第14章 轮系、减速器

1、第十四章第十四章 轮系、减速器轮系、减速器 学习要求学习要求 学习内容学习内容 思考题与习题思考题与习题 学习内容学习内容 学习要求学习要求 1 1了解轮系的类型与功用；了解轮系的类型与功用； 2 2掌握定轴轮系传动比的计算和齿轮掌握定轴轮系传动比的计算和齿轮 传动方向的确定；传动方向的确定； 3 3掌握简单周转轮系传动比计算（反掌握简单周转轮系传动比计算（反 转法）；转法）； 4.4.了解减速器类型和工作原理了解减速器类型和工作原理. . 在轮系运转时，在轮系运转时， 其各轮轴线相对机其各轮轴线相对机 架的位置都是固定架的位置都是固定 的。如图示。的。如图示。 在平面定轴轮系中，在平面定轴轮

2、系中， 所有齿轮的轴线均平所有齿轮的轴线均平 行；如图行；如图(1)(1)。 在空间定轴轮系在空间定轴轮系 中，所有齿轮的轴线中，所有齿轮的轴线 不一定都平行。如图不一定都平行。如图 (2)(2)。 1 2 3 4 轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴 线绕其他固定轴线作回转运动。如图所示。线绕其他固定轴线作回转运动。如图所示。 几何轴线是运动的，至少有几何轴线是运动的，至少有 一个或有多个。如图中一个或有多个。如图中2 2构件。构件。 与行星轮啮合的齿轮与行星轮啮合的齿轮, ,用用“K K” 表示。表示。 最多有两个；特殊时有最多有两个；特殊时有 一个。一个。

3、 如图中如图中1 1、3 3构件。构件。 持行星轮的构件。用持行星轮的构件。用“H H” 表示。只有一个。表示。只有一个。 1 2 3 4 H OO 在轮系中，既包含定轴轮系部分，又包含周转在轮系中，既包含定轴轮系部分，又包含周转 轮系部分；或是由几个基本周转轮系组成的轮系。轮系部分；或是由几个基本周转轮系组成的轮系。 4 1 2 3 H 5 1 2 3 H1 4 5 6 H2 1 2 Z1 Z2 12 12 21 Z i Z 2 Z2 1 Z1 i Z Z 1 2 1 2 2 1 n 1 n2 i Z Z 1 2 1 2 2 1 n 1 n2 i Z Z 1 2 1 2 2 1 15i 1

4、2 2 1 12 Z Z n n i 2 3 3 2 32 Z Z n n i 3 4 4 3 43 Z Z n n i 4 5 5 4 45 Z Z n n i 44 33 22 ;nnnnnn )()()( 4 5 3 4 2 3 1 2 5 4 4 3 3 2 2 1 45433212 Z Z Z Z Z Z Z Z n n n n n n n n iiii 3 2 1 532 4321 5432 5 1 15 ZZZ ZZZ ZZZZ ZZZZ n n i 即即 “- -”表示表示1 1轴与轴与5 5轴转向相反。如图示。轴转向相反。如图示。 从从式式中中可可见见：是是每每对对齿齿轮轮中

5、中从从动动齿齿轮轮的的齿齿 数数；是是主主动动齿齿轮轮的的齿齿数数，定定轴轴轮轮系系的的传传动动比比 为为从从动动齿齿轮轮齿齿数数积积与与主主动动齿齿轮轮的的齿齿数数积积之之比比。 ZZZ ZZZ 235 123 , , 大小并不影响传动比的数值，只改变大小并不影响传动比的数值，只改变 传动方向。这种齿轮称为惰轮。传动方向。这种齿轮称为惰轮。 Z4 积积所所有有主主动动齿齿轮轮齿齿数数的的乘乘 积积所所有有从从动动齿齿轮轮齿齿数数的的乘乘 m k k n n i) 1( 1 1 公式中齿数比前符号的确定：公式中齿数比前符号的确定： 1 1、平面定轴轮系：用、平面定轴轮系：用 定或画箭头；定或画

6、箭头； 2 2、空间定轴轮系：在图中画箭头，若、空间定轴轮系：在图中画箭头，若A A、B B 轴平行，判断后将符号轴平行，判断后将符号 标在齿数比前。标在齿数比前。 ()1 m 例例1 1 如图所示定轴轮系，如图所示定轴轮系， 已知各轮齿数已知各轮齿数z z1 1= =z z2 2=20=20， z z2 2=60=60，z z3 3=30=30，z z4 4=80=80。 试求传动比试求传动比i i14 14。 。 解：解： 22341 14 41 23 60 30 80 i112 20 20 30 () z z zn nz z z o4 1 2 3 2 o1o3 o2 4 例例2 2 在如

7、图所示的轮系中在如图所示的轮系中, ,齿轮齿轮1 1、3 3、3 3、5 5同同 轴线，已知轴线，已知20 4 321 zzzz 各齿轮均为标准齿轮。若已知轮各齿轮均为标准齿轮。若已知轮1 1的转速的转速 n n1 1=1440r/min=1440r/min，求轮，求轮5 5的转速的转速n n5 5。 解：解： 该齿轮系为一平面定轴齿该齿轮系为一平面定轴齿 轮系，齿轮轮系，齿轮2 2和和4 4为惰轮，齿为惰轮，齿 轮系中有两对外啮合齿轮，轮系中有两对外啮合齿轮， 根据公式可得根据公式可得 31 53 2 5 1 15 ) 1( zz zz n n i 因齿轮因齿轮1 1、2 2、3 3的模数相

8、等，的模数相等， 故它们之间的中心距关系为故它们之间的中心距关系为 )( 2 )( 2 2321 zz m zz m 1 2 3 3 5 4 60202202 213 zzz 同理：同理： 534 2 zzz 所以：所以： 3 1 2 51 35 1 () z z nn z z 为正值，说明齿轮为正值，说明齿轮5 5与齿轮与齿轮1 1转向相同转向相同。 5 n 2321 zzzz因此：因此： 例例2 2续续 20 20 1440 60 60 160 /min /min r r 1 2 3 3 5 4 202 20 60 15i i15 1 5 Z Z Z Z Z Z 235 123 （齿数比前

9、符号的确定，在图中标箭头。）（齿数比前符号的确定，在图中标箭头。） i Z Z Z Z Z Z 15 235 123 对定轴轮系，无论是平面还是空间定对定轴轮系，无论是平面还是空间定 轴轮系，传动比数值大小计算，均用公式轴轮系，传动比数值大小计算，均用公式 齿数比前一定有符号齿数比前一定有符号, , 用用 求或在图中画箭头两种方式获得；求或在图中画箭头两种方式获得；()1 m 一般情况下传动比数值一般情况下传动比数值 前不能有符号前不能有符号, ,各轮转向在图中画箭头表示各轮转向在图中画箭头表示; ; 特殊时（当首末两轴平行时），特殊时（当首末两轴平行时）， 传动比数值传动比数值 前一定有符号

10、，此符号只能通过在图中画箭前一定有符号，此符号只能通过在图中画箭 头的方法获得。头的方法获得。 积积所所有有主主动动齿齿轮轮齿齿数数的的乘乘 积积所所有有从从动动齿齿轮轮齿齿数数的的乘乘 m k k n n i) 1( 1 1 1 2 3 H () H 1 2 3 H 1 2 3 H 1 2 3 H () H 1 2 3 H 1 2 3 H 11 H H 22 H H 33 H H HH 0 11 1 1 ( 1) 1 H H H kH kH k m i kZ kZ 被 主 转化机构中、 间所有被动齿数积 转化机构中、 间所有主动齿数积 ki H k 、中的1 1 ， k H k ii 11

11、H k i1 k i1 1 2 3 H 例例4 4：已知：下图轮系中各轮齿数。求：已知：下图轮系中各轮齿数。求： i H1 ? 解：解： 由转化机构可得由转化机构可得 i H H H H 13 1 3 1 3 Z Z A 3 1 () 3 0 ()Ai Z Z H 式式 得得 ： 1 1 3 1 i Z Z H1 3 1 1 例例5 5：图图示示轮轮系系中中, ,已已知知: :Z Z1 2 231 100101 10099 , ,? Z ZZiH。求求: : Z 1 Z 2 Z 2 Z 3 H 解解: : i Z Z Z Z H H H 13 1 3 23 12 3 0 代代入入上上式式： 1

12、 10199 100100 1 H i H1 1 9999 10000 iH H 1 1 10000 如如将将Z Z 改改为为则则: : 3 100, i H H HH 13 1 3 1 101100 100100 1 10100 10000 ; i H 1 100 例例6 6： 图示轮系中,已知:Z图示轮系中,已知:Z 轮轮 123 1 3 3090 11 ZZ nnrpm n H , , :? 与系杆转速均为与系杆转速均为且转向相且转向相 反。求反。求 Z1 H Z2 Z3 解解: :i nn nn Z Z H H H 13 1 3 3 1 nn nn H H 1 3 90 30 3 令令

13、转转向向为为正正为为负负。nnH 1 , 则则 : () () 11 1 3 3 n nn H3 5 3 ()与与同同 向向 令令转转向向为为正正为为负负。nn H , 1 则则 : 11 1 3 3 n nnH 3 5 3 ()与与同同向向 例例7 7：图图示示轮轮系系中中 已已知知 求求 ,:,. :? ZZZ i H 132 1 4030 Z1 Z 2 Z 3 H 解解: : i Z Z H H H 13 1 3 3 1 11 1 H i H H 1 1 2 设转速设转速 为正，因为正，因 的的 转向与转向与 相反，故转速相反，故转速 为负，则为负，则 1 n 3 n 3 n 1 n 负

14、号表示负号表示 的转向与的转向与 相反，而与相反，而与 相同。相同。 例例8 8 如图所示的差动轮系中，各轮的齿数如图所示的差动轮系中，各轮的齿数 为：为： ， ， ， 。已知。已知 ， 。转向如图上箭。转向如图上箭 头所示。求行星架头所示。求行星架H H的转速的转速 。 1 200r/minn 3 50r/minn 1 n 123 1 13 312 (1) HH H zznn i nnzz 2002560 501520 H H n n 8.33r/min H n H n3 n H n 1 15z 2 25z 2 20 z 3 60z 解解: : 从而从而 解得解得 1 23 H 2 n1 n

15、3 由于双联齿轮由于双联齿轮 绕轴线绕轴线 自转和绕轴线自转和绕轴线 公转，公转， 故是行星轮。故是行星轮。 解：当手动链轮解：当手动链轮 转动时转动时, , 齿轮齿轮1 1推动齿轮推动齿轮2 2，使齿轮，使齿轮 在固定的内齿轮在固定的内齿轮3 3内滚动，内滚动， 从而带动起重链轮从而带动起重链轮 。 例例9 9 如图所示的手动葫芦中，已知各轮齿数：如图所示的手动葫芦中，已知各轮齿数： ， ， ， 。求手动链轮。求手动链轮 和起重链轮和起重链轮 的传动比的传动比 。 H SH i 2 z28 2 z14 3 z54 1 z12 S S 2 22 2 O H O H VI V IV 1 1 2

16、2 5 4 3 2 1 6 H 1 2 3 4 a 1 4 a 2 3 Z1 Z 2 Z3 H 在在该该轮轮系系中中：ZZ 13 i nn nn Z Z H H H 13 1 3 3 1 1 nnn H 1 2 13 () 1 2 2 3 4 H 5n1n3 r ZZnn H134 ,. i nn nn Z Z 13 4 14 34 3 1 1 nnnH 13 n nrLrL 13 () () n rL r n n rL r n 1434 ; 减速器：减速器： 一一种由封闭种由封闭 在刚性壳体内的在刚性壳体内的 一对或几对齿轮一对或几对齿轮 传动、蜗杆传动、传动、蜗杆传动、 齿轮齿轮- -蜗杆

17、传动蜗杆传动 所组成的独立部所组成的独立部 件，常用作原动件，常用作原动 件与工作机之间件与工作机之间 的减速传动装置。的减速传动装置。 减速器减速器 减速器减速器 减速器分类：减速器分类： 齿轮减速器齿轮减速器 蜗杆减速器蜗杆减速器 行星减速器行星减速器 圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器 圆锥齿轮减速器圆锥齿轮减速器 圆锥圆锥圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器 圆柱蜗杆减速器圆柱蜗杆减速器 圆弧齿蜗杆减速器圆弧齿蜗杆减速器 锥蜗杆减速器锥蜗杆减速器 蜗杆蜗杆齿轮减速器齿轮减速器 渐开线行星齿轮减速器渐开线行星齿轮减速器 摆线齿轮减速器摆线齿轮减速器 谐波齿轮减速器谐波齿轮减速器 常见减速器的主要类型、

18、特点及应用常见减速器的主要类型、特点及应用 1.1.齿轮减速器齿轮减速器 减速器减速器 减速器减速器 减速器减速器 2.2.蜗杆减速器蜗杆减速器 减速器减速器 蜗杆减速器装配蜗杆减速器装配 减速器减速器 . .蜗杆蜗杆- -齿轮减速器齿轮减速器 减速器减速器 减速器减速器 齿轮蜗杆减速器齿轮蜗杆减速器 减速器传动比的分配减速器传动比的分配 使各级传动的承载能力接近于相等使各级传动的承载能力接近于相等 使减速器的外廓尺寸和质量最小使减速器的外廓尺寸和质量最小 使传动具有最小的传动惯量使传动具有最小的传动惯量 使各级传动中大齿轮的浸油深度使各级传动中大齿轮的浸油深度 大致相等大致相等 减速器减速器

19、 减速器的结构减速器的结构 1 1下箱体下箱体 2 2油标指示器油标指示器 3 3上箱体上箱体 4 4透气孔透气孔 5 5检查孔盖检查孔盖 6 6吊环螺钉吊环螺钉 7 7吊钩吊钩 8 8油塞油塞 9 9定位销钉定位销钉 1010起盖螺钉孔起盖螺钉孔 减速器减速器 减速器的装拆减速器的装拆 一、拆卸过程分解一、拆卸过程分解二、装配过程分解二、装配过程分解 1.减速器结构总览减速器结构总览 2.拆去轴承端盖拆去轴承端盖 3.移去联接螺栓移去联接螺栓 4.移去上盖移去上盖 5.拆去上盖部装拆去上盖部装 6.观察齿轮啮合旋转观察齿轮啮合旋转 7.拆去各轴拆去各轴 8.拆卸输入轴部装拆卸输入轴部装 9.

20、拆卸中间轴部装拆卸中间轴部装 10.拆卸输出轴部装拆卸输出轴部装 11.拆卸底座部装拆卸底座部装 1.装配底座部装装配底座部装 2.装配输出轴部装装配输出轴部装 3.装配中间轴部装装配中间轴部装 4.装配输入轴部装装配输入轴部装 5.安装各轴安装各轴 6.观察齿轮啮合旋转观察齿轮啮合旋转 7.安装上盖部装安装上盖部装 8.安装上盖安装上盖 9.安装联接螺栓安装联接螺栓 10.安装轴承端盖安装轴承端盖 减速器减速器 1.1.齿轮的润滑方式齿轮的润滑方式 V12m/s喷油润滑喷油润滑 减速器的润滑减速器的润滑 减速器减速器 减速器中的滚动轴承减速器中的滚动轴承润滑方式主要润滑方式主要 有脂润滑、油

21、润滑两种。有脂润滑、油润滑两种。 2.2.轴承的润滑方式轴承的润滑方式 当浸油齿轮的圆周速度当浸油齿轮的圆周速度 时，时， 轴承脂润滑。轴承脂润滑。 2m/s 当浸油齿轮的圆周速度当浸油齿轮的圆周速度 时，轴时，轴 承油润滑，靠飞溅到箱盖壁上的润滑油经特制承油润滑，靠飞溅到箱盖壁上的润滑油经特制 的油槽汇集到轴承中。的油槽汇集到轴承中。 2m/s 减速器减速器 一、无级变速特点：一、无级变速特点： 从动轮转速改变时无需停车，且转速改从动轮转速改变时无需停车，且转速改 变过程平稳、连续。变过程平稳、连续。 二、无级变速主要型式：二、无级变速主要型式： 1、 相互垂直的两轴间的无级变速传动相互垂直

22、的两轴间的无级变速传动 2、平行轴间的无级变速传动平行轴间的无级变速传动 11-5 11-5 机械无级变速传动机械无级变速传动 滚轮滚轮- -平盘无级变速平盘无级变速 ： 机械无级变速传动机械无级变速传动 块带式无级变速器块带式无级变速器 机械无级变速传动机械无级变速传动 传动型式传动型式带传动带传动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动链传动链传动 主要优点主要优点 中心距变化范中心距变化范 围大，结构简围大，结构简 单，传动平稳，单，传动平稳， 能缓和冲击振能缓和冲击振 动，能起安全动，能起安全 装置作用装置作用 外廓尺寸小，外廓尺寸小， 传动比准确，传动比准确， 效率高，寿命效率高，寿命 长长

23、 外廓尺寸小，外廓尺寸小， 传动比准确而传动比准确而 且可以很大，且可以很大， 传动平稳无噪传动平稳无噪 声，可制成自声，可制成自 锁传动锁传动 中心距变化中心距变化 范围较大，范围较大， 荷载变化范荷载变化范 围大，平均围大，平均 传动比准确传动比准确 主要缺点主要缺点 外廓尺寸大，外廓尺寸大， 轴上压力越大轴上压力越大 （约为初拉力（约为初拉力 的的2 23 3倍）传倍）传 动比不准确，动比不准确， 寿命较短寿命较短 要求制造精度要求制造精度 高，高速传动、高，高速传动、 制造精度不高制造精度不高 时有噪声，不时有噪声，不 能缓和冲击能缓和冲击 效率低，中速效率低，中速 及高速需用高及高速

24、需用高 级青铜，要求级青铜，要求 制造精确制造精确 瞬时传动比瞬时传动比 不准确，在不准确，在 冲击振动荷冲击振动荷 载下寿命较载下寿命较 低低 11-6 11-6 各种机械传动的比较各种机械传动的比较 传动型式传动型式带传动带传动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动链传动链传动 效率效率 0.920.920.980.98，带，带 轮小、速度高时，轮小、速度高时， 效率较低，效率较低，V V带效带效 率亦较低，平均率亦较低，平均 可取可取0.95 0.95 闭式传动为闭式传动为 0.940.940.990.99， 开式传动为开式传动为 0.920.920.960.96。 0.720.720.960.96。 导程角小、润导程角小、润 滑不良、滑动滑不良、滑动 速度小时，效速度小时，效 率低，自锁传率低，自锁传 动效率小于动效率小于0.50.5 0.960.960.98 0.98 功率范围功率范围 （KWKW） 一般在一般在7575以下，以下，V V 带可达带可达400 400 从极小到几万从极小到几万 一般在一般在5050以下，以下， 亦有达亦有达200 200 一般在一般在100100 以下，亦有以下，亦有 达到达到5000 5000 速度范围速度范围 一般带速小于一般带速小于25-25- 3030，特殊的可达，特殊的可达 5050，甚至达，甚至达100 100