[科普中國(guó)]-輪系

輪系的分類定軸輪系

當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各個(gè)齒輪的軸線相對(duì)機(jī)架的位置都是固定的，這種輪系就稱為定軸輪系1，如下圖所示：

周轉(zhuǎn)輪系如下圖所示，輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒輪2的軸線繞齒輪1的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。這種至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一個(gè)齒輪的固定幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系，叫做周轉(zhuǎn)輪系。

定軸輪系的適用情況有關(guān)定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算內(nèi)容，參見定軸輪系。

定軸輪系主要適用于下列情況：

（1）大的傳動(dòng)比。一般一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比不宜過大，例如要求實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為100，若僅用一對(duì)齒輪，則大輪直徑將為小輪直徑的100倍，若采用三級(jí)的輪系，則大輪直徑可大為減小。

（2）較大的軸間距。如兩軸距離較大，采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，則兩齒輪直徑勢(shì)必很大。若在中間加一個(gè)或幾個(gè)齒輪，齒輪尺寸即可縮小。

（3）變速或變向，用變速機(jī)構(gòu)改變輪系的傳動(dòng)比（見變速器）以實(shí)現(xiàn)變速；或設(shè)置中間輪以改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向。這種只改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向不改變?cè)瓊鲃?dòng)比大小的中間輪稱為惰輪。

（4）用一個(gè)主動(dòng)軸帶動(dòng)若干要求不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的從動(dòng)軸，或用若干從動(dòng)軸帶動(dòng)同一主動(dòng)軸。定軸輪系的效率等于串聯(lián)的各對(duì)齒輪傳動(dòng)效率的連乘積。

復(fù)合輪系在輪系的具體應(yīng)用中，除了廣泛使用單一的定軸輪系或者單一的周轉(zhuǎn)輪系外，還經(jīng)常采用由定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系或者由若干個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組合在一起的輪系，這樣的輪系稱為復(fù)合輪系，也稱為混合輪系。該輪系既不能等同于定軸輪系，又不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為是周轉(zhuǎn)輪系，對(duì)其分析研究時(shí)，關(guān)鍵是要找準(zhǔn)輪系具體的組成部分。

下圖所示輪系中，齒輪1和齒輪2組成了一個(gè)定軸輪系；而齒輪3的軸線在整個(gè)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相對(duì)于齒輪2'和齒輪4的軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得齒輪3既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，因此，齒輪3應(yīng)當(dāng)屬于行星輪，而支撐齒輪3運(yùn)動(dòng)的軸應(yīng)當(dāng)屬于行星架H，齒輪2’和齒輪4則屬于中心輪，所以由齒輪2'和齒輪4、齒輪3以及行星架H便組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。由于在整個(gè)輪系中，既有定軸輪系，又有周轉(zhuǎn)輪系，所以下圖所示輪系便屬于一個(gè)復(fù)合輪系2。

輪系的功用輪系廣泛用于機(jī)械中，主要功用如下。

實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比的傳動(dòng)當(dāng)兩軸間需要較大的傳動(dòng)比時(shí)，若僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，則兩輪直徑相差很大，導(dǎo)致小齒輪

尺寸過小，而大齒輪尺寸過大。因此，可以采用多級(jí)齒輪組成的定軸輪系來實(shí)現(xiàn)，如下圖所示。如傳動(dòng)比更大，往往采用齒輪不多的周轉(zhuǎn)輪系，以獲得較大傳動(dòng)比。

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的兩軸傳動(dòng)當(dāng)兩軸間距離較遠(yuǎn)時(shí)，如果采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，如下圖所示點(diǎn)畫線所示，則機(jī)構(gòu)尺寸龐大。如改用定軸輪系傳動(dòng)，如下圖實(shí)現(xiàn)所示，則可避免上述缺陷。

實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動(dòng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變時(shí)，利用輪系可使從動(dòng)軸獲得多種工作轉(zhuǎn)速，并可換向。如下圖所示為汽車用四速變速器。齒輪4，6為雙聯(lián)齒輪，可沿軸Ⅲ軸向移動(dòng)，與齒輪3或齒輪5嚙合，還可通過離合器將軸Ⅰ與軸Ⅲ接通或脫開，使軸Ⅲ獲得三個(gè)不同的轉(zhuǎn)速。另外，移動(dòng)雙聯(lián)齒輪，使齒輪6與齒輪8嚙合，可使軸Ⅲ得到轉(zhuǎn)向相反的第四個(gè)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變速和換向。

實(shí)現(xiàn)分支傳動(dòng)利用定軸輪系，可通過主動(dòng)軸上的若干齒輪，將運(yùn)動(dòng)分給若干個(gè)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以完成生產(chǎn)上的各種動(dòng)作要求和運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，這就是分支傳動(dòng)。如下圖所示的滾齒機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中，主軸Ⅰ上有兩個(gè)齒輪1和1'，齒輪1經(jīng)齒輪2將運(yùn)動(dòng)傳給滾刀7；另一傳動(dòng)路線是：齒輪1'經(jīng)齒輪3嚙合，再經(jīng)過齒輪3'—4—5，蝸輪蝸桿5’—6，帶動(dòng)工作臺(tái)及其上固裝的被切齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與滾刀共同完成切齒的展成運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)分支傳動(dòng)，都是由定軸輪系完成的。

實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解運(yùn)動(dòng)合成是將兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)合為一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的分解是將一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。差動(dòng)輪系可以用來完成運(yùn)動(dòng)的合成與分解1。