齒輪系傳動知識

在機械設備中，為了獲得較大的傳動比、或變速和換向，常常要采用多對齒輪進行傳動，如機床、汽車上使用的變速箱、差速器，工程上廣泛應用的齒輪減速器等，這種由多對齒輪所組成的傳動系統稱為齒輪系，簡稱輪系。

按照傳動時各齒輪的軸線位置是否固定，輪系分為定軸輪系和行星輪系兩種基本類型。傳動時所有齒輪的幾何軸線位置均固定不變，這種輪系稱為定軸輪系。

▲平面定軸輪系

▲空間定軸輪系

傳動時齒輪g的幾何軸線繞齒輪a,b和構件H的共同軸線轉動，這樣的輪系成為行星輪系。根據自由度的不同，行星齒輪系又可分為周轉齒輪系和差動齒輪系。周轉輪系有一個自由度，行星輪系有兩個自由度。

▲周轉輪系

▲差動輪系

輪系的傳動比

輪系始端主動輪與末端從動輪的轉速之比值，稱為輪系的傳動比，用i表示轉角的大小。

式中n1 ——主動輪1的轉速，r/min；nk——從動輪的轉速，r/min。

齒輪系的作用

1. 實現相距較遠的兩軸間運動和動力的傳遞

在齒輪傳動中，當主從動軸間的距離較遠時，如果隻用一對齒輪來傳動，齒輪的尺寸勢必很大。這樣，既增大機器的結構尺寸和重量，又浪費材料而且制造安裝都不方便。若改用兩對齒輪組成的輪系來傳動，就可使齒輪尺寸小得多，制造安裝也較方便。

▲齒輪系傳動

2. 實現分路傳動

利用輪系可以使一根主動軸帶動若幹根從動軸同時轉動，獲得所需的各種轉速。

▲齒輪分路傳動

3. 實現變速傳動

當主動軸的轉速不變時，利用輪系可以使從動軸獲得多種工作轉速，這種傳動稱為變速傳動。汽車、機床、起重機等許多機械都需要變速傳動。

▲齒輪變速傳動

4. 獲得較大的傳動比

采用定軸輪系或行星輪系均可獲得大的傳動比。若用定軸輪系來獲得大傳動比，需要多級齒輪傳動，緻使傳動裝置的結構複雜和龐大。而采用行星輪系，隻需很少幾個齒輪，就可獲得很大的傳動比。由于行星輪系采用多個行星輪來分擔載荷，而且常采用内齧合傳動，合理地利用了内齒輪中部空間，兼之其輸入軸輸出軸在同一軸線上，這不僅使行星減速器的承載能力大大提高，而且徑向尺寸非常緊湊。在功率和傳動比相同情況下，行星減速器的體積和重量隻是定軸輪系減速器的1/2～1/3。

5. 實現運動的合成和分解

機械中采用具有兩個自由度的差動行星輪系來實現運動的合成和分解。這是行星輪系獨特的功用。

運動合成：差動輪系有兩個自由度，隻有給定三個基本構件中任意兩個的運動後，第三個基本構件的運動才能确定。這就是說，第三個基本構件的運動為另兩個基本構件運動的合成。

▲圓錐齒輪差動輪系（運動合成）

運動分解：利用差動輪系還可以将一個基本構件的轉動按所需的比例分解為另外兩個基本構件的轉動。

▲汽車差速器（運動分解）

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