在機(jī)械設(shè)備中，為了獲得較大的傳動比、或變速和換向，常常要采用多對齒輪進(jìn)行傳動，如機(jī)床、汽車上使用的變速箱、差速器，工程上廣泛應(yīng)用的齒輪減速器等，這種由多對齒輪所組成的傳動系統(tǒng)稱為齒輪系，簡稱輪系。

按照傳動時(shí)各齒輪的軸線位置是否固定，輪系分為定軸輪系和行星輪系兩種基本類型。傳動時(shí)所有齒輪的幾何軸線位置均固定不變，這種輪系稱為定軸輪系。

▲平面定軸輪系

▲空間定軸輪系

傳動時(shí)齒輪g的幾何軸線繞齒輪a，b和構(gòu)件H的共同軸線轉(zhuǎn)動，這樣的輪系成為行星輪系。根據(jù)自由度的不同，行星齒輪系又可分為周轉(zhuǎn)齒輪系和差動齒輪系。周轉(zhuǎn)輪系有一個自由度，行星輪系有兩個自由度。

▲周轉(zhuǎn)輪系

▲差動輪系

1、輪系的傳動比

輪系始端主動輪與末端從動輪的轉(zhuǎn)速之比值，稱為輪系的傳動比，用i表示轉(zhuǎn)角的大小。

式中n1 ——主動輪1的轉(zhuǎn)速，r/min；nk——從動輪的轉(zhuǎn)速，r/min；

2、齒輪系的作用

2.1 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸間運(yùn)動和動力的傳遞

在齒輪傳動中，當(dāng)主從動軸間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，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(jī)器的結(jié)構(gòu)尺寸和重量，又浪費(fèi)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。

▲齒輪系傳動

變速自行車齒輪的工作原理

2.2 實(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動，獲得所需的各種轉(zhuǎn)速。

▲齒輪分路傳動

2.3 實(shí)現(xiàn)變速傳動

當(dāng)主動軸的轉(zhuǎn)速不變時(shí)，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(jī)床、起重機(jī)等許多機(jī)械都需要變速傳動。

▲齒輪變速傳動

2.4 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。

2.5 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成和分解

機(jī)械中采用具有兩個自由度的差動行星輪系來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成和分解。這是行星輪系獨(dú)特的功用。

運(yùn)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(yùn)動后，第三個基本構(gòu)件的運(yùn)動才能確定。這就是說，第三個基本構(gòu)件的運(yùn)動為另兩個基本構(gòu)件運(yùn)動的合成。

▲圓錐齒輪差動輪系（運(yùn)動合成）

運(yùn)動分解：利用差動輪系還可以將一個基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)動按所需的比例分解為另外兩個基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)動。

▲汽車差速器（運(yùn)動分解）

最后我們來看一看高大上的

高鐵齒輪聯(lián)軸器工作原理3D演示動畫

一個齒輪的誕生，沒想到加工過程這么復(fù)雜

編輯：jq