化工機械基礎(chǔ)課件輪系與減速器

第18章輪系與減速器18.1

輪系18.2定軸輪系及其傳動比18.3周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比18.4普通減速器的類型和特點18.5擺線針輪行星減速器18.6諧波傳動減速器18.1輪系前面討論一對齒輪轉(zhuǎn)動，實際機械中，往往需要應(yīng)用一系列齒輪傳動來滿足工作要求。輪系—由一系列齒輪所構(gòu)成的傳動系統(tǒng)?！锟色@得大的傳動比。一、輪系的功用★可作較遠距離的傳動?！锟墒箯膭虞S獲得多種轉(zhuǎn)速。★可改變從動軸的轉(zhuǎn)向。可獲得大的傳動比當(dāng)主動軸和從動軸之間需要較大的傳動比時，如果只用一對齒輪來轉(zhuǎn)動，兩輪齒輪齒數(shù)、壽命相差大，而且傳動的外廓尺寸也要增大?？勺鬏^遠距離的傳動如果兩軸距離較遠，如果只用一對齒輪來傳動，則兩輪所占的空間就很大?？墒箓鲃虞S獲得多種轉(zhuǎn)速右圖：主動軸O1轉(zhuǎn)速不變,移動雙聯(lián)齒輪1-1′,使之與從動軸上兩個齒數(shù)不同的齒輪2和2′分別嚙合,即可使從動軸O2獲得兩種不同的轉(zhuǎn)速,從而達到變速的目的。在主動軸轉(zhuǎn)速不變的條件下,應(yīng)用輪系可使從動軸獲得多種不同的轉(zhuǎn)速?？筛淖儚膭虞S的轉(zhuǎn)向當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)向不變時,可利用輪系中的惰輪來改變從動軸的轉(zhuǎn)向。如下圖所示的輪系,主動輪1轉(zhuǎn)向不變,可通過扳動手柄改變中間輪的位置,從而達到從動輪4變向的目的。二、輪系的分類一般分為二類：定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系差動輪系行星輪系輪系定軸輪系：所有齒輪的軸線位置都固定不動周轉(zhuǎn)輪系（動軸輪系）：傳動時，至少有一個齒輪的軸線要繞另一固定軸線轉(zhuǎn)動O11H23O2OH差動輪系：沒有不轉(zhuǎn)動的中心輪行星輪系：有一個中心輪不轉(zhuǎn)動周轉(zhuǎn)輪系18.2定軸輪系及其傳動比對定軸輪系，不但要確定傳動比大小，還要確定首末兩輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系。1-首輪，5-末輪22’、33’-雙聯(lián)齒輪12、3’4、45-外嚙合2’3-內(nèi)嚙合一、定軸輪系復(fù)習(xí)：一對齒輪的傳動比12—表示兩輪轉(zhuǎn)向相反

外嚙合二、定軸輪系的傳動比已知各輪齒數(shù)，且齒輪1為主動輪（首輪），齒輪5為從動輪（末輪），則該輪系的總傳動比為515115nni==ww從首輪1到末輪5之間，各對嚙合齒輪傳動比的大?。簩⑸鲜龈魇絻蛇叿謩e連乘，并整理得該輪系的總傳動比為結(jié)論：（1）定軸輪系的傳動比等于輪系中各對齒輪傳動比的連乘積；（2）其大小等于所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比，即：m—外嚙合齒數(shù)，(－1)m為正，表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向相同，(－1)m為負，表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。齒輪4既是前一對齒輪的從動輪，又是后一對齒輪的主動輪，其齒數(shù)對輪系傳動比的大小沒有影響，但可以改變齒輪轉(zhuǎn)向，這種齒輪稱為惰輪。1．輪系中各輪幾何軸線均互相平行，可用(－1)m來判斷，亦可用畫箭頭法確定。2．輪系中各輪的幾何軸線不都平行，只能用畫箭頭法確定。首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定12(a)(b)21(c)21圓錐齒輪傳動，箭頭是同時指向嚙合點或同時背離嚙合點。圓柱齒輪傳動，外嚙合箭頭相反；內(nèi)嚙合箭頭相同。各種類型齒輪機構(gòu)標(biāo)注箭頭規(guī)則18.3周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比H1O1H232OO一、周轉(zhuǎn)輪系行星輪：軸線位置變動的齒輪，既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臂（行星架）：支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件。中心輪（太陽輪）：軸線位置固定的齒輪。轉(zhuǎn)臂與中心輪的幾何軸線必須重合，否則不能傳動。O11H23O2OH差動輪系：沒有不轉(zhuǎn)動的中心輪行星輪系：有一個中心輪不轉(zhuǎn)動周轉(zhuǎn)輪系2KH型行星輪系2KH型行星輪系3H12

周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的本質(zhì)區(qū)別，就在于它有一個不繞固定軸線轉(zhuǎn)動行星輪，或者說，它有一個活動的轉(zhuǎn)臂。二、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比基本思想是：設(shè)法把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系，然后間接地利用定軸輪系的傳動比公式求解周轉(zhuǎn)輪系傳動比。

周轉(zhuǎn)輪系中，行星輪不是繞固定軸線轉(zhuǎn)動，因此其傳動比不能直接用求解定軸輪系傳動比的方法來計算。周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的本質(zhì)區(qū)別，就在于它有一個活動的轉(zhuǎn)臂，如果使轉(zhuǎn)臂固定下來（前提：保持各構(gòu)件相對運動關(guān)系不變），周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化成定軸輪系了。采用反轉(zhuǎn)法。設(shè)轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速為nH，若給整個輪系加上一個公共轉(zhuǎn)速（-nH），則轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速為零（靜止不動）。根據(jù)相對運動原理，這樣并不影響輪系中各構(gòu)件的相對運動關(guān)系。這樣，周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化成假想的定軸輪系，這個輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系，其傳動比計算方法與定軸輪系相同。轉(zhuǎn)化后的定軸輪系（轉(zhuǎn)化輪系）和原周轉(zhuǎn)輪系中各齒輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系為：轉(zhuǎn)化輪系中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速右上方都有上角標(biāo)H，表示這些轉(zhuǎn)速是各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)臂H的相對轉(zhuǎn)速。分析：轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1與齒輪3的傳動比為負號表示轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1與齒輪3的轉(zhuǎn)向相反。推廣：對周轉(zhuǎn)輪系中任意二個齒輪G、K，有：在各輪齒數(shù)已知的情況下，只要給定nG、nk、nH

中任意兩項，即可求得第三項，從而可求出這三個構(gòu)件中任意兩構(gòu)件之間的傳動比。轉(zhuǎn)向可以根據(jù)傳動比的正負來判定。1.將各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速代入計算式時，必須帶有±號?？上燃俣骋阎獦?gòu)件的轉(zhuǎn)向為正，則另一個構(gòu)件的轉(zhuǎn)向與其相同時取正號，與其相反取負號。利用公式計算時應(yīng)注意：2.123H【例18-1】123H【例18-2】已知z1=27，z2=17，z3=61，n1=3000r/min,?求傳動比i1H和nH、n2解：視輪1為主動，輪3為從動，則有：因n3=0，所以得到解上式得：設(shè)n1轉(zhuǎn)向為正122′3H【例18-3】18.4普通減速器的類型和特點減速器（又稱減速機、減速箱）是一臺獨立的傳動裝置。它由箱體、齒輪（或蝸輪蝸桿）、傳動軸、軸承等組成。常安裝在電動機與工作機之間，起降低轉(zhuǎn)速的作用。有時也用來增速，這時則稱為增速器。齒輪減速器蝸桿減速器蝸桿－齒輪減速器行星齒輪減速器擺線針輪減速器諧波齒輪減速器類型這六種減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，只有在選不到合適的產(chǎn)品時，才自行設(shè)計制造減速器。減速器的類型很多，常用的有：普通減速器傳動件是圓柱齒輪，只用于平行軸間的傳動。特點是：傳遞功率大、效率高、工作可靠、壽命長、維護簡便。分單級、二級、三級。一、圓柱齒輪減速器直齒：i<5斜齒人字齒：i≤8單級i=8～50兩級（展開式）i≥40三級二級以上圓柱齒輪減速器，按齒輪的布置形式，可分為展開式、分流式和同軸式三種。展開式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣，但齒輪相對軸承非對稱布置，受載時軸彎曲變形，使載荷沿齒寬分布不均，故軸剛性要好。分流式，齒輪相對軸承對稱布置，載荷沿齒寬分布較均勻，受載情況較好，適于重載或變載荷場合，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。同軸式，輸入軸與輸出軸在同一軸線上，箱體較短，但箱體內(nèi)需設(shè)置軸承支座，使箱體軸向尺寸增大，中間軸加長，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。產(chǎn)品實例：展開式三級圓柱齒輪減速器主要用于輸入軸與輸出軸相交、傳遞功率不大和速度不高的場合；傳動比大時，可采用兩級或兩級以上的圓錐—圓柱齒輪減速器。二、圓錐齒輪減速器單級雙級圓錐齒輪常為懸臂布置，常將圓錐齒輪作為高速級。(n↑，T↓，受力小，md↓,制易)汽車后輪中的傳動機構(gòu)三、蝸桿減速器蝸桿減速器用于輸入軸與輸出軸需要在空間正交（垂直交錯）的場合。它的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，噪聲小，但其效率較低。當(dāng)蝸桿圓周速度v≤4m/s時，宜取下置式，有利于嚙合處潤滑冷卻；否則上置式，減少攪油損失。當(dāng)傳動比要求較大時，可采用齒輪─蝸桿減速器或蝸桿─齒輪減速器。兼有二者的優(yōu)點。蝸桿--齒輪減速器一、普通減速器的基本結(jié)構(gòu)18.5普通減速器的基本結(jié)構(gòu)與潤滑1、齒輪、軸及軸承組合2、箱體3、減速器附件以單級圓柱齒輪減速器為例。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分:箱體是減速器的重要部件，箱體通常用灰鑄鐵制造，灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼。為了便于箱體的制造和裝拆，箱體做成剖分式，上面是箱蓋，下面的箱座；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)接成一體。為保證安裝時箱蓋與箱座的準(zhǔn)確定位，在箱體兩端各安裝一個圓錐定位銷。為檢查傳動零件的嚙合情況，并方便向箱內(nèi)注入潤滑油，一般在箱蓋頂部設(shè)置檢查孔，這樣能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。減速器連續(xù)工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大。為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，保持箱內(nèi)外氣壓平衡，不致使?jié)櫥脱仄史置娴忍帩B漏，通常在箱體頂部裝設(shè)排氣裝置。軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔,其中裝有密封裝置，防止異物進入軸承。在箱體一側(cè)裝設(shè)油標(biāo)尺或油面指示器（圖中采用的油標(biāo)尺），以便檢查箱體底部油池的油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油。換油，或清理箱底時排放污油，需要在箱座底部、油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住。放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。當(dāng)減速器重量超過2