6-6 轮系和减速器（课件）《机械基础》同步精品课堂（高教版·第三版）

6-6 机械传动-轮系和减速器 机械基础 同步精品课堂 高等教育出版社（第三版） 1 轮系的分类 一、轮系的分类与应用 一对齿轮啮合是齿轮传动中的最简单形式，但单级传动满足不了机械传动的多种需要，如：大传动比、变速、变向，传动分支改向等等。 将主动轴的较快转速转变为从动轴的较慢转速；或者将主动轴的一种转速为从动轴的多种转速；或改变从动轴的旋转方向。 由一系列相互啮合齿轮组成的传动系统称为轮系。 1. 轮系的分类 按轮系传动时各齿轮轴线的空间位置是否固定，轮系分为定轴轮系与周转轮系两类。 （1）定轴轮 系是指齿轮（包括圆锥齿轮和蜗轮、蜗杆）在运转中轴线位置都是固定不懂的轮系。大多数轮系如此，如机床各齿轮箱、汽车变速箱等等。 轮系的分类 （2）周转轮系是指在轮系中至少有一个齿轮及轴线是围绕另一个齿轮进行旋转的。如汽车后桥差速器等。 轮系的分类 2. 轮系的应用 （1）轮系可获得很大传动比，如航空发动机的减速器 当两轴之间需要较大的传动比时，通过多级减速，可使轮系获得很大传动比。 （2） 轮系可作较远距离的传动 若两轴距离较远时，用一对齿轮传动，齿轮尺寸必然很大。若采用轮系传动，则结构紧凑，并能进行远距离传动。 轮系的应用 （3） 轮系可实现变速、换向要求 采用轮系组成各种机构，将运转速度分为若干等级进行变换，并能变换运转方向。如机床主轴的转速，有时要求高，有时要求低，有时要求正转，有时要求反转。若采用滑移齿轮等变速机构组成轮系，即可实现多级变速要求和变换转动方向。 （4） 轮系可合成或分解运动 采用周转轮系可将两个独立运动合成为一个运动，或将一个独立运动分解成两个独立的运动。如汽车差速器。 轮系的应用 二、定轴轮系的传动比、计算及转向 定轴轮系的传动比，是轮系中首、末两轴的传动比i1k 。 1. 一对齿轮的传动比计算及转向 右图为外啮合传动，当主动齿轮1按逆时针方向回转时，从动齿轮2按顺时针回转，两轮回转方向相反，这种情况规定其传动比取负值。则传动比为 1 2 - 定轴轮系的传动比 右图为内啮合传动，当主动轮1按顺时针方向回转时，从动轮2也作顺时针方向回转，两轮回转方向相同，这种情况规定其传动比取正值，记作 n1 n2 + （正号允许不写） 定轴轮系的传动比 齿轮的回转方向，在轮系传动系统图中可以用箭头表示，标注同向箭头的齿轮回转方向相同，标注反向箭头的齿轮回转方向相反，规定箭头指向为齿轮可见侧的圆周速度方向， 定轴轮系的转向 定轴轮系的转向 定轴轮系的转向 定轴轮系的传动比 2. 定轴轮系传动比计算 右图由圆柱齿轮组成的定轴轮系，齿轮1，2，3， ‥ ‥ 9的齿数分别用z1，z2，z3 ‥ ‥ z9表示，齿轮的转速分别用n1，n2，n3 ‥ ‥ n9表示。各传动轴分别用Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ ‥ ‥ 表示， Ⅰ通常表示输入轴。轮系中各对齿轮的传动比用双下角标表示，如i12，i23，i45等，轮系的传动比用i表示。各对齿轮的传动比： n9 i12= n1 n2 = - z2 z1 i23= n2 n3 = - z3 z2 i45= n4 n5 = + z5 z4 i67= n6 n7 = - z7 z6 i89= n8 n9 = - z9 z8 定轴轮系的传动比 轮系的传动比i等于各级齿轮副传动比的连乘积，即 i=i12i23i45i67i89= n1 n2 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 = （- ）（- ）（+ ）（- ）（ - ）= z2 z1 z3 z2 z5 z4 z7 z6 z9 z8 （-1）4 z3z5z7z9 z1z4z6z8 n9 定轴轮系的传动比 i=i12i23i45i67i89= n1 n2 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 = （- ）（- ）（+ ）（- ）（ - ）= z2 z1 z3 z2 z5 z4 z7 z6 z9 z8 （-1）4 z3z5z7z9 z1z4z6z8 式中（-1）4是该定轴轮系外啮合4次，得数为正，说明首末两轮转向相同（得数为负，说明首末两轮转向相反）。由此进一步推论，任意定轴轮系首轮到末轮由z1、z2、z3 ‥zk组成，平行轴间齿轮外啮合次数为m，则轮系的传动比等于轮系中所有从动齿轮齿数的连乘积与所有主动齿轮齿数的连乘积之比。 i1k=（-1）m 各轮齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积 各轮齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积 定轴轮系的传动比 注意： （1）上式中， （-1）m 在计算中表示轮系首末两轮（即主、从动轴）回转方向的异同，计算结果为正，两轮的回转方向相同；结果为负，两轮回转方向相反。但此判断方法只适用于平行轴圆柱齿轮传动的轮系。 （2）当定轴轮系中有锥齿轮副、蜗杆副时，各级传动轴不一定平行，这时，不能使用（-1）m 来确定末轮的回转方向，而只能使用标注箭头的方法。传动比的计算式可写成 i1k=（-1）m 各轮齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积 各轮齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积 i= 各轮齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积 各轮齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积 定轴轮系的传动比 n9 上图所示定轴轮系中的齿轮2，在齿轮副z1，z2中为从动轮，在齿轮副z2，z3中为主动轮，在齿轮1和齿轮3（即Ⅰ轴和Ⅲ轴）的传动中，只是改变了齿轮3 的回转方向，而不影响齿轮1和齿轮3的传动比i13，因而也不影响轮系的传动比i。 定轴轮系的传动比 i=i12i23i45i67i89= n1 n2 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 = （- ）（- ）（+ ）（- ）（ - ）= z2 z1 z3 z2 z5 z4 z7 z6 z9 z8 （-1）4 z3z5z7z9 z1z4z6z8 在上式中，z2未出现。这种只改变齿轮副中从动轮回转方向，而不影响齿轮副传动比大小的齿轮称为惰轮。显然，在齿轮副的主、从动轮间每增加一个惰轮，从动轮回转方向就改变一次。 定轴轮系的传动比 定轴轮系的传动比 设z1=18，z3=30，z2=20（惰轮），由于z2既是z1带动的从动轮，又是带动z3的主动轮，所以代入公式： i12=（-1）2（ ） = = 30×20 18×20 30 18 5 3 定轴轮系的传动比 3. 定轴轮系中任意从动轴的转速计算 设定轴轮系中各级齿轮副的主动轮齿数为z1,z3,z5 ‥ ‥ ‥ 从动齿轮数为z2，z4，z6 ‥ ‥ ‥第k各齿轮为从动轮，齿数为zk，则 传动比 定轴轮系中任意从动轮k的转速 zk Zk-1 Zk-1 zk 定轴轮系的传动比 根据上式公式计算出末轮的转速，然后在乘以每转移距，即 V=nkL 式中，v——末轮线速度，mm/min nk——末轮转速，r/min L——每转移距，mm，该值当螺旋传动时 为导程，齿轮、齿条传动时为πmzk，滚轮时为πD等 定轴轮系的传动比 www.themegallery.com 一卷扬机的传动系统，末端为蜗杆传动。已知，各轮齿数z1=18，z2=36，z3=20，z4=40，z5=2，z6=50.鼓轮直径D=200mm，主动轴转速n1=，求蜗轮的转速n6和重物G的移动速度V，并确定提升重物时的n1的回转方向。 解：求蜗轮转速n6 重物的移动速度： 重物G此时向上运动，倒推到前级，右旋蜗杆的旋转方向如图，最终推得n1的旋转方向如图所示。 定轴轮系的传动比 周转轮系 1、周转轮系的组成 （1）中心轮：在周转轮系中，具有固定几何轴线的齿轮，外齿中心论为太阳轮，内齿中心轮为内齿圈。 （2）行星轮：几何轴线绕中心轮轴线回转的齿轮，行星轮的运动称为行星运动。 （3）行星架（系杆）：支承行星轮并和行星轮一起绕固定轴线回转的构件 周转轮系 齿轮1和3是中心轮（齿轮1为太阳轮，齿轮3为内齿圈），齿轮2是行星轮，构件H为行星架。在周转轮系中，中心轮与行星架的固定轴线必须共线，否则整个轮系不能运动 。 周转轮系 www.themegallery.com 2、周转轮系的分类 （1）行星轮系：有一个中心轮的转速为零（即固定不动）的周转轮系。中心轮3固定不动，太阳轮1绕自身轴线O1回转；行星架H绕自身轴线OH回转；行星轮2作行星运动，既绕自身轴线回转（自转），又绕行星架回转轴线OH回转（公转）。 O1 周转轮系的分类 （2）差动轮系：中心轮的转速都不为零的周转轮系。太阳轮1、中心轮3、行星架H均绕格子的轴线回转，行星轮2则作行星运动。 周转轮系的分类 三、减速器的应用、类型、结构 1、减速器的应用及类型 减速器由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动所组成。常用在原动机与工作机之间作为减速的传动装置。 减速器的应用 （1）圆柱齿轮减速器 按其齿轮传动的级数可分为单级、两级、三级减速器，单级、两级圆柱齿轮减速器如下图。 两级减速器 三级减速器 两级和两级以上减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式三种。圆柱齿轮减速器应用最广，传递的功率范围大（从很小到40000kw），圆周速度从很低到60-70m/s，且效率高。 减速器的应用 （2）单级圆锥齿轮减速器 用于输入轴与输出轴垂直相交的传动，传动比为1-5。当传动比大时可采用两级圆锥-圆柱齿轮减速器。由于锥齿轮精度加工比较困难，仅在传动布置需要时才采用。 减速器的应用 （3）蜗杆减速器 可分为蜗杆上置式及蜗杆下置式两种。一般采用蜗杆下置式，可保证良好的润滑。 减速器的应用 单级圆柱齿轮减速器的构造，减速器中的齿轮、轴、轴承和箱体都是重要的零件。 减速器的结构 2、减速器的结构 感谢观看 $$