[科普中國]-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(xiàn)分路傳動、變速傳動，在鐘表時分秒指針針、減速箱齒輪系中廣泛應(yīng)用。

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(zhuǎn)輪系）。

定軸輪系當齒輪系運轉(zhuǎn)時，若其中各齒輪的軸線相對于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(zhuǎn)輪系當齒輪運轉(zhuǎn)時，其中存在齒輪的軸線相對于某一固定軸線或平面轉(zhuǎn)動，則此輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。

周轉(zhuǎn)輪系分為差動輪系、行星輪系。

混合輪系由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或者由兩個以上的周轉(zhuǎn)輪系所組成的輪系稱為混合輪系。1

輪系的特點1、實現(xiàn)分路傳動，如鐘表時分秒指針；

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(xiàn)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(jié)構(gòu)尺寸和重量，又浪費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、實現(xiàn)變速傳動：

當主動軸的轉(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、機床、起重機等許多機械都需要變速傳動。1

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、實現(xiàn)運動的合成和分解：

機械中采用具有兩個自由度的差動行星輪系來實現(xiàn)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(gòu)件中任意兩個的運動后，第三個基本構(gòu)件的運動才能確定。這就是說，第三個基本構(gòu)件的運動為另兩個基本構(gòu)件運動的合成。

傳動比的計算計算方法1、將基本周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定袖輪系，再應(yīng)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）。2

計算的注意事項（l）區(qū)分是空間輪系還是平面輪系，空間轉(zhuǎn)向用箭頭表示、不能用（-1）m表示。

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

（3）所有齒輪的齒數(shù)都參與計算。

（4）行星輪可以是雙聯(lián)齒輪或輪系。

（5）給定兩個參數(shù)轉(zhuǎn)向相反則一正一負代入，計算出來的參數(shù)為正值時，則與代入正號參數(shù)的齒輪轉(zhuǎn)向相同、反之則相反。首末輪中間相嚙合的所有齒輪的齒數(shù)都參與計算。參數(shù)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(qū)分基本輪系；

2、分別列傳動比方程式求解；

3、聯(lián)立求解。

區(qū)分輪系的方法：首先找行星輪、支承行星輪公轉(zhuǎn)的是系桿，再找出與行星輪嚙合的兩個中心輪或一個。區(qū)分完基本周轉(zhuǎn)輪系后，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于求解。2

在生活中的應(yīng)用1、圓柱齒輪傳動

特點：傳動運動準確可靠，傳遞速度范圍大且功率適應(yīng)性強；使用效率較高，壽命長，結(jié)構(gòu)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。

生活應(yīng)用：鐘表、汽車傳動系統(tǒng)、單車。

2、圓錐齒輪傳動

特點：齒輪排列在圓錐體外表上，并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。

生活應(yīng)用：汽車后橋齒輪箱、液力傳動內(nèi)燃機車、風(fēng)扇軸、車軸齒輪箱、牛頭刨床工作臺以及進給機構(gòu)中。

3、蝸桿傳動特點

傳動平穩(wěn)，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。

生活應(yīng)用：機床、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(wěn)、準確，且有自鎖性能。

應(yīng)用：常用在螺旋壓力機、起重機等機械中，在機床刀架傳動工作臺的進給結(jié)構(gòu)及調(diào)整結(jié)構(gòu)中。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學(xué)