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1、第 四 章 輪 系 及 其 設(shè) 計 由 一 系 列 齒 輪 組 成 的 齒 輪 傳 動 系 統(tǒng) 稱 為 輪 系 (Gear train)。 輪 系 應(yīng) 用 舉 例 導(dǎo) 彈 發(fā) 射 快 速 反 應(yīng) 裝 置 汽 車 后 輪 中 的 傳 動 機 構(gòu) 第 一 節(jié) 輪 系 的 類 型 輪 系 定 軸 輪 系所 有 齒 輪 幾 何 軸線 位 置 固 定 空 間 定 軸 輪 系平 面 定 軸 輪 系周 轉(zhuǎn) 輪 系某 些 齒 輪 幾 何 軸 線有 公 轉(zhuǎn) 運 動 行 星 輪 系 (F1)差 動 輪 系 (F2)復(fù) 合 輪 系 由 定 軸 輪 系 、 周 轉(zhuǎn) 輪 系 組 合 而 成 平 面 定 軸 輪 系Gea

2、r train with fixed parallel axes3 12 空 間 定 軸 輪 系Gear train with fixed non-parallel axes132 3 44 5 行 星 輪 系Planetary gear trainH 1 32 差 動 輪 系Differential gear trainH 1 32 復(fù) 合 輪 系Combined gear train4221O OH3 復(fù) 合 輪 系Combined gear train1 5 6H 12 4 H23 第 二 節(jié) 定 軸 輪 系 的 傳 動 比 輪 系 傳 動 比 的 計 算 ， 包 括 確 定 iio的

3、大 小 和 輸 入 軸 與 輸出 軸 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 。 定 義 輪 系 輸 入 軸 的 角 速 度 (或 轉(zhuǎn) 速 )與 輸 出 軸 的 角 速度 (或 轉(zhuǎn) 速 )之 比 ， 稱 為 輪 系 的 傳 動 比 (Train ratio)， 常 用iio表 示 ， 即 iio inout noutnout 1. 傳 動 比 大 小 的 計 算5151io nni 122112 zzi 233223 zzi 455454 zzi 344343 zzi 4321 5432544323125115 zzzz zzzziiiii 結(jié) 論 定 軸 輪 系 的 傳 動 比 所 有 從 動 輪 齒 數(shù) 的 連

4、乘 積所 有 主 動 輪 齒 數(shù) 的 連 乘 積 圖 示 輪 系 ， 齒 輪 1為 主 動 輪 ，齒 輪 5為 從 動 輪 。 1 32 3 44 5 2. 主 、 從 動 輪 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 的 確 定 通 常 用 畫 箭 頭 的 方 法 確 定 當 輪 系 的 主 、 從 動 輪 軸 線 平 行時 ， 兩 者 轉(zhuǎn) 向 相 同 用 “ ”號 表 示 ；兩 者 轉(zhuǎn) 向 相 反 ， 用 “ ”號 表 示 。 4321 5432 zzzz zzzz 431 543 zzz zzz15i 1 32 3 44 5不 影 響 輪 系 傳 動 比 大 小 ， 僅 改變 從 動 輪 轉(zhuǎn) 向 的 齒 輪 過

5、輪 蝸 桿 蝸 輪 傳 動 轉(zhuǎn) 向 判 斷右 旋 蝸 桿 左 旋 蝸 桿 第 三 節(jié) 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 傳 動 比 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 組 成行 星 輪 (Planet gear)輸 入 輸 出 構(gòu) 件中 心 輪 和 系 桿 按 基 本 構(gòu) 件 的 不 同 ， 周 轉(zhuǎn) 輪 系 還 可 分 為 2K H型 周 轉(zhuǎn) 輪系 ， 3K 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 等 。 在 工 程 實 際 中 應(yīng) 用 最 多 的 是 2K H型 的 行 星 輪 系 。 基 本 構(gòu) 件(Fundamental member)回 轉(zhuǎn) 軸 線 有 公 轉(zhuǎn) 運 動中 心 輪 (Central gear)K ， 又 稱 為 太 陽

6、輪 (Sun gear)系 桿 (Crank arm)H， 又 稱 為 行 星 架 (Planet carrier)一 、 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 結(jié) 構(gòu) 兩 者 回 轉(zhuǎn) 軸 線 位置 固 定 并 且 重 合 2K H型 行 星 輪 系3 H12 3K 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系1 322 H4 二 、 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 傳 動 比 計 算 1. 周 轉(zhuǎn) 輪 系 傳 動 比 計 算 的 基 本 思 路周 轉(zhuǎn) 輪 系 假 想 的 定 軸 輪 系原 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 的 特 點 各 構(gòu) 件 的 相 對 運 動 關(guān) 系 不 變 轉(zhuǎn) 化 方 法 給 整 個 機 構(gòu) 加 上 一 個

7、 公 共 角 速 度 ( H)轉(zhuǎn) 化 H3 21O1O3O2OH HH13 2 3 H12O1 OHO3 O23 12O 1O3 O2HO1O3O23 213H 2H1H 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 所 有 基 本 構(gòu) 件 的 回 轉(zhuǎn) 軸 共 線 ， 可 以 根 據(jù) 周轉(zhuǎn) 輪 系 的 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 寫 出 三 個 基 本 構(gòu) 件 的 角 速 度 與 其 齒 數(shù) 之間 的 比 值 關(guān) 系 式 。 已 知 兩 個 基 本 構(gòu) 件 的 角 速 度 向 量 的 大 小和 方 向 時 ， 可 以 計 算 出 第 三 個 基 本 構(gòu) 件 角 速 度 的 大 小 和 方向 。 H321 在 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 中 的

8、 角 速 度(相 對 于 系 桿 的 角 速 度 )原 角 速 度構(gòu) 件 代 號周 轉(zhuǎn) 輪 系 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 中 各 構(gòu) 件 的 角 速 度1H1H2H2H3H3HHHHH132H 2. 周 轉(zhuǎn) 輪 系 傳 動 比 的 計 算 方 法求 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 的 傳 動 比 iH 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu)H3H1H13 i 13zz“”號 表 示 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 中 齒 輪1和 齒 輪 3轉(zhuǎn) 向 相 反周 轉(zhuǎn) 輪 系 傳 動 比 計 算 的 一 般 公 式中 心 輪 1、 n， 系 桿 H 112HH1HH1H1 . nnnnn zz zzi H3 H1 O1O3O23 213H 2H1H 是 轉(zhuǎn) 化 機

9、構(gòu) 中 1輪 主 動 、 n輪 從 動 時 的 傳 動 比 ， 其大 小 和 符 號 完 全 按 定 軸 輪 系 處 理 。 正 負 號 僅 表 明 在 該 輪 系的 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 中 ， 齒 輪 1和 齒 輪 n的 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 。 注 意 事 項 齒 數(shù) 比 前 的 “ ” 、 “ ” 號 不 僅 表 明 在 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu)中 齒 輪 1和 齒 輪 n的 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 ， 而 且 將 直 接 影 響 到 周 轉(zhuǎn) 輪系 傳 動 比 的 大 小 和 正 負 號 。 1、 n 和 H是 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 各 基 本 構(gòu) 件 的 真 實 角 速度 ， 且 為 代 數(shù) 量 。i1nH 行 星

10、 輪 系其 中 一 個 中 心 輪 固 定 (例 如 中 心 輪 n固 定 ， 即 n0) 差 動 輪 系 1、 n 和 H三 者 需 要 有 兩 個 為 已 知 值 ， 才 能 求 解 。H1HH1HH1H1 10 nni H1H1H1H1 1,1 nn iiii 定 義 正 號 機 構(gòu) 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 的 傳 動 比 符 號 為 “ ” 。 負 號 機 構(gòu) 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 的 傳 動 比 符 號 為 “ ” 。 常 見 2K H型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 及 其 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 傳 動 比 計 算3 H12 負 號 機 構(gòu) H3 H1H13 i 13zz 3H 12 負 號 機 構(gòu) H3 H1H1

11、3 i 13zz 3H12 2 負 號 機 構(gòu) H3 H1H13 i 21 32 zz zz 3H1 2 負 號 機 構(gòu) H3 H1H13 i 13zz 1 2 23 H 正 號 機 構(gòu) H3 H1H13 i 21 32 zz zz 3H12 2 正 號 機 構(gòu) H3 H1H13 i 21 32 zz zz 正 號 機 構(gòu)3H1 2 2 H3 H1H13 i 21 32 zz zz 例 1 圖 示 輪 系 ， 已 知 z1100， z2101， z2100， z399，求 傳 動 比 iH1。 又 若 z3100， 其 它 各 輪 齒 數(shù) 不 變 ， iH1又 為 多少 ？ 3H12 2 解

12、該 輪 系 為 正 號 機 構(gòu) 的 行 星 輪 系 21 32HH1H13 zz zzi )(1 21 32H1 zz zzi 代 入 各 輪 齒 數(shù) 1000011000099991100100 991011H1 i 100001H i z3=100 100110000101001100100 1001011 H1 i 1001H i系 桿 H與 齒 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同系 桿 H與 齒 輪 轉(zhuǎn) 向 相 反 結(jié) 論 當 各 輪 齒 數(shù) 相 差 很 小 時 ， 周 轉(zhuǎn) 輪 系 可 獲 得 很 大 的 傳 動比 。 周 轉(zhuǎn) 輪 系 輸 出 構(gòu) 件 的 轉(zhuǎn) 向 既 與 輸 入 運 動 轉(zhuǎn) 向 有 關(guān)

13、 ， 又與 各 輪 齒 數(shù) 有 關(guān) 。 周 轉(zhuǎn) 輪 系 各 輪 的 轉(zhuǎn) 向 應(yīng) 通 過 計 算 確 定 。 例 2 圖 示 輪 系 ， 已 知 z115， z225， z220， z360，n1200rmin， n350rmin， 試 求 系 桿 H的 轉(zhuǎn) 速 nH的 大 小 和方 向 ， n1、 n3轉(zhuǎn) 向 相 同 時 ； n1、 n3轉(zhuǎn) 向 相 反 時 。 解 該 輪 系 為 負 號 機 構(gòu) 的 差 動 輪 系 n52015 6025 21 32H3 H1H13 zz zznn nni 65 31H nnn n1、 n3轉(zhuǎn) 向 相 同 時 3H12 2minr/756 505200H n

14、n1、 n3轉(zhuǎn) 向 相 反 時 minr/3256 505200 H n 系 桿 H與 齒 輪 1、 3轉(zhuǎn) 向 相 同系 桿 H與 齒 輪 3轉(zhuǎn) 向 相 同 例 3 圖 示 輪 系 ， 已 知 z120， z230， z250， z380，n150rmin， 試 求 系 桿 H的 轉(zhuǎn) 速 nH。 解 該 輪 系 的 轉(zhuǎn) 化 機 構(gòu) 為 一 空 間定 軸 輪 系 4.35020 80301 )(11 21 32H13H1 zz zzii minr/7.14 H11H inn 3H1 22系 桿 H與 齒 輪 1轉(zhuǎn) 向 相 同 第 四 節(jié) 復(fù) 合 輪 系 的 傳 動 比 2K H型 周 轉(zhuǎn) 輪 系

15、 稱 為 基 本 周 轉(zhuǎn) 輪 系 (Elementary epicyclic gear train)。 既 包 含 定 軸 輪 系 又 包 含 基 本 周 轉(zhuǎn) 輪系 ， 或 包 含 多 個 基 本 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 復(fù) 雜 輪 系 稱 為 復(fù) 合 輪 系(Combined gear train)。 復(fù) 合 輪 系 的 組 成 方 式串 聯(lián) 型 復(fù) 合 輪 系 (Series combined gear train) 前 一 基 本 輪 系 的 輸 出 構(gòu) 件 為 后一 基 本 輪 系 的 輸 入 構(gòu) 件封 閉 型 復(fù) 合 輪 系 (Closed combined gear train) 輪

16、系 中 包 含 有 自 由 度 為 2的 差動 輪 系 ， 并 用 一 個 自 由 度 為 1的 輪 系 將 其 三 個 基 本 構(gòu) 件 中 的兩 個 聯(lián) 接 封 閉 雙 重 系 桿 型 復(fù) 合 輪 系(Combined gear train with double planet carrier) 主 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 系 桿 內(nèi) 有 一 個 副周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 至 少 有 一 個 行 星 輪同 時 繞 著 3個 軸 線 轉(zhuǎn) 動 1. 復(fù) 合 輪 系 傳 動 比 的 計 算 方 法 正 確 區(qū) 分 基 本 輪 系 ； 確 定 各 基 本 輪 系 的 聯(lián) 系 ； 列 出 計 算 各 基 本

17、輪 系 傳 動 比 的 方 程 式 ； 求 解 各 基 本 輪 系 傳 動 比 方 程 式 。 區(qū) 分 基 本 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 思 路 行 星 輪支承系 桿 中 心 輪嚙 合嚙 合中 心 輪 幾 何 軸 線 與 系 桿 重 合 幾 何 軸 線 與 系 桿 重 合基 本 周 轉(zhuǎn) 輪 系 4221O OH3 例 4 圖 示 輪 系 ， 各 輪 齒 數(shù) 分 別為 z120， z240， z220， z330，z480， 求 輪 系 的 傳 動 比 i1H。解 區(qū) 分 基 本 輪 系行 星 輪 系 2、 3、 4、 H定 軸 輪 系 1 、 2組 合 方 式 串 聯(lián)定 軸 輪 系 傳 動 比 22

18、040122112 zznni行 星 輪 系 傳 動 比 520801)(11 24H42H2 zzii復(fù) 合 輪 系 傳 動 比 10524212H1 iii系 桿 H與 齒 輪 1轉(zhuǎn) 向 相 反 行 星 輪 系2. 復(fù) 合 輪 系 傳 動 比 計 算 舉 例 2 21 343 5差 動 輪 系 例 5 圖 示 電 動 卷 揚 機 減 速器 ， 已 知 各 輪 齒 數(shù) 分 別 為z124， z233， z221， z378，z318， z430， z578， 求 傳 動比 i15。 解 區(qū) 分 基 本 輪 系差 動 輪 系 22、 1、 3、 5(H)定 軸 輪 系 3、 4、 5組 合 方

19、 式 封 閉定 軸 輪 系 傳 動 比 3131878355353 zznni 53 313 nn 差 動 輪 系 22、 1、 3、 5(H)定 軸 輪 系 3、 4、 5組 合 方 式 封 閉定 軸 輪 系 傳 動 比 3131878 355353 zznni 53 313 nn 差 動 輪 系 傳 動 比 281432124 783321 3253 51513 zz zznn nni 28143313 55 51 nn nn復(fù) 合 輪 系 傳 動 比 24.215115 nni 齒 輪 5與 齒 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同 2 21 343 5差 動 輪 系 12 3 4H6 5421 5n1

20、例 6 圖 示 輪 系 中 ， 已 知 1和 5均 為 單 頭 右 旋 蝸 桿 ， 各輪 齒 數(shù) 為 z1 101， z2 99， z2 z4， z4 100， z5 100，n11rmin， 方 向 如 圖 。 求 nH的 大 小 及 方 向 。 差 動 輪 系解 區(qū) 分 基 本 輪 系差 動 輪 系 2、 3、 4、 H定 軸 輪 系 1、 2、 1、 5、 5、 4組 合 方 式 封 閉定 軸 輪 系 傳 動 比122112 zznni 蝸 輪 2轉(zhuǎn) 動 方 向 向 下minr/991 12122 innn 12 3 4H6 5421 5n1差 動 輪 系差 動 輪 系 2、 3、 4、

21、 H定 軸 輪 系 1、 2、 1、 5、 5、 4組 合 方 式 封 閉定 軸 輪 系 傳 動 比122112 zznni 蝸 輪 2轉(zhuǎn) 動 方 向 向 下 51 454141 zz zznni minr/1000010141144 innn蝸 輪 4轉(zhuǎn) 動 方 向 向 上minr/99112122 innn 差 動 輪 系 2、 3、 4、 H定 軸 輪 系 1、 2、 1、 5、 5、 4組 合 方 式 封 閉定 軸 輪 系 傳 動 比 minr/991 12122 innn minr/1000010141144 innn差 動 輪 系 傳 動 比 24H4 H24H2 zznn nni

22、 110000101991 HH nn 系 桿 H的 轉(zhuǎn) 速 minr/19800001H n系 桿 H與 蝸 輪 2轉(zhuǎn) 向 相 同 12 3 4H6 5421 5n1差 動 輪 系 第 五 節(jié) 行 星 輪 系 的 效 率 -1011 -2 0.5-0.2 0 0.2-0.5-5 -1 05 20.8-0.5-0.2 -5-2 1.21.00.60.80.10.20.70.9-1-0.1 1.5236 1 110.5 2 50.5-1 0.2 10-4 0.1-9 iH1i1H1HH1H1 1HH1 n H11H 正 號 機 構(gòu) 負 號 機 構(gòu) 2K -H型 行 星 輪 系 效 率 曲 線 i

23、H1n 結(jié) 論 1. 對 于 2K H型 行 星 輪 系 負 號 機 構(gòu) ， i1H1。 無 論 是 中心 輪 1主 動 還 是 系 桿 H主 動 ， 輪 系 的 效 率 均 高 于 其 轉(zhuǎn) 化 機構(gòu) 的 效 率 H。 對 于 負 號 機 構(gòu) ， 無 論 是 用 作 增 速 還 是 減 速 ， 都 具 有 較高 的 效 率 。 設(shè) 計 行 星 輪 系 時 ， 若 用 于 傳 遞 功 率 ， 應(yīng) 盡 可 能選 用 負 號 機 構(gòu) 。 2. 2K H型 行 星 輪 系 正 號 機 構(gòu) ， i1H1。 當 系 桿 H為 主動 件 時 ， 行 星 輪 系 的 效 率 H1總 為 正 值 ， 機 構(gòu) 將

24、 不 會 發(fā) 生自 鎖 ； 當 中 心 輪 1為 主 動 件 時 ， 1H有 可 能 為 零 ， 輪 系 可 能發(fā) 生 自 鎖 。 正 號 機 構(gòu) 多 用 在 要 求 傳 動 比 很 大 ， 但 傳 遞 動 力 不 大 的場 合 。 第 六 節(jié) 行 星 輪 系 的 設(shè) 計 一 、 行 星 輪 系 的 類 型 選 擇行 星 輪 系 類 型 選 擇 二 、 行 星 輪 系 各 輪 齒 數(shù) 的 確 定行 星 輪 系 各 輪 齒 數(shù) 的 確 定 三 、 行 星 輪 系 的 均 載 裝 置行 星 輪 系 的 均 載 裝 置 例 7 某 攪 拌 機 擬 采 用 一 套 行 星 輪 系 作 為 其 傳 動

25、裝置 ， 已 知 輸 入 轉(zhuǎn) 速 為 nin2200rmin， 工 作 要 求 的 輸 出 轉(zhuǎn) 速為 nout300rmin， 試 選 擇 輪 系 類 型 并 確 定 各 輪 的 齒 數(shù) 和 行星 輪 個 數(shù) 。 解 33.73002200outin nn 選 擇 單 排 2K -H負 號 機 構(gòu) 行 星 輪 系 。 3 H12 選 擇 輪 系 類 型 輪 系 用 于 攪拌 機 ， 傳 遞 動 力 是 其 主 要 功 能 要 求之 一 ， 要 求 所 選 輪 系 具 有 較 高 的 效率 。 應(yīng) 選 用 負 號 機 構(gòu) 。 選 擇 負 號 機 構(gòu) 的 具 體 型 式 應(yīng) 考慮 其 傳 動 比

26、范 圍 ， 兼 顧 結(jié) 構(gòu) 的 復(fù) 雜程 度 和 外 廓 尺 寸 等 。 確 定 各 輪 齒 數(shù) 和 行 星 輪 個 數(shù) 為 了 提 高 承 載 能 力 和 解 決 動 載 荷問 題 ， 初 選 k4。 利 用 安 裝 條 件 確 定 z1： 1 32H nHnD H11 ikNz N 22 33 44 55 66 z1 12 18 24 30 36 22123/224 NN 采 用 標 準 齒 輪 傳 動 ， 為 避 免 根 切 并 考 慮 使 結(jié) 構(gòu) 更 為緊 湊 ， 取 z118為 初 選 方 案 。 利 用 傳 動 比 條 件 確 定 z3：1H13 )1( ziz 14418)132

27、2(3 z 不 滿 足 鄰 接 條 件 ， 該 方 案 不 能 采 用 。利 用 同 心 條 件 確 定 z2：1H12 2 2ziz 48182 23222 z 利 用 鄰 接 條 件 校 核 兩 相 鄰 行 星 輪齒 頂 是 否 會 發(fā) 生 干 涉 ： a221 2180sin)( hzkzz 7.46180sin)( 21 kzz 不 等 式 左 邊 502 a2 hz不 等 式 右 邊 1 32H nHnD 改 取 k3， 根 據(jù) 安 裝 條 件 滿 足 鄰 接 條 件 ， 最 后 設(shè) 計 方 案 為 ：k3 z118 z248 z3114H11 ikNz 2293/223 NN N

28、22 44 66 88 110 z1 9 18 27 36 45 仍 取 z118， 由 于 傳 動 比 i1H未 改變 ， z3仍 為 114， z2仍 為 48。 再 校 核鄰 接 條 件 ： 502 a2 hz不 等 式 右 邊 2.57180sin)( 21 kzz 不 等 式 左 邊 1 32H nHnD 1. 實 現(xiàn) 大 傳 動 比 傳 動 若 僅 用 一 對 齒 輪 實 現(xiàn) 較 大 的 傳 動 比 ， 必 將 使 兩 輪 的 尺寸 相 差 懸 殊 ， 外 廓 尺 寸 龐 大 ， 故 一 對 齒 輪 的 傳 動 比 一 般 不大 于 8。 實 現(xiàn) 大 傳 動 比 應(yīng) 采 用 輪 系

29、 。第 七 節(jié) 輪 系 的 功 能 換 檔 變 速 傳 動 機 構(gòu) ， 在 主 動 軸 轉(zhuǎn) 速 不 變 的 條 件 下 ， 通過 換 檔 可 使 從 動 軸 得 到 不 同 的 轉(zhuǎn) 速 。2. 實 現(xiàn) 變 速 傳 動1 21 2III 周 轉(zhuǎn) 輪 系 為 一 簡 單 二 級 行 星 輪 系 變 速 器 。 其 結(jié) 構(gòu) 較為 復(fù) 雜 ， 但 操 作 方 便 ， 可 在 運 動 中 變 速 ， 又 可 利 用 摩 擦制 動 器 的 打 滑 起 到 過 載 保 護 作 用 。B 1A2645 3 3. 實 現(xiàn) 換 向 傳 動 車 床 走 刀 絲 桿 的 三 星 輪 換 向 機 構(gòu) 。 在 主 動 軸

30、 轉(zhuǎn) 向 不 變的 條 件 下 ， 可 改 變 從 動 軸 的 轉(zhuǎn) 向 。 4. 實 現(xiàn) 分 路 傳 動 某 航 空 發(fā) 動 機 附 件 傳 動 系 統(tǒng) 。 它 可 把 發(fā) 動 機 主 軸 的 運動 分 解 成 六 路 傳 出 ， 帶 動 各 附 件 同 時 工 作 。IIIIII V IVVI主 軸 5. 實 現(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 的 大 功 率 傳 動大 功 率 行 星 傳 動 6. 實 現(xiàn) 運 動 合 成 與 分 解運 動 合 成 與 分 解 第 八 節(jié) 少 齒 差 傳 動 簡 介 漸 開 線 行 星 減 速 傳 動 ， 當 行 星 輪 齒 數(shù) 與 其 嚙 合 的 內(nèi) 齒輪 齒 數(shù) 相 差

31、 很 少 時 ， 稱 為 少 齒 差 行 星 傳 動 (Planetary transmission with small teeth difference)。 特 點 裝 配 方 便 、 體 積 小 ， 傳 動 效 率 高 、 傳 動 比 大 、 不 需 要貴 重 金 屬 銅 。 常 見 類 型 擺 線 針 輪 傳 動 (Cycloidal-pin wheel planetary gearing)； 諧 波 齒 輪 傳 動 (Harmonic drive)； 活 齒 傳 動 (Movable-tooth drive)等 等 。 輸 出 機 構(gòu)H 1 2 V 一 、 漸 開 線 少 齒 差 行

32、 星 齒 輪 傳 動 K -H-V行 星 輪 系傳 動 比 21HH2H1 H2H21 zznnnnn nni 21 22HHV zz zii z1z21時 ， 稱 為 一 齒 差 行 星 輪 系 。 去 掉 2K H型 行 星 輪 系 的 小 中心 輪 ， 把 行 星 輪 的 齒 數(shù) 做 成 與 內(nèi)齒 輪 只 差 14齒 ， 就 構(gòu) 成 了 少 齒 差行 星 齒 輪 傳 動 。 特 點 用 于 減 速 傳 動 時 ， 以 系 桿 H為主 動 件 ， 系 桿 通 常 做 成 偏 心 軸 。 需 要 采 用 能 傳 遞 兩 平 行 軸 回轉(zhuǎn) 運 動 的 聯(lián) 軸 器 作 為 運 動 的 輸 出機

33、構(gòu) V。 a dhds OhOsO1O2工 程 上 廣 泛 采 用 的 孔 銷 式 輸 出 機 構(gòu) 當 滿 足 條 件 dh ds 2a， 四 個 圓 心 的 連 線 構(gòu) 成 平 行 四邊 形 ， 銷 孔 和 銷 軸 始 終 保 持 接 觸 。 優(yōu) 點 傳 動 比 大 ， 一 級 減 速 傳 動 比 iHV可 達 100， 二 級 減 速 傳動 比 可 達 10000以 上 。 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 體 積 小 ， 重 量 輕 。 與 同 樣 傳 動 比 和 同 樣 功率 的 普 通 齒 輪 減 速 器 相 比 ， 重 量 可 減 輕 1/3以 上 。 加 工 裝 配 及 維 修 方 便 。 效

34、 率 較 高 。 一 級 傳 動 =0.8%0.87%,比 蝸 桿 傳 動高 。 缺 點 由 于 是 齒 數(shù) 差 少 的 內(nèi) 傳 動 嚙 合 ， 為 避 免 產(chǎn) 生 齒 廓 重疊 干 涉 ， 一 般 需 采 用 大 嚙 合 角 的 正 變 位 齒 輪 傳 動 ，徑 向 分 力 大 ,行 星 輪 軸 承 容 易 損 壞 。 需 要 輸 出 機 構(gòu) ， 設(shè) 計 較 復(fù) 雜 ， 傳 遞 功 率 受 限 ， 一 般P45kW。 應(yīng) 用 廣 泛 用 于 冶 金 機 械 、 食 品 工 業(yè) 、 石 油 化 工 、 起 重 運輸 及 儀 表 制 造 等 行 業(yè) ， 一 般 用 于 中 、 小 功 率 傳 動

35、 。 dsO1 針 輪 1O2 針 齒 套a 二 、 擺 線 針 輪 傳 動 結(jié) 構(gòu) 特 點行 星 輪 齒 廓 曲 線 為 擺 線 (稱 為 擺 線 輪 )， 固 定 輪 采 用 針 輪 。齒 數(shù) 差 z1z21 當 滿 足 條 件 dh ds 2a， 四 個 圓 心 的連 線 構(gòu) 成 平 行 四 邊形 ， 銷 孔 和 銷 軸 始終 保 持 接 觸 。 dh傳 動 比 銷 軸 擺 線 輪 2銷 軸 套 針 齒 銷21 22HHV zz zii 優(yōu) 點 傳 動 比 大 ， 一 級 減 速 傳 動 比 iHV9115， 多 級 可 獲 得 更大 減 速 比 。 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 傳 動 平 穩(wěn)

36、、 承 載 能 力 高 (理 論 上 有 近 半 數(shù) 的齒 同 時 處 于 嚙 合 狀 態(tài) )、 使 用 壽 命 長 。 無 齒 頂 相 碰 和 齒 廓 重 疊 干 涉 等 問 題 。 傳 動 效 率 高 ， 一 般 可 達 90%94%左 右 。 缺 點 擺 線 輪 、 針 輪 、 輸 出 機 構(gòu) 和 機 殼 制 造 精 度 高 ， 工 藝 復(fù)雜 。 要 求 用 較 好 的 材 料 ， 生 產(chǎn) 成 本 高 。 應(yīng) 用 在 軍 工 、 礦 山 、 冶 金 、 造 船 、 化 工 等 工 業(yè) 部 門 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 三 、 諧 波 齒 輪 傳 動 組 成 剛 輪 、 柔 輪 、 波

37、發(fā) 生 器 (主 動 構(gòu) 件 ) 剛 輪 1 柔 輪 2波 發(fā) 生 器 H 嚙 合 嚙 合嚙 出 嚙 入脫 開 脫 開 工 作 原 理 剛 輪 柔 輪 波 發(fā) 生 器 波 發(fā) 生 器 旋 轉(zhuǎn) 時 ， 迫 使 柔 輪 變 為 橢 圓 ， 使 長 軸 兩 端附 近 的 齒 進 入 嚙 合 狀 態(tài) ， 短 軸 附 近 的 齒 則 脫 開 ， 其 余 不同 區(qū) 段 上 的 齒 處 于 逐 漸 嚙 入 狀 態(tài) 或 逐 漸 嚙 出 狀 態(tài) 。 波 發(fā) 生 器 連續(xù) 轉(zhuǎn) 動 時 ， 柔 輪的 變 形 部 位 也 隨之 轉(zhuǎn) 動 ， 使 輪 齒依 次 進 入 嚙 合 ，然 后 又 依 次 退 出嚙 合 ， 從

38、而 實 現(xiàn)嚙 合 傳 動 。 傳 動 比 21 22H zz zi 剛 輪 1固 定 ， 波 發(fā) 生器 H主 動 ， 柔 輪 2從 動 柔 輪 2固 定 ，波 發(fā) 生 器 H主 動 ，剛 輪 1從 動 21 11H zz zi 嚙 合 嚙 合嚙 出 嚙 入脫 開 脫 開剛 輪 柔 輪 波 發(fā) 生 器 諧 波 齒 輪 傳 動 按 照 波 發(fā) 生 器 上 裝 的 滾 輪 數(shù) 不 同 ， 有雙 波 傳 動 和 三 波 傳 動 等 。 最 常 用 的 是 雙 波 傳 動 。 諧 波 齒輪 傳 動 的 齒 數(shù) 差 應(yīng) 等 于 波 數(shù) 或 波 數(shù) 的 整 數(shù) 倍 。 為 了 實 際加 工 的 方 便 ，

39、諧 波 齒 輪 的 齒 形 多 采 用 漸 開 線 。 優(yōu) 點 傳 動 比 大 ， 范 圍 寬 ， 一 級 傳 動 比 范 圍 為 50500， 二 級傳 動 可 達 2500250000， 在 大 傳 動 比 下 ， 仍 有 較 高 的 機械 效 率 (單 級 傳 動 可 達 69%96%)。 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 體 積 小 、 重 量 輕 (與 一 般 齒 輪 減 速 器 相 比 ，零 件 可 減 少 約 50%， 體 積 可 減 小 20%50%)。 同 時 嚙 合 的 輪 齒 對 數(shù) 多 ， 齒 面 相 對 滑 動 速 度 低 ， 承 載能 力 強 。 傳 動 平 穩(wěn) 、 傳 動 精

40、度 高 、 磨 損 小 。 缺 點 啟 動 力 矩 較 大 、 柔 輪 容 易 發(fā) 生 疲 勞 損 壞 。 發(fā) 熱 嚴 重 。 應(yīng) 用 在 機 械 制 造 、 冶 金 、 發(fā) 電 設(shè) 備 、 礦 山 、 造 船 及 國 防 工業(yè) (如 宇 航 技 術(shù) 、 雷 達 裝 置 ） 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 基 本 要 求 了 解 各 類 輪 系 的 組 成 和 運 動 特 點 ， 學(xué) 會 判 斷 一 個 已 知 輪系 屬 于 何 種 輪 系 。 熟 練 掌 握 各 種 輪 系 傳 動 比 的 計 算 方 法 ， 會 確 定 主 、 從動 輪 的 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 ； 掌 握 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 傳

41、動 特 性 與 類 型 和結(jié) 構(gòu) 的 關(guān) 系 。 了 解 各 類 輪 系 的 功 能 ， 學(xué) 會 根 據(jù) 各 種 要 求 正 確 選 擇 輪系 類 型 。 了 解 行 星 輪 系 效 率 的 概 念 及 其 主 要 影 響 因 素 。 了 解 復(fù) 合 輪 系 的 組 合 方 法 ， 學(xué) 會 分 析 復(fù) 合 輪 系 的 組成 ， 正 確 計 算 其 傳 動 比 。 了 解 行 星 輪 系 設(shè) 計 的 幾 個 基 本 問 題 ； 了 解 幾 種 其 它 類型 行 星 傳 動 的 原 理 及 特 點 。 第 四 章 習(xí) 題 4-1， 4-2， 4-5， 4-6， 4-7， 4-9， 4-13， 4-14， 4-18