《汽車機械基礎(chǔ)》-第十六章

16.1輪系的類型及功用16.1.1輪系的類型在現(xiàn)代機械中，為了滿足不同的工作要求只用一對齒輪傳動往往是不夠的，通常需要一系列齒輪共同傳動。這種由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。輪系按照運轉(zhuǎn)時各輪軸線位置相對機架是否固定，可分為定軸輪系、行星輪系。

1.定軸輪系輪系運轉(zhuǎn)時，如果所有齒輪的軸線相對機架均為固定，則稱為定軸輪系。定軸輪系又可分為平面定軸輪系和空間定軸輪系兩種，平面定軸輪系是由軸線相互平行的圓柱齒輪組成，如圖16-1(a)所示;空間定軸輪系是包含有相交軸齒輪傳動或交錯軸齒輪傳動等在內(nèi)的定軸輪系，如圖16-1(b)所示。

返回下一頁16.1輪系的類型及功用2.行星輪系輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的軸線是繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動的輪系，稱為行星輪系，如圖16-2所示。圖中齒輪1,3和構(gòu)件H分別繞固定且相互重合的軸線O1、O3及OH轉(zhuǎn)動。齒輪2空套在構(gòu)件H上，與齒輪1、3相嚙合，齒輪2一方面繞其自身軸線O2轉(zhuǎn)動(自轉(zhuǎn))，同時又隨構(gòu)件H繞軸線OH轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))，齒輪2稱為行星輪。支撐行星輪2的構(gòu)件H稱為行星架，與行星輪2相嚙合且作定軸轉(zhuǎn)動的齒輪1,3稱為太陽輪。

16.1.2輪系的功用1.實現(xiàn)遠距離傳動下一頁返回上一頁16.1輪系的類型及功用當兩軸相距較遠時，如果僅用一對齒輪傳動，則齒輪尺寸就很大(如圖16-3中虛線所示)，若改成輪系(如圖16-3中實線所示)，就可以減小尺寸，節(jié)省材料。

2.獲得大的傳動比當兩軸之間需要大的傳動比，可用定輪系來實現(xiàn)，如圖16-1所示，只用幾個齒輪就能獲得較大的傳動比;若要求結(jié)構(gòu)緊湊，則可用行星輪系來實現(xiàn)，如圖16-4所示，傳動比可達10000。

3.實現(xiàn)變速和變向傳動如圖16-5所示的汽車變速箱，在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，利用輪系可使輸出軸得到三個前進速度和一個后退速度，實現(xiàn)變速和變向傳動。上一頁下一頁返回16.1輪系的類型及功用圖中牙嵌離合器的一半X及齒輪1固定在主動軸I上，其另一半Y則和雙聯(lián)滑動齒輪4,6用滑鍵與從動軸Ⅲ相連。齒輪2,3,5,7與軸II固定，齒輪8與軸Ⅳ固定，齒輪1,2及齒輪7,8分別是常嚙合。汽車的變速過程如下。第三擋(高速擋):當右移雙聯(lián)齒輪使離合器X,Y接合，而齒輪3,4及5,6均脫開，則運動從軸I直接傳給軸Ⅲ，汽車以高速前進。第二擋(中速擋):當左移雙聯(lián)齒輪使齒輪4,3嚙合，而齒輪6,5和離合器X,Y均脫開，則運動從軸I→齒輪1→齒輪2→軸II→齒輪3→齒輪4→軸Ⅲ,汽車以中速前進。第一擋(低速擋):再左移雙聯(lián)齒輪使齒輪6,5嚙合，而齒輪4,3和離合器X,Y均脫開，則運動從軸I→齒輪1→齒輪2→軸II→齒輪5→齒輪6→軸Ⅲ,汽車以低速前進。上一頁下一頁返回16.1輪系的類型及功用倒擋:再左移雙聯(lián)齒輪使齒輪6,8嚙合，而齒輪4,3,齒輪6,5和離合器X,Y均脫開，則運動從軸I→齒輪1→齒輪2→軸II→齒輪7→齒輪8→軸Ⅳ→齒輪6→軸Ⅲ，汽車以低速倒車。4.實現(xiàn)運動的分解與合成將一根主動軸的轉(zhuǎn)動分解成兩根從動軸的轉(zhuǎn)動，或?qū)筛鲃虞S的轉(zhuǎn)動合成為一根從動軸的轉(zhuǎn)動。圖16-6所示是一汽車后橋差速器，當汽車轉(zhuǎn)彎時，將輸入轉(zhuǎn)速n1分解成兩車輪的轉(zhuǎn)速n3和n5。使兩車輪轉(zhuǎn)彎時在地面上以不同的轉(zhuǎn)速純滾動，避免車輪與地面的滑動摩擦導(dǎo)致車輪過度磨損。上一頁返回16.2定軸輪系傳動比的計算如圖16-1(a)所示的平面定軸輪系，設(shè)齒輪1為首輪，齒輪5為末輪，各輪齒數(shù)分別為z1、z2、z2'、z3、z3'、z4和Z5，各輪的轉(zhuǎn)速分別為n1

、n2、n2'、n3、n3'、n4和n5。該輪系的所有齒輪軸線都相互平行，它們的轉(zhuǎn)向不是相同就是相反，外嚙合時兩齒輪轉(zhuǎn)向相反，傳動比取“-”號;內(nèi)嚙合時兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，傳動比取“+”號，則輪系中各對齒輪的傳動比為下一頁返回16.2定軸輪系傳動比的計算又因為齒輪2,2’及齒輪3,3’分別在同一軸上，則n2=n2‘及n3=n3’。將以上各式兩邊相乘可得所以從上式中可以看出:對于平行軸之間的傳動，其傳動比等于組成輪系的各對齒輪傳動比的連乘積，一也等于從動輪齒數(shù)的連乘積與主動輪齒數(shù)的連乘積之比。上一頁下一頁返回16.2定軸輪系傳動比的計算當輪系中有一對外嚙合齒輪時，兩輪轉(zhuǎn)向改變一次，這時齒輪傳動比出現(xiàn)一個負號，內(nèi)嚙合不改變轉(zhuǎn)向，不予考慮。上述輪系中有三對外嚙合齒輪，故傳動比符號為(-1)^3。此外，在該輪系中齒輪4同時與齒輪3’和齒輪5嚙合，其齒數(shù)可在上述計算式中消掉，即齒輪4不影響輪系傳動比的大小，只起到改變轉(zhuǎn)向的作用，該齒輪稱為惰輪。將上述計算式推廣，若以1表示首輪，K表示末輪，m表示輪系中外嚙合齒輪的對數(shù)，于是當輪系為平行軸傳動時，輪系傳動比為上一頁下一頁返回16.2定軸輪系傳動比的計算若不是平行軸傳動，如圖16-1(b)所示的空間定軸輪系，其傳動比的大小仍然可用式(16-1)來計算，但其轉(zhuǎn)向關(guān)系由于輪系中有的齒輪軸線不是相互平行的，不能用轉(zhuǎn)向相同或相反來描述，也就無法用傳動比的正負號來表示，而只能用標注箭頭的方法來表示。

上一頁返回16.3行星輪系傳動比的計算如圖16-8(a)所示為一平面行星輪系，由十輪系中行星輪的軸線不固定，其傳動比不能白_接用定軸輪系傳動比的計算公式來計算。可應(yīng)用轉(zhuǎn)化輪系法，即根據(jù)相對運動的原理，假想對整個行星輪系加上一個繞主軸線O-O轉(zhuǎn)動的公共轉(zhuǎn)速-nH。顯然輪系中各構(gòu)件的相對運動關(guān)系并沒有改變，但此時行星架H的轉(zhuǎn)速變?yōu)榱薾H-nH=0，即相對靜止不動，它支撐的行星輪一也變?yōu)檩S線不動的定軸齒輪。十是原來的行星輪系便轉(zhuǎn)化成為一個假想的定軸輪系，如圖16-8(b)所示，這個轉(zhuǎn)化所得的假想定軸輪系稱為原行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系。輪系中各構(gòu)件轉(zhuǎn)化前后的轉(zhuǎn)速如表16-1。既然轉(zhuǎn)化輪系是一個定軸輪系，就可應(yīng)用定軸輪系傳動比的計算公式求其中任意兩個齒輪的傳動比。轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1和齒輪3的傳動比為下一頁返回16.3行星輪系傳動比的計算符號中右上角標“H”，表示轉(zhuǎn)化輪系傳動比或轉(zhuǎn)速相對行星架H的值。推廣至一般情況下標1為首輪，K為末輪。使用上式時應(yīng)特別注意:(1)齒輪1,齒輪K與行星架H三個構(gòu)件的軸線必須相互平行，否則不能應(yīng)用該式。

上一頁下一頁返回16.3行星輪系傳動比的計算(2)將n、nK、nH的值代入上式計算時，必須帶正負號。對差動輪系，如兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反時，將其中一構(gòu)件的轉(zhuǎn)速用正值代入，另一構(gòu)件的轉(zhuǎn)速則用負值代入，第三個構(gòu)件的轉(zhuǎn)速用所