《汽車機械基礎》-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.行星輪系輪系運轉時，至少有一個齒輪的軸線是繞另一個齒輪的軸線轉動的輪系，稱為行星輪系，如圖16-2所示。圖中齒輪1,3和構件H分別繞固定且相互重合的軸線O1、O3及OH轉動。齒輪2空套在構件H上，與齒輪1、3相嚙合，齒輪2一方面繞其自身軸線O2轉動(自轉)，同時又隨構件H繞軸線OH轉動(公轉)，齒輪2稱為行星輪。支撐行星輪2的構件H稱為行星架，與行星輪2相嚙合且作定軸轉動的齒輪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;若要求結構緊湊，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動分解成兩根從動軸的轉動，或將兩根主動軸的轉動合成為一根從動軸的轉動。圖16-6所示是一汽車后橋差速器，當汽車轉彎時，將輸入轉速n1分解成兩車輪的轉速n3和n5。使兩車輪轉彎時在地面上以不同的轉速純滾動，避免車輪與地面的滑動摩擦導致車輪過度磨損。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，它們的轉向不是相同就是相反，外嚙合時兩齒輪轉向相反，傳動比取“-”號;內嚙合時兩齒輪轉向相同，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，兩輪轉向改變一次，這時齒輪傳動比出現(xiàn)一個負號，內嚙合不改變轉向，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，但其轉向關系由于輪系中有的齒輪軸線不是相互平行的，不能用轉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?？蓱棉D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轉動的公共轉速-nH。顯然輪系中各構件的相對運動關系并沒有改變，但此時行星架H的轉速變?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化成為一個假想的定軸輪系，如圖16-8(b)所示，這個轉化所得的假想定軸輪系稱為原行星輪系的轉化輪系。輪系中各構件轉化前后的轉速如表16-1。既然轉化輪系是一個定軸輪系，就可應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”，表示轉化輪系傳動比或轉速相對行星架H的值。推廣至一般情況下標1為首輪，K為末輪。使用上式時應特別注意:(1)齒輪1,齒輪K與行星架H三個構件的軸線必須相互平行，否則不能應用該式。

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，如兩構件轉向相反時，將其中一構件的轉速用正值代入，另一構件的轉速則用負值代入，第三個構件的轉速用所