机械设计基础轮系及减速器

1、11.111.1轮系的类型轮系的类型1.定轴轮系：定轴轮系：所有齿轮均作定轴转动。所有齿轮均作定轴转动。（1）平面定轴轮系平面定轴轮系（2）空间定轴轮系空间定轴轮系12.周转轮系：周转轮系：有一个有一个( (组组) )齿轮作行星运动。齿轮作行星运动。2K-H型周转轮系型周转轮系 22H13H321行星轮系（行星轮系（F=1 ）差动轮系差动轮系（F=2 ） 33K-H型周转轮系型周转轮系 43. 混合轮系混合轮系 在轮系中既包含了定轴轮系又包含周转轮系，或者在轮系中既包含了定轴轮系又包含周转轮系，或者包含了几个周转轮系的复杂轮系称为混合轮系。包含了几个周转轮系的复杂轮系称为混合轮系。511.2轮

2、系的传动比计算轮系的传动比计算 轮系的传动比轮系的传动比是指轮系中主动轴与从动轴的角速度是指轮系中主动轴与从动轴的角速度（或转速）之比，用（或转速）之比，用iab表示。下标表示。下标a、b分别为主动轴分别为主动轴和从动轴的代号，即和从动轴的代号，即 babaabnni 为了完整地描述主动轴与从动轴之间的传动关系，计为了完整地描述主动轴与从动轴之间的传动关系，计算传动比时不仅要确定它的算传动比时不仅要确定它的数值数值，而且要确定主、从动轴，而且要确定主、从动轴之间的之间的转向转向关系关系。 6 1 2z2z1i122 3z3z2i23 3 4z4z3i34 4 5z5z4 i45 1 5=i15

3、=总传动比总传动比各级从动轮齿数连乘积各级从动轮齿数连乘积各级主动轮齿数连乘积各级主动轮齿数连乘积结论结论1结论结论2惰轮的齿数不影响总传动比的大小，惰轮的齿数不影响总传动比的大小，1.传动比大小的计算传动比大小的计算但影响从动轮的转向；但影响从动轮的转向；结论结论3总传动比各级传动比连乘积。总传动比各级传动比连乘积。132435411.2.1 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比713234452.首、末轮转向关系的确定首、末轮转向关系的确定1) )画箭头画箭头82.首、末轮转向关系的确定首、末轮转向关系的确定蜗轮蜗杆判断方法蜗轮蜗杆判断方法：左旋蜗杆左旋蜗杆右手定则右手定则右旋蜗杆右旋蜗杆左手

4、定则左手定则 右手定则：右手握向与蜗右手定则：右手握向与蜗杆转向一致，拇指方向为蜗杆转向一致，拇指方向为蜗轮啮合点的线速度方向。轮啮合点的线速度方向。121) )画箭头画箭头9设轮系中有设轮系中有m对外啮合齿轮，则对外啮合齿轮，则2) )用用“” ” 、“”表示表示只适用于平面定轴轮系。只适用于平面定轴轮系。各级从动轮齿数的连乘积各级从动轮齿数的连乘积各级主动轮齿数的连乘积各级主动轮齿数的连乘积i总总 (-(-1) )m 21规定：各齿轮角速度为代数量，某一转向为正，则另一转规定：各齿轮角速度为代数量，某一转向为正，则另一转向为负；传动比也为代数量。向为负；传动比也为代数量。101.转化轮系转

5、化轮系 给整个周转轮系施加一个的公共角速给整个周转轮系施加一个的公共角速度度(-(-H H) )后所得到的定轴轮系。后所得到的定轴轮系。 H2= 2- H 构件构件 原角速度原角速度 转化后的角速度转化后的角速度2.转化轮系角速度关系转化轮系角速度关系：1 12 23 3H H H1= 1- H H3= 3- H HH= H- H=0 2H1311.2.2 周转轮系的传动比周转轮系的传动比11HHHi3113 13zz HH 313.转化轮系传动比计算转化轮系传动比计算4.真实轮系传动比计算真实轮系传动比计算1)差动轮系差动轮系(F=2) 1 、 n和和 H中有中有2个量已知，未知量可求；个量

6、已知，未知量可求；1314211 nnHnHHnzzzzzzi1232zzzz 2H13122)行星轮系行星轮系( (F=1)：HnHii111 1314211 nnHnHHnzzzzzzi 13142 nnzzzzzzHH 1HnHHni 11Hi11 )(113142 nnzzzzzz135.特别注意：特别注意：2）同理：计算公式中的）同理：计算公式中的“” ” 不得丢掉。不得丢掉。1） 1、 n、 H和和i1H均为代数量，有均为代数量，有“+”+”、“-”-”之分；之分；1314211 nnHnHHnzzzzzzi 14【例例】已知图示轮系中已知图示轮系中 z1=100，z2=101，z

7、2=100，z3=99， 求：求：iH1。【解解】若若 z3=100100100991011 100001 100001 Hi1001 Hi本例说明：本例说明：1）周转轮系的从动轮的转向是算出来的；）周转轮系的从动轮的转向是算出来的；2）周转轮系可轻易实现大传动比。）周转轮系可轻易实现大传动比。213213111zzzziiHH H与与1转向相同。转向相同。H与与1转向相反。转向相反。1223H15【例例】 运动合成运动合成HHHnnnni 1331131 zz2/ )(31nnnH 321zzz 123H【解解】1611.2.3 复合轮系的传动比复合轮系的传动比 在计算复合轮系的传动比时，显

8、然不能简单地采用定轴在计算复合轮系的传动比时，显然不能简单地采用定轴轮系或周转轮系的传动比计算方法，而必须把它逐一分解为轮系或周转轮系的传动比计算方法，而必须把它逐一分解为基本的定轴轮系和周转轮系，然后对各个基本轮系按各自的基本的定轴轮系和周转轮系，然后对各个基本轮系按各自的计算方法分别列出其传动比的计算式，并根据它们之间的组计算方法分别列出其传动比的计算式，并根据它们之间的组合关系找出其运动联系，最后求出所需的传动比或转速。合关系找出其运动联系，最后求出所需的传动比或转速。 分解复合轮系首先要分解出分解复合轮系首先要分解出基本的周转轮系基本的周转轮系，其关键是，其关键是先找出轴线位置会变动的

9、行星轮，然后找出支承行星轮的先找出轴线位置会变动的行星轮，然后找出支承行星轮的系系杆杆（注意系杆不一定呈简单的杆状），以及轴线与系杆的回（注意系杆不一定呈简单的杆状），以及轴线与系杆的回转轴线重合并且与行星轮相啮合的定轴齿轮转轴线重合并且与行星轮相啮合的定轴齿轮中心轮中心轮。这组。这组行星轮、中心轮和系杆则构成一个基本的周转轮系行星轮、中心轮和系杆则构成一个基本的周转轮系。17（1）区分基本轮系区分基本轮系解题方法步骤解题方法步骤（2）列传动比方程列传动比方程（3）联立求解联立求解太阳轮太阳轮啮合啮合太阳轮太阳轮啮合啮合行星轮行星轮系杆系杆支支承承从行星轮入手，找出所有周转轮系；从行星轮入手，

10、找出所有周转轮系；其余则为定轴轮系。其余则为定轴轮系。18【例例】已知已知 z1=26，z2=50，z2=18，z3=94， z3 =18，z4=35，z5=88, , 求传求传动比动比i15 。【解解】1-2-2 -3-5(H) 组成差动轮系组成差动轮系；1. 区分轮系区分轮系3 -4-5 组成定轴轮系。组成定轴轮系。143223192.列方程列方程差动轮系：差动轮系：定轴轮系：定轴轮系：3.联立求解联立求解11711759445551 nnnn14.6015 i1、5转向相同。转向相同355335 zznni（2）1171175 21325351513 zzzzn

11、nnni（1）531234【例例】已知已知z1=35，z3=97，z3=35，z5=97，求传动比，求传动比i15 。【解解】1-2-3-5 组成差动轮系；组成差动轮系；1.区分轮系区分轮系3 -4-5 组成定轴轮系。组成定轴轮系。21) 1 (3597 355335 zznni2.列方程列方程差动轮系差动轮系)2(3597135351513 zznnnni定轴轮系：定轴轮系：3.联立求解联立求解3597351321351323597155515551 innnnnnn452.1115 i5312342211.3 11.3 轮系的功能轮系的功能11.3.1 实现大传动比传动实现大传动比传动 当

12、两轴之间需要较大当两轴之间需要较大的传动比时，如果仅用一对的传动比时，如果仅用一对齿轮传动（如图双点划线所齿轮传动（如图双点划线所示）则两轮尺寸和齿数相差示）则两轮尺寸和齿数相差很多，不仅机构外廓尺寸庞很多，不仅机构外廓尺寸庞大，而且小齿轮易损坏、大大，而且小齿轮易损坏、大齿轮的工作能力不能发挥。齿轮的工作能力不能发挥。但若采用如但若采用如图中点画线图中点画线所示所示轮系，既可避免上述缺点，轮系，既可避免上述缺点，又可获得较紧凑的结构又可获得较紧凑的结构2311.3.2 实现相距较远的两轴之间的传动实现相距较远的两轴之间的传动用一对齿轮实现相距较远的两轴间的传动（如图中双用一对齿轮实现相距较远

13、的两轴间的传动（如图中双点划线所示），其传动机构较庞大，若改用如图中点划线所点划线所示），其传动机构较庞大，若改用如图中点划线所示轮系，既能完成同样的功能，且所占空间减小，还可节省示轮系，既能完成同样的功能，且所占空间减小，还可节省材料。材料。2411.3.3 实现变速与换向传动实现变速与换向传动下图所示为汽车变速箱的传动简图，轴下图所示为汽车变速箱的传动简图，轴I为输入轴，轴为输入轴，轴 为输出轴。利用牙嵌式离合器为输出轴。利用牙嵌式离合器A、B以及滑移齿轮以及滑移齿轮4、6，可，可在输出轴在输出轴 获得获得4种不同转速及换向传动。种不同转速及换向传动。 2511.3.4 实现多路传动实现多

14、路传动2611.3.5 实现运动的合成和分解实现运动的合成和分解2711.3.6 实现结构紧凑的大功率传动实现结构紧凑的大功率传动 采用行星轮系作动力传动时，通常都采用内啮合以便充采用行星轮系作动力传动时，通常都采用内啮合以便充分利用空间，而且输入轴和输出轴共线，所以机构尺寸非常分利用空间，而且输入轴和输出轴共线，所以机构尺寸非常紧凑。轮系中均匀分布的几个行星轮共同承受载荷，行星轮紧凑。轮系中均匀分布的几个行星轮共同承受载荷，行星轮公转产生的离心惯性力与齿廓啮合处的径向力相平衡，受力公转产生的离心惯性力与齿廓啮合处的径向力相平衡，受力状况较好，效率较高。与普通定轴轮系相比，采用行星轮系状况较好

15、，效率较高。与普通定轴轮系相比，采用行星轮系或复合轮系能做到结构尺寸更小，传递的功率更大。或复合轮系能做到结构尺寸更小，传递的功率更大。 28 1. 定轴轮系减速器定轴轮系减速器 按传动件的结构特点划分为按传动件的结构特点划分为: :圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器，以及由它们组合起来的圆锥减速器、蜗杆减速器，以及由它们组合起来的圆锥 圆柱齿轮减圆柱齿轮减速器、蜗杆速器、蜗杆 圆柱齿轮减速器等。圆柱齿轮减速器等。 按啮合齿轮的对数划分按啮合齿轮的对数划分为为: :单级、两级、三级和多级减速器。单级、两级、三级和多级减速器。 按照传动的布置形式划分按照传动的布置

16、形式划分为为: :展开式、分流式和同轴式等。展开式、分流式和同轴式等。11.411.4减速器减速器11.4.1 减速器的类型和特点减速器的类型和特点29 2. 行星齿轮减速器行星齿轮减速器 目前广泛采用的行星齿轮减速器除渐开线行星齿轮减速目前广泛采用的行星齿轮减速器除渐开线行星齿轮减速器外，还有渐开线少齿差行星齿轮计算器、行星摆线针轮减器外，还有渐开线少齿差行星齿轮计算器、行星摆线针轮减速器、谐波减速器等。速器、谐波减速器等。 特点特点 尺寸小、重量轻，传动效率高尺寸小、重量轻，传动效率高( (单级可达单级可达96%99%) 传动比范围广，传动功率大等。传动比范围广，传动功率大等。 制造精度要

17、求较高，结构比较复杂。制造精度要求较高，结构比较复杂。3011.4.2 减速器的基本结构减速器的基本结构31 减速器的外形有多种，但主要由轴系零部件、箱体及附减速器的外形有多种，但主要由轴系零部件、箱体及附件等组成。件等组成。3211.4.211.4.2 定轴轮系传动比定轴轮系传动比齿轮齿轮高速轴高速轴键键轴承盖轴承盖低速轴低速轴轴承轴承调整垫片调整垫片1. 轴系零部件轴系零部件33箱座箱座螺栓螺栓箱盖箱盖2. 箱体箱体地脚螺栓孔地脚螺栓孔定位销孔定位销孔34油标尺油标尺视孔盖视孔盖通气器通气器放油螺塞放油螺塞吊钩吊钩3. 附件附件定位销孔定位销孔3511.4.3 三环减速器和谐波齿轮传动简介

18、三环减速器和谐波齿轮传动简介1. 三环减速器三环减速器 三环减速器的基本结构及原理见下图，主要由两根带三环减速器的基本结构及原理见下图，主要由两根带有有3个互成个互成120偏心转臂的高速轴、偏心转臂的高速轴、3片内齿环板和一根片内齿环板和一根低速大齿轮轴组成。减速时，高速轴带动低速大齿轮轴组成。减速时，高速轴带动3片传动环板内片传动环板内齿轮作互成齿轮作互成120相位差的平面运动，内齿轮与低速轴上相位差的平面运动，内齿轮与低速轴上的外齿轮啮合实现大传动比。齿形一般为渐开线的外齿轮啮合实现大传动比。齿形一般为渐开线。 362. 谐波齿轮传动谐波齿轮传动 谐波齿轮传动是利用行星轮系传动的原理发展起来的一种新型传动，是一种谐波齿轮传动是利用行星轮系传动的原理发展起来的一种新型传动，是一种少齿差行星传动。少齿差行星传动。 如图所示，谐波齿轮传动由波发生器如图所示，谐波齿轮传动由波发生器4 4、柔轮、柔轮3 3和刚轮和刚轮1 1三个基本构件组成。波三个基本构件组成。波发生器发生器4 4的长度大于柔轮的长度大于柔轮3 3的直径，当波发生器装入柔轮内孔后，柔轮就变成椭圆的直径，当波发生器装入柔轮内孔后，柔轮就变成椭圆形。椭圆长轴处的轮齿与刚轮轮齿啮合，短轴附近的轮齿与刚轮的轮齿完全脱开，形。椭圆长轴处的轮