1、第十二章 齿轮系（一）教学要求1、掌握定轴轮系，周转轮系传动比的计算2、熟练掌握轮系传动比的计算方法（二）教学的重点与难点1、定轴轮系转向判别，转化轮系法求解周转轮系传动比方法2、轮系的组成分析（三）教学内容12.1 定轴齿轮系传动比的计算 一、轮系的概念及分类1、轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为齿轮系。定轴轮系（普通轮系）周转轮系复合轮系 定+周（复杂轮系）周+周2、定轴齿轮系：齿轮系运转时各齿轮的轴线相对于机架保持固定称为定轴齿轮系。分为平面定轴齿轮系（图 12.1a）和空间定轴齿轮系（图 12.1b）两种。12.1 定轴齿轮系二、传动比(齿轮
2、系传动比) (首齿轮角速度) (末齿轮角速度)AKi AKi三、定轴轮系的传动比计算1、平面定轴轮系的传动比如图 12.1a 设齿轮 1 为首齿轮,齿轮 5 为末齿轮1212zi2332i 23443zi34545i 321543215543214532151 )( zzii 平面定轴轮系的传动比等于组成齿轮系的各对齿轮传动比的连乘积,也等于从动轮齿数连乘积与主动轮齿数连乘积之比。首末两齿轮转向相同还是相反取决于外啮合齿轮的对数。惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向（如本例中齿轮 4）公式推广得 连 乘 积各 对 齿 轮 主 动 轮 齿 数 的 连 乘 积各 对 齿 轮 从 动 轮 齿
3、数 的mKAi1当 为正值时，首末齿轮转向相同；当 为负值时，首末齿轮转向相反m1m外啮合的对数2、空间定轴轮系的传动比传动比计算公式同上，但由于各齿轮轴线不全互相平行，无法用正负来判断首末齿轮的转向，而要采用画箭头的方法。 （如图 12.1b）四、相关习题介绍图 12.2 所示为一平面定轴轮系，已知 ，齿轮 1、3、3、5204321zz同轴线，各齿轮均为标准齿轮。若已知轮 1 的转速为 ，求轮 5 的转速。min/1rn解：由图知齿轮 2 与齿轮 4 为惰轮，齿轮系中有两对外啮合齿轮，由公式得315351zni因齿轮 1、2、3 模数 m 相等，故它们之间的中心距关系为23zzm60021
4、3 同理可得 2435zz所以 min/160i/60153215 rrzn齿轮 5 与齿轮 1 转向相同12.2 行星齿轮系传动比的计算一、行星齿轮系的分类可以将具有一个自由度的行星齿轮系为简单行星齿轮系;具有两个自由度的行星齿轮系为差动齿轮系。也可分为平面行星齿轮系和空间行星齿轮系图 12.3 平面行星齿轮系二、行星齿轮系的构件行星轮行星架（系杆） 、中心轮基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）行星架绕之转动的轴线称为主轴线。三、行星齿轮系传动比的计算以差动轮系为例（转化机构法）及根据相对运动原理，假想对整个行星齿轮加上一个绕主轴线 OO 转动的公共角速度 H，各构件的
5、相对运动关系并不改变，但此时行星架 H 的 O 角速度变为 ，即相对静止不动，而齿轮 1、2、3 则成为绕定轴转动的齿轮，于是原0H行星齿轮系转化为假想的定轴齿轮系。该假想的定轴齿轮系称为原行星齿轮系的转化机构，如图12.3b 所示。转化机构各构件的转速如下：构件 转化后的转速 原有的转速齿轮 1 1H1齿轮 2 2 2齿轮 3 3H3系杆 H 0H13331Hzi将上式推广，可得 1mHAKi从 动 轮 齿 数 的 连 乘 积主 动 轮 齿 数 的 连 乘 积使用上式应注意：A、K、H 三个构件的轴线应互相平行，且 、 、 的值代入上式计算时必须带正、AKH负号。 AKi是行星齿轮系转化机构
6、的传动比，亦即齿轮 A、K 相对于行星架 H 的传动比,而H是行星齿轮系中两齿轮的传动比。AKi空间行星齿轮系的两齿轮 A、 K 和行星架 H 的轴线互相平行时，其转化机构传动比的大小仍可用上式，但其正、负号应采用在转化机构图上画箭头的办法来确定。举例：图示为一大传动比的减速器， ， ， ，10z21z20z39z求：输入件 H 对输出件 1 的传动比 Hi解：齿轮 1 为活动太阳轮齿轮 3 为固定太阳轮双联齿轮 22为行星轮H 行星架该齿轮系为仅有一个自由度的简单行星齿轮系 11130HHi i113Hii又 213190zi131Hii10Hi四、复合齿轮系传动比的计算如果齿轮系中既包含定
7、轴齿轮系，又包含行星齿轮系，或者包含几个行星齿轮系，则称为复合齿轮系。计算其传动比，应将复合齿轮系中的定轴齿轮系和行星齿轮系区别开，分别列出它们的传动比计算公式，最后联立求解。例：电动卷扬机减速器，已知 z1=24，z 2=48， ，z 3=90， ，z 4=30，z 5=8002203求 i1H解：（1）1，2-2，3，H 周转轮系3，4，5定轴轮系（2） 21331)(ziH3553i（3） 53H（4）联立 11i12.3 齿轮系的应用一、实现多分路传动二、获得大传动比传动三、实现换向传动四、实现变速传动五、用于对运动进行合成与分解12.4 其他新型齿轮传动装置简介一、摆线针轮行星传动主
8、要由与主动轴固联的偏心套 1，滚动轴承 2，具有摆线齿形的摆线轮 3（齿数为 Z1） ，与壳体机架固联的针齿销 4（齿数为 Z2） ，针齿套 5，等速传动机构 6 和机架 7 组成。摆线针轮行星传动机构结构简图 摆线针轮行星传动机构啮合原理图可以证明摆线针轮行星传动能保证传动比恒定不变， （ ）只能为 112z所以传动比为 12131zzi传动特点（1）传动比范围大。（2）承载能力强，传动平稳。（3）使用寿命长。（4）传动效率高。二、谐波齿轮传动它是通过波发生器所产生的连续移动变形波使柔性齿轮产生弹性变形，从而产生齿间相对位移而达到传动的目的。谐波齿轮传动有三个基本构件组成，即具有内齿的刚轮
9、1、可产生较大弹性变形的柔轮 2、波发生器 H。如图：由于柔轮比刚轮少（ ）个齿，故柔轮相对刚轮沿相反方向转动（ ）个齿的21z 21z角度，即反转 周，所以其传动比21z 21212/ziH特点：（1）传动机构体积小、重量轻、安装方便。（2）同时啮合的齿数多，采用高疲劳强度的特殊钢材，因而传动平稳，承载能力强。（3）摩擦损失小，传动效率高。（4）寿命受柔轮疲劳损伤的影响。12.5 减速器一、减速器的定义与分类是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动机与工作机之间的减速传动装置。大致分为三类：（1）齿轮减速器（圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、圆锥圆柱
10、减速器）（2）蜗杆减速器（圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器、蜗杆齿轮减速器）（3）行星减速器（渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、谐波齿轮减速器）二、常见减速器的主要类型、特点和应用1、齿轮减速器按级数可分为单级（i max=810） 、二级(i=850)、三级和多级按轴在空间的相互配置方式分立式和卧式按运动简图分为展开式、同轴式、分流式2、蜗杆减速器在外廓尺寸不大的情况下可获得很大的传动比。应用最广的单级蜗杆减速器，按蜗杆位置可分为上置蜗杆、下置蜗杆、侧置蜗杆，其传动比 i=1070。下图为二级蜗杆减速器。3、蜗杆齿轮减速器通常将蜗杆作为高速级，传动比 i=50130三、减速器传动比的分配按以下原则分配（1） 使各级传动的承载能力接近于相等。（2） 使其外廓尺寸和质量最小。（3） 使传动具有最小的转动惯量。（4） 使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。四、减速器的结构如图所示单级减速器，主要由齿轮、轴、轴承、箱体等组成，为保证箱体足够刚度和散热，常在其外壁制有加强肋，为方便制造、装配和使用，还设置有一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺、吊钩、起盖螺钉等。1 下箱体；2油面指示器；3上箱体；4透气孔；5检查孔盖；6吊环螺钉；7吊钩；8油塞；9定位销钉；10起盖螺钉孔（带螺纹）
