機械設計基礎輪系及減速器

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動。所有齒輪均作定軸轉動。（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.周轉輪系：周轉輪系：有一個有一個( (組組) )齒輪作行星運動。齒輪作行星運動。2K-H型周轉輪系型周轉輪系 22H13H321行星輪系（行星輪系（F=1 ）差動輪系差動輪系（F=2 ） 33K-H型周轉輪系型周轉輪系 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輪系，或者在輪系中既包含了定軸輪系又包含周轉輪系，或者包含了幾個周轉輪系的復雜輪系稱為混合輪系。包含了幾個周轉輪系的復雜輪系稱為混合輪系。511.2輪

2、系的傳動比計算輪系的傳動比計算 輪系的傳動比輪系的傳動比是指輪系中主動軸與從動軸的角速度是指輪系中主動軸與從動軸的角速度（或轉速）之比，用（或轉速）之比，用iab表示。下標表示。下標a、b分別為主動軸分別為主動軸和從動軸的代號，即和從動軸的代號，即 babaabnni 為了完整地描述主動軸與從動軸之間的傳動關系，計為了完整地描述主動軸與從動軸之間的傳動關系，計算傳動比時不僅要確定它的算傳動比時不僅要確定它的數值數值，而且要確定主、從動軸，而且要確定主、從動軸之間的之間的轉向轉向關系關系。 6 1 2z2z1i122 3z3z2i23 3 4z4z3i34 4 5z5z4 i45 1 5=i15

3、=總傳動比總傳動比各級從動輪齒數連乘積各級從動輪齒數連乘積各級主動輪齒數連乘積各級主動輪齒數連乘積結論結論1結論結論2惰輪的齒數不影響總傳動比的大小，惰輪的齒數不影響總傳動比的大小，1.傳動比大小的計算傳動比大小的計算但影響從動輪的轉向；但影響從動輪的轉向；結論結論3總傳動比各級傳動比連乘積?？倐鲃颖雀骷墏鲃颖冗B乘積。132435411.2.1 定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比713234452.首、末輪轉向關系的確定首、末輪轉向關系的確定1) )畫箭頭畫箭頭82.首、末輪轉向關系的確定首、末輪轉向關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：右手握向與蝸桿轉向一致，拇指方向為蝸桿轉向一致，拇指方向為蝸輪嚙合點的線速度方向。輪嚙合點的線速度方向。121) )畫箭頭畫箭頭9設輪系中有設輪系中有m對外嚙合齒輪，則對外嚙合齒輪，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。各級從動輪齒數的連乘積各級從動輪齒數的連乘積各級主動輪齒數的連乘積各級主動輪齒數的連乘積i總總 (-(-1) )m 21規(guī)定：各齒輪角速度為代數量，某一轉向為正，則另一轉規(guī)定：各齒輪角速度為代數量，某一轉向為正，則另一轉向為負；傳動比也為代數量。向為負；傳動比也為代數量。101.轉化輪系轉

5、化輪系 給整個周轉輪系施加一個的公共角速給整個周轉輪系施加一個的公共角速度度(-(-H H) )后所得到的定軸輪系。后所得到的定軸輪系。 H2= 2- H 構件構件 原角速度原角速度 轉化后的角速度轉化后的角速度2.轉化輪系角速度關系轉化輪系角速度關系：1 12 23 3H H H1= 1- H H3= 3- H HH= H- H=0 2H1311.2.2 周轉輪系的傳動比周轉輪系的傳動比11HHHi3113 13zz HH 313.轉化輪系傳動比計算轉化輪系傳動比計算4.真實輪系傳動比計算真實輪系傳動比計算1)差動輪系差動輪系(F=2) 1 、 n和和 H中有中有2個量已知，未知量可求；個量

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：計算公式中的）同理：計算公式中的“” ” 不得丟掉。不得丟掉。1） 1、 n、 H和和i1H均為代數量，有均為代數量，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。【解解】若若 z3=100100100991011 100001 100001 Hi1001 Hi本例說明：本例說明：1）周轉輪系的從動輪的轉向是算出來的；）周轉輪系的從動輪的轉向是算出來的；2）周轉輪系可輕易實現大傳動比。）周轉輪系可輕易實現大傳動比。213213111zzzziiHH H與與1轉向相同。轉向相同。H與與1轉向相反。轉向相反。1223H15【例例】 運動合成運動合成HHHnnnni 1331131 zz2/ )(31nnnH 321zzz 123H【解解】1611.2.3 復合輪系的傳動比復合輪系的傳動比 在計算復合輪系的傳動比時，顯

8、然不能簡單地采用定軸在計算復合輪系的傳動比時，顯然不能簡單地采用定軸輪系或周轉輪系的傳動比計算方法，而必須把它逐一分解為輪系或周轉輪系的傳動比計算方法，而必須把它逐一分解為基本的定軸輪系和周轉輪系，然后對各個基本輪系按各自的基本的定軸輪系和周轉輪系，然后對各個基本輪系按各自的計算方法分別列出其傳動比的計算式，并根據它們之間的組計算方法分別列出其傳動比的計算式，并根據它們之間的組合關系找出其運動聯(lián)系，最后求出所需的傳動比或轉速。合關系找出其運動聯(lián)系，最后求出所需的傳動比或轉速。 分解復合輪系首先要分解出分解復合輪系首先要分解出基本的周轉輪系基本的周轉輪系，其關鍵是，其關鍵是先找出軸線位置會變動的

9、行星輪，然后找出支承行星輪的先找出軸線位置會變動的行星輪，然后找出支承行星輪的系系桿桿（注意系桿不一定呈簡單的桿狀），以及軸線與系桿的回（注意系桿不一定呈簡單的桿狀），以及軸線與系桿的回轉軸線重合并且與行星輪相嚙合的定軸齒輪轉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、中心輪和系桿則構成一個基本的周轉輪系行星輪、中心輪和系桿則構成一個基本的周轉輪系。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）列傳動比方程列傳動比方程（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，找出所有周轉輪系；從行星輪入手，

10、找出所有周轉輪系；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, , 求傳求傳動比動比i15 ?！窘饨狻?-2-2 -3-5(H) 組成差動輪系組成差動輪系；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.列方程列方程差動輪系：差動輪系：定軸輪系：定軸輪系：3.聯(lián)立求解聯(lián)立求解11711759445551 nnnn14.6015 i1、5轉向相同。轉向相同355335 zznni（2）1171175 21325351513 zzzzn

11、nnni（1）531234【例例】已知已知z1=35，z3=97，z3=35，z5=97，求傳動比，求傳動比i15 ?！窘饨狻?-2-3-5 組成差動輪系；組成差動輪系；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.列方程列方程差動輪系差動輪系)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 實現大傳動比傳動實現大傳動比傳動 當

12、兩軸之間需要較大當兩軸之間需要較大的傳動比時，如果僅用一對的傳動比時，如果僅用一對齒輪傳動（如圖雙點劃線所齒輪傳動（如圖雙點劃線所示）則兩輪尺寸和齒數相差示）則兩輪尺寸和齒數相差很多，不僅機構外廓尺寸龐很多，不僅機構外廓尺寸龐大，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畫線圖中點畫線所示所示輪系，既可避免上述缺點，輪系，既可避免上述缺點，又可獲得較緊湊的結構又可獲得較緊湊的結構2311.3.2 實現相距較遠的兩軸之間的傳動實現相距較遠的兩軸之間的傳動用一對齒輪實現相距較遠的兩軸間的傳動（如圖中雙用一對齒輪實現相距較遠

13、的兩軸間的傳動（如圖中雙點劃線所示），其傳動機構較龐大，若改用如圖中點劃線所點劃線所示），其傳動機構較龐大，若改用如圖中點劃線所示輪系，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 實現變速與換向傳動實現變速與換向傳動下圖所示為汽車變速箱的傳動簡圖，軸下圖所示為汽車變速箱的傳動簡圖，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種不同轉速及換向傳動。種不同轉速及換向傳動。 2511.3.4 實現多路傳動實現多

14、路傳動2611.3.5 實現運動的合成和分解實現運動的合成和分解2711.3.6 實現結構緊湊的大功率傳動實現結構緊湊的大功率傳動 采用行星輪系作動力傳動時，通常都采用內嚙合以便充采用行星輪系作動力傳動時，通常都采用內嚙合以便充分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機構尺寸非常分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機構尺寸非常緊湊。輪系中均勻分布的幾個行星輪共同承受載荷，行星輪緊湊。輪系中均勻分布的幾個行星輪共同承受載荷，行星輪公轉產生的離心慣性力與齒廓嚙合處的徑向力相平衡，受力公轉產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，采用行星輪系或復合輪系能做到結構尺寸更小，傳遞的功率更大。或復合輪系能做到結構尺寸更小，傳遞的功率更大。 28 1. 定軸輪系減速器定軸輪系減速器 按傳動件的結構特點劃分為按傳動件的結構特點劃分為: :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。 按嚙合齒輪的對數劃分按嚙合齒輪的對數劃分為為: :單級、兩級、三級和多級減速器。單級、兩級、三級和多級減速器。 按照傳動的布置形式劃分按照傳動的布置

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減速器的類型和特點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算器、行星擺線針輪減器外，還有漸開線少齒差行星齒輪計算器、行星擺線針輪減速器、諧波減速器等。速器、諧波減速器等。 特點特點 尺寸小、重量輕，傳動效率高尺寸小、重量輕，傳動效率高( (單級可達單級可達96%99%) 傳動比范圍廣，傳動功率大等。傳動比范圍廣，傳動功率大等。 制造精度要

17、求較高，結構比較復雜。制造精度要求較高，結構比較復雜。3011.4.2 減速器的基本結構減速器的基本結構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 定軸輪系傳動比定軸輪系傳動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整墊片調整墊片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油標尺油標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簡介

18、三環(huán)減速器和諧波齒輪傳動簡介1. 三環(huán)減速器三環(huán)減速器 三環(huán)減速器的基本結構及原理見下圖，主要由兩根帶三環(huán)減速器的基本結構及原理見下圖，主要由兩根帶有有3個互成個互成120偏心轉臂的高速軸、偏心轉臂的高速軸、3片內齒環(huán)板和一根片內齒環(huán)板和一根低速大齒輪軸組成。減速時，高速軸帶動低速大齒輪軸組成。減速時，高速軸帶動3片傳動環(huán)板內片傳動環(huán)板內齒輪作互成齒輪作互成120相位差的平面運動，內齒輪與低速軸上相位差的平面運動，內齒輪與低速軸上的外齒輪嚙合實現大傳動比。齒形一般為漸開線的外齒輪嚙合實現大傳動比。齒形一般為漸開線。 362. 諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動 諧波齒輪傳動是利用行星輪系傳動的原理發(fā)展起來的一種新型傳動，是一種諧波齒輪傳動是利用行星輪系傳動的原理發(fā)展起來的一種新型傳動，是一種少齒差行星傳動。少齒差行星傳動。 如圖所示，諧波齒輪傳動由波發(fā)生器如圖所示，諧波齒輪傳動由波發(fā)生器4 4、柔輪、柔輪3 3和剛輪和剛輪1 1三個基本構件組成。波三個基本構件組成。波發(fā)生器發(fā)生器4 4的長度大于柔輪的長度大于柔輪3 3的直徑，當波發(fā)生器裝入柔輪內孔后，柔輪就變成橢圓的直徑，當波發(fā)生器裝入柔輪內孔后，柔輪就變成橢圓形。橢圓長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。橢圓長軸處的輪