(12-1)計(jì)算。如果將行星輪系的行星架相對(duì)固定,但是各個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持不變,則可將行星輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系,稱為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),這樣就可以參照式(12-1)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的相對(duì)傳動(dòng)比。這種計(jì)算機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的方法稱為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法。12.2.3行星輪系的傳動(dòng)比20在圖12-5所示的行星輪系中,假想已知各輪和行星架的絕對(duì)轉(zhuǎn)速分別為n1、n2、n3和nH,且都是順時(shí)針方向的,現(xiàn)在給整個(gè)行星輪系加上一個(gè)公共轉(zhuǎn)速-nH,如圖12-5(b)所示,各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速就要發(fā)生變化,如表7-1所示。在圖12-5所示的行星輪系中,假想已知各輪和行星架的絕對(duì)轉(zhuǎn)21圖12-5行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)圖12-5行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)22表12-1行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速表12-1行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速232.行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算如上所述,對(duì)于圖12-5所示的行星輪系,其機(jī)構(gòu)中齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比為（12-2）2.行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（12-2）24根據(jù)上述原理可以寫出行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的一般表達(dá)式:從G到K之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從G到K之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積（12-3）根據(jù)上述原理可以寫出行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的一般表達(dá)式:從G25應(yīng)用式(12-3)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意:(1)視齒輪G為輪系的主動(dòng)輪(首輪),齒輪K為從動(dòng)輪(末輪),中間各輪的主從動(dòng)地位從齒輪G起按順序判定。

(2)構(gòu)件G、K和H的絕對(duì)轉(zhuǎn)速nG、nK、nH都是代數(shù)量(既有大小,又有方向)。nG、nK、nH必須是軸線平行或重合的相應(yīng)齒輪的轉(zhuǎn)速。

(3)

為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中G、K兩輪相對(duì)于行星架H的傳動(dòng)比。應(yīng)用式(12-3)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意:26(4)式(12-3)也適用于錐齒輪組成的行星輪系(如圖12-6所示),但是兩太陽輪和系桿的軸線必須平行,且轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比iHGK的正負(fù)號(hào)必須用畫箭頭的方法來確定。(4)式(12-3)也適用于錐齒輪組成的行星輪系(如圖27圖12-6圓錐齒輪差動(dòng)輪系圖12-6圓錐齒輪差動(dòng)輪系28對(duì)于單級(jí)簡單行星輪系,由于一個(gè)中心輪固定,因此只要有一個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速已知,即可求出另一個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。此時(shí)有即對(duì)于單級(jí)簡單行星輪系,由于一個(gè)中心輪固定,因此只要有一個(gè)29例12-2行星輪系如圖12-7所示。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且兩太陽輪1、4

轉(zhuǎn)向相反。試求行星架轉(zhuǎn)速nH及行星輪轉(zhuǎn)速n3。例12-2行星輪系如圖12-7所示。已知Z1=15,Z2=30圖12-7圖12-731第12章--輪系和減速器課件32例12-3圖示是由圓錐齒輪組成的行星輪系。已知Z1=60,Z2=40,Z'2=Z3=20,n1=n3=120r/min。

設(shè)中心輪1、3的轉(zhuǎn)向相反，試求nH的大小與方向。例12-3圖示是由圓錐齒輪組成的行星輪系。已知Z1=60,33例12-4圖示的輸送帶行星輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z1=12,Z2=33,Z'2=30,Z3=78,Z4=75。電動(dòng)機(jī)

的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min。試求輸出軸轉(zhuǎn)速n4的大小與方向。例12-4圖示的輸送帶行星輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z34第12章--輪系和減速器課件3512.3組合輪系輪系中如果既含有定軸輪系又含有行星輪系,或是包含由幾個(gè)基本行星輪系的復(fù)雜輪系那么就稱為組合輪系,如圖12-8所示。12.3組合輪系輪系中如果既含有定軸輪系又含有行星輪系,36圖12-8組合輪系圖12-8組合輪系37計(jì)算組合輪系傳動(dòng)比時(shí),必須分析輪系的類型及其組成,主要有兩方面任務(wù):一是將組合輪系中的定軸輪系和行星輪系區(qū)別開,或是將幾個(gè)基本行星輪系區(qū)別開；二是找出各部分的內(nèi)在聯(lián)系。計(jì)算時(shí),首先進(jìn)行輪系劃分,正確判斷哪一部分是定軸輪系,哪一部分是行星輪系；然后分別按不同的方法列出傳動(dòng)比計(jì)算方法；最后根據(jù)組合輪系的聯(lián)系條件再聯(lián)立求解。計(jì)算組合輪系傳動(dòng)比時(shí),必須分析輪系的類型及其組成,主要有38例12-5圖12-9所示為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)。已知各輪齒數(shù)z1=24,z2=48,z2′=30,z3=102,z3′=40,z4=20,z5=100,主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為n1=1240r/min,動(dòng)力由卷筒H輸出,求卷筒的轉(zhuǎn)速。圖12-9卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)例12-5圖12-9所示為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)。已知各39解(1)劃分輪系。由圖12-9可見,當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),雙聯(lián)齒輪2與2′的軸線會(huì)隨卷筒轉(zhuǎn)動(dòng),因此它是一個(gè)雙聯(lián)行星輪,支持它轉(zhuǎn)動(dòng)的卷筒是行星架H,與雙聯(lián)行星輪嚙合且軸線與行星輪系主軸重合的是中心輪1和3,它們組成了一個(gè)2K-H型雙排內(nèi)外嚙合的差動(dòng)行星輪系。齒輪3′、4與5的軸線是固定的,組成了定軸輪系。因此,該輪系是一個(gè)行星輪系和定軸輪系組成的組合輪系。解(1)劃分輪系。40(2)分析各輪系的內(nèi)部聯(lián)系。定軸輪系中的內(nèi)齒輪5與行星輪系中行星架H是同一構(gòu)件,因而n5=nH；定軸輪系中的齒輪3′與行星輪系中的中心輪3是同一構(gòu)件,因而n3′=n3(雙聯(lián)齒輪)。(2)分析各輪系的內(nèi)部聯(lián)系。41(3)列計(jì)算式求傳動(dòng)比。對(duì)定軸輪系,齒輪4為惰輪,根據(jù)式(7-1)得到對(duì)行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),根據(jù)式(7-3)得到(3)列計(jì)算式求傳動(dòng)比。對(duì)行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),根據(jù)式(742例12-6圖示的電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，已知各輪的齒數(shù)Z1=18,Z2=39,Z'2=35,Z3=130,Z'3=18,Z4=30,

Z5=78。求傳動(dòng)比i15。例12-6圖示的電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，已知各輪的齒數(shù)Z1=43第12章--輪系和減速器課件4412.4輪系的應(yīng)用1、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)

利用輪系，可以將主動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)傳遞給若干個(gè)從動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)。12.4輪系的應(yīng)用1、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)45圖示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。滾齒加工要求滾刀的轉(zhuǎn)速與輪坯的轉(zhuǎn)速必須滿足i刀坯=n刀/n坯=Z坯/Z刀的傳動(dòng)比關(guān)系。圖示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。滾齒加工要462.實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí),為了避免兩個(gè)齒輪直徑過大,造成兩輪的壽命懸殊,一般傳動(dòng)比不大于5~7。為此,當(dāng)需要獲得較大的傳動(dòng)比時(shí),可用很少幾個(gè)齒輪組成行星輪系來達(dá)到此目的。一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可為i<=5-7。但是行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=10000,而且結(jié)構(gòu)緊湊。2.實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比47例12-7圖12-10所示為收音機(jī)短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。已知齒數(shù)z1=83,z2=z2′,z3=82,試求傳動(dòng)比iH1。解該機(jī)構(gòu)是一個(gè)簡單行星輪系,分別取齒輪1和齒輪3為首、末輪。根據(jù)式(12-2)：圖12-10短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)例12-7圖12-10所示為收音機(jī)短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)48由于n3=0,因此由于n3=0,因此493.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變的條件下,應(yīng)用輪系可使從動(dòng)軸獲得多種轉(zhuǎn)速,此種傳動(dòng)稱為變速傳動(dòng)。如圖12-11所示為最簡單的變速傳動(dòng),主動(dòng)軸O1轉(zhuǎn)速不變,移動(dòng)雙聯(lián)齒輪1-1′,使之與從動(dòng)軸上兩個(gè)齒數(shù)不同的齒輪2和2′分別嚙合,即可使從動(dòng)軸O2獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到變速的目的。圖12-11可變速輪系3.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)圖12-11可變速輪系50第12章--輪系和減速器課件514.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變時(shí),可利用輪系中的惰輪來改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。如圖12-12所示的輪系,主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)向不變,可通過搬動(dòng)手柄a改變中間輪2和3的位置,以改變它們外嚙合的次數(shù),從而達(dá)到從動(dòng)輪4變向的目的。4.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)52圖12-12可變向的輪系圖12-12可變向的輪系535.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解圖12-13所示的由錐齒輪組成的行星輪系中,中心輪1和3都可以轉(zhuǎn)動(dòng),而且z1=z3。根據(jù)式(7-3)并用畫虛箭頭的方法判定中心輪1與3的相對(duì)轉(zhuǎn)向后,得到圖12-13加減法機(jī)構(gòu)5.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解圖12-13加減法機(jī)構(gòu)54即即55上式說明行星架的轉(zhuǎn)速是中心輪1和3轉(zhuǎn)速合成的一半,它可以用作加法機(jī)構(gòu)。如果以行星架H和中心輪3(或1)作為主動(dòng)件,則上式可以寫成

n1=2nH－n3

此式說明,中心輪1的轉(zhuǎn)速是行星架轉(zhuǎn)速的兩倍與中心輪3轉(zhuǎn)速的差,它可以用作減法機(jī)構(gòu)。上式說明行星架的轉(zhuǎn)速是中心輪1和3轉(zhuǎn)速合成的一半,它可以用56第12章--輪系和減速器課件57第12章--輪系和減速器課件581、減速器的用途減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)速。在某些場(chǎng)合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。減速器是一種典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如冶金、運(yùn)輸、化工、建筑、食品，甚至藝術(shù)舞臺(tái)。減速器（又稱減速機(jī)、減速箱）是一臺(tái)獨(dú)立的傳動(dòng)裝置。它由密閉的箱體、相互嚙合的一對(duì)或幾對(duì)齒輪（或蝸輪蝸桿）、傳動(dòng)軸及軸承等所組成。常安裝在電動(dòng)機(jī)（或其他原動(dòng)機(jī)）與工作機(jī)之間，起降低轉(zhuǎn)速和相應(yīng)增大轉(zhuǎn)矩的作用。在某些情況下，也用來增速，這時(shí)則稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率范圍大，工作可靠，壽命長，效率較高，使用和維護(hù)簡單，因而應(yīng)用非常廣泛。它的主要參數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專門工廠進(jìn)行生產(chǎn)。一般情況下，按工作要求，根據(jù)傳動(dòng)比、輸入軸功率和轉(zhuǎn)速、載荷工況等，可選用標(biāo)準(zhǔn)減速器；必要時(shí)也可自行設(shè)計(jì)制造。

12.5減速器1、減速器的用途減速器（又稱減速機(jī)、減速箱）59減速器按傳動(dòng)原理可分為普通減速器和行星減速器兩大類：普通減速器的類型很多，一般可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器以及齒輪――蝸輪減速器等。按照減速器的級(jí)數(shù)不同，又分為單級(jí)、兩級(jí)和三級(jí)減速器。此外，還有立式與臥式之分。各種減速器在化工生產(chǎn)中有著廣泛的用途。減速器按傳動(dòng)原理可分為普通減速器和行星減速器兩大類：6012.5.1常用減速器的主要類型、特點(diǎn)和應(yīng)用齒輪減速器的傳動(dòng)件是圓柱齒輪，所以只用于平行軸間的傳動(dòng)。特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、傳遞功率大、效率高。一般來說，單級(jí)減速器的傳動(dòng)比

i≤8，其傳動(dòng)簡圖如圖12-41、齒輪減速器12.5.1常用減速器的主要類型、特點(diǎn)和應(yīng)用齒輪減速器的傳動(dòng)61圖12-4圖12-462（a）展開式，如圖12-5，展開式結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用最廣；但齒輪相對(duì)于軸承非對(duì)稱布置，受載時(shí)軸的彎曲變形會(huì)使載荷沿齒寬分布不均，故軸應(yīng)具備足夠大的剛度。圖12-5（a）（a）展開式，如圖12-5，展開式結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用最廣；但63（b）分流式，如圖12-6，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，載荷沿齒寬分布較均勻，受載情況較好，適于重載或變載荷的場(chǎng)合。其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖12-6（b）分流式，如圖12-6，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，載荷沿齒64（c）同軸式，如圖12-7所示，同軸式減速器的輸入軸與輸出軸在同一軸線上，箱體較短，但箱體內(nèi)須設(shè)置軸承支座，使箱體軸向尺寸增大，中間軸加長，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

減速器有立式與臥式，可根據(jù)需要而選擇。從潤滑角度看，臥式結(jié)構(gòu)能較好地解決它的潤滑與密封問題，且結(jié)構(gòu)工藝性較好。圖12-7（c）同軸式，如圖12-7所示，同軸式減速器的輸入軸與輸出軸652、蝸桿減速器在圖12-8中表示出了蝸桿減速器，它用于輸入軸與輸出軸需要在空間正交（垂直交錯(cuò)）的場(chǎng)合。它的傳動(dòng)比比較大，外廓尺寸比較小，工作平穩(wěn)，噪聲小，但其效率較低。

圖12-82、蝸桿減速器圖12-866單級(jí)蝸桿減速器有蝸桿下置式、蝸桿上置式兩種。下置式適用于蝸桿圓周速度較?。╲≤4m/s）的場(chǎng)合，有利于嚙合處的潤滑與冷卻；當(dāng)蝸桿圓周速度較大時(shí)，應(yīng)采用蝸桿上置式，以減少攪油損耗。

單級(jí)蝸桿減速器有蝸桿下置式、蝸桿上置式兩種。下置式適用于蝸桿673、蝸桿-齒輪減速器當(dāng)傳動(dòng)比要求較大時(shí)，可采用兩級(jí)蝸桿減速器、蝸桿--齒輪減速器或齒輪--蝸桿減速器，如圖12-9。

圖12-93、蝸桿-齒輪減速器圖12-968如圖所示為單級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分:1、齒輪、軸及軸承組合

2、箱體3、減速器附件如圖所示為單級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分:691）檢查孔2）通氣器3）軸承蓋4）定位銷5）油面指示器6）放油塞7）啟箱螺釘8）起吊裝置

1）檢查孔2）通氣器3）軸承蓋4）定位銷5）油面指70第12章--輪系和減速器課件71第12章輪系12.1定軸輪系12.2行星輪系12.3組合輪系12.4輪系的應(yīng)用12.5減速器第12章輪系12.1定軸輪系7212.1定軸輪系在機(jī)器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳動(dòng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)變速、分路傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)分解與合成等功用。這種由一系列齒輪組成懂得傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系。

根據(jù)輪系在運(yùn)動(dòng)時(shí)各齒輪軸線的相對(duì)位置是否固定，可以分為兩種類型。,圖12-1(b)所示為包含有錐齒輪和蝸桿蝸輪傳動(dòng)的空間定軸輪系。12.1定軸輪系在機(jī)器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳73圖12-1定軸輪系(a)平面定軸輪系；(b)空間定軸輪系

如圖所示，所有齒輪幾何軸線的位置都是固定的輪系，稱為定軸輪系。圖12-1定軸輪系74定軸輪系。定軸輪系。7512.1.1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

輪系的傳動(dòng)比是指輪系中輸入軸的角速度ωa(或轉(zhuǎn)速na)與輸出軸的角速度ωb(或轉(zhuǎn)速nb)之比,即12.1.1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算輪系的傳動(dòng)比是指輪系中輸入76在圖12-1(a)所示的平面定軸輪系中,各個(gè)齒輪的軸線相互平行,根據(jù)一對(duì)外嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相反,一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相同的關(guān)系,如果已知各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速,則輪系中各對(duì)齒輪副的傳動(dòng)比為圖12-1（a）在圖12-1(a)所示的平面定軸輪系中,各個(gè)齒輪的軸線77將以上各式等號(hào)兩邊連乘后得將以上各式等號(hào)兩邊連乘后得78由上可知,定軸輪系首、末兩輪的傳動(dòng)比等于組成輪系各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的連乘積,其大小還等于所有從動(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,其正負(fù)號(hào)則取決于外嚙合的次數(shù)。傳動(dòng)比為正號(hào)時(shí)表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向相同,為負(fù)號(hào)時(shí)表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。由上可知,定軸輪系首、末兩輪的傳動(dòng)比等于79假設(shè)定軸輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)速分別為nG和nK,則傳動(dòng)比的一般表達(dá)式為從G到K之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從G到K之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積（12-1）假設(shè)定軸輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)速分別為nG和nK,則傳動(dòng)比的8012.1.2傳動(dòng)比符號(hào)的確定方法對(duì)于平面定軸輪系，可以根據(jù)輪系中從齒輪G到齒輪K的外嚙合次數(shù)m,采用(-1)m來確定；也可以采用畫箭頭的方法,從輪系的首輪開始,根據(jù)外嚙合兩齒輪轉(zhuǎn)向相反、內(nèi)嚙合兩齒輪轉(zhuǎn)向相同的關(guān)系,依次對(duì)各個(gè)齒輪標(biāo)出轉(zhuǎn)向，最后根據(jù)輪系首、末兩輪的轉(zhuǎn)向,判定傳動(dòng)比的符號(hào),如圖12-1(a)所示。12.1.2傳動(dòng)比符號(hào)的確定方法81對(duì)于空間定軸輪系,由于各輪的軸線不平行,因而只能采用畫箭頭的方法確定傳動(dòng)比的符號(hào)。對(duì)于圓錐齒輪傳動(dòng),表示齒輪副轉(zhuǎn)向的箭頭同時(shí)指向或同時(shí)背離嚙合處,如圖12-1(b)所示。對(duì)于蝸桿蝸輪傳動(dòng),從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的判定方法采用左、右手定則。對(duì)于空間定軸輪系,由于各輪的軸線不平行,因而只能采用畫箭82例12-1圖示12-2的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=20,Z2=40,Z'2=15,Z3=60,Z'3=18,Z4=18,Z7=20,齒輪7的模數(shù)m=3mm,蝸桿頭數(shù)為1（左旋），蝸輪齒數(shù)Z6=40。齒輪1為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速n1=100r/min，試求齒條8的速度和移動(dòng)方向。

圖12-2例12-1圖示12-2的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=283第12章--輪系和減速器課件8412.2行星輪系12.2.1行星輪系的構(gòu)成圖12-3所示的行星輪系由行星齒輪、行星架(系桿)、中心輪等組成。在行星輪系中,活套在構(gòu)件H上的齒輪2一方面繞自身的軸線O′O′回轉(zhuǎn),同時(shí)又隨構(gòu)件H繞輪系主軸線(固定軸線)OO回轉(zhuǎn),這種既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)的齒輪稱為行星輪。H是支撐行星輪的構(gòu)件,稱為行星架。齒輪1和齒輪3的軸線與行星輪系固定的主軸線重合,并且它們都與行星輪嚙合,稱為中心輪,用K表示。12.2行星輪系12.2.1行星輪系的構(gòu)成85圖12-3行星輪系(a)結(jié)構(gòu)圖;(b)行星輪系簡圖圖12-3行星輪系86行星輪系行星輪系8712.2.2行星輪系的分類行星輪系按中心輪個(gè)數(shù)的不同分為兩類。(1)由兩個(gè)中心輪與一個(gè)行星架組成的2K-H型行星輪系,包括單排內(nèi)外嚙合、雙排內(nèi)外嚙合、雙排外嚙合和雙排內(nèi)嚙合等四種情況。

(2)由三個(gè)中心輪組成的3K型行星輪系。行星輪系按其自由度的不同可分為兩類:12.2.2行星輪系的分類88(1)簡單行星輪系:自由度為1的行星輪系稱為簡單行星輪系,如圖12-4所示。此類行星輪系中有固定的中心輪。

(2)差動(dòng)行星輪系：自由度為2的行星輪系稱為差動(dòng)行星輪系,其中心輪均不固定,如圖12-4(b)所示。(1)簡單行星輪系:自由度為1的行星輪系稱為簡單行星輪系89圖12-4簡單行星輪系圖12-4簡單行星輪系9012.2.3行星輪系的傳動(dòng)比

1.行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)由于行星輪系中包括幾何軸線可以運(yùn)動(dòng)的行星輪,因此它的傳動(dòng)比不能直接使用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式(12-1)計(jì)算。如果將行星輪系的行星架相對(duì)固定,但是各個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持不變,則可將行星輪系轉(zhuǎn)化為假想的定軸輪系,稱為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),這樣就可以參照式(12-1)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的相對(duì)傳動(dòng)比。這種計(jì)算機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的方法稱為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法。12.2.3行星輪系的傳動(dòng)比91在圖12-5所示的行星輪系中,假想已知各輪和行星架的絕對(duì)轉(zhuǎn)速分別為n1、n2、n3和nH,且都是順時(shí)針方向的,現(xiàn)在給整個(gè)行星輪系加上一個(gè)公共轉(zhuǎn)速-nH,如圖12-5(b)所示,各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速就要發(fā)生變化,如表7-1所示。在圖12-5所示的行星輪系中,假想已知各輪和行星架的絕對(duì)轉(zhuǎn)92圖12-5行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)圖12-5行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)93表12-1行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速表12-1行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速942.行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算如上所述,對(duì)于圖12-5所示的行星輪系,其機(jī)構(gòu)中齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比為（12-2）2.行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（12-2）95根據(jù)上述原理可以寫出行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的一般表達(dá)式:從G到K之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積從G到K之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積（12-3）根據(jù)上述原理可以寫出行星輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的一般表達(dá)式:從G96應(yīng)用式(12-3)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意:(1)視齒輪G為輪系的主動(dòng)輪(首輪),齒輪K為從動(dòng)輪(末輪),中間各輪的主從動(dòng)地位從齒輪G起按順序判定。

(2)構(gòu)件G、K和H的絕對(duì)轉(zhuǎn)速nG、nK、nH都是代數(shù)量(既有大小,又有方向)。nG、nK、nH必須是軸線平行或重合的相應(yīng)齒輪的轉(zhuǎn)速。

(3)

為轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中G、K兩輪相對(duì)于行星架H的傳動(dòng)比。應(yīng)用式(12-3)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意:97(4)式(12-3)也適用于錐齒輪組成的行星輪系(如圖12-6所示),但是兩太陽輪和系桿的軸線必須平行,且轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比iHGK的正負(fù)號(hào)必須用畫箭頭的方法來確定。(4)式(12-3)也適用于錐齒輪組成的行星輪系(如圖98圖12-6圓錐齒輪差動(dòng)輪系圖12-6圓錐齒輪差動(dòng)輪系99對(duì)于單級(jí)簡單行星輪系,由于一個(gè)中心輪固定,因此只要有一個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速已知,即可求出另一個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。此時(shí)有即對(duì)于單級(jí)簡單行星輪系,由于一個(gè)中心輪固定,因此只要有一個(gè)100例12-2行星輪系如圖12-7所示。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且兩太陽輪1、4

轉(zhuǎn)向相反。試求行星架轉(zhuǎn)速nH及行星輪轉(zhuǎn)速n3。例12-2行星輪系如圖12-7所示。已知Z1=15,Z2=101圖12-7圖12-7102第12章--輪系和減速器課件103例12-3圖示是由圓錐齒輪組成的行星輪系。已知Z1=60,Z2=40,Z'2=Z3=20,n1=n3=120r/min。

設(shè)中心輪1、3的轉(zhuǎn)向相反，試求nH的大小與方向。例12-3圖示是由圓錐齒輪組成的行星輪系。已知Z1=60,104例12-4圖示的輸送帶行星輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z1=12,Z2=33,Z'2=30,Z3=78,Z4=75。電動(dòng)機(jī)

的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min。試求輸出軸轉(zhuǎn)速n4的大小與方向。例12-4圖示的輸送帶行星輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z105第12章--輪系和減速器課件10612.3組合輪系輪系中如果既含有定軸輪系又含有行星輪系,或是包含由幾個(gè)基本行星輪系的復(fù)雜輪系那么就稱為組合輪系,如圖12-8所示。12.3組合輪系輪系中如果既含有定軸輪系又含有行星輪系,107圖12-8組合輪系圖12-8組合輪系108計(jì)算組合輪系傳動(dòng)比時(shí),必須分析輪系的類型及其組成,主要有兩方面任務(wù):一是將組合輪系中的定軸輪系和行星輪系區(qū)別開,或是將幾個(gè)基本行星輪系區(qū)別開；二是找出各部分的內(nèi)在聯(lián)系。計(jì)算時(shí),首先進(jìn)行輪系劃分,正確判斷哪一部分是定軸輪系,哪一部分是行星輪系；然后分別按不同的方法列出傳動(dòng)比計(jì)算方法；最后根據(jù)組合輪系的聯(lián)系條件再聯(lián)立求解。計(jì)算組合輪系傳動(dòng)比時(shí),必須分析輪系的類型及其組成,主要有109例12-5圖12-9所示為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)。已知各輪齒數(shù)z1=24,z2=48,z2′=30,z3=102,z3′=40,z4=20,z5=100,主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為n1=1240r/min,動(dòng)力由卷筒H輸出,求卷筒的轉(zhuǎn)速。圖12-9卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)例12-5圖12-9所示為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)。已知各110解(1)劃分輪系。由圖12-9可見,當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),雙聯(lián)齒輪2與2′的軸線會(huì)隨卷筒轉(zhuǎn)動(dòng),因此它是一個(gè)雙聯(lián)行星輪,支持它轉(zhuǎn)動(dòng)的卷筒是行星架H,與雙聯(lián)行星輪嚙合且軸線與行星輪系主軸重合的是中心輪1和3,它們組成了一個(gè)2K-H型雙排內(nèi)外嚙合的差動(dòng)行星輪系。齒輪3′、4與5的軸線是固定的,組成了定軸輪系。因此,該輪系是一個(gè)行星輪系和定軸輪系組成的組合輪系。解(1)劃分輪系。111(2)分析各輪系的內(nèi)部聯(lián)系。定軸輪系中的內(nèi)齒輪5與行星輪系中行星架H是同一構(gòu)件,因而n5=nH；定軸輪系中的齒輪3′與行星輪系中的中心輪3是同一構(gòu)件,因而n3′=n3(雙聯(lián)齒輪)。(2)分析各輪系的內(nèi)部聯(lián)系。112(3)列計(jì)算式求傳動(dòng)比。對(duì)定軸輪系,齒輪4為惰輪,根據(jù)式(7-1)得到對(duì)行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),根據(jù)式(7-3)得到(3)列計(jì)算式求傳動(dòng)比。對(duì)行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu),根據(jù)式(7113例12-6圖示的電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，已知各輪的齒數(shù)Z1=18,Z2=39,Z'2=35,Z3=130,Z'3=18,Z4=30,

Z5=78。求傳動(dòng)比i15。例12-6圖示的電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，已知各輪的齒數(shù)Z1=114第12章--輪系和減速器課件11512.4輪系的應(yīng)用1、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)

利用輪系，可以將主動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)傳遞給若干個(gè)從動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)。12.4輪系的應(yīng)用1、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)116圖示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。滾齒加工要求滾刀的轉(zhuǎn)速與輪坯的轉(zhuǎn)速必須滿足i刀坯=n刀/n坯=Z坯/Z刀的傳動(dòng)比關(guān)系。圖示為滾齒機(jī)上滾刀與輪坯之間作展成運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。滾齒加工要1172.實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí),為了避免兩個(gè)齒輪直徑過大,造成兩輪的壽命懸殊,一般傳動(dòng)比不大于5~7。為此,當(dāng)需要獲得較大的傳動(dòng)比時(shí),可用很少幾個(gè)齒輪組成行星輪系來達(dá)到此目的。一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可為i<=5-7。但是行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=10000,而且結(jié)構(gòu)緊湊。2.實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比118例12-7圖12-10所示為收音機(jī)短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。已知齒數(shù)z1=83,z2=z2′,z3=82,試求傳動(dòng)比iH1。解該機(jī)構(gòu)是一個(gè)簡單行星輪系,分別取齒輪1和齒輪3為首、末輪。根據(jù)式(12-2)：圖12-10短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)例12-7圖12-10所示為收音機(jī)短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)119由于n3=0,因此由于n3=0,因此1203.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變的條件下,應(yīng)用輪系可使從動(dòng)軸獲得多種轉(zhuǎn)速,此種傳動(dòng)稱為變速傳動(dòng)。如圖12-11所示為最簡單的變速傳動(dòng),主動(dòng)軸O1轉(zhuǎn)速不變,移動(dòng)雙聯(lián)齒輪1-1′,使之與從動(dòng)軸上兩個(gè)齒數(shù)不同的齒輪2和2′分別嚙合,即可使從動(dòng)軸O2獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到變速的目的。圖12-11可變速輪系3.實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)圖12-11可變速輪系121第12章--輪系和減速器課件1224.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)向不變時(shí),可利用輪系中的惰輪來改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。如圖12-12所示的輪系,主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)向不變,可通過搬動(dòng)手柄a改變中間輪2和3的位置,以改變它們外嚙合的次數(shù),從而達(dá)到從動(dòng)輪4變向的目的。4.實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)123圖12-12可變向的輪系圖12-12可變向的輪系1245.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解圖12-13所示的由錐齒輪組成的行星輪系中,中心輪1和3都可以轉(zhuǎn)動(dòng),而且z1=z3。根據(jù)式(7-3)并用畫虛箭頭的方法判定中心輪1與3的相對(duì)轉(zhuǎn)向后,得到圖12-13加減法機(jī)構(gòu)5.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解圖12-13加減法機(jī)構(gòu)125即即126上式說明行星架的轉(zhuǎn)速是中心輪1和3轉(zhuǎn)速合成的一半,它可以用作加法機(jī)構(gòu)。如果以行星架H和中心輪3(或1)作為主動(dòng)件,則上式可以寫成

n1=2nH－n3

此式說明,中心輪1的轉(zhuǎn)速是行星架轉(zhuǎn)速的兩倍與中心輪3轉(zhuǎn)速的差,它可以用作減法機(jī)構(gòu)。上式說明行星架的轉(zhuǎn)速是中心輪1和3轉(zhuǎn)速合成的一半,它可以用127第12章--輪系和減速器課件128第12章--輪系和減速器課件1291、減速器的用途減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)速。在某些場(chǎng)合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。減速器是一種典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如冶金、運(yùn)輸、化工、建筑、食品，甚至藝術(shù)