《汽车机械基础》-第十六章

16.1轮系的类型及功用16.1.1轮系的类型在现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传动往往是不够的，通常需要一系列齿轮共同传动。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。轮系按照运转时各轮轴线位置相对机架是否固定，可分为定轴轮系、行星轮系。

1.定轴轮系轮系运转时，如果所有齿轮的轴线相对机架均为固定，则称为定轴轮系。定轴轮系又可分为平面定轴轮系和空间定轴轮系两种，平面定轴轮系是由轴线相互平行的圆柱齿轮组成，如图16-1(a)所示;空间定轴轮系是包含有相交轴齿轮传动或交错轴齿轮传动等在内的定轴轮系，如图16-1(b)所示。

返回下一页16.1轮系的类型及功用2.行星轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线是绕另一个齿轮的轴线转动的轮系，称为行星轮系，如图16-2所示。图中齿轮1,3和构件H分别绕固定且相互重合的轴线O1、O3及OH转动。齿轮2空套在构件H上，与齿轮1、3相啮合，齿轮2一方面绕其自身轴线O2转动(自转)，同时又随构件H绕轴线OH转动(公转)，齿轮2称为行星轮。支撑行星轮2的构件H称为行星架，与行星轮2相啮合且作定轴转动的齿轮1,3称为太阳轮。

16.1.2轮系的功用1.实现远距离传动下一页返回上一页16.1轮系的类型及功用当两轴相距较远时，如果仅用一对齿轮传动，则齿轮尺寸就很大(如图16-3中虚线所示)，若改成轮系(如图16-3中实线所示)，就可以减小尺寸，节省材料。

2.获得大的传动比当两轴之间需要大的传动比，可用定轮系来实现，如图16-1所示，只用几个齿轮就能获得较大的传动比;若要求结构紧凑，则可用行星轮系来实现，如图16-4所示，传动比可达10000。

3.实现变速和变向传动如图16-5所示的汽车变速箱，在输入轴转速不变的情况下，利用轮系可使输出轴得到三个前进速度和一个后退速度，实现变速和变向传动。上一页下一页返回16.1轮系的类型及功用图中牙嵌离合器的一半X及齿轮1固定在主动轴I上，其另一半Y则和双联滑动齿轮4,6用滑键与从动轴Ⅲ相连。齿轮2,3,5,7与轴II固定，齿轮8与轴Ⅳ固定，齿轮1,2及齿轮7,8分别是常啮合。汽车的变速过程如下。第三挡(高速挡):当右移双联齿轮使离合器X,Y接合，而齿轮3,4及5,6均脱开，则运动从轴I直接传给轴Ⅲ，汽车以高速前进。第二挡(中速挡):当左移双联齿轮使齿轮4,3啮合，而齿轮6,5和离合器X,Y均脱开，则运动从轴I→齿轮1→齿轮2→轴II→齿轮3→齿轮4→轴Ⅲ,汽车以中速前进。第一挡(低速挡):再左移双联齿轮使齿轮6,5啮合，而齿轮4,3和离合器X,Y均脱开，则运动从轴I→齿轮1→齿轮2→轴II→齿轮5→齿轮6→轴Ⅲ,汽车以低速前进。上一页下一页返回16.1轮系的类型及功用倒挡:再左移双联齿轮使齿轮6,8啮合，而齿轮4,3,齿轮6,5和离合器X,Y均脱开，则运动从轴I→齿轮1→齿轮2→轴II→齿轮7→齿轮8→轴Ⅳ→齿轮6→轴Ⅲ，汽车以低速倒车。4.实现运动的分解与合成将一根主动轴的转动分解成两根从动轴的转动，或将两根主动轴的转动合成为一根从动轴的转动。图16-6所示是一汽车后桥差速器，当汽车转弯时，将输入转速n1分解成两车轮的转速n3和n5。使两车轮转弯时在地面上以不同的转速纯滚动，避免车轮与地面的滑动摩擦导致车轮过度磨损。上一页返回16.2定轴轮系传动比的计算如图16-1(a)所示的平面定轴轮系，设齿轮1为首轮，齿轮5为末轮，各轮齿数分别为z1、z2、z2'、z3、z3'、z4和Z5，各轮的转速分别为n1

、n2、n2'、n3、n3'、n4和n5。该轮系的所有齿轮轴线都相互平行，它们的转向不是相同就是相反，外啮合时两齿轮转向相反，传动比取“-”号;内啮合时两齿轮转向相同，传动比取“+”号，则轮系中各对齿轮的传动比为下一页返回16.2定轴轮系传动比的计算又因为齿轮2,2’及齿轮3,3’分别在同一轴上，则n2=n2‘及n3=n3’。将以上各式两边相乘可得所以从上式中可以看出:对于平行轴之间的传动，其传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，一也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。上一页下一页返回16.2定轴轮系传动比的计算当轮系中有一对外啮合齿轮时，两轮转向改变一次，这时齿轮传动比出现一个负号，内啮合不改变转向，不予考虑。上述轮系中有三对外啮合齿轮，故传动比符号为(-1)^3。此外，在该轮系中齿轮4同时与齿轮3’和齿轮5啮合，其齿数可在上述计算式中消掉，即齿轮4不影响轮系传动比的大小，只起到改变转向的作用，该齿轮称为惰轮。将上述计算式推广，若以1表示首轮，K表示末轮，m表示轮系中外啮合齿轮的对数，于是当轮系为平行轴传动时，轮系传动比为上一页下一页返回16.2定轴轮系传动比的计算若不是平行轴传动，如图16-1(b)所示的空间定轴轮系，其传动比的大小仍然可用式(16-1)来计算，但其转向关系由于轮系中有的齿轮轴线不是相互平行的，不能用转向相同或相反来描述，也就无法用传动比的正负号来表示，而只能用标注箭头的方法来表示。

上一页返回16.3行星轮系传动比的计算如图16-8(a)所示为一平面行星轮系，由十轮系中行星轮的轴线不固定，其传动比不能白_接用定轴轮系传动比的计算公式来计算。可应用转化轮系法，即根据相对运动的原理，假想对整个行星轮系加上一个绕主轴线O-O转动的公共转速-nH。显然轮系中各构件的相对运动关系并没有改变，但此时行星架H的转速变为了nH-nH=0，即相对静止不动，它支撑的行星轮一也变为轴线不动的定轴齿轮。十是原来的行星轮系便转化成为一个假想的定轴轮系，如图16-8(b)所示，这个转化所得的假想定轴轮系称为原行星轮系的转化轮系。轮系中各构件转化前后的转速如表16-1。既然转化轮系是一个定轴轮系，就可应用定轴轮系传动比的计算公式求其中任意两个齿轮的传动比。转化轮系中齿轮1和齿轮3的传动比为下一页返回16.3行星轮系传动比的计算符号中右上角标“H”，表示转化轮系传动比或转速相对行星架H的值。推广至一般情况下标1为首轮，K为末轮。使用上式时应特别注意:(1)齿轮1,齿轮K与行星架H三个构件的轴线必须相互平行，否则不能应用该式。

上一页下一页返回16.3行星轮系传动比的计算(2)将n、nK、nH的值代入上式计算时，必须带正负号。对差动轮系，如两构件转向相反时，将其中一构件的转速用正值代入，另一构件的转速则用负值代入，第三个构件的转速用所