轮系的分类与应用

轮系的分类与应用

轮系的分类与应用

前面已经讨论了由啮合的一对齿轮所组成的传动机构，它是齿轮传动中最简单的形式。但在实际应用中，常常需要将主动轴的较快转速变为从动轴的较慢转速；或者将主动轴的一种转速变换为从动轴的多种转速；或改变从动轴的旋转方向。这就需要应用多对齿轮传动来实现，这种由一系列相互啮合齿轮组成的传动系统称为轮系。

1.轮系的分类

轮系的结构形式很多，根据轮系运转时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系两大类。

（１）定轴轮系

定轴轮系是指齿轮（包括圆锥齿轮和蜗杆、蜗轮）在运转中轴线位置都是固定不动的轮系,如图7-３１所示是一个轴线不平行的定轴轮系。

（２）周转轮系

周转轮系是指在轮系中至少有一个齿轮及轴线是围绕另一个齿轮进行旋转的（图７-３２）。

图７-３１图７-３２

2.轮系的应用

①用轮系传动就可以得到很大的传动比，如航空发动机的减速器。

②轮系可做较远距离传动。

③轮系可实现变速、换向要求。采用轮系组成各种机构，将运转速度分为若干等级进

行变换，并能变换运转方向。

④轮系可合成或分解运动，如汽车后桥传动轴。

定轴轮系的传动比、计算及转向

定轴轮系的传动比、计算及转向

在讨论轮系时，把轮系中首末两轮转速之比，称为轮系的传动比。它的计算涉及有关各对齿轮转速，如图７-３３所示，定轴轮系传动比计算为：

传动比ｉ１６是由各种传动比ｉ１２、ｉ３４、ｉ５６形成的，应等于各传动比连乘积。

由于ｎ２＝ｎ３，ｎ４＝ｎ５，代入上式则得：

式中是该定轴轮系外啮合3次，得数为负，说明首末两轮转向相反。由此进一步推论，任意定轴轮系首轮到末轮由ｚ１、ｚ２、…、ｚｋ组成，平行轴间齿轮外啮合次数为ｍ，则

即任意定轴轮系的总传动比，也即首末两轮的转速比，等于其从动轮齿数连乘积与主动轮齿数连乘积之比。其转向由平行轴间外啮合齿轮对数所决定，即（ｍ为外啮合齿轮

对数），正值表示主、从动轮转向相同；负值则转向相反。此外也可以用画箭头方法判断从动轮转向，但对于空间齿轮，如圆锥、蜗杆蜗轮传动，只能用画箭头的方法判断从动轮的转向。

图７-３３图７－３4

在定轴轮系中如有惰轮（图７-３4），设ｚ１＝１８，ｚ３＝３０,ｚ２＝２０（惰轮）,由于ｚ２既是ｚ１带动的从动轮，又是带动ｚ３的主动轮，所以代入公式：

因此，惰轮不影响传动比，但每增加一个惰轮改变一次转向。

如果定轴轮系中计算末轮（轴）的转速，或者计算轮系中任意从动轮（轴）的转速，则

根据以上公式计算出末轮的转速，然后再乘以每转移距，即

ｖ＝ｎｋＬ

式中，ｖ——末轮线速度，ｍｍ／ｍｉｎ；

ｎｋ——末轮转速，ｒ／ｍｉｎ；

Ｌ——每转移距，ｍｍ，该值当螺旋传动时为导程，齿轮、齿条传动时为πｍｚｋ，滚轮时为πＤ等。

图7-３５

例７-２图７-３５所示为一卷扬机的传动系统，末端是蜗杆传动。ｚ１＝１８，ｚ２＝３６，ｚ３＝２０，ｚ４＝４０，ｚ５＝２，ｚ６＝５０。若ｎ１＝１０００ｒ／ｍｉｎ，鼓轮直径Ｄ＝２００ｍｍ，求重物的移动速度及方向。

解由公式知道

ｖ＝ｎｋＬ

重物为上提方向，判定方法如图７－３５所示。

减速器的应用、类型

减速器的应用、类型

减速器由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动所组成。常用在原动机与工作机之间作为减速的传动装置。图７-３６表示一带式输送机，高速的电动机经带传动和减速器，降低速度后驱动带式输送机。

由于减速器结构紧凑，效率高，使用维护方便，因而在工业中应用广泛。减速器已作为一独立的部件，由专业工厂成批生产，并已经系列化。下面简单介绍常用减速器的类型。

图７-３６

（１）圆柱齿轮减速器

圆柱齿轮减速器按其齿轮传动的级数可分为单级、两级、三级减速器，单级圆柱齿轮减速器如图７-３７ａ所示，两级减速器如图７-３７ｂ所示。

两级和两级以上减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式三种。

圆柱齿轮减速器应用最广，传递的功率范围大（从很小到４００００ｋＷ），圆周速度从很低到６０～７０ｍ／ｓ，且效率高。

图７-３７

（２）单级圆锥齿轮减速器（图７-３８ａ）

它用于输入轴与输出轴垂直相交的传动，传动比为１～５。当传动比大时可采用两级圆锥—圆柱齿轮减速器（图７-３８ｂ）。由于锥齿轮精加工比较困难，仅在传动布置需要时才采用。

图７-３８

（３）蜗杆减速器

它可分为蜗杆上置式（图７-３９ａ）及蜗杆下置式（图７-３９ｂ）两种。一般采用蜗杆下置式，可保证良好的润滑。

图７-３９

减速器的结构及标准

减速器的结构及标准

单级圆柱齿轮减速器的构造如图７-４０所示，减速器中的齿轮、轴、轴承和箱体都是重要零件。目前我国已经制定了齿轮及蜗杆减速器标准系列，并由专业部门的工厂生产。

图７-４０