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第6章 轮系和减速器
6.1 教学基本要求
轮系是工程中常用的传动系统。本章主要讨论轮系的分类、传动比的计算和应用；介绍了常用的减速器及其结构。
1）了解各类轮系的组成、运动特点和应用； 2）掌握轮系的主要类型；
3）熟练掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比计算及主、从动轮转向关系的确定，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。本章重点是轮系传动比的计算；
4）一般了解减速器的主要类型与特性。 5）了解减速机的主要类型和特点 6）了解单级减速机传动比 7）了解减速机的结构和润滑
基本概念
根据轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否固定，可分为：
定轴轮系 当轮系运动时，各轮轴线的位置固定不动，如图6-1所示。
图6-1
周转轮系 当轮系运动时，至少有一个齿轮的轴线是绕其他定轴齿轮的轴线转动。根据周转轮系所具有的自由度数目的不同，周转轮系又可分为差动轮系（自
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由度为2）和行星轮系（自由度为1）。
图6-2
复合轮系 既有定轴轮系部分又有周转轮系部分、或者由几部分周转轮系所组成的轮系，如图6-2所示。
图6-3
一般了解轮系的应用： 1． 实现大传动比传动； 2． 实现变速与换向传动； 3． 实现结构紧凑的大功率传动； 4． 实现运动的合成与分解传动； 5． 实现多分路传动； 6． 实现执行构件的复杂运动； 7． 实现较远距离的传动。
6.2 重点与难点分析
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本章的重点是：轮系传动比的计算。周转轮系和复合轮系传动比计算是本章的重点也是难点。
首先要弄清什么是定轴轮系、周转轮系及复合轮系，其次要能够区分基本轮系。关键在于看懂轮系的结构，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。定轴轮系传动比的计算比较简单，容易掌握，但要注意它的符号；周转轮系传动比的计算，是将其转化成一个假想的定轴轮系，即转化机构来计算；复合轮系传动比计算首先要分清定轴轮系和周转轮系，然后分别列出计算式，联立求解。
1．定轴轮系 定轴轮系的传动比=
所有从动轮齿数的连乘积
所有主动轮齿数的连乘积
两轮相对转动方向可由图中箭头表示。
若轮系中首、尾两轮的轴线互相平行，则仍可在计算结果中加上“+”、“−”号来表示主从动轮的转向关系。如图6-4a中，主动轮1和从动轮4的转向相反，故其传动比为i14=
zzzω1
=−234；若轮系中首、尾两轮的几何轴线不平行，则
z1z2'z3'ω4
不能在计算结果中加上“+”、“−”号来表示主、从动轮的转向关系，只能用箭头表示在图上，如图6-4b所示。
a) b)
图6-4 定轴轮系
2．周转轮系
设周转轮系中两个中心轮分别为a和b，系杆为H，则周转轮系转化机构传动比的一般公式为
H
iab=
ωa−ωHz...z
=±2n
ωb−ωHz1...zn−1
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计算周转轮系传动比时应注意：
H
（1）iab是转化机构中a轮主动、b轮从动时的传动比，其大小和正负完全H按定轴轮系来处理、注意：在具体计算时，必须标注出iab的正负号。
（2）ωa、ωb和ωH是周转轮系中各基本构件的真实角速度。对于差动轮系来说，因它具有两个自由度，因此在三个基本构件中，必须已知两个基本构件的运动规律，机构才具有确定的运动，即ω1、ωn和ωH三者中必须有两个是已知的，才能求出第三者。若已知的两个转速方向相反，则在代入上式求解时，必须有一个代正值，另一个代负值，第三个构件的转动方向，则应根据计算的正负号来确定。
（3）对于行星轮系，由于其中一个中心轮是固定的（即角速度为0），则可直接求出其余两个基本构件间的传动比。
3．复合轮系
复合轮系传动比的计算，既不能简单地用定轴轮系的方法来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。其正确方法是：
1） 正确区分各个基本轮系；
2） 分别列出计算定轴轮系和复合轮系传动比的方程式； 3） 找出各基本轮系之间的联系；
4） 联立求解以上各方程式，即可求得复合轮系的传动比。
其中，关键是区分各个基本轮系，所谓基本轮系。是指单一的定轴轮系和单一的周转轮系。首先找出各个单一的周转轮系，即找出几何轴线位置不固定的行星轮。支承行星轮的构件为系杆，几何轴线与系杆重合且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮为中心轮。找出所有基本周转轮系后，剩余部分即为定轴轮系。 4. 减速器的结构
定位销 为安装方便，箱座和箱盖用圆锥定位销定位，并用螺栓联接固紧。 起盖螺钉 为了便于揭开箱盖，常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉。
起吊装置 为了便于吊运，在箱体上设有起吊装置。箱盖上的起吊孔用于提升箱盖，箱座上的吊钩用于提升整个减速器。
观察孔 打开观察孔盖板，通过观察孔可以检查齿轮啮合情况及向箱内注
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油，平时用于观察齿轮啮合情况。
螺塞 箱座下部设有放油孔，换油时，排放污油和清洗剂，平时用螺塞堵住。 油标 为了便于检查箱内油面高低，箱座上还设有油标。
通气器 减速器工作时由于箱内温度升高，空气膨胀，压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自动排出，以保持箱内压力平衡，不致使润滑油沿剖分面等处渗漏，在箱盖上的观察孔盖板上装有通气器。 5. 润滑
齿轮的润滑 当齿轮的圆周速度v <12m/s(蜗杆传动的齿面相对滑动速度v<10m/s)时，减速器中的齿轮一般采用浸油润滑。为了避免搅油及飞溅损失过大能量，齿轮的浸油深度一般不宜超过全齿高(对于下置式蜗杆传动，为蜗杆的全齿高)，但不小于10mm。
轴承的润滑 轴承的润滑可采用脂润滑和油润滑，根据轴承的dn值来确定。如果齿轮圆周速度v<1.5∼2m/s，滚动轴承多采用脂润滑；如果齿轮圆周速度v/1.5∼2m/s，滚动轴承多采用飞溅润滑，润滑油被旋转的齿轮飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面上的油槽中，沿油沟流人轴承，对轴承进行润滑。
6.3 典型例题分析
例6-1 计算图示轮系的传动比i1H，并确定输出杆H的转向。已知各轮齿数z1=1，z2=40，z2'=24，z3=72，z3'=18，z4=114，蜗杆左旋，转向n1如图示。
例6-1图
解：（1）定轴轮系 i12=
n1z2
==40 n2z1
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（2）周转轮系B为系杆
zz72×114
iH
2nH=1−i2n4=1+
34zz=1+=20 2n3n24×18
（3）混合轮系
iAB=i1H=i12i2 'H=40×20=800 nB=nH, 方向向下。
例6-2 图示轮系中，已知z1=z3=z4=z4'=20，z2=80，确定B的转向。
例6-2图
解：(1) i112=n=−z2=−80n=−4
2
z1
20
n2=n3
(2) iH
n3−nH0−n=1−n3n=−z4z535=
=−20×60
=−3
HHz3z4'
20×20n3
n=4 nB=nH H
(3) i1B=i12×i3B=−4×4=−16 B的转向为 ↑。
6.4 自测试题
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z5=60，求i1B并机械设计基础（近机类）学习指导
6.4.1 判断题
1．定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ） 2．周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ）
3．减速器箱体上，窥视孔的作用是观看箱内传动零件的啮合情况和加注润滑油。（ ）
4．在减速器上，设置启盖螺钉的目的是便于安装机盖。（ ）
5．减速器铸造箱体适宜于成批生产，而单件生产时宜用焊接箱体。（ ） 6．减速器的放油螺塞一般采用细牙螺纹或圆锥管螺纹。（ ） 7．减速器设置通气器的目的是降低机体内的温升。（ ）
6.4.2 选择题
1．图6-5所示轮系，给定齿轮1的转动方向，则齿轮3的转动方向 。
（1）与ω1相同； （2）与ω1相反； （3）只根据题目给定的条件无法确定。
图6-5
2．图6-6所示轮系属于 轮系。
（1）定轴； （2）差动； （3）行星； （4）复合。
图6-6
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3．图6-7所示轮系属于 轮系。
（1）定轴； （2）差动； （3）行星； （4）复合。
图6-7
4. 图6-8所示轮系属于 轮系。
（1）定轴； （2）差动； （3）行星； （4）复合。
图6-8
5．图6-9所示轮系是由 组成。
（1）定轴轮系和行星轮系； （2）定轴轮系和差动轮系； 轮系。
6-8
3）两个行星
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图6-9
6．图6-10所示轮系是由 组成。
（1）蜗轮蜗杆和行星轮系； （2）蜗轮蜗杆和差动轮系； （3）一个行星轮系。
图6-10
7．在齿轮减速器箱盖上设置启盖螺钉的目的是________。 （1）便于调整轴承间隙； （2）便于装配和拆卸箱盖；
（3）便于拆卸时把箱盖和箱座分开；（4）上下箱之间保持准确的相对位置。 8．图6-11为减速器中放油螺塞的结构图，图________所示结构便于放出污油又有良好的工艺性。
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机械设计基础（近机类）学习指导 图6-11 （1）A ； （2）B； （3）C； （4）A、B、C中没有一个。 9．减速器中润滑油面高度必须经常观察与控制，因此箱体上必须设有_______。
（1）窥视孔；
（2）油标、放油塞、注油孔；
（3）启盖螺钉，用以打开箱体观察； （4）吊环螺钉以吊起箱盖。
6.4.3 填空题
1．所谓定轴轮系是指 ，而周转轮系是 。
2．在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为 ；兼有自转和公转的齿轮称为 ；而这种齿轮的动轴线所在的构件称为 。
3．减速器窥视孔（检查孔）上设置盖板的目的是________________________ _________________________________。
4.减速器中在伸出轴与端盖之间设置密封装置的作用是________________ __________________________________。
5.在减速器中，放油螺塞一般用细牙螺纹并配有垫圈，其目的是___________ __________________________。
6.减速器中轴承端盖的功能是（举出2种）______________________________ ______________________________________。
7在剖分式减速器中设置定位销的目的是______________________________ _______________________________，一般应设置____________个定位销。
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