齒輪系

齒輪系是對齒輪分類的總稱，有定軸齒輪系和行星齒輪系兩大系列，可實現分路傳動、變速傳動，在鐘錶時分秒指針針、減速箱齒輪系中廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：齒輪系
• 套用：減速箱等機械傳動構件

分類

輪系分為兩大類：定軸齒輪系（定軸線輪系或定軸輪系）和行星齒輪系（動軸線輪系或周轉輪系）。

定軸輪系

當齒輪系運轉時，若其中各齒輪的軸線相對於機架的位置始終固定不變，則該齒輪系稱為定軸輪系。

定軸輪系分為平面定軸輪系、空間定軸輪系。

周轉輪系

當齒輪運轉時，其中存在齒輪的軸線相對於某一固定軸線或平面轉動，則此輪系稱為周轉輪系。

周轉輪系分為差動輪系、行星輪系。

混合輪系

由定軸輪系和周轉輪系或者由兩個以上的周轉輪系所組成的輪系稱為混合輪系。

輪系的特點

1、實現分路傳動，如鐘錶時分秒指針；

2、換向傳動，如車床走刀絲桿三星輪系；

3、實行變速傳動，如減速箱齒輪系；

4、運動分解，如汽車差速器；

5、在尺寸及重量較小時，實行大功率傳送。

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，如果只用一對齒輪來傳動，齒輪的尺寸勢必很大。這樣，既增大機器的結構尺寸和重量，又浪費材料而且製造安裝都不方便。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，製造安裝也較方便。

2、實現分路傳動：

利用輪系可以使一根主動軸帶動若干根從動軸同時轉動，獲得所需的各種轉速。

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、工具機、起重機等許多機械都需要變速傳動。

4、獲得較大的傳動比：

採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，致使傳動裝置的結構複雜和龐大。而採用行星輪系，只需很少幾個齒輪，就可獲得很大的傳動比。由於行星輪系採用多個行星輪來分擔載荷，而且常採用內嚙合傳動，合理地利用了內齒輪中部空間，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只是定軸輪系減速器的1/2～1/3。

5、實現運動的合成和分解：

機械中採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，只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確定。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。

傳動比的計算

計算方法

1、將基本周轉輪系轉化為定袖輪系，再套用定軸輪系傳動比之計算公式和首末兩輪方向的判定方法，計算傳動比之大小和方向。

2、首末兩輪均取中心輪（只有一個中心輪的是由中心輪到行星輪）。

計算的注意事項

（l）區分是空間輪系還是平面輪系，空間轉向用箭頭表示、不能用（-1）m表示。

（2）基本周轉輪系傳動比是轉化機構（定軸輪系）的傳動比，用箭頭判定的方向不是周轉輪系的實際轉向。實際轉向除給定外，是計算出來的。正值表示轉向相同，負值轉向相反。（注意：與誰的轉向相同或相反要清楚）。

（3）所有齒輪的齒數都參與計算。

（4）行星輪可以是雙聯齒輪或輪系。

（5）給定兩個參數轉向相反則一正一負代入，計算出來的參數為正值時，則與代入正號參數的齒輪轉向相同、反之則相反。首末輪中間相嚙合的所有齒輪的齒數都參與計算。參數在計算時都代入各自的正負號（三者為平行矢量）。

計算步驟

1、區分基本輪系；

2、分別列傳動比方程式求解；

3、聯立求解。

區分輪系的方法：首先找行星輪、支承行星輪公轉的是系桿，再找出與行星輪嚙合的兩個中心輪或一個。區分完基本周轉輪系後，剩下的才是定軸輪系，定軸輪系也可分基本輪系，特別是差動輪系封閉成行星輪系時，將定鈾輪系分成基本輪系便於求解。

在生活中的套用

1、圓柱齒輪傳動

特點：傳動運動準確可靠，傳遞速度範圍大且功率適應性強；使用效率較高，壽命長，結構緊湊；能在空間任意配置的兩周之間傳遞運動和動力；不能無級變速，兩周之間的距離也不能過大；有振動和噪聲，且加工成本高。

生活套用：鐘錶、汽車傳動系統、腳踏車。

2、圓錐齒輪傳動

特點：齒輪排列在圓錐體外表上，並由大端向小端逐漸收縮，按齒形分為直齒、斜齒和曲齒，可傳遞兩相交軸的運動和動力。

生活套用：汽車後橋齒輪箱、液力傳動內燃機車、風扇軸、車軸齒輪箱、牛頭刨床工作檯以及進給機構中。

3、蝸桿傳動特點

傳動平穩，運動精度高，噪聲和振動較小；減速傳動比大；效率較低，故不易傳遞較大功率，也不宜長期工作，需用鋼材加工。

生活套用：工具機、一礦機械、起重機械、船舶及儀表燈工藝中。

4、螺旋傳動

特點：具有良好的減少性能，對主動件施加不大的扭矩，便可獲得很大的推力，機械效率高，傳動均勻、平穩、準確，且有自鎖性能。

套用：常用在螺旋壓力機、起重機等機械中，在工具機刀架傳動工作檯的進給結構及調整結構中。