化工机械基础(第三版)第十八章 轮系和减速器

负号表示n2的转向与n1相反
第四节 普通减速器的类型和特点
减速器：又称减速机、减速箱。是一台独立的传动装置。
组成：由密闭的箱体、相互啮合的一对或几对齿轮（或蜗 轮蜗杆）、传动轴及轴承等所组成。
常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间，起降低 这时则称为增速器。
转速和相应增大转矩的作用。在某些情况下，也用来增速，
于啮合处的润滑与冷却；
当蜗杆圆周速度较大时，应采用蜗杆上置式，以减少搅油损 耗。
当传动比要求较大时，可采用两级蜗杆减速器、蜗杆--齿轮
减速器或齿轮--蜗杆减速器，如图18-8。
第五节 普通减速器的基本结构与润滑 自学。 第六节 摆线针轮行星减速器 自学。 第七节 谐波传动减速器 自学。
思考题：
1.何谓＂定轴轮系＂和＂周转轮系＂？两者有什么区别？ 2.何谓＂惰轮＂？它在轮系中起什么作用？ 3.怎样计算定轴轮系的传动比？怎样确定末轮的转向？ 4.何谓＂行星轮系＂和＂差动轮系＂？两者有什么区别？ 5.什么是周转轮系的转化轮系？怎样通过转化机构求周 转轮系的传动比？ 6.普通减速器有哪些类型？各有什么特点？
二、圆锥齿轮减速器
如图18-6所示，用于输入轴与输出轴相交、传递功率不大
和速度不高的场合。
三、蜗杆减速器
在图18-7中表示出了蜗杆减速器，它用于输入轴与输出轴
需要在空间正交（垂直交错）的场合。它的传动比比较大， 外廓尺寸比较小，工作平稳，噪声小，但其效率较低。
单级蜗杆减速器有蜗杆下置式、蜗杆上置式两种。 下置式适用于蜗杆圆周速度较小（v≤4m/s）的场合，有利
由此得出结论：在平行定轴轮系中，若以1表示首轮，以K表 示末轮，外啮合的次数为m，则其总传动比 （18-1） i1K为正值时，表示1与K齿轮转向相同；反之，表示转向相反。
转向也可以通过在图上依次画箭头来确定。
第三节 周转轮系及其传动比
一、周转轮系
中心轮：常用 K 表示。运转时，几何轴线固定不动的齿轮，
如齿轮1、齿轮3。
行星轮：如齿轮2，一方面绕着自己的几何轴线O‘转动，另一 方面又随构件H一起绕固定轴线O――O转动。就象行星一样， 既有自转又有公转。 行星架：支持行星轮2作公转的构件（常用H表示）。
中心轮和行星架又称为周转轮系的基本构件。由二个中心轮
（2K）和一个行星架（H）组成的周转轮系称为2K－H型。
圆锥齿轮减速器、
蜗杆减速器 齿轮――蜗轮减速器等。
按照减速器的级数不同，又分为单级、两级和三级 减速器。此外，还有立式与卧式之分。
一、圆柱齿轮减速器
圆柱齿轮减速器：传动件是圆柱齿轮，只用于平行轴间的传动。 特点是：结构简单、传递功率大、效率高。一般来说，单级减 速器的传动比 i≤8，其传动简图如图18-4。 当传动比较大时，大齿轮比小齿轮大得许多。这时，用两级减 速比单级减速可得到更合理更紧凑的结构。
减速器特点及应用：
结构紧凑，
特点：
传递功率范围大， 工作可靠，寿命长，效率较高， 使用和维护简单。
应用：非常广泛。它的主要参数已经标准化，并由专
门工厂进行生产。一般情况下，按工作要求，根据传
动比、输入轴功率和转速、载荷工况等，可选用标准 减速器；必要时也可自行设计制造。
减速器类型：
普通减速器
按传动原理可分为 行星减速器 其中，普通减速器的类型很多，一般可分为： 圆柱齿轮减速器、
转化轮系中，轮1对轮3的传动比应为
n13H =n1H/n3H =(n1-nH)/(n3-nH) 按定轴轮系，可写成下式 n13H =n1H/n3H =(n1-nH)/(n3-nH) =(-1)z2z3/z1z2=-z3/z1 （18-2）
等式右边为负号，表示轮1与轮3在转化轮中转向相反。但
应注意在原周转轮中两者的转向不一定相反。
一般周转轮系中：
以nG和nK表示任意两个齿轮转速，则其转化轮系传动比计算
式为：
(18-3)
式中，m--从齿轮G到K间外啮合齿轮的对数。 式（18-3）中有三个运动参数nG、nK、nH，给定其中两个， 即可求出第3个，从而可以求出这三个构件中任意两个构件 之间的传动比；至于转向问题仍可依据传动比的正、负值来
以两级减速器为例，按
齿轮的布置形式可分为：
A.展开式，如图18-4（a），结构简单，应用最广；。 B.分流式，如图18-5（b），齿轮相对于轴承对称布置，适于
重载或变载荷的场合。结构比较复杂。
C.同轴式，如图18-5（a）所示，输入轴与输出轴在同一轴线 上，箱体较短，但箱体轴向尺寸增大，结构复杂。 减速器有立式与卧式，可根据需要而选择。从润滑角度看，卧 式结构能较好地解决它的润滑与密封问题，且结构工艺性较好。
=(-1)3(z2z3z5)/(z1z2＇z3＇)
i15 =(-1)3(z2z3z5)/(z1z2＇z3＇)
分析：齿轮4在轮系中，既是前对齿轮的从动轮，又是后对齿
轮的主动轮，在计算总传动比时，其齿数在式中可消去。因 此，它对轮系的传动比数值没有影响；但影响传动比的正、
负号，即影响首末两轮的转向关系。这种齿轮称为惰轮。
轴轮系（这个轮系称为周转轮系的转化轮系），其传动比的
计算方法则与定轴轮系相同。转化方法是： 利用相对运动原理，当给整个轮系加上一个与行星架的转 速相等、转向相反的附加转速（－nH）后，而各构件间的相 对运动关系不变，此时行星架静止不动。这样，即可采用定 轴轮系传动比的计算式来求解周转轮系的传动比。
图16-3示出周转轮系及其转化机构。图中（a）表示

定轴轮系：运转时，所有齿轮几何轴线的位置都固定不
动的轮系 周转轮系：运转时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一 齿轮的固定轴线转动的轮系

第二节 定轴轮系及其传动比
定轴轮系如图18-1所示，齿轮1 为首轮，齿轮5为末轮，轮2和轮 2＇，轮3 和轮3＇，均为由两个 齿轮组成的双联齿轮。齿轮1与2、 齿轮3＇与4、齿轮4与5均为外啮
相啮合的齿轮，将主动轴上的动力和运动传递给从动轴。 轮系：由一系列齿轮所组成的传动装置。

特点：轮系可以获得大的传动比， 可以完成相距较远的两轴之间的传动，
可以将主动轴的一种转速变换为从动轴的多种转速，等等。

轮系的应用十分广泛。
轮系传动类型：
根据轮系传动时各轮几何轴线位置是否固定的特点，可分 为定轴轮系和周转轮系两类：

在周转轮系中，若中心轮之一是固定不动的，称为行星轮系 如图18-2（b）（ c）所示，它只需一个原动件就可使机构 运动确定。 若中心轮都在转动，则称为差动轮系，如图18-2（a）表示，

它需要两个原动件才能使轮系运动确定。
二、周转轮系的传动比
周转轮系不能直接采用定轴轮系传动比的计算式来求解周转 轮系中各构件之间的传动比，若将周转轮系转化为假想的定
合，而齿轮2＇与3 为内啮合。由
图中可看出，首轮1到末轮5之间 的传动，是通过上述各对齿轮依
次传动完成的。
定轴轮系的传动计算：
在定轴轮系的传动计算中，不但要确定传动比数值的大小， 还要确定首、末两轮之间的转向关系。
定义：当一对齿轮副外啮合时两轮转向相反，其传动比 i 定
为负值；而内啮合时两轮转向相同，则传动比 i 定为正值。 图18-1为一平行轴定轴轮系。齿数分别为z1、z2、……， 各轴转速依次为n1、n2、……，下面分析其总传动比。
总传动比：
已知各级齿轮传动比依次为： i12=n1/n2=-z1/z2 i2＇3=n2＇/n3=n2/n3=z3/z2＇ i3＇4=n3＇/n4=n3/n4=-z4/z3＇ i45=n4/n5=-z5/z4 不难得出轮系的总传动比： i15 = n1/n5 = i12i2＇3i3＇4i45
= (-1)3(z2z3z4z5)/(z1z2＇z3＇z4)
Байду номын сангаас
判定。
应用式18-3时必须注意：
1）齿轮G、K和行星架H的回转轴必须互相平行或重合， 否则两轴转速不能进行代数相加，即计算式不成立。 2）将nG、nK、nH的已知数值代入计算式时，必须附加正 负号。可设其中之一转向为正，同向取正号，反向取负号。
例18-1 在图18-2（b）所示的行星轮系中，已知 z1=27，z2=17，z3=61，n1=3000r/min，求传动比 i1H 和 nH。 解：视轮1为主动，轮3为从动，由式（18-2）得：
该轮系中各构件的转速。图中（b）表示该轮系转化 机构中各构件的转速。它带有角标H，以此注明转速 是各构件对行星架H的相对转速。
表18-1 转化机构中各构件的转速
构件 1 2 3 H 原轮系中各构件的转速 转化机构中各构件的转速
n1 n2 n3 nH
n1H =n1-nH n2H =n2-nH n3H =n3-nH n4H =n4-nH
因
n3=0
故
解上式得
(n1-nH)/(0-nH)=-61/27
i1H =n1/nH=1+61/27≈3.26
设n1的转向为正，则 nH =n1/i1H=3000/3.26≈920r/min
nH的转向为正，表示行星架H与主动轮转向相同
利用式18-3还可算出轮2的转速n2：
解得： n2=-2384 r/min
第十八章 轮系与减速器
主要内容：

了解定轴轮系与周转轮系的组成，在机械传动中有什么用 途。

了解普通减速器有哪些类型和特点。 熟悉普通齿轮减速
器的构造及零部件组成，如何维护，会选用。 了解摆线针行星减速器、谐波传动减速器的基本特点，会 选用。

第一节 轮 系
为了满足工业生产中的多种需求，在机械传动中常采用一系列互