模塊9輪系及減速器

1、模塊模塊9 9 輪系與減速器輪系與減速器 v學(xué)習(xí)情境1 輪系的類型及傳動(dòng)比v學(xué)習(xí)情境2 輪系的功用v學(xué)習(xí)情境3 減速器 v【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】v了解輪系的類型及應(yīng)用，并能正確劃分各基了解輪系的類型及應(yīng)用，并能正確劃分各基本輪系；本輪系；v掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系傳動(dòng)比掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算，以及正確判斷主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向；的計(jì)算，以及正確判斷主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向；v了解周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)，能合理選擇周轉(zhuǎn)輪系了解周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)，能合理選擇周轉(zhuǎn)輪系的類型；的類型；v認(rèn)識(shí)減速器的工作原理。認(rèn)識(shí)減速器的工作原理。模塊模塊9 9 輪系與減速器輪系與減速器 v【技能目標(biāo)】【技能目標(biāo)

2、】v根據(jù)機(jī)構(gòu)（部件）要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，選擇合適的輪系；v能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的輪系，并熟練計(jì)算傳動(dòng)比；v已知減速器，能夠熟練分析減速器的結(jié)構(gòu)與原理。模塊模塊9 9 輪系與減速器輪系與減速器 學(xué)習(xí)情境1 輪系的類型及傳動(dòng)比9.1.1 輪系的類型v1. 根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類v 在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)輪系中各個(gè)齒輪的幾何軸線的位置是否變動(dòng)，輪系可分為三類：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系。 9.1.1 輪系的類型v1. 根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類v由幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系或由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組成的輪系稱為混合輪系?；旌陷喯档慕M成常見有以下兩種類

3、型： 1）串聯(lián)型 ; 2）閉式差動(dòng)型。9.1.1 輪系的類型v1. 根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類根據(jù)齒輪軸線的位置是否變動(dòng)分類v按照輪系中各個(gè)齒輪的軸線是否平行，可將輪系分為平面輪系和空間輪系。若組成輪系的所有齒輪的軸線都相互平行或重合，則稱該輪系為平面輪系，否則稱為空間輪系，如圖9-5所示。 9.1.2輪系的傳動(dòng)比 v1. 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比v1）平面定軸輪系的傳動(dòng)比 v當(dāng)兩個(gè)齒輪外嚙合時(shí)，如圖9-6所示，兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，規(guī)定其傳動(dòng)比數(shù)值的大小為負(fù)，在傳動(dòng)比的前面加上符號(hào)“”，當(dāng)兩個(gè)齒輪內(nèi)嚙合時(shí)，如圖9-7所示，兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，規(guī)定其傳動(dòng)比數(shù)值的大小為正（正號(hào)

4、可以省略），在傳動(dòng)比的前面加上符號(hào)“+” ，012212112zznni012212112zznni9.1.2輪系的傳動(dòng)比v1. 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比v1）平面定軸輪系的傳動(dòng)比v如圖9-8所示的平面定軸輪系中，由于各個(gè)齒輪的軸線相互平行，根據(jù)一對(duì)外嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相反、一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副的相對(duì)轉(zhuǎn)向相同的關(guān)系，如果已知各輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速，則各對(duì)齒輪副的傳動(dòng)比為 3 215325115zzzzzznni9.1.2輪系的傳動(dòng)比v1. 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比v從式中還可看出，式中分子、分母均有齒輪4的齒數(shù)z4，這是因?yàn)辇X輪4在與齒輪3嚙合時(shí)是從動(dòng)輪，但在與齒輪5嚙合時(shí)又為主動(dòng)輪，

5、因此可在等式右邊分子分母中互消去z4。這說明齒輪4的齒數(shù)不影響輪系傳動(dòng)比的大小。但齒輪4的加入，改變了傳動(dòng)比的正負(fù)號(hào)，即改變了齒輪系的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向，這種齒輪稱為惰輪。v假設(shè)定軸輪系首末兩輪的轉(zhuǎn)速分別為nF和nL，則傳動(dòng)比的一般計(jì)算公式為乘積之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連到從乘積之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連到從LFLFnnimLFFL) 1(【例【例9.1】如圖9-8所示的齒輪系中，已知z1=20，z2=40，z2 =30，z3=60， z3 =25，z4=30，z5=50，均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。若已知輪1的轉(zhuǎn)速n1=1 440 r/min，試求輪5的轉(zhuǎn)速。v解解 此定軸齒輪系各輪軸線相互平行，且齒輪4為惰輪，齒輪系中

6、有三對(duì)外嚙合齒輪，v由式（9-3）得vn5=n1/i=1440/（8）=180r/minv負(fù)號(hào)，表示輪1和輪5的轉(zhuǎn)向相反。 8302530205030604011345342312351zzzzzzzznni9.1.2輪系的傳動(dòng)比v1. 定軸輪系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比v2）空間定軸輪系的傳動(dòng)比v如圖9-9所示的空間定軸齒輪系，其傳動(dòng)比的大小仍可用平行軸定軸齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式計(jì)算，但因各軸線并不全部相互平行，故不能用（-1）m來確定主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，必須用畫箭頭的方式在圖上標(biāo)注出各輪的轉(zhuǎn)向。 【例9.2】 在圖9-9所示輪系中，已知各個(gè)齒輪的齒數(shù)分別為z1=15，z2=25，z2=15

7、， z3=20， z3=15，z4=30，z4=2（右旋），z5=60，n1=1440 r/min，其轉(zhuǎn)向如圖所示。求傳動(dòng)比i13和i15。 v 解解 根據(jù)已知的齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從齒輪1開始，順次標(biāo)出各對(duì)嚙合齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖9-9所示。 齒輪1與齒輪3的軸線平行，兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)向相同。而齒輪1與蝸輪5的軸線在空間垂直交錯(cuò)，蝸輪的轉(zhuǎn)向只能在圖上用箭頭標(biāo)出來。 v由式（9-3）得 2002151515603030252 . 215152025) 1(432154325115213223113zzzzzzzznnizzzznni9.1.2輪系的傳動(dòng)比v2.周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比v一般而

8、言，若某單級(jí)行星齒輪系由多個(gè)齒輪構(gòu)成，周轉(zhuǎn)輪系首輪F、末輪L和系桿H的絕對(duì)轉(zhuǎn)速分別為nF，nL和nH，則傳動(dòng)比求法為：v為了能夠正確判定轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)向，也可以假定某相對(duì)轉(zhuǎn)速的方向?yàn)檎缓蟾鶕?jù)各構(gòu)件的嚙合與運(yùn)動(dòng)關(guān)系，采用標(biāo)注虛箭頭的方法確定其余構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)速方向，以便于通常在實(shí)際周轉(zhuǎn)輪系中用來表示構(gòu)件絕對(duì)轉(zhuǎn)速方向的實(shí)箭頭區(qū)別開來。 乘積之間所有主動(dòng)輪齒數(shù)連到從乘積之間所有從動(dòng)輪齒數(shù)連到從LFLFnnnnimHLLFHFL) 1(【例9.3】 在圖9-11所示的周轉(zhuǎn)輪系中，已知各個(gè)齒輪的齒數(shù)分別為z1=15，z2=25， z2=20，z3=60，n1=200 r/min，n3=50

9、r/min，其轉(zhuǎn)向如圖所示。求系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。 v解解 在圖示的輪系中，雙聯(lián)齒輪2-2的幾何軸線的位置是變化的。因此， 雙聯(lián)齒輪 2-2 是行星輪。齒輪1和齒輪3是中心輪。所以，圖示的周轉(zhuǎn)輪系為差動(dòng)輪系。利用式（9-6），可得 由圖9-11可知， 齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 設(shè)齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍?在代入公式時(shí)取n1=200 r/min；而齒輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與之相反， 所以將n3=-50 r/min代入公式， 可得 系桿H 轉(zhuǎn)速nH的方向與齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 5201560252132313113zzzznnnnnniHHHHHmin/3 . 8550200rnnnH

10、HH9.1.2輪系的傳動(dòng)比v3.混合輪系的傳動(dòng)比混合輪系的傳動(dòng)比 所謂混合輪系，指的是由若干個(gè)基本輪系通過不同的方式組合而成的傳動(dòng)系統(tǒng)。它既可以是定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的組合，如圖9-12(a)所示；也可以是若干個(gè)周轉(zhuǎn)輪系的組合，如圖9-12(b)所示。 【例【例9.5】圖9-13所示的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)減速器中，齒輪1為主動(dòng)輪，動(dòng)力由卷筒H輸出。各輪齒數(shù)為z124，z233，z2=21， z378，z318，z430，z5=78。求i1H。 v解解 （1）區(qū)分基本輪系。 在該輪系中，雙聯(lián)齒輪2-2的幾何軸線是繞著齒輪1和3的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以是行星輪； 支持它運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件(卷筒H)就是系桿；和行星輪相嚙合且

11、繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪1和3是兩個(gè)中心輪。這兩個(gè)中心輪都能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以齒輪1、2-2，3和系桿H組成一個(gè)2K-H型雙排內(nèi)外嚙合的差動(dòng)輪系。剩下的齒輪3，4，5是一個(gè)定軸輪系。二者合在一起便構(gòu)成一個(gè)混合輪系。 定軸輪系中內(nèi)齒輪5與差動(dòng)輪系中系桿H是同一構(gòu)件，因而n5=nH；定軸輪系中齒輪3與差動(dòng)輪系中心輪3是同一構(gòu)件， 因而n3=n3。 (2) 分別計(jì)算兩個(gè)基本輪系的傳動(dòng)比。 對(duì)定軸輪系，可得 3131878 355 35 3zznniv解解 對(duì)差動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，可得 v（3）求傳動(dòng)比v由（1）、（2）兩式聯(lián)合求解得：2814321247833 21323151313zzzznnnniiHHH24

12、.281Hi學(xué)習(xí)情境2 輪系的功用9.2.1實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比v 采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，為了避免兩個(gè)齒輪直徑相差過大，造成兩輪的壽命懸殊，一般傳動(dòng)比不大于57。采用輪系傳動(dòng)，可以獲得結(jié)構(gòu)緊湊的大傳動(dòng)比。v【例9.6】如圖9-14所示為收音機(jī)短波調(diào)諧緩動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。已知齒數(shù)z1=83，z2=z2， z3=82，試求傳動(dòng)比iH1。 v 解解 該機(jī)構(gòu)是一個(gè)簡(jiǎn)單行星輪系, 分別取齒輪1和齒輪3為首、末輪?？傻?)()() 1(21322313113zzzznnnnnniHHHHHv 解解 由于n3=0，因此v此輪系的傳動(dòng)比達(dá)到了83，遠(yuǎn)高于一對(duì)齒輪傳動(dòng)能正常工作的傳動(dòng)比。83828383111311111

13、312132131zzziizzzzzzziiHHHH9.2.2實(shí)現(xiàn)變速換向傳動(dòng)v 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變時(shí)，利用輪系可使從動(dòng)軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速，并可換向。圖9-15所示為汽車用四速變速器。 v9.2.3實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)v 利用定軸輪系，可通過主動(dòng)軸上的若干齒輪，將運(yùn)動(dòng)分別給若干個(gè)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以完成生產(chǎn)上的各種動(dòng)作要求和運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，這就是分路傳動(dòng)。如圖9-16所示的滾齒機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng) 9.2.4 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解v 如圖9-17所示的由錐齒輪組成的行星輪系 9.2.4 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解v如圖9-18所示汽車差速器是運(yùn)動(dòng)分解的實(shí)例。 9.3.1 減速器的類型與結(jié)構(gòu)v如圖9-19所示，減速器是一種

14、封閉在箱體內(nèi)的齒輪、蝸桿蝸輪等傳動(dòng)零件組成的傳動(dòng)裝置，裝在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間用來改變軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)工作機(jī)的需要。 9.3.1 減速器的類型與結(jié)構(gòu)v如圖9-20所示為減速器內(nèi)的齒輪傳動(dòng)。9.3.1 減速器的類型與結(jié)構(gòu)v減速器常見的有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和蝸桿減速器三種類型。在圓柱齒輪減速器中，按齒輪傳動(dòng)級(jí)數(shù)可分為單級(jí)、兩級(jí)和多級(jí)。通過觀察減速器外部結(jié)構(gòu)，判斷傳動(dòng)級(jí)數(shù)、輸入軸、輸出軸及安裝方式。v單級(jí)圓柱齒輪減速器按其軸線在空間相對(duì)位置的不同分為：臥式減速器和立式減速器。前者兩軸線平面與水平面平行，后者兩軸線平面與水平面垂直，一般使用較多的是臥式減速器，故以臥式減速器作為主要介紹

15、對(duì)象。 學(xué)習(xí)情境3 減速器9.3.2 常用減速器的形式及應(yīng)用特點(diǎn)v減速器已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。一般情況下應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)減速器。但在實(shí)際生產(chǎn)小，標(biāo)準(zhǔn)減速據(jù)不能完全滿足機(jī)器的功能需求，有時(shí)也需要非標(biāo)淮減速器。v常用減速器的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用可參考表9-2。 9.3.2 常用減速器的形式及應(yīng)用特點(diǎn)v減速器已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。一般情況下應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)減速器。但在實(shí)際生產(chǎn)小，標(biāo)準(zhǔn)減速據(jù)不能完全滿足機(jī)器的功能需求，有時(shí)也需要非標(biāo)淮減速器。v常用減速器的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用可參考表9-2。 9.3.3減速器發(fā)展趨勢(shì)v減速器的發(fā)展趨勢(shì)如下：v1.高水平、高性能高水平、高性能v圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。v2.積木式組合設(shè)計(jì)積木式組合設(shè)計(jì)v基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本