第十一章 輪系和減速器

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

FundamentalsofMachine-Design參考書目：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，陳立德，高等教育出版社

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，石固歐，高等教育出版社主編：陳云飛盧玉明

（第七版）2024/6/14§11-1定軸輪系§11-2行星輪系的傳動(dòng)比§11-3減速器§11-4各種機(jī)械傳動(dòng)的比較

第十一章輪系、減速器

§11-1定軸輪系根據(jù)輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置關(guān)系是否變動(dòng)，可以將輪系分為以下兩大類：定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。1、定軸輪系：在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，各輪幾何軸線的位置相對于機(jī)架是固定不動(dòng)的輪系稱為定軸輪系，如右圖所示。定軸輪系2024/6/14定軸輪系(2/5)2、行星輪系：在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，若其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置相對于機(jī)架不固定，而是繞著其他齒輪的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系，如右圖所示。2024/6/143、定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算定軸輪系(3/5)2024/6/14上式表明：定軸輪系的傳動(dòng)比等于該輪系中各齒輪副傳動(dòng)比的連乘積；也等于各對嚙合齒輪中從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與各對嚙合齒輪中主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比。以上結(jié)論可以推廣到一般情況。設(shè)輪1為起始主動(dòng)輪，輪K為最末從動(dòng)輪，則定軸輪系始末兩輪傳動(dòng)比數(shù)值計(jì)算的一般公式為：當(dāng)首輪與末輪的軸線平行時(shí)，可以在傳動(dòng)比數(shù)值前冠以正、負(fù)號，表示轉(zhuǎn)向與首輪轉(zhuǎn)向相同或相反。兩輪轉(zhuǎn)向相同時(shí)，傳動(dòng)比為“+”；兩輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，傳動(dòng)比為“-”。因此，平行二軸間的定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式為定軸輪系(4/5)2024/6/144、定軸輪系的應(yīng)用1）可獲得大的傳動(dòng)比2）可連接相距較遠(yuǎn)的兩軸3）可獲得多種傳動(dòng)比的傳動(dòng)4）可改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向定軸輪系(5/5)2024/6/14§11-2行星輪系的傳動(dòng)比基本構(gòu)件：周轉(zhuǎn)輪系中，中心輪和行星架H均繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所以一般都以太陽輪和系桿作為運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的輸入或輸出構(gòu)件，稱為基本構(gòu)件。名詞術(shù)語太陽輪(中心輪)：軸線位置固定的齒輪。常用K表示。如1、3.行星輪：軸線位置變動(dòng)的齒輪，既繞自己的軸線作自轉(zhuǎn)又繞太陽輪作公轉(zhuǎn)，所以稱作行星輪。（如地球）如2.行星架(又稱系桿或轉(zhuǎn)臂)：支持行星輪的構(gòu)件，常用H表示。2024/6/14行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(2/6)二、周轉(zhuǎn)輪系的分類：普通行星輪系：自由度F＝1的周轉(zhuǎn)輪系。差動(dòng)輪系：自由度F＝2的周轉(zhuǎn)輪系。2024/6/14三、行星輪系的傳動(dòng)比行星輪系與定軸輪系的根本區(qū)別是：行星輪系中有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的系桿，因此使行星輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。因此，行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算不能直接按定軸輪系傳動(dòng)比的求法來計(jì)算。行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(3/6)2024/6/14但如果能使行星架固定不動(dòng)，并保持行星輪系中各個(gè)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)不變，則行星輪系就轉(zhuǎn)化為一個(gè)假想定軸輪系，便可列出圖11-6該假想定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算式，從而求出行星輪系的傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)化輪系法：根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，假想給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度(-nH)，各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變，但此時(shí)系桿的角速度就變成了nH-nH=0，即系桿可視為靜止不動(dòng)。于是，行星輪系就轉(zhuǎn)化成了一個(gè)假想的定軸輪系，這個(gè)假想的定軸輪系稱為原來行星輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)化輪系）。輪系轉(zhuǎn)化的本質(zhì)就是反轉(zhuǎn)法，即以不同構(gòu)件作運(yùn)動(dòng)參照系，這種原理應(yīng)用很廣。行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(4/6)2024/6/14轉(zhuǎn)化前后各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速見下表。構(gòu)件原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速構(gòu)件原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速12n1n2n1H=n1-nHn2H=n2-nH3Hn3nHn3H=n3-nHnHH=nH-nH=0轉(zhuǎn)化輪系是定軸輪系，可按定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算方法對轉(zhuǎn)化輪系進(jìn)行求解。在任一行星輪系中，當(dāng)任意兩輪G、K及行星架H回轉(zhuǎn)軸線平行時(shí)，則其轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的一般計(jì)算式為行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(5/6)2024/6/14上式建立了nG、nK、nH與各輪齒數(shù)之間的關(guān)系。在進(jìn)行輪系傳動(dòng)比計(jì)算時(shí)，各輪齒數(shù)為已知，故在nG、nK、nH中只要已知其中任意兩個(gè)轉(zhuǎn)速(含大小和轉(zhuǎn)向)就可以確定第三個(gè)轉(zhuǎn)速(大小和轉(zhuǎn)向)，從而可間接地求出周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件之間的傳動(dòng)比。行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算(6/6)2024/6/14例1在圖示的周轉(zhuǎn)輪系中，已知：z1=z2=30，z3=90，n1=1r/min，n3=－1r/min（設(shè)逆時(shí)針為正）。求：nH及i1H。解：轉(zhuǎn)化輪系主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)臂H與齒輪1轉(zhuǎn)向相反齒輪3的絕對速度轉(zhuǎn)臂H與齒輪1轉(zhuǎn)向相反2024/6/14例2在右圖所示的雙排外嚙合行星輪系中，已知各輪齒數(shù)z1＝100、z2＝101、z2’＝100、z3＝99。試求傳動(dòng)比iH1。解在此輪系中，由于齒輪3和機(jī)架固定在一起，即n3＝0。轉(zhuǎn)化輪系齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)向相同。2024/6/14§11-3減速器一、減速器的型式1、按齒輪的類型分：圓柱齒輪減速器、圓錐減速器、蝸桿蝸輪減速器、圓錐-圓柱減速器。2、按齒輪的對數(shù)分：單級兩級三級2024/6/143、按功率傳遞路線分：展開式、分流式、同軸式。二、減速器的結(jié)構(gòu)與潤滑