机械设计基础-轮系、减速器和无级变速器

制作/讲解：陈燕机械设计根底

之

第八章轮系、减速器

和无极变速器本章主要内容：8.1轮系的功用和分类8.2定轴轮系及其传动比8.3行星轮系及其传动比8.4少齿差行星齿轮传动〔自学〕8.5减速器〔了解〕8.6无级减速器简介〔了解〕本章目的：

--轮系的传动比计算本章重点：

--行星轮系的传动比计算传动比计算包括

传动比的大小齿轮的转向轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的、将主动轴和从动轴连接起来的传动系统称为轮系。定轴轮系传动轮系变速传动2§8-1轮系的功用和分类齿轮的组合传动轮系定轴轮系行星轮系复合轮系定+行行+行一、轮系的分类〔1〕定轴轮系122'344'5定轴轮系：当齿轮系转动时，假设其中各齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定不动的。一、轮系的分类轮系的分路传动行星轮系：当齿轮系转动时，假设其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的固定几何轴线运动。〔2〕行星轮系H123(3)复合轮系*复合轮系:既有行星轮系又有定轴轮系或由假设干个行星轮系组合而成的复杂轮系。2'34H12复合轮系二、轮系的功用获得较大的传动比实现相距较远的两轴之间的传动实现换向、多种传动比和分路传动实现运动的分解和合成获得较大的传动比实现相距较远的两轴之间的传动实现换向、多种传动比、分路传动§8-2定轴轮系及其传动比轮系的传动比:轮系中主动轴与从动轴的角速度或转速之比。表示方法:

i12表示，下标1、2分别为主动轴和从动轴的代号。二.计算轮系传动比注意:

1.两轴的相对转动方向2.数值外啮合圆柱齿轮

内啮合圆柱齿轮蜗杆传动蜗杆传动圆锥齿轮传动121.两轴的相对转动方向“+〞号表示内啮合两轮转向相同，“-〞号表示外啮合两轮转向相反。对于平行轴轮系：i12=±12121.两轴的相对转动方向传动比的大小：齿轮的转向：在图上做箭头表示。对于非平行轴轮系：12122.传动比的计算（1）（2）（3）将（1）（2）（3）相乘得：则定轴轮系传动比首末轮转向确实定:平行轴轮系和非平行轴轮系m为圆柱外啮合的对数1233'44'5m为外啮合的对数*平行轴轮系：（1）首末轮轴线平行的空间定轴轮系：22'31n5*非平行轴轮系：式中“+〞、“-〞号表示首末轮转向关系；也可用箭头判断。，转向用箭头表示。大小为n1122'33'44'5首末轮轴线不平行首末轮轴线平行〔2〕首末轮轴线不平行的空间定轴轮系：结论:定轴轮系传动比对于首末轮轴线平行的,用〞±〞表示对于首末轮轴线不平行的,用箭头表示以下图所示轮系中，各轮齿数Z1＝18，Z2＝36，Z2’＝20，Z3＝80，Z3’＝20，Z4＝18，Z5＝30，Z5’＝15，Z6＝30，Z6’＝2(右旋)，Z7＝60，n1＝1440r／min，其转向如下图。求传动比i17、i15、i25和蜗轮的转速和转向。720–1262r/min例题：在以下图轮系中，在z1=15,z2=25,z2’=15,z3=30,z3’=15,z4=30，z4’=2(右旋),z5=60,z5’=20(m=4mm),假设n1=500r/min,求齿条6的线速度V的大小和方向。〔10.5mm/s〕例题：图示为汽车变速器。图中Ⅰ轴为输入轴，Ⅱ轴为输出轴。4、6为滑移齿轮，A、B为齿式离合器。该变速器可以获得三种正转速度和一种反转速度。假设z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7、z8和输入轴转速n1，试求轴Ⅱ各档传动比和转速。§8-3行星轮系及其传动比计算二、行星轮系传动比的计算二、复合轮系传动比的计算一、行星轮系概述一、行星轮系概述

至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定轴线转动的轮系－行星轮系1.定义2.行星轮系的名词解释轴线位置固定不动的齿轮－中心轮/太阳轮轴线位置变动的齿轮－行星轮支持行星轮的构件－转臂根本构件〔中心轮和转臂〕的轴线必须相互重合。3.特征H123o112o2H3中心轮行星轮转臂4.行星轮系的主要类型o112o2H3o112o2H3差动轮系F=2行星轮系F=1o112o2H3o112o2H31.将行星轮系转化为定轴轮系

转化定轴轮系2.通过计算转化定轴轮系的传动比行星轮系的传动比二.行星轮系传动比的计算根本思路H123o112o2H3-Ho112o2H3构件名称原轮系各构件的传速转化轮系各构件的传速转臂H中心轮1中心轮3行星轮2注意式中“±〞：1.转化轮系的传动比可按定轴轮系传动比求解二.行星轮系传动比的计算反映转化轮系中1、k两轮转向关系★例如：o112o2H3o112o2H3o112o2H32.对上式作如下说明：

（1）只适用于转化轮系中首、末轮与转臂的回转轴线平行（或重合）的行星轮系。1H21H23213〔2〕平行轴轮系o112o2H3122'3H122'3H1H22'32312'H〔3〕非平行轴齿轮系122'3式中“-〞转化轮系中1、3、转向相反。〔4〕式中n1、nk、nH、应分别用带“+〞、“-〞号的数值带入，其“+〞、“-〞表示1、k、H三者真实转向是否相同。o112o2H3例题1：轮系如以下图所示。z1=40，z2=20，z3=80。试计算中心轮1和杆系H的传动比i1H。解：则得1H22'3[已知]Z1=100，Z2=101，Z2’=100，Z3=99，求iH1。将nk=0代入解：[已知]Z1=30，Z2=20，Z2’=25，Z3=25，n1=100r/min,n3=200r/min,求nH。解：用n1=100r/min,n3=200r/min代入用n1=100r/min,n3=-200r/min代入解得nH=-100r/min(与n1反向〕解得nH=+700r/min(与n1同向〕所求转速的方向，由计算结果的“+”、“-”来确定。1、3反向1、3同向1H22'31.将行星轮系转化为定轴轮系

转化定轴轮系2.通过计算转化定轴轮系的传动比行星轮系的传动比求解思路三、复合轮系传动比的计算z1=24z2=33z2'=21z3=78z3'=18z5=78n1=1500rpm2'4H312122'3H3'452.分列方程：-，3.联立求解：解得n5=53.12rpm(n5与n1同向）4.注意符号：行星轮转臂中心轮1.分拆轮系：H1645654[例]322'H11、2-2'、3、H为F=1的行星轮系：4、5、6、H为F=1的行星轮系：解得31H2以上涉及到的都为两个中心轮一个转臂的行星轮系，称为2K-H型行星轮系。3'45123H1在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的方法。〔1〕首先将各个根本轮系正确地区分开来—拆分轮系〔2〕分别列出各根本轮系传动比的方程式。----〔周转与定轴〕〔3〕找出各根本轮系之间的联系。〔4〕将各根本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。求解思路[]Z1，Z2，Z2’，Z3，Z4，求i1H。解：§8.5减速器减速器是由置于刚性的密封箱体中的一对或几对相啮合的齿轮或蜗轮蜗杆所组成，它在机器中常为一独立部件，用于减低转速，以适应机器的要求。常安装在电动机〔或其他原动机〕与工作机之间，起降低转速和相应增大转矩的作用。在某些情况下，也用来增速，这时那么称为增速器。一般情况下，按工作要求，根据传动比i、输入轴功率P和转速n1、载荷工况等，可选用标准减速器；必要时也可自行设计制造。减速器由于结构紧凑，闭式传动，润滑良好，传动可靠，使用和维护方便，并有标准系列，因而应用非常广泛。减速器主要参数已经标准化，其型号代号如下：Z D L S Y Z圆柱齿轮单级两级三级硬齿面中齿面一、减速器的类型按齿轮的类型分：圆柱齿轮减速器圆锥齿轮减速器蜗杆减速器圆锥-圆柱齿轮减速器蜗杆-圆柱齿轮减速器……按齿轮的对数分：单级减速器〔i=1~8〕两级减速器三级减速器…齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，故应用范围很广按照齿轮轴在空间的布置分：立式减速器卧式减速器按照减速器运动简图的特点分：展开式减速器同轴式〔回归式〕减速器分流式减速器……a为展开式的两级齿轮减速器，其缺点是齿轮相对两轴承的位置不对称，当轴弯曲变形时，会引起载荷沿齿宽分布不均匀的现象。当齿面硬度高且载荷变化时，由于不易跑和，动载荷集中现象更严重，所以宜用于载荷较为平稳的场合。b为高速级分流式减速器，其受载荷最大的低速级齿轮的位置与两轴对称，宜用于变载荷的场合。c