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第十八章第十八章 轮系及减速器轮系及减速器 §18—1 概概 述述• 在普通机器中，原动机多采用转速较高的单速电动机，而任务机构的运动要求那么是多种多样的因此，用一对齿轮传动曾经不能够实现上述各种要求在原动机和任务安装之间需求有由一系列齿轮组成的减速(或增速)、变速或差动安装这种由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称轮系 §18—2 轮系的分系的分类 根据根据轮系中各系中各齿轮的几何的几何轴线能否相能否相对固固定，把定，把轮系分成定系分成定轴轮系、周系、周转轮系和混合系和混合轮系 一、定轴轮系 当轮系运转时，假设一切齿轮的几何轴线均相对固定不动，称为定轴轮系如图18—1所示二、周转轮系二、周转轮系 组成轮系的某几个齿轮组成轮系的某几个齿轮(至少一个至少一个)的的几何轴线在传动中绕另一齿轮的几何几何轴线在传动中绕另一齿轮的几何轴线轴线转动者，称为周转轮系转动者，称为周转轮系 图图18-2a所所示为示为一典型的周转轮系它是由机架、中一典型的周转轮系它是由机架、中心轮心轮1和和3、行星轮、行星轮2和行星架和行星架H所组成。

在所组成在行星行星架架H的支承下，行星轮的支承下，行星轮2既绕本身的几既绕本身的几何轴何轴线转动线转动(自转自转)，又绕行星架，又绕行星架H的转动的转动中心转中心转动动(公转公转) 为保证轮系可以传动，行星架为保证轮系可以传动，行星架H的转的转动轴线必需和中心轮的公共轴线重合动轴线必需和中心轮的公共轴线重合凡接受外扭矩，且转动轴线与公共轴线凡接受外扭矩，且转动轴线与公共轴线重合的构件称为周转轮系的根本构件重合的构件称为周转轮系的根本构件每个周转轮系均有三个根本构件此周每个周转轮系均有三个根本构件此周转轮系，因其根本构件是由两个中心轮转轮系，因其根本构件是由两个中心轮(2k)及一个行星架及一个行星架H所组成，故该轮系统所组成，故该轮系统称为称为2k-H型周转轮系型周转轮系• 为使使传动时惯性力得到平衡以及减性力得到平衡以及减轻轮齿上的上的啮合合载荷，通常采用两个以上荷，通常采用两个以上完全一完全一样的行星的行星轮(图18—2a所示所示为三个三个)，均匀地分布在中心，均匀地分布在中心轮的周的周围因行星轮的个数的个数对周周转轮系的系的传动比没有影响，比没有影响，故在故在讨论各构件的运各构件的运动关系关系时，机构，机构简图中只需画出其中的一个行星中只需画出其中的一个行星轮，如，如图18—2b所示。

所示• 在周在周转轮系中，假系中，假设两个中心两个中心轮都能都能转动，其机构自在度，其机构自在度为2，，这种种轮系称系称为差差动轮系；假系；假设有一个中心有一个中心轮固定不固定不动，，那么其机构自在度那么其机构自在度为1，，这种种轮系称系称为行行星星轮系当行星架系当行星架H固定不固定不动，那么周，那么周转轮系演化系演化为定定轴轮系，如系，如图18—2c所示• 三、混合轮系• 如图18—3所示，在一些机器中，往往同时采用定轴轮系(1、2、2’及3)和周转轮系(齿轮4、5、6及行星架H)来满足传动的需求，这种轮系称为混合轮系§18—3 轮系系传动比的比的计算算 一、定轴轮系传动比的计算一、定轴轮系传动比的计算轮系的传动比：是指轮系中输入轴〔自轮系的传动比：是指轮系中输入轴〔自动轮〕的角速度〔或转速〕与输出轴〔动轮〕的角速度〔或转速〕与输出轴〔从动轮〕的角速度〔或转速〕之比，即从动轮〕的角速度〔或转速〕之比，即 : 轮系的传动比计算，包括计算其传动比的大小和确定输出轴的转向两个内容 •例：例： 以下图为定轴轮系，知各轮齿数以下图为定轴轮系，知各轮齿数z，求传，求传动比动比i15。

•解：为了求齿轮解：为了求齿轮1和齿轮和齿轮5的传动比的传动比i15，可先，可先求各对齿轮的传动比由第十六章可知求各对齿轮的传动比由第十六章可知上式阐明：平面定轴轮系上式阐明：平面定轴轮系传动比的大小等于组成该传动比的大小等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，也等于各对比的连乘积，也等于各对啮合齿轮中一切从动轮齿啮合齿轮中一切从动轮齿数的连乘积与一切自动轮数的连乘积与一切自动轮齿数的连乘积之比齿数的连乘积之比 定轴轮系传动比大小的计算定轴轮系传动比大小的计算推行：推行：设轮1为起始自起始自动轮，，轮K为最末从最末从动轮，那么平面定，那么平面定轴轮系的系的传动比的普比的普通公式通公式为 :从从动轮转向确向确实定定 传动比正负号规定：两轮转向一样(内啮合) 时传动比取正号，两轮转向相反(外啮合)时传动比取负号，轮系中从动轮与自动轮的转向关系，可根据其传动比的正负号确定外啮合次数为偶数〔奇数〕时轮系的传动比为正〔负〕，进而可确定从动件的转向图中外啮合次数为3次，所以传动比为负，阐明轮5与轮1转向相反• 上式阐明：• 〔1〕．定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对齿轮传动比的连乘积。

其数值等于一切从• 动轮齿数的连乘积与一切自动轮齿数的连乘积之比• 〔2〕．齿轮4在前一对齿轮传动中是从动轮，在后一对齿轮传动中是自动轮，所以在上式• 中齿数Z4可以消去轮系中，这种不影响传动比的大小，仅用来改动转动方向或增大传动中心距的齿轮，称为惰轮• 〔3〕．从动轮的转动方向确实定：对平面轮•系(即各轮轴线相互平行)，用(-1)m表示， m为轮系中外啮合齿轮的对数，其传动比为为轮系中外啮合齿轮的对数，其传动比为正号时，表示主、从动轮的转向一样；传动正号时，表示主、从动轮的转向一样；传动比为负号时，那么主、从动轮转向相反对空比为负号时，那么主、从动轮转向相反对空间轮系间轮系(即由圆锥齿轮、蜗杆传动组成即由圆锥齿轮、蜗杆传动组成)，必，必须用画箭头的方法来确定从动轮的转向须用画箭头的方法来确定从动轮的转向• 【例18—1】 如图18—4所示为液压推进•架柱式煤电钻的传动系统知电动机3的•转速为，n1=2880r／min，各轮齿数分别为Z1=17，Z2=34，Z2’=17，Z3=56，Z4=21，Z6=43，Z5=Z7=Z8=32，Z9=48，煤钻杆主轴•的推进和后退由液压油缸2控制，试计算煤钻杆主轴的转速并确定其转向。

【解】【解】 齿轮齿轮4和和5为双为双联滑移齿轮，当齿轮联滑移齿轮，当齿轮4与与6或或5与与7啮合时钻杆啮合时钻杆主轴可获得两种转速主轴可获得两种转速 (1)当齿轮当齿轮4与与6啮合时，啮合时，有有故煤钻杆主轴转速故煤钻杆主轴转速故煤钻杆主轴转速故煤钻杆主轴转速n9n9为为为为(2)当齿轮当齿轮5与与7啮合时啮合时 因i19为正值，故煤钻杆与电动机的转向一样亦可用画箭头的方法来确定，如图18—4所示二、周转轮系传动比的计算二、周转轮系传动比的计算 在周转轮系中，由于行星轮的运动不是绕固定轴线转动，故其传动比的计算不能直接用定轴轮系传动比的计算方法但是，假设能坚持周转轮系中各构件之间的相对运动不变，而又可使行星架变为固定不动，那么周转轮系就化为一个假想的定轴轮系，可按定轴轮系传动比的计算方法处置周转轮系传动比的问题这种方法称为相对运动法 在在图18—2a所示的周所示的周转轮系中，系中，设齿轮1、、2、、 3及行星架及行星架H的的绝对转速分速分别为n1、、n2, n3及及nH，，其其转向如下向如下图假设给整个周整个周转轮系附加一个与系附加一个与行星架行星架H转速大小相等、方向相反的公共速大小相等、方向相反的公共转速速(-nH)后，那么各构件的相后，那么各构件的相对运运动不不变而行星架而行星架H却静止不却静止不动了。

此了此时，周，周转轮系即系即转化化为定定轴轮系这一定一定轴轮系称系称为原周原周转轮系的系的转化机化机构在转化机构中，各构件的化机构中，各构件的转速分速分别以以n1H、、n2H、、n3H和和nHH表示，那么表示，那么转化前后各构件的化前后各构件的转速速见表表18—1• 在转化机构中， n1H、n2H、n3H和nHH的上角标H表示各构件相对于行星架H的相对转速• 转化机构中恣意两轮的传动比均可用定轴轮系传动比的计算方法求得对于图18—2所示的周转轮系，其转化机构中的齿轮1对齿轮3的传动比i13H为• 将上式推行到普通情况，设nG和nK为周转轮系中恣意两个齿轮G和K的转速，那么转化机构传动比的计算公式为 式中指数式中指数m为转化机构中由化机构中由齿轮G到到K之之间外外啮合合对数数, 式式(18—3)包含了行星包含了行星轮系中各构件的系中各构件的转速和速和各各轮齿数之数之间的关系，是求解行星的关系，是求解行星轮系系传动比的根本公式，只需知比的根本公式，只需知n1、、n3及及nH 中两个中两个值，便可求得第三构件的，便可求得第三构件的转速对行星行星轮系系,只需知一个构件的只需知一个构件的转速，就可求出另速，就可求出另一构件的一构件的转速，即：速，即：运用式运用式(18—3)及及(18—4)时须留意以下几点：留意以下几点： (一一) 代入各构件的代入各构件的转速速时，，应将符号一同代将符号一同代入，可入，可规定定顺时针方向方向为正，逆正，逆时针方向方向为负，，所求得的所求得的转向就可按此正向就可按此正负号来定方向。

号来定方向 却不能计算齿轮却不能计算齿轮1(或齿轮或齿轮3)与齿轮与齿轮2之间的传动比，之间的传动比，即即(二二) 对于由于由圆锥齿轮所所组成的周成的周转轮系，如系，如图18—7所示，利用式所示，利用式(18—4)只能只能计算算齿轮1与与齿轮3之之间的的传动比即 也就是也就是说，不能用式，不能用式(18—4)来来计算算圆锥齿轮组成的行星成的行星轮系中行星系中行星轮的的转速 (三三) 留意留意i13H≠i13两者概念不同，不要混淆两者概念不同，不要混淆因因n2与与nH不是在同一平面内运动，其转速不是在同一平面内运动，其转速不能用代数加减即不能用代数加减即【例【例18—2】】 在在图18—5所示所示的差的差动轮系中，知各系中，知各轮齿数数Z1=Z2=16，，Z3=48，当，当齿轮1和和齿轮3的的转速分速分别为n1=1r／／min，，n3= -1r／／min时，求行，求行星架星架H的的转速速nH•计算阐明，当齿轮计算阐明，当齿轮1顺时针转一周，齿轮顺时针转一周，齿轮3逆时针转一周时，那么行星架逆时针转一周时，那么行星架H将逆时将逆时针转针转1/2周 必需留意，这种类型的必需留意，这种类型的行星轮系，如用作减速时，行星轮系，如用作减速时，其效率随减速比增大而降其效率随减速比增大而降低。

所以，普通只适用于低所以，普通只适用于辅助安装的传动，不宜传辅助安装的传动，不宜传动大功率如用于增速运动大功率如用于增速运动，那么能够发生自锁动，那么能够发生自锁复合轮系传动比的计算复合轮系传动比的计算122’3456H轮系的功用•1 实现大传动比轮系的功用•2 实现远间隔的两轴传动轮系的功用3 实现变速换向轮系的功用•4 实现分支传动 §18—4 减 速 器 减速器的功能在于将原动机较高的转速降低到任务机所需的较低转速，同时增大其扭矩由于减速器已做成独立的规范部件，且构造紧凑、任务可靠、效率较高、寿命长、维修方便，便于成批消费，直接选用，可节省设计时间，所以应用广泛为满足不同的任务要求，种类很多，可 分成普通减速器和特种减速器两大类，分成普通减速器和特种减速器两大类，前者某些类型已有规范系列产品，可直前者某些类型已有规范系列产品，可直接选用，也可自行设计制造后者的规接选用，也可自行设计制造后者的规范正在制定和推行中本书仅引见前者范正在制定和推行中本书仅引见前者一、普通减速器的一、普通减速器的类型、特点和运用型、特点和运用 按按传动类型，可分型，可分为齿轮、、蜗杆和杆和齿轮——蜗杆减速器；杆减速器；按按传动级数，可分数，可分为单级、双、双级和多和多级减速器；减速器；按按轴在空在空间位置，可分位置，可分为卧式和立式减速器；卧式和立式减速器；按按传动的布置方式，可分的布置方式，可分为展开式、同展开式、同轴式和分式和分流式减速器。

流式减速器 常用普通减速器常用普通减速器类型及其型及其传动比范比范围见表表18—3•展开式减速器展开式减速器•分流式减速器，其构造较复杂分流式减速器，其构造较复杂 • 同轴式双级减速器，同轴式双级减速器，•圆锥齿轮减速器适用于低速传动，圆锥齿轮减速器适用于低速传动， • 蜗杆蜗轮减速器蜗杆蜗轮减速器 •下置式单级蜗杆减速器下置式单级蜗杆减速器 • 二、减速器的构造• 减速器普通由箱体、传动零件、轴、轴承、联接零件及假设干附件组成单级圆柱齿轮•减速器的构造见配套教材有关章节• 三、规范减速器• 齿轮和蜗轮减速器已制定出相应的规范系列，可根据传动比、转速、载荷大小及其变•化性质、寿命、在机械总体配置中的要求等知条件，结合减速器的适用条件，主要参数•及效率，外廓尺寸、分量、价钱和运转费用等各项目的，进展综合分析比较，．选定减速器•的类型和规格进展外购• 下面引见渐开线圆柱齿轮规范减速器的适用范围，代号和主要参数• (一)适用范围• ZDY(单级)、ZLY(两级)、ZSY(三级)外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器主要适•用于冶金、，矿山、运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。

• 运用条件：• 减速器高速轴转速不大于1500r／min；• 齿轮传动圆周速度不大于20m／s；• 任务环境温度为一40～+45℃低于O℃时，启动前光滑油应预热• (二)代号• 在减速器的代号中，包括减速器的型号，单级减速器的中心距或多级减速器的低速级•中心距，公称传动比及装配型式•(三三)单级圆柱柱齿轮减速器的根本参数减速器的根本参数•1．中心距：．中心距：见表表18—4•2．．传动比：比：见表表18—5• 减速器的减速器的实践践传动比相比相对公称公称传动比的允比的允许相相对偏向偏向△△i：普通减速器：普通减速器l△△i l≤3％，两％，两级•减速器减速器I出出I≤4％，三％，三级减速器减速器I△△il≤5％• 3．．齿宽系数：系数：见表表18—6四四)减速器的承减速器的承载才干才干(单级)：：见表表18—7五五)减速器减速器热功率功率Pc1、、Pc2(单级)：：见表表18—8•(六六)减速器的装配型式减速器的装配型式• 根据减速器在机械根据减速器在机械总体配置中的要求，体配置中的要求，选择相相应的装配型式的装配型式对于于ZDY型减速器有型减速器有8•种装配型式用种装配型式用I～～ⅦⅦ表示，表示，见图18—10a；；对于于ZLY和和ZSY型减速器有型减速器有5种装配型式用种装配型式用I•～～V表示，表示，见图18—10b。

• 四、规范减速器的选用• 减速器的承载才干受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制因此减速器的选用必•须经过两个功率表• 首先按减速器机械强度许用公称功率P1选用，假设减速器的适用输入转速与承载才干•表中的三档(1500、1000、750r／min)转速中的某一档转速之相对误差不超越4%，可按该•档转速下的公称功率选用相当规格的减速器假设转速相对误差超越4％，那么应按适用转速•折算减速器的公称功率选用然后校核减速器热平衡许用功率Pcl、Pc2•【例【例18-7】】 保送大件物品的皮保送大件物品的皮带保送机减速保送机减速器，器，电动机机驱动，，电动机机转速速n1=1200r／／• min，，传动比比i=4．．5，，传动功率功率P2=380kW，，每日任每日任务24h，最高，最高环境温度境温度t=38℃℃，厂房，厂房•较大，自然通大，自然通风冷却，油池光滑要求冷却，油池光滑要求选用用规格相当的第格相当的第1种装配方式种装配方式规范减速器范减速器 【解】(1)按减速器的机械强度功率表选取普通情况下要计入任务情况系数KA，特殊情况下还要思索平安系数 皮带保送机载荷为中等冲击，查表18—9得：KA一1．5，计算功率Pz。

为： 按i=4．5及n1=1200r／min接近公称转速1000r／min，查表18—7得：ZDY280，i=4·5，n1=1000r／min，P1=488kW当n1=1200r／min时，折算公称功率P1为：可以选用可以选用ZDY280减速器查表表18—10、、18-11及表及表18—12得：得：• 假设不采用盘状管冷却，那么需另选较大规格的减速器按以上程序重新计算• 减速器的许用瞬时尖峰载荷P2max≤1．8P1此例未给出运转中的瞬时尖峰载荷，故不校•核。