第 7章 轮系和减速器在实际应用的机械中,当主动轴与从动轴的距离较远,或要求传动比较大,或需实现变速和换向要求时可应用轮系来实现这种传动要求；减速器多用于连接原动机和工作机,能实现降低转速,增大扭矩,以满足工作机对转速和转矩的要求 。
7.1 轮系的应用和分类
7.2 定轴轮系传动比的计算
7.3 减速器的应用、分类、结构、标准
7.4 减速器的拆装
7.1 轮系的应用和分类
7,1,1 轮系的概念由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式。但在很多机械中，常常要将主动轴的较快转速变换为从动轴的较慢转速；或者将主动轴的一种转速变换为从动轮的多种转速；或者改变从动轴的旋转方向，而采用一系列相互啮合齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种由一系列相互啮合齿轮组成的传动系统称为轮系。
7,1,2 轮系的分类根据轮系传动时各齿轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系。
1．定轴轮系轮系运转时，所有齿轮（包括蜗杆、蜗轮）的几何轴线位置均固定不动，这种轮系称为定轴轮系。
定轴轮系 周转轮系
7.1 轮系的应用和分类
2．周转轮系轮系运转时，轮系中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动，这种轮系称为周转轮系 。
在周转轮系中，轴线固定的齿轮 1和 3称为太阳轮（或称中心轮）；既绕自己轴线自转，又随构件 H一起绕太阳轮轴线回转的齿轮称为行星轮。当齿轮 1转动时，内齿轮 3固定不动，齿轮 2一方面绕自己轴线自转，同时还随其轴线绕齿轮 1的轴线转动，从而带动构件 H转动。构件 H称为行星架。在这个轮系传动时，齿轮 2轴线的位置不固定，它是绕齿轮 1和齿轮 3的轴线转动，故此轮系为周转轮系。
7,1,3 轮系的应用特点
1．轮系可获得很大传动比当两轴之间需要较大的传动比时，如果仅由一对齿轮传动，则大小齿轮的齿数相差很大，会使小齿轮极易磨损。若用轮系就可以克服上述缺点，而且使结构紧凑。如航空发动机的减速器。
2．轮系可作较远距离的传动若两轴距离较远时，用一对齿轮传动，齿轮尺寸必然很大。若采用轮系传动，则结构紧凑，
并能进行远距离传动。
3．轮系可实现变速、换向要求如机床主轴的转速，有时要求高，有时要求低，有时要求正转，有时要求反转。若采用滑移齿轮等变速机构组成轮系，即可实现多级变速要求和变换转动方向。
4．轮系可合成或分解运动采用周转轮系可将两个独立运动合成为一个运动，或将一个独立运动分解成两个独立的运动。
如汽车传动轴。
7.2.1 定轴轮系传动比的计算轮系中首末两轮的转速之比，称为该轮系的传动比，用 i表示，并在其右下角附注两个角标来表示对应的两轮。例如 i15即表示齿轮 1与齿轮 5转速之比。
一般轮系传动比的计算应包括两个内容：一是计算传动比的大小；二是确定从动轮的转动方向。最简单的定轴轮系为一对齿轮所组成。
1．一对齿轮的传动比
(1)外啮合圆柱齿轮传动 图所示的是两平行轴一对外啮合圆柱齿轮传动。当主动轮 1逆时针方向旋转时，从动轮 2就顺时针方向旋转，两轮的旋转方向相反，规定其传动比为负号。记作,两轮转向也可以在图中用箭头表示。12
12 21nzi
一对外啮合圆柱齿轮传动 一对内啮合圆柱齿轮传动
(2)内啮合圆柱齿轮传动 图 7.4所示的是两平行轴内啮合圆柱齿轮传动。当主动轮 1逆时针方向旋转时，从动轮 2也逆时针方向旋转，两轮旋转方向相同，规定其传动比为正号。
记作
1212
21
nzi
7,2,2 定轴轮系传动比的计算及转向若在定轴轮系中，首轮 (主动轮 )的转速为 n1，末轮 (从动轮 )的转速为 nk，外啮合圆柱齿轮对数为 m，则轮系传动比为需要指出的是，如果轮系中含有圆锥齿轮或蜗杆蜗轮时，由于圆锥齿轮传动中两轴线相交，而蜗杆传动中两轴线在空间交错，所以主从齿轮间不存在转向相同或相反的问题，对于这类定轴轮系，其旋转方向不能用正、负号表示，只能采用画箭头的方法来确定。而这种轮系的传动比大小仍按上式计算。
在定轴轮系中可以计算末轮 (轴 )的转速，也可以计算轮系中任意从动轮 (轴 )的转速，由上式可以直接推导出第 n个轮的转速为此式说明任意轮的转速，等于首轮的转速乘以该轮与首轮传动比的倒数，也等于首轮转速乘以首轮和该轮间主动齿轮齿数连乘积与从动齿轮齿数连乘积之比。
11 ( 1 ) mk
k
ni n 所 有 从 动 轮 齿 数 连 乘 积所 有 主 动 轮 齿 数 连 乘 积
1 1
1k k
nnni 所 有 主 动 轮 齿 数 连 乘 积所 有 从 动 轮 齿 数 连 乘 积圆锥齿轮定轴轮系蜗杆传动定轴轮系
7,3,1 减速器的应用和分类减速器是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速，以适应工作机的需要。它一般由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动所组成。由于减速器使用维护方便，在现代机械中应用十分广泛。图为一带式输送机，高速的电动机经带传动和减速器，降低速度后驱动带式运输机。
减速器的类型很多，常用的由圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器以及与电动机装在一起的电动机减速器等。
带式运输机
7,3,2 减速器的结构和标准
1.减速器的结构减速器的结构一般由箱体、轴承、轴、轴上零件和附件等组成。本节只对箱体的结构及附件作主要介绍。
单级圆柱齿轮减速器结构右图为单级圆柱齿轮减速器的结构图，
其箱体为剖分式结构，它由箱盖和箱座组成，
剖分面通过齿轮轴线平面。箱体应有足够的强度和刚度，除适当的壁厚外，还在轴承座孔处设加强筋。剖分面上由集油沟，将飞溅到箱盖上的润滑油沿内壁流入油沟，引入轴承室润滑轴承。
箱盖与箱座用一组螺栓联接，螺栓布置要合理。轴承座安装螺栓处做出凸台，以便使轴承座孔两侧联接螺栓尽量靠近轴承座孔中心。安装螺栓的凸台应留有扳手空间。
7,3,2 减速器的结构和标准为便于箱盖与箱座加工及安装定位，在剖分面的长度方向两端各有一个锥形定位销。箱盖上设有窥视孔，以便观察齿轮或蜗杆与蜗轮的啮合情况。窥视孔盖上装有通气器，箱内温度升高，气压增大，经过通气器向外散发。为了方便拆卸箱盖，装有两个起盖螺钉。为拆卸和搬运，设置吊耳或吊环螺钉。箱座上装有油标尺，用来检查箱内的油量。最低处设有放油螺塞，以便排除污油和清洗底部。
2.减速器的标准目前我国已制定了 50～ 60种齿轮及蜗杆减速器标准系列，并由专业部门的工厂生产。如通用圆柱齿轮减速器标准 ZBJ19004— 88、锥齿轮减速器标准
YB/T050— 93、圆柱蜗杆减速器标准 JB/ZQ4390— 86等，用户可根据产品目录选购，优先采用合适的标准减速器。只有在选不到合适的标准减速器时，才需自行设计。
减速器的代号包括减速器的型号、低速级中心距、公称传动比、装配型式和专业标准号。其中型号用字母组合表示,ZDY,ZLY,ZSY分别表示单级、两级、
三级。
【 例 】 代号 ZLY560— 11.2— I ZBJ19004— 1988的含义。
,ZLY”表示减速器型号为两级；,560”表示低速中心距为 560mm；,11.2”
表示公称传动比为 11.2；,I”表示第一种装配形式；,ZBJ19004— 1988”表示专业标准号。
7.4 减速器的拆装
1.实验目的
(1)了解减速器各部分的结构,并分析其结构工艺性 。
(2)了解减速箱各部分的装配关系和比例关系 。
(3)熟悉减速器的拆装和调整过程
2.实验所用的工具,设备,仪器 （ 每试验小组 ）
(1)单级或 二级减速器一台
(2)游标卡尺一把
(3)活板手二把
(4)套筒扳手一套
(5)钢板尺一把图 1 单级圆柱齿轮减速器结构
7.4 减速器的拆装
3.实验内容
(1)了解铸造箱体的结构 。
(2)观察,了解减速器附属零件的用途,结构安装位置的要求 。
(3)测量减速器的中心距,中心高,箱座下凸缘及箱盖上凸缘的宽度和厚度,筋板厚度,齿轮端面与箱体内壁的距离,大齿轮顶圆与箱体底壁之间的距离,轴承内端面至箱内壁之间的距离 （ 本减速器有 6个轴承,有 6个这样的距离,选择其中符合设计规范要求的一个 ） 。
(4)了解轴承的润滑方式和密封装置,包括外密封的型式,轴承内侧的挡油环,
封油环的作用原理及其结构和安装位置 。
(5).测绘高速轴及轴承部件的结构草图
4.实验步骤
(1)拆卸 。
① 仔细观察减速器外部各部分的结构,从各部分结构中观察分析回答后面第七项思考题内容 。
② 用板手拆下观察孔盖板,考虑观察孔位置是否恰当,大小是否合适
③ 拆卸箱盖
a,用扳手拆卸上,下箱体之间的连接螺栓,拆下定位销 。 将螺栓,螺钉,
垫片,螺母和销钉放在盘中,以免丢失,然后拧动启盖螺钉使上下箱体分离,
卸下箱盖 。
7.4 减速器的拆装
b,仔细观察箱体内各零部件的结构和位置,并分析回答后面第七项思考题内容 。
c,测量实验内容了解所要求的尺寸 。
d,卸下轴承盖,将轴和轴上零件一起从箱内取出,按合理顺序拆卸轴上零件 。
e,测绘高速轴及其支承部件结构草图
(2)装配按原样将减速器装配好,装配时按先内部后外部的合理顺序进行,装配轴套和滚动轴承时,应注意方向,注意滚动轴承的合理装拆方法,经指导教师检查合格后才能合上箱盖,注意退回启盖螺钉,并在装配上,下箱盖之间螺栓前应先安装好定位销,最后拧紧各个螺栓 。
5.注意事项
(1)切勿盲目拆装,拆卸前要仔细观察零,部件的结构及位置,考虑好拆装顺序,
拆下的零,部件要统一放在盘中,以免丢失和损坏 。
(2)爱护工具,仪器及设备,小心仔细拆装避免损坏 。
6.预习报告内容
(1)减速器主要由那几部分组成？
(2)简述实验步骤 。
7.4 减速器的拆装思考与分析,
1,减速箱的附件如钓钩,定位销钉,启盖螺钉,油标,油塞,
观察孔 和通气器 （ 孔 ） 等各起何作用？ 其结构如何？ 应如何合理布置？
2,轴承是如何进行润滑的？
3,大齿轮顶圆距箱底壁间为什么要留一定距离？ 这个距离如何确定？
4,在拆装过程中应该注意哪些问题？
5,你认为该减速器的结构是否有不合理的地方？
7.1 轮系的应用和分类
7.2 定轴轮系传动比的计算
7.3 减速器的应用、分类、结构、标准
7.4 减速器的拆装
7.1 轮系的应用和分类
7,1,1 轮系的概念由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式。但在很多机械中，常常要将主动轴的较快转速变换为从动轴的较慢转速；或者将主动轴的一种转速变换为从动轮的多种转速；或者改变从动轴的旋转方向，而采用一系列相互啮合齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种由一系列相互啮合齿轮组成的传动系统称为轮系。
7,1,2 轮系的分类根据轮系传动时各齿轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系。
1．定轴轮系轮系运转时，所有齿轮（包括蜗杆、蜗轮）的几何轴线位置均固定不动，这种轮系称为定轴轮系。
定轴轮系 周转轮系
7.1 轮系的应用和分类
2．周转轮系轮系运转时，轮系中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动，这种轮系称为周转轮系 。
在周转轮系中，轴线固定的齿轮 1和 3称为太阳轮（或称中心轮）；既绕自己轴线自转，又随构件 H一起绕太阳轮轴线回转的齿轮称为行星轮。当齿轮 1转动时，内齿轮 3固定不动，齿轮 2一方面绕自己轴线自转，同时还随其轴线绕齿轮 1的轴线转动，从而带动构件 H转动。构件 H称为行星架。在这个轮系传动时，齿轮 2轴线的位置不固定，它是绕齿轮 1和齿轮 3的轴线转动，故此轮系为周转轮系。
7,1,3 轮系的应用特点
1．轮系可获得很大传动比当两轴之间需要较大的传动比时，如果仅由一对齿轮传动，则大小齿轮的齿数相差很大，会使小齿轮极易磨损。若用轮系就可以克服上述缺点，而且使结构紧凑。如航空发动机的减速器。
2．轮系可作较远距离的传动若两轴距离较远时，用一对齿轮传动，齿轮尺寸必然很大。若采用轮系传动，则结构紧凑，
并能进行远距离传动。
3．轮系可实现变速、换向要求如机床主轴的转速，有时要求高，有时要求低，有时要求正转，有时要求反转。若采用滑移齿轮等变速机构组成轮系，即可实现多级变速要求和变换转动方向。
4．轮系可合成或分解运动采用周转轮系可将两个独立运动合成为一个运动，或将一个独立运动分解成两个独立的运动。
如汽车传动轴。
7.2.1 定轴轮系传动比的计算轮系中首末两轮的转速之比，称为该轮系的传动比，用 i表示，并在其右下角附注两个角标来表示对应的两轮。例如 i15即表示齿轮 1与齿轮 5转速之比。
一般轮系传动比的计算应包括两个内容：一是计算传动比的大小；二是确定从动轮的转动方向。最简单的定轴轮系为一对齿轮所组成。
1．一对齿轮的传动比
(1)外啮合圆柱齿轮传动 图所示的是两平行轴一对外啮合圆柱齿轮传动。当主动轮 1逆时针方向旋转时，从动轮 2就顺时针方向旋转，两轮的旋转方向相反，规定其传动比为负号。记作,两轮转向也可以在图中用箭头表示。12
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一对外啮合圆柱齿轮传动 一对内啮合圆柱齿轮传动
(2)内啮合圆柱齿轮传动 图 7.4所示的是两平行轴内啮合圆柱齿轮传动。当主动轮 1逆时针方向旋转时，从动轮 2也逆时针方向旋转，两轮旋转方向相同，规定其传动比为正号。
记作
1212
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7,2,2 定轴轮系传动比的计算及转向若在定轴轮系中，首轮 (主动轮 )的转速为 n1，末轮 (从动轮 )的转速为 nk，外啮合圆柱齿轮对数为 m，则轮系传动比为需要指出的是，如果轮系中含有圆锥齿轮或蜗杆蜗轮时，由于圆锥齿轮传动中两轴线相交，而蜗杆传动中两轴线在空间交错，所以主从齿轮间不存在转向相同或相反的问题，对于这类定轴轮系，其旋转方向不能用正、负号表示，只能采用画箭头的方法来确定。而这种轮系的传动比大小仍按上式计算。
在定轴轮系中可以计算末轮 (轴 )的转速，也可以计算轮系中任意从动轮 (轴 )的转速，由上式可以直接推导出第 n个轮的转速为此式说明任意轮的转速，等于首轮的转速乘以该轮与首轮传动比的倒数，也等于首轮转速乘以首轮和该轮间主动齿轮齿数连乘积与从动齿轮齿数连乘积之比。
11 ( 1 ) mk
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nnni 所 有 主 动 轮 齿 数 连 乘 积所 有 从 动 轮 齿 数 连 乘 积圆锥齿轮定轴轮系蜗杆传动定轴轮系
7,3,1 减速器的应用和分类减速器是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速，以适应工作机的需要。它一般由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动所组成。由于减速器使用维护方便，在现代机械中应用十分广泛。图为一带式输送机，高速的电动机经带传动和减速器，降低速度后驱动带式运输机。
减速器的类型很多，常用的由圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器以及与电动机装在一起的电动机减速器等。
带式运输机
7,3,2 减速器的结构和标准
1.减速器的结构减速器的结构一般由箱体、轴承、轴、轴上零件和附件等组成。本节只对箱体的结构及附件作主要介绍。
单级圆柱齿轮减速器结构右图为单级圆柱齿轮减速器的结构图，
其箱体为剖分式结构，它由箱盖和箱座组成，
剖分面通过齿轮轴线平面。箱体应有足够的强度和刚度，除适当的壁厚外，还在轴承座孔处设加强筋。剖分面上由集油沟，将飞溅到箱盖上的润滑油沿内壁流入油沟，引入轴承室润滑轴承。
箱盖与箱座用一组螺栓联接，螺栓布置要合理。轴承座安装螺栓处做出凸台，以便使轴承座孔两侧联接螺栓尽量靠近轴承座孔中心。安装螺栓的凸台应留有扳手空间。
7,3,2 减速器的结构和标准为便于箱盖与箱座加工及安装定位，在剖分面的长度方向两端各有一个锥形定位销。箱盖上设有窥视孔，以便观察齿轮或蜗杆与蜗轮的啮合情况。窥视孔盖上装有通气器，箱内温度升高，气压增大，经过通气器向外散发。为了方便拆卸箱盖，装有两个起盖螺钉。为拆卸和搬运，设置吊耳或吊环螺钉。箱座上装有油标尺，用来检查箱内的油量。最低处设有放油螺塞，以便排除污油和清洗底部。
2.减速器的标准目前我国已制定了 50～ 60种齿轮及蜗杆减速器标准系列，并由专业部门的工厂生产。如通用圆柱齿轮减速器标准 ZBJ19004— 88、锥齿轮减速器标准
YB/T050— 93、圆柱蜗杆减速器标准 JB/ZQ4390— 86等，用户可根据产品目录选购，优先采用合适的标准减速器。只有在选不到合适的标准减速器时，才需自行设计。
减速器的代号包括减速器的型号、低速级中心距、公称传动比、装配型式和专业标准号。其中型号用字母组合表示,ZDY,ZLY,ZSY分别表示单级、两级、
三级。
【 例 】 代号 ZLY560— 11.2— I ZBJ19004— 1988的含义。
,ZLY”表示减速器型号为两级；,560”表示低速中心距为 560mm；,11.2”
表示公称传动比为 11.2；,I”表示第一种装配形式；,ZBJ19004— 1988”表示专业标准号。
7.4 减速器的拆装
1.实验目的
(1)了解减速器各部分的结构,并分析其结构工艺性 。
(2)了解减速箱各部分的装配关系和比例关系 。
(3)熟悉减速器的拆装和调整过程
2.实验所用的工具,设备,仪器 （ 每试验小组 ）
(1)单级或 二级减速器一台
(2)游标卡尺一把
(3)活板手二把
(4)套筒扳手一套
(5)钢板尺一把图 1 单级圆柱齿轮减速器结构
7.4 减速器的拆装
3.实验内容
(1)了解铸造箱体的结构 。
(2)观察,了解减速器附属零件的用途,结构安装位置的要求 。
(3)测量减速器的中心距,中心高,箱座下凸缘及箱盖上凸缘的宽度和厚度,筋板厚度,齿轮端面与箱体内壁的距离,大齿轮顶圆与箱体底壁之间的距离,轴承内端面至箱内壁之间的距离 （ 本减速器有 6个轴承,有 6个这样的距离,选择其中符合设计规范要求的一个 ） 。
(4)了解轴承的润滑方式和密封装置,包括外密封的型式,轴承内侧的挡油环,
封油环的作用原理及其结构和安装位置 。
(5).测绘高速轴及轴承部件的结构草图
4.实验步骤
(1)拆卸 。
① 仔细观察减速器外部各部分的结构,从各部分结构中观察分析回答后面第七项思考题内容 。
② 用板手拆下观察孔盖板,考虑观察孔位置是否恰当,大小是否合适
③ 拆卸箱盖
a,用扳手拆卸上,下箱体之间的连接螺栓,拆下定位销 。 将螺栓,螺钉,
垫片,螺母和销钉放在盘中,以免丢失,然后拧动启盖螺钉使上下箱体分离,
卸下箱盖 。
7.4 减速器的拆装
b,仔细观察箱体内各零部件的结构和位置,并分析回答后面第七项思考题内容 。
c,测量实验内容了解所要求的尺寸 。
d,卸下轴承盖,将轴和轴上零件一起从箱内取出,按合理顺序拆卸轴上零件 。
e,测绘高速轴及其支承部件结构草图
(2)装配按原样将减速器装配好,装配时按先内部后外部的合理顺序进行,装配轴套和滚动轴承时,应注意方向,注意滚动轴承的合理装拆方法,经指导教师检查合格后才能合上箱盖,注意退回启盖螺钉,并在装配上,下箱盖之间螺栓前应先安装好定位销,最后拧紧各个螺栓 。
5.注意事项
(1)切勿盲目拆装,拆卸前要仔细观察零,部件的结构及位置,考虑好拆装顺序,
拆下的零,部件要统一放在盘中,以免丢失和损坏 。
(2)爱护工具,仪器及设备,小心仔细拆装避免损坏 。
6.预习报告内容
(1)减速器主要由那几部分组成？
(2)简述实验步骤 。
7.4 减速器的拆装思考与分析,
1,减速箱的附件如钓钩,定位销钉,启盖螺钉,油标,油塞,
观察孔 和通气器 （ 孔 ） 等各起何作用？ 其结构如何？ 应如何合理布置？
2,轴承是如何进行润滑的？
3,大齿轮顶圆距箱底壁间为什么要留一定距离？ 这个距离如何确定？
4,在拆装过程中应该注意哪些问题？
5,你认为该减速器的结构是否有不合理的地方？
