第十二章 齿轮系与减速器

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1、第十二章第十二章 齿轮系与减速器齿轮系与减速器通过本章学习具备机械中齿轮系与减速器的基本知识。了解定轴轮系和周转轮系的组成和运动特点，能判断一个已知轮系是属于何种轮系；掌握定轴齿轮系的传动比计算方法及轮系中各个齿轮的转动方向的判别，会确定主、从动轮的转向关系；了解各类轮系的功能； 掌握减速器的基本知识。 4.5 4.5 齿轮系的应用齿轮系的应用 4.4 4.4 组合周转齿轮系的传动比组合周转齿轮系的传动比 4.3 4.3 周转齿轮系的传动周转齿轮系的传动比比4.2 4.2 定轴齿轮系的传动定轴齿轮系的传动比比4.1 4.1 齿轮系的分类齿轮系的分类 4.6 4.6 减速器减速器第一节齿轮系的分

2、类与功用第一节齿轮系的分类与功用 齿轮系齿轮系:由多对齿轮组成的传动系统由多对齿轮组成的传动系统轮系传动时，根据各齿轮轴线的位置是否固定，可分为定轴轮系（如图8-1所示）和周转轮系（如图8-2所示）两大类。4.1 齿轮系的分类轮系的功用大致可归纳为以下几个方面：如图8-3所示。23如图8-4所示为三星换向机构。以汽车为例，如图8-5所示。4.1.1 4.1.1 定轴齿轮系定轴齿轮系 齿轮系运转时，各齿轮的轴线相对于机架的位置都齿轮系运转时，各齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定不变的。是固定不变的。 平面定轴齿轮系（平面定轴齿轮系（1 1） 平面定轴齿轮系（平面定轴齿轮系（2 2）空间定轴齿轮系

3、空间定轴齿轮系 4.1.2 4.1.2 周转齿轮系周转齿轮系 齿轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线转动齿轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线转动基本周转齿轮系由三个活动构件组成基本周转齿轮系由三个活动构件组成行星齿轮行星齿轮：既作自转又作公转的齿轮：既作自转又作公转的齿轮2 2行星架（系杆）行星架（系杆） ：支持并带动行星轮：支持并带动行星轮 转动的构件转动的构件H H中心轮（太阳轮）中心轮（太阳轮）：与行星轮啮合且：与行星轮啮合且 轴线位置固定的齿轮轴线位置固定的齿轮1 1、3 3注意：单一周转齿轮系中行星架与两个中注意：单一周转齿轮系中行星架与两个中心轮的

4、几何轴线必须重合，否则不能转动心轮的几何轴线必须重合，否则不能转动周转齿轮系可根据其自由度的不同分为两类周转齿轮系可根据其自由度的不同分为两类 行星齿轮系行星齿轮系 有一个中心轮固定不动，有一个中心轮固定不动，自由度等于自由度等于1 1 差动齿轮系差动齿轮系 两个中心轮均不固定，两个中心轮均不固定，自由度等于自由度等于2 2 差动齿轮系（差动齿轮系（1 1）差动齿轮系（差动齿轮系（2 2） 4.1.3 4.1.3 组合周转齿轮系组合周转齿轮系 即包含有定轴齿轮系，又包含有周转齿轮系，或者是由即包含有定轴齿轮系，又包含有周转齿轮系，或者是由几个单一周转齿轮系组成几个单一周转齿轮系组成 。 定轴齿

5、轮系十周转齿轮系（定轴齿轮系十周转齿轮系（1 1） 定轴齿轮系十周转齿轮系（定轴齿轮系十周转齿轮系（2 2） 4.2 定轴齿轮系的传动比传动比传动比: :齿轮系中首末两轮的转速（或角速度）之比齿轮系中首末两轮的转速（或角速度）之比 ，用用“ ”表示。表示。 ki1Ki1kkknni111确定传动比，包括两方面的内容：确定传动比，包括两方面的内容：1 1、计算其传动比的大小；、计算其传动比的大小；2 2、确定其输入轴与输出轴转向之间的关系。、确定其输入轴与输出轴转向之间的关系。一对圆柱齿轮组成的传动可视为最简单的齿轮系一对圆柱齿轮组成的传动可视为最简单的齿轮系 ，其传动比为，其传动比为 1221

6、12zznni外啮合传动，两轮转向相反，取外啮合传动，两轮转向相反，取“一一”号号内啮合传动，两轮转向相同，取内啮合传动，两轮转向相同，取“十十”号号 如图所示的定轴齿轮系中，设轴如图所示的定轴齿轮系中，设轴I I为输入轴，轴为输入轴，轴V V为输出轴，各轮为输出轴，各轮的齿数为：的齿数为：Z1、Z2、Z2、Z3、Z3、Z4、Z5，各轮的转速分别为：，各轮的转速分别为：n1、n2 、n2 、n3、n3、n4 、n5，求该齿轮系的传动比，求该齿轮系的传动比i15。 在齿轮系中，在齿轮系中，2 2轮与轮与2 2轮及轮及3 3轮与轮与3 3轮共轴线轮共轴线双联齿轮双联齿轮 n2 = n2 、n3=n

7、3 齿轮系的传动比可由各对齿轮的传动比求出齿轮系的传动比可由各对齿轮的传动比求出 312411512 2 3 3 4 452345535241234323451234()()()()( 1)nn nnnii iiinnnnnzzzzzzzzz z z zz z z z 传动比为负值，表明轮传动比为负值，表明轮l l与轮与轮5 5转向相反。转向相反。由啮合关系依次画出各轮转向箭头也可确定传由啮合关系依次画出各轮转向箭头也可确定传动比的正、负值。动比的正、负值。 11( 1)1mkkik 齿轮 至 间各从动轮齿数连乘积齿轮 至 间各主动轮齿数连乘积 图中齿轮图中齿轮4 4，同时与两个齿轮啮合，故其

8、齿数不影响传动比的大，同时与两个齿轮啮合，故其齿数不影响传动比的大小，只起改变转向的作用，这种齿轮称为介轮或惰轮。小，只起改变转向的作用，这种齿轮称为介轮或惰轮。 推广到一般定轴齿轮系，设轮推广到一般定轴齿轮系，设轮1 1为首轮，轮为首轮，轮k k为末轮，该齿轮系为末轮，该齿轮系的传动比为的传动比为 转转向向?大大小小?首末二轴转向关系判别：首末二轴转向关系判别：1 平面定轴齿轮系平面定轴齿轮系: 按外啮合次数按外啮合次数m，用，用(1)m判断。判断。2 空间定轴轮系空间定轴轮系: 由啮合关系依次画出各轮转向箭头来确定。由啮合关系依次画出各轮转向箭头来确定。 求：求：n4 4=?=?解：解：如

9、图所示，已知如图所示，已知n1=500r/min,=500r/min,Z1=20,Z2=40,Z3=30,Z4=50。例例1 1：241114134405010( 1)20303nZ ZinZ Z min41315010rnn 传动比为负值，说明传动比为负值，说明n4与与n1转向相反。转向相反。n4的转向也可按啮合关系在图中画转向箭头判断。的转向也可按啮合关系在图中画转向箭头判断。例例2 2：如图所示，已知如图所示，已知: :1=20rad/s，Z1=Z3=10，Z2=Z4=15，Z5=Z6=8。求：。求：6 6 = =？解：解： 6 的方向只能在图中按啮合关系画的方向只能在图中按啮合关系画箭

10、头判断，如图所示。箭头判断，如图所示。24611613562.25ZZZiZZZ168.892.25rad s4.3 4.3 周转齿轮系的传动比周转齿轮系的传动比 周转齿轮系的传动比不能直接计算，可将整个周转齿轮系周转齿轮系的传动比不能直接计算，可将整个周转齿轮系加上一个与系杆加上一个与系杆H的转速大小相等、方向相反的公共转速的转速大小相等、方向相反的公共转速 (nH) )，使其转化为假想的定轴轮系。，使其转化为假想的定轴轮系。 Ki1转化前的周转轮系转化前的周转轮系 Ki1转化后原周转轮系变成定轴轮系转化后原周转轮系变成定轴轮系 0 HHHHnnn123H构件构件原机构原机构转化机构转化机构

11、(定轴定轴)n1n2n3nHHHnnn 11HHnnn 22HHnnn 33转化前后机构中各转化前后机构中各构件转速构件转速既然周转齿轮系的转化机构是定轴齿轮系，所以转化机构的传既然周转齿轮系的转化机构是定轴齿轮系，所以转化机构的传动比可用求解定轴齿轮系传动比的方法求得动比可用求解定轴齿轮系传动比的方法求得 Hi13HHnn31HHnnnn 3113212( 1)zzzz 13zz 式中，负号表示轮式中，负号表示轮l l与轮与轮3 3在转化机构中的转向相反。在转化机构中的转向相反。 GK( 1)HHmGGHGKHKKHnnninnnGK 齿轮 、 间所有从动轮齿数连乘积齿轮 、 间所有主动轮齿