輪系 第11章輪系和減速器 (公開課)

1、第11章輪系和減速器 主編11.1輪系的分類和功用11.1.1輪系的分類 根據(jù)傳動(dòng)時(shí)各齒輪軸線在空間的相對(duì)位置是否固定，輪系可分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。1.定軸輪系 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有齒輪（包括蝸桿、蝸輪）的幾何軸線位置均固定不動(dòng)的輪系稱為定軸輪系，如圖11 2所示。圖11-2定軸輪系11.1輪系的分類和功用2.周轉(zhuǎn)輪系 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的軸線不是固定的，而是繞另一個(gè)齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)，這種輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系，如圖11 3所示。圖11-3周轉(zhuǎn)輪系11.1輪系的分類和功用11.1.2輪系的功用1.輪系可獲得很大傳動(dòng)比 當(dāng)兩軸之間的傳動(dòng)比較大時(shí)，若僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，則兩個(gè)齒輪的齒數(shù)差一定很大，

2、導(dǎo)致小齒輪磨損加快。又因?yàn)榇簖X輪齒數(shù)太多，使得齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。為此，一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大(一般i=35，imax8)，而采用如圖11 4所示的大傳動(dòng)比的周轉(zhuǎn)輪系可得到很大的傳動(dòng)比。2.輪系可以方便地實(shí)現(xiàn)變速要求 在定軸輪系中，當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速一定，而從動(dòng)軸需要幾種不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，通常采用變換兩軸間嚙合齒輪的方法來解決。如圖11 5所示的滑移齒輪變速裝置，改變滑移齒輪的位置可使從動(dòng)軸獲得兩種不同的速度。11.1輪系的分類和功用圖11-4大傳動(dòng)比的周轉(zhuǎn)輪系圖11-5滑移齒輪變速裝置11.1輪系的分類和功用表11-1按齒輪與軸連接方式的不同分類11.1輪系的分類和功用3.輪系可以方便地實(shí)現(xiàn)變

3、向要求 兩個(gè)外嚙合圓柱齒輪的轉(zhuǎn)向相反。據(jù)此，在定軸輪系中，主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向一定時(shí)，每增加一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向就改變一次。圖11-6所示為車床絲杠的三星輪變向機(jī)構(gòu)，其中齒輪1是主動(dòng)輪，齒輪4是從動(dòng)輪，齒輪2、3是惰輪。圖11-6b所示狀態(tài)是主動(dòng)輪1通過惰輪2和惰輪3，將運(yùn)動(dòng)傳遞到從動(dòng)輪4，相當(dāng)于三對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，使主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反。若逆時(shí)針扳動(dòng)手柄達(dá)到圖11-6c所示狀態(tài)，主動(dòng)輪通過惰輪3(惰輪2空置)將運(yùn)動(dòng)傳遞到從動(dòng)輪4，其間有兩次外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相同，實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)軸的變向要求。11.1輪系的分類和功用圖11-6車床絲杠的三星輪變向機(jī)構(gòu)11.1輪系的分類

4、和功用4.輪系可合成或分解運(yùn)動(dòng) 周轉(zhuǎn)輪系（圖11 7）可以把兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)，也可以一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)分解成兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。圖11-7差動(dòng)輪系11.1輪系的分類和功用圖11-8汽車后橋差速器 差動(dòng)輪系的運(yùn)動(dòng)合成或分解特性被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、計(jì)算機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償調(diào)整等裝置中。如圖11-8所示的汽車后橋差速器即為分解運(yùn)動(dòng)的齒輪系。11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算11.2.1從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定直箭頭示意法表11-2一對(duì)齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)向的表達(dá)11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算表11-2一對(duì)齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)向的表達(dá)11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算11.2.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算如圖11 9所示的定軸輪系中， 為動(dòng)力輸入軸，為動(dòng)力

5、輸出軸。首輪1轉(zhuǎn)速為n1，末輪5轉(zhuǎn)速為n5，軸與軸的傳動(dòng)比，即主動(dòng)齒輪1與從動(dòng)齒輪5的傳動(dòng)比稱為該定軸輪系的總傳動(dòng)比i15。圖11-9輪系11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算例11-1在如圖11-10a所示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)分別為z1=18，z2=20，z=25，z3=30，z =1(右旋)，z4=40，且已知n1=100r/min(轉(zhuǎn)向如圖中箭頭所示)，求輪系中各輪的轉(zhuǎn)向和輪系的傳動(dòng)比i14。圖11-1011.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算11.2.3任意從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算例11-2圖11-11所示為利用滑移齒輪進(jìn)行變速的變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)，已知n1=，z1 = 19，z2

6、 = 38，z3 = 31，z4=26，z5=21，z6=36，z7=14。 按照不同的傳動(dòng)路線，輸出軸的四擋轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比各是多少？圖11-11變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)11.2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算四個(gè)擋位時(shí)各齒輪的狀態(tài)分析如下：1擋，A、B離合器合上，輸入軸直接與輸出軸連接。表11-3變速箱的傳動(dòng)路線、輸出軸轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)11.3.1減速器的應(yīng)用和分類 如圖11-12所示,減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)工作機(jī)的需要。減速器一般由封閉在箱體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。由于減速器使用維護(hù)方便，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛。圖11-12運(yùn)輸機(jī)

7、11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)圖11-13圓柱齒輪減速器(1)圓柱齒輪減速器圓柱齒輪減速器如圖11-13所示。(2)錐齒輪減速器錐齒輪減速器如圖11-14所示。11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)圖11-14錐齒輪減速器11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)圖11-15蝸桿減速器(3)蝸桿減速器蝸桿減速器如圖11-15所示。11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)11.3.2減速器的結(jié)構(gòu)1.減速器的組成部分 減速器（圖11 16）的結(jié)構(gòu)因其類型、用途不同而異，但無論何種類型的減速器，其基本結(jié)構(gòu)都是由軸系部件、箱體及附件三部分組成的。圖11-16減速器11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)(1)軸系部件軸系部件包括傳動(dòng)件、軸和軸承組合。1)傳動(dòng)件

8、。2)軸。3)軸承組合。 軸承。軸承是支承軸的部件。由于滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)比普通滑動(dòng)軸承小、允許的轉(zhuǎn)速較高，在軸頸尺寸相同時(shí)，滾動(dòng)軸承寬度比滑動(dòng)軸承小，可使減速器軸向結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑、維護(hù)簡便，且滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，所以減速器中廣泛采用滾動(dòng)軸承。 軸承蓋。軸承蓋用來固定軸承、承受軸向力，以及調(diào)整軸承間隙。軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種。凸緣式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好；嵌入式軸承蓋質(zhì)量較輕。11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu) 密封裝置。 在輸入和輸出軸外伸處，為防止灰塵、水氣及其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以及防止?jié)櫥瑒┩饴柙谳S承蓋中設(shè)置密封裝置。 調(diào)整墊片。為了調(diào)整軸承間隙，有時(shí)也為了調(diào)

9、整傳動(dòng)件(如錐齒輪、蝸輪)的軸向位置，需放置調(diào)整墊片。調(diào)整墊片由若干薄軟鋼片組成，通過增減墊片的數(shù)量來達(dá)到調(diào)整的目的。(2)減速器箱體減速器箱體是用以支持和固定軸系零件，保證傳動(dòng)件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件。圖11-17剖分式箱體的箱蓋和箱座11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu) 減速器箱體按毛坯制造方式的不同分為鑄造箱體和焊接箱體。鑄造箱體較易獲得合理和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，剛度好，易進(jìn)行切削加工，一般多用鑄鐵(HT150、HT200)材料制造。但鑄造箱體制造周期長，重量較大，因而多用于成批生產(chǎn)。焊接箱體比鑄造箱體壁薄，重量輕，生產(chǎn)周期短，多用于單件、小批生產(chǎn)。圖11-18單級(jí)圓柱齒輪減速器的分解圖

10、11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)(3)減速器的附件為了保證減速器的正常工作，除了對(duì)齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度，加工及拆裝檢修時(shí)，箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。減速器的附件及功用如下：1)檢查孔和通氣塞。2)軸承蓋。 3)定位銷。4)油面指示器。5)放油螺塞。6)啟箱螺釘。7)起吊裝置。圖11-19軸承蓋11.3減速器的類型和結(jié)構(gòu)2.減速器的標(biāo)準(zhǔn) 目前我國已制定了50140種齒輪及蝸桿減速器標(biāo)準(zhǔn)系列，并由專業(yè)的工廠生產(chǎn)。如圓柱齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)JB/T 88532001、圓弧圓柱蝸桿減速器標(biāo)準(zhǔn)JB/

11、T 79351999等，用戶可根據(jù)產(chǎn)品目錄選購。使用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用合適的標(biāo)準(zhǔn)減速器，只有在選不到合適的標(biāo)準(zhǔn)減速器時(shí)，才需自行設(shè)計(jì)。例11-3代號(hào)ZLY514011.2IJB/T 88532001的含義。 11.4減速器的拆裝11.4.1減速器的拆卸減速器的拆卸過程如下：1)仔細(xì)觀察減速器外部各部分的結(jié)構(gòu)。2)用扳手拆下檢查孔蓋板，考慮檢查孔位置是否恰當(dāng)，大小是否合適。3)拆卸箱蓋，具體過程及要求如下： 用扳手拆卸上、下箱體之間的連接螺栓，拆下定位銷。將螺栓、螺釘、墊片、螺母和銷釘放在盤中，以免丟失，然后擰動(dòng)啟蓋螺釘，使上下箱體分離，卸下箱蓋。11.4減速器的拆裝 仔細(xì)觀察箱體內(nèi)各零部件的結(jié)構(gòu)和

12、位置。分析軸承的潤滑方式和密封裝置，包括外密封的形式，軸承內(nèi)側(cè)的擋油環(huán)、封油環(huán)的作用原理及其結(jié)構(gòu)和安裝位置。測量減速器的中心距，中心高、箱座下凸緣及箱蓋上凸緣的寬度和厚度、肋板厚度、齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離、大齒輪齒頂圓與箱體底壁之間的距離、軸承內(nèi)端面至箱內(nèi)壁之間的距離。 卸下軸承蓋，將軸和軸上零件一起從箱內(nèi)取出，按合理順序拆卸軸上零件。 測繪高速軸及其支承部件結(jié)構(gòu)草圖。11.4減速器的拆裝11.4.2減速器的裝配 裝配減速器時(shí)，按先內(nèi)部后外部的合理順序進(jìn)行。裝配軸套和滾動(dòng)軸承時(shí)，應(yīng)注意方向，注意滾動(dòng)軸承的合理裝配方法，注意退回啟蓋螺釘，并在裝配上、下箱蓋之間的螺栓前先安裝好定位銷，最后擰緊各個(gè)螺栓。本 章 小 結(jié)1.輪系是由一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，輪系可分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。2.輪系的應(yīng)用特點(diǎn)是：可獲得很大的傳動(dòng)比，可作較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)變速和換向運(yùn)動(dòng)，可合成或分解運(yùn)動(dòng)。3.定軸輪系的傳動(dòng)比為首末兩輪轉(zhuǎn)速之比，等于各從動(dòng)齒