在機(jī)械設(shè)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(jìn)行傳動,如機(jī)床、汽車上使用的變速箱、差速器,工程上廣泛應(yīng)用的齒輪減速器等,這種由多對齒輪所組成的傳動系統(tǒng)稱為齒輪系,簡稱輪系。
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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。
傳動時齒輪g的幾何軸線繞齒輪a,b和構(gòu)件H的共同軸線轉(zhuǎn)動,這樣的輪系成為行星輪系。根據(jù)自由度的不同,行星齒輪系又可分為周轉(zhuǎn)齒輪系和差動齒輪系。周轉(zhuǎn)輪系有一個自由度,行星輪系有兩個自由度。
齒輪系的作用
1. 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸間運(yùn)動和動力的傳遞
在齒輪傳動中,當(dāng)主從動軸間的距離較遠(yuǎn)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(jī)器的結(jié)構(gòu)尺寸和重量,又浪費(fèi)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。
2. 實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)動,獲得所需的各種轉(zhuǎn)速。
3. 實(shí)現(xiàn)變速傳動
當(dāng)主動軸的轉(zhuǎn)速不變時,利用輪系可以使從動軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速,這種傳動稱為變速傳動。汽車、機(jī)床、起重機(jī)等許多機(jī)械都需要變速傳動。
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,致使傳動裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和龐大。而采用行星輪系,只需很少幾個齒輪,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(dān)載荷,而且常采用內(nèi)嚙合傳動,合理地利用了內(nèi)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(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成和分解
機(jī)械中采用具有兩個自由度的差動行星輪系來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成和分解。這是行星輪系獨(dú)特的功用。
運(yùn)動合成:差動輪系有兩個自由度,只有給定三個基本構(gòu)件中任意兩個的運(yùn)動后,第三個基本構(gòu)件的運(yùn)動才能確定。這就是說,第三個基本構(gòu)件的運(yùn)動為另兩個基本構(gòu)件運(yùn)動的合成。
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