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1、Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:制作制作/讲解：陈燕讲解：陈燕机械设计基础机械设计基础之之第八章第八章 轮系、减速器轮系、减速器和无极变速器和无极变速器Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作
2、/讲解：陈燕 E-mail:本章主要内容：本章主要内容：8.1 8.1 轮系的功用和分类轮系的功用和分类 8.2 8.2 定轴轮系及其传动比定轴轮系及其传动比 8.3 8.3 行星行星轮系及其传动比轮系及其传动比 8.4 8.4 少齿差行星齿轮传动（自学）少齿差行星齿轮传动（自学）8.5 8.5 减速器（了解）减速器（了解）8.6 8.6 无级减速器简介（了解）无级减速器简介（了解）Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Enginee
3、ring制作/讲解：陈燕 E-mail:v本章目的：本章目的：-轮系的传动比计算轮系的传动比计算v本章重点：本章重点：-行星轮系的传动比计算行星轮系的传动比计算v传动比计算包括传动比计算包括 传动比的大小传动比的大小齿轮的转向齿轮的转向Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:轮系轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的、将主动轴由一系列相互啮合的齿轮组成的、将主动轴和从动轴连接起来的传动系
4、统称为轮系。和从动轴连接起来的传动系统称为轮系。定轴轮系传动轮系变速传动28-1 8-1 轮系的功用和分类轮系的功用和分类Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:齿轮的组合传动Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engin
5、eering制作/讲解：陈燕 E-mail:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:轮系定轴轮系行星轮系 复合轮系 定+行 行+行一、轮系的分类一、轮系的分类Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/
6、讲解：陈燕 E-mail:（1 1）定轴轮系）定轴轮系1223445定轴轮系定轴轮系：当齿轮系转动时，若其中各齿轮的轴线当齿轮系转动时，若其中各齿轮的轴线 相对于机架的位置都是固定不动的。相对于机架的位置都是固定不动的。一、轮系的分类一、轮系的分类轮系的分路传动Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail: 行星轮系：行星轮系：当齿轮系转动时，若其中至少有一个齿轮的当齿轮系转动时，若其中至
7、少有一个齿轮的 几何轴线绕另一齿轮的固定几何轴线运动。几何轴线绕另一齿轮的固定几何轴线运动。（2 2）行星轮系）行星轮系H123Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:(3)(3)复合复合轮系轮系*复合复合轮系轮系:既有行星轮系又有定轴轮系或由若既有行星轮系又有定轴轮系或由若 干个行星轮系组合而成的复杂轮系。干个行星轮系组合而成的复杂轮系。234H12复合轮系Nanjing Univ
8、ersity of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:二、轮系的功用、轮系的功用v获得较大的传动比 v实现相距较远的两轴之间的传动 v实现换向、多种传动比和分路传动v实现运动的分解和合成Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕
9、 E-mail:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:获得较大的传动比获得较大的传动比Nanjing University of
10、Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:实现相距较远的两轴之间的传动实现相距较远的两轴之间的传动Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:实现换向、多种传动比、分路传动实现换向、多种传动比、分路传动Nanjing Un
11、iversity of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:8-2 8-2 定轴轮系及其传动比定轴轮系及其传动比轮系的传动比轮系的传动比:轮系中主动轴与从动轴的角速度轮系中主动轴与从动轴的角速度或转速之比。或转速之比。表示方法表示方法:i i1212表示，下标表示，下标1 1、2 2分别为主动轴和分别为主动轴和从动轴的代号。从动轴的代号。Nanjing University of Aeronautics and Astro
12、nautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:二二.计算轮系传动比计算轮系传动比注意注意:1.1.两轴的相对转动方向两轴的相对转动方向 2.2.数值数值Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:外啮合圆柱齿轮外啮合圆柱齿轮 Nanjing University of
13、 Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:内啮合圆柱齿轮内啮合圆柱齿轮 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:蜗杆传动蜗杆传动 Nanjing University of Aeronautics and Astro
14、nautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:蜗杆传动蜗杆传动 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院Coll
15、ege of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:121.1.两轴的相对转动方向两轴的相对转动方向“+”号表示内啮合两轮转向相同，号表示内啮合两轮转向相同，“-”号表示外啮合两轮转向相反。号表示外啮合两轮转向相反。l 对于平行轴轮系：对于平行轴轮系：i12=12Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:121.1.两
16、轴的相对转动方向两轴的相对转动方向传动比的大小：传动比的大小：齿齿 轮轮 的的 转转 向向：在图上做箭头表示。在图上做箭头表示。l 对于非平行轴轮系：对于非平行轴轮系：1212Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:2.2.传动比的计算传动比的计算（1）（2）（3）将（将（1）（）（2）（）（3）相乘得：）相乘得：则则Nanjing University of Aeronautics
17、 and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:定轴轮系传动比定轴轮系传动比首末轮转向的确定首末轮转向的确定:平行轴轮系和非平行轴轮系平行轴轮系和非平行轴轮系 m为圆柱外啮合的对数为圆柱外啮合的对数Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:1233
18、445m为外啮合的对数为外啮合的对数*平行轴轮系：平行轴轮系：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:（1）首末轮轴线平行的空间定轴轮系：）首末轮轴线平行的空间定轴轮系：2231n5 *非平行轴轮系：非平行轴轮系：式中式中“+”、“-”号表示首末轮转向关系；也可用箭头判断号表示首末轮转向关系；也可用箭头判断。，转向用箭头表示。，转向用箭头表示。大小为大小为n112233445首末轮轴
19、线不平行首末轮轴线不平行首末轮轴线平行首末轮轴线平行（2）首末轮轴线不平行的空间定轴轮系：）首末轮轴线不平行的空间定轴轮系：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:结论结论:定轴轮系传动比定轴轮系传动比对于首末轮轴线对于首末轮轴线平行平行的的,用用”表表示示对于首末轮轴线对于首末轮轴线不平行不平行的的,用箭头表示用箭头表示Nanjing University of Aeronauti
20、cs and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:下图所示轮系中，已知各轮齿数下图所示轮系中，已知各轮齿数Z118，Z236，Z220，Z380，Z320，Z418，Z530，Z515，Z630，Z62(右旋右旋)，Z760，n11440rmin，其转向如图所示。求传动比，其转向如图所示。求传动比i17、i15、i25和蜗轮的转速和转向。和蜗轮的转速和转向。720 12 62r/minNanjing University of Aeronautics a
21、nd Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:例题：例题：在下图轮系中，已知在在下图轮系中，已知在z1=15,z2=25,z2=15,z3=30,z3=15,z4=30，z4=2(右旋右旋),z5=60,z5
22、=20(m=4mm),若若n1=500r/min,求齿条求齿条6的线速度的线速度V的大小和方向。的大小和方向。（10.5mm/s）Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:例题：例题：图示为汽车变速器。图中图示为汽车变速器。图中轴为输入轴，轴为输入轴，轴为输轴为输出轴。出轴。4、6为滑移齿轮，为滑移齿轮，A、B为齿式离合器。该变速器为齿式离合器。该变速器可以获得三种正转速度和一种反转速
23、度。若已知可以获得三种正转速度和一种反转速度。若已知z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7、z8和输入轴转速和输入轴转速n1，试求轴，试求轴各档各档传动比和转速。传动比和转速。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:8-3 8-3 行星轮系及其传动比计算行星轮系及其传动比计算二、行星轮系传动比的计算二、行星轮系传动比的计算二、复合轮系传动比的计算二、复合轮系传动比的计算一、行星轮系
24、概述一、行星轮系概述Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:一、行星轮系概述一、行星轮系概述Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail: 至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿至少有一
25、个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定轴线转动的轮系轮的固定轴线转动的轮系行星轮系行星轮系1.1.定义定义2.2.行星轮系的名词解释行星轮系的名词解释1.1.轴线位置固定不动的齿轮轴线位置固定不动的齿轮2.2.中心轮中心轮/太阳轮太阳轮3.3.轴线位置变动的齿轮轴线位置变动的齿轮行星轮行星轮4.4.支持行星轮的构件支持行星轮的构件转臂转臂Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail: 基本构件（中
26、心轮和转臂）的轴线基本构件（中心轮和转臂）的轴线必须相互重合。必须相互重合。3.3.特特 征征Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:H123o112o2H3中心轮中心轮行星轮行星轮转臂转臂Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrica
27、l Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:4.4.行星轮系的主要类型行星轮系的主要类型o112o2H3o112o2H3差动轮系差动轮系 F=2F=2行星轮系行星轮系 F=1F=1Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:o112o2H3o112o2H3Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机
28、电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:1.1.将将行星轮系行星轮系转化为定轴轮系转化为定轴轮系 转化定轴轮系转化定轴轮系2.2.通过计算通过计算转化定轴轮系转化定轴轮系的传动比的传动比 行星轮系行星轮系的传动比的传动比二二.行星轮系传动比的计算行星轮系传动比的计算基本思路基本思路Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制
29、作/讲解：陈燕 E-mail:H123o112o2H3-Ho112o2H3构件名称构件名称原轮系各构件的传速原轮系各构件的传速转化轮系各构件的传速转化轮系各构件的传速转臂转臂H中心轮中心轮1 1中心轮中心轮3行星轮行星轮2 2Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:注意式中注意式中“”：1.1.转化轮系的传动比可按定轴轮系传动比求解转化轮系的传动比可按定轴轮系传动比求解二二.行星轮系
30、传动比的计算行星轮系传动比的计算反映转化轮系中反映转化轮系中1、k两轮转向关系两轮转向关系例如：例如：o112o2H3o112o2H3Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:o112o2H32.2.对上式作如下说明：对上式作如下说明：（1）只适用于转化轮系中）只适用于转化轮系中首首、末轮与转臂末轮与转臂的回转的回转轴线平行（或重合）的行星轮系。轴线平行（或重合）的行星轮系。1H21H
31、23213Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:（2 2）平行轴轮系）平行轴轮系o112o2H31223H1223H1H223Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:23
32、12H（3 3）非平行轴齿轮系）非平行轴齿轮系 1223式中式中“-”转化轮系转化轮系中中1 1、3 3、转向相反、转向相反。（4 4）式中）式中n1、nk、nH、应分别用带应分别用带“+”、“-”号的数值带入，其号的数值带入，其“+”、“-”表示表示1 1、k k、H H三者真实转向是否相同。三者真实转向是否相同。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:o112o2H3例题例题1
33、1：轮系如下图所示。已知：轮系如下图所示。已知z1=40，z2=20，z3=80。试计算中心轮试计算中心轮1和杆系和杆系H的传动比的传动比i1H。解解：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:则得则得1H223已知已知Z1=100，Z2=101，Z2=100，Z3=99，求，求 iH1。将将 nk=0代入代入解：解：Nanjing University of Aeronautics
34、and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:已知已知Z1=30，Z2=20，Z2=25，Z3=25，n1=100r/min,n3=200r/min,求求 nH。解解：用用n1=100r/min,n3=200r/min代入代入 用用n1=100r/min,n3=-200r/min代入代入解得解得 nH=-100r/min (与与n1反向）反向）解得解得nH=+700r/min (与与n1同向）同向）所求转速的方向，由计算结果的所求转速的方向，由计算结果的“
35、+”、“-”来确定。来确定。1、3反向反向1、3同向同向1H223Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:1.1.将将行星轮系行星轮系转化为定轴轮系转化为定轴轮系 转化定轴轮系转化定轴轮系2.2.通过计算通过计算转化定轴轮系转化定轴轮系的传动比的传动比 行星轮系行星轮系的传动比的传动比求解思路求解思路Nanjing University of Aeronautics and Astr
36、onautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:三、复合轮系传动比的计算三、复合轮系传动比的计算z1=24z2=33z2=21z3=78z3=18z5=78n1=1500rpm24H3121223H3452.分列方程：分列方程：-，3.联立求解：联立求解：解得解得n5=53.12rpm (n5 与与n1同向同向）4.注意符号：注意符号：行星轮行星轮 转臂转臂 中心轮中心轮1.分拆轮系分拆轮系：Nanjing University of Aeronautics and Ast
37、ronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:H1645654例例322H11、2-2、3、H为为F=1的行星轮系：的行星轮系：4、5、6、H为为F=1的行星轮系：的行星轮系：解得解得31H2以上涉及到的都为两个中以上涉及到的都为两个中心轮一个转臂的行星轮系，心轮一个转臂的行星轮系，称为称为2K-H型行星轮系。型行星轮系。345123H1Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院Coll
38、ege of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail: 在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化作为定轴轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。机构的办法。（1 1）首先将各个基本轮系正确地区分开来首先将各个基本轮系正确地区分开来拆分轮系拆分轮系（2 2）分别列出分别列出各基本轮系传动比的方程式。各基本轮系传动比的方程式。-（周转与定轴）（周转与定轴）（3 3）找出各基本轮系之间的找出各基本轮系之间的联系。联系。（4 4）将各基本轮系传动
39、比方程式将各基本轮系传动比方程式联立求解联立求解，即可求得，即可求得 混合轮系的传动比。混合轮系的传动比。求解思路求解思路Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:已知已知Z1，Z2，Z2，Z3，Z4 ，求求 i1H。解：解：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechani
40、cal and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:8.5 减速器减速器是由置于刚性的密封箱体中的一对或几对相啮合的齿轮或蜗轮蜗杆所组成，它在机器中常为一独立部件，用于减低转速，以适应机器的要求。常安装在电动机（或其他原动机）与工作机之间，起降低转速和相应增大转矩的作用。在某些情况下，也用来增速，这时则称为增速器。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-
41、mail:一般情况下，按工作要求，根据传动比i、输入轴功率P和转速n1、载荷工况等，可选用标准减速器；必要时也可自行设计制造。减速器由于结构紧凑，闭式传动，润滑良好，传动可靠，使用和维护方便，并有标准系列，因而应用非常广泛。减速器主要参数已经标准化，其型号代号如下：ZDLSYZ圆柱齿轮单级两级三级硬齿面 中齿面Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:一、减速器的类型按齿轮的类型分：圆
42、柱齿轮减速器圆锥齿轮减速器蜗杆减速器圆锥-圆柱齿轮减速器蜗杆-圆柱齿轮减速器按齿轮的对数分：单级减速器（i=18）两级减速器三级减速器齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，故应用范围很广Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:按照齿轮轴在空间的布置分：立式减速器卧式减速器按照减速器运动简图的特点分：展开式减速器同轴式（回归式）减速器分流式减速器Nanjing Uni
43、versity of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:a 为展开式的两级齿轮减速器，其缺点是齿轮相对两轴承的位置不对称，当轴弯曲变形时，会引起载荷沿齿宽分布不均匀的现象。当齿面硬度高且载荷变化时，由于不易跑和，动载荷集中现象更严重，所以宜用于载荷较为平稳的场合。b 为高速级分流式减速器，其受载荷最大的低速级齿轮的位置与两轴 对称，宜用于变载荷的场合。c 为同轴式减速器，由于输入轴与输出轴在同一轴线上，故减速器的长度较小
44、。但由于中间轴很长，容易变形，使载荷沿齿宽分布不均匀。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:二、减速器的结构及润滑主要由齿轮（或蜗杆蜗轮）、轴、轴承、箱体4部分组成。材料，焊接/铸造，安装轴承的孔的精度，刚性，外肋，剖分式-联结，窥视孔，放油孔，油池/油面指示器，通气孔，吊环，螺纹孔便于拆卸箱体：中小型减速器中常采用滚动轴承油润滑（浸油/溅油等），润滑脂润滑Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:8.5 无级变速器概念类型特征Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大学 机电学院College of Mechanical and Electrical Engineering制作/讲解：陈燕 E-mail:第八章结束第八章结束!