第十二章 齒輪系

1、第十二章 齒輪系輪系及其分類在機(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。一、 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。二、行星輪系若輪系中，至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線不固定，而繞其它齒輪的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)，則稱為行星輪系。如圖所示的輪系中，齒輪2除繞自身軸線回轉(zhuǎn)外，還隨同構(gòu)件H一起繞齒輪1的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)，該輪系即為行星輪系。121 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算一、傳動(dòng)比 設(shè)齒輪系中首齒輪的角速度為A ,末齒輪的角速度為

2、B ,則齒輪系的傳動(dòng)比 二、定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 A首齒輪K末齒輪m 外嚙合次數(shù)三、輸出軸轉(zhuǎn)向的表示 1、首末兩軸平行，用“+”、“-”表示。 惰輪：不改變傳動(dòng)比的大小，但改變輪系的轉(zhuǎn)向 2、首末兩軸不平行 用箭頭表示 3、所有軸線都平行 m外嚙合的次數(shù) 122 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 一、 行星輪系的組成 太陽(yáng)輪：齒輪1、3 行星輪：齒輪2行星架：構(gòu)件H輪3固定 ：通常將具有一個(gè)自由度的行星輪系稱為簡(jiǎn)單行星輪系； 將具有兩個(gè)自由度的行星輪系稱為差動(dòng)輪系二、行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 對(duì)于行星輪系，其傳動(dòng)比的計(jì)算，肯定不能直接用定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算，這是因?yàn)樾行禽喌妮S線在轉(zhuǎn)動(dòng)。為了利用

3、定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式，間接計(jì)算行星齒輪系的傳動(dòng)比，必須采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法。即假設(shè)給整個(gè)齒輪系加上一個(gè)與行星架H的轉(zhuǎn)速大小相等，轉(zhuǎn)向相反的附加轉(zhuǎn)速“nH”。根據(jù)相對(duì)性原理，此時(shí)整個(gè)行星輪系中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。但這時(shí)行星輪架轉(zhuǎn)速為零。即原來(lái)運(yùn)動(dòng)的行星輪架轉(zhuǎn)化為靜止。這樣原來(lái)的行星齒輪系就轉(zhuǎn)化為一個(gè)假象的定軸輪系。這個(gè)假象的定軸輪系稱原行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。對(duì)于這個(gè)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，則可以按定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。從而也可以間接求出行星齒輪系傳動(dòng)比。行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 構(gòu)件 原轉(zhuǎn)速 相對(duì)轉(zhuǎn)速 中心輪1 n1 n1n1nH 行星輪2 n2 n2n2nH 中心輪3 n3 n3n3

4、nH 行星架H nH nHnHnH0 轉(zhuǎn)化輪系為定軸輪系 “”在轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1、3轉(zhuǎn)向相反。一般地，nG和nK為行星輪系中任意兩個(gè)齒輪G和K的轉(zhuǎn)速， 在使用上式時(shí)應(yīng)特別注意：（1）公式只適用于圓柱齒輪組成的行星輪系。對(duì)于由圓錐齒輪組成的行星輪系，當(dāng)兩太陽(yáng)輪和行星架的軸線互相平行時(shí)，仍可用轉(zhuǎn)化輪系法來(lái)建立轉(zhuǎn)速關(guān)系式，但正、負(fù)號(hào)應(yīng)按畫箭頭的方法來(lái)確定。并且，不能應(yīng)用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法列出包括行星輪在內(nèi)的轉(zhuǎn)速關(guān)系。（2）代入已知轉(zhuǎn)速時(shí)，一方向代正，另一方向代負(fù)號(hào)。求得的轉(zhuǎn)速為正，說明與正方向一致，反而反之。舉例：圖示為一大傳動(dòng)比的減速器，Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99求：輸入件H對(duì)輸

5、出件1的傳動(dòng)比iH1 解：若Z1=99 行星齒輪系傳動(dòng)比正負(fù)是計(jì)算出來(lái)的，而不是判斷出來(lái)的。 三、復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算在計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比時(shí)，既不能將整個(gè)輪系作為定軸輪系來(lái)處理，也不能對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的辦法。計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比的正確方法是： （1） 首先將各個(gè)基本輪系正確地區(qū)分開來(lái)（2） 分別列出計(jì)算各基本輪系傳動(dòng)比的方程式。（3） 找出各基本輪系之間的聯(lián)系。（4） 將各基本輪系傳動(dòng)比方程式聯(lián)立求解，即可求得復(fù)合輪系的傳動(dòng)比。例題：電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H（H，5為一整體） 解：（一）1，2-2，3，H行

6、星輪系 3，4，5定軸輪系 （二） （三）（四）聯(lián)立 123 齒輪系的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)在周轉(zhuǎn)輪系中，多采用多個(gè)行星輪的結(jié)構(gòu)形式，各行星輪均勻地分布在中心輪四周，如圖所示。這樣，載荷由多對(duì)齒輪承受，可大大提高承載能力；又因多個(gè)行星輪均勻分布，可大大改善受力狀況此外，采用內(nèi)嚙合又有效地利用了空間，加之其輸入軸與輸出軸共線，可減小徑向尺寸。因此可在結(jié)構(gòu)緊湊的條件下，實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)。實(shí)現(xiàn)多分路傳動(dòng) 機(jī)械式鐘表機(jī)構(gòu)就是一例 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解利用差動(dòng)輪系的雙自由度特點(diǎn)，可把兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)。圖示的差動(dòng)輪系就常被用來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成。差動(dòng)輪系不僅能將

7、兩個(gè)獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而且還可將一個(gè)基本構(gòu)件的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，按所需比例分解成另兩個(gè)基本構(gòu)件的不同運(yùn)動(dòng)。汽車后橋的差速器就利用了差動(dòng)輪系的這一特性。124 其他新型齒輪傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)介一、擺線針輪行星傳動(dòng)二、諧波齒輪傳動(dòng)125 減速器減速器：一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置減速器分類：1、齒輪減速器： 圓柱齒輪減速器圓錐齒輪減速器圓錐圓柱齒輪減速器2、蝸桿減速器： 圓柱蝸桿減速器圓弧齒蝸桿減速器錐蝸桿減速器蝸桿齒輪減速器3、行星減速器： 漸開線行星齒輪減速器擺線齒輪減速器諧波齒輪減速器一、 常見減速器的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用1.