任务导引

图3.7.1　定轴轮系

任务要求

了解轮系的分类和主要功用，掌握定轴轮系传动比计算的应用。

任务实施

在复杂的现代机械中，为了满足各种不同的需要，常常采用一系列齿轮组成的传动系统。这种由一系列相互啮合的齿轮（蜗杆、蜗轮）组成的传动系统称为轮系。

一、轮系的分类

表3.7.1　轮系的分类

此外，还有其他的分类方式，如定轴轮系又可分为平面定轴轮系和空间定轴轮系；周转轮系又可分为行星轮系和差动轮系等。

二、轮系的功能、应用特点

动画：轮系的应用

表3.7.2　各轮系的功用与特点

续表

三、定轴轮系传动比计算

1.定轴轮系中各轮转向判断

表3.7.3　齿轮类型

2.传动路线

分析轮系中运动和动力的传递过程（传动方向齿轮J→K里，如图3.7.2中细实线所示），弄清工作原理。

动画：轮系传动路线分析

图3.7.2　轮系传动路线分析

3.传动比计算

轮系传动比：轮系中首轮与末轮转速之比；输入轴和输出轴角速度或转速之比。

轮系传动比计算包括两个内涵：

（1）轮系传动比i大小的计算；

（2）输入轴和输出轴转向关系的确定（即各轮转向的确定）。

通过分析推导可得到一般平面定轴轮系传动比计算公式为：

对公式的说明：

（1）iJk表示：首轮是齿轮J，末轮是齿轮K，传动方向是由齿轮J传到齿轮K；

（2）在传动方向J→K里，分析确定各啮合对中齿轮的主从关系；

（3）分子和分母同时出现的齿轮称为“惰轮”或“过桥轮”，它只改变从动轮的转向，而不影响传动比的大小。

图3.7.3所示定轴轮系的首轮是1，末轮是5，齿轮2、3、5是从动轮，其余的是主动轮。按上述公式分析可得

4.惰轮的应用

惰轮：只改变从动轮的旋转方向，不改变主、从动轮传动比的大小。惰轮又叫过桥轮，或过轮。

图3.7.3　定轴轮系

图3.7.4　齿轮1、5转向相反

【例1】如图3.7.5所示，已知，Z1＝20，Z2＝40，Z3＝25，Z4＝54，Z5＝18，Z6＝50。

试求：（1）用箭头画出各个齿轮旋向。

（2）i16＝?

（3）当n1＝1200r/min，n6＝？

解：

（1）如图3.7.5所示。(www.daowen.com)

图3.7.5

（2）

（3）

四、定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算

【例2】在图3.7.6的定轴轮系中，已知Z1＝15，Z2＝25，Z2′＝Z4＝14，Z3＝24，Z4′＝20，Z5＝24，Z6＝40，Z6′＝2，Z7＝60；若n1＝800r/min，求传动比i17、蜗轮7的转速和转向。

解：计算传动比的大小

各轮转向如图3.7.6所示。

图3.7.6

【例3】如图3.7.7所示，已知Z1＝25，Z2＝50，Z3＝20，Z4＝40，Z5＝4，Z6＝40，若n1＝800r/min。

求：（1）蜗轮转速n6。

（2）各轮的转向。

解：

图3.7.7

【例4】如图3.7.8所示为磨床砂轮架进给机构，已知Z1＝28，Z2＝56，Z3＝38，Z4＝57，丝杆为Tr50X3。当手轮回转速度n1＝50r/min且回转方向如图3.7.8所示时，试计算砂轮架移动速度，并判断砂轮架移动方向。

解：根据螺母移动速度v的计算公式

图3.7.8

丝杆为右旋，根据右手定则判断砂轮架移动方向向右。

*五、周转轮系传动比的计算

周转轮系传动比的计算

*六、复合轮系的传动比计算

复合轮系的传动比计算

任务拓展与反思

1.轮系分为_________轮系和_________轮系。

2.在传动中所有齿轮的回转轴都具有固定的轮系称为_________轮系。

3.在传动中某些齿轮的回转轴既要绕其本身轴线转动外，还要绕着其他轴线转动的轮系称为_________轮系。

4.讨论分析图3.7.9。

图3.7.9

5.定轴轮系的应用分析

当隔离开关采用远动控制操作时，常采用电动操动机构。CJ2型电动操动机构是牵引变电所应用最为广泛的隔离开关操动机构。CJ2型隔离电动操动机构如图3.7.10所示。其机械传动部分主要由具齿轮传动和蜗杆蜗轮传动组成，属于空间定轴轮系的应用。

图3.7.10　CJ2型隔离操动机构

1—主轴；2—橡皮定位体；3—分合指示；4—接线座；5—辅助开关；6—按钮；7—交流接触器；8—热继电器；9—电动机；10—齿轮；11—蜗杆；12—涡轮；13—微动开关

CJ2型电动操动机构：

1）结构

CJ2型电动操动机构由电动机驱动齿轮及蜗轮减速装置，将力矩传递给输出轴，输出轴垂直安装，机构中设有分合闸终点限位开关及机械限位装置，使机构主轴的转角限制在准确的位置。机构设有手柄，可在现场进行手动分、合闸操作。

2）工作原理

（1）电动分闸。按下分闸按钮，分闸接触器的控制线圈接通，接触器触头闭合，使电动机线路接通，电动机驱动齿轮与蜗轮减速装置，带动与主轴相连的隔离开关或接地开关实现分闸。当主轴接近分闸终点位置时，装在蜗轮上的弹性压片使终点限位开关分开，切断分闸接触器的控制线圈的电流，接触器触头断开，切断电动机电源，机械限位装置使机构限制在分闸准确位置。

（2）电动合闸。按下合闸按钮，合闸接触器的控制线圈接通，接触器触头闭合，使电动机线路接通，主轴按分闸相反方向旋转，使隔离开关合闸。当主轴接近合闸终点位置时，终点限位开关分开，合闸接触器断电，触头断开电机电源。机构限位装置使机构限制在合闸准确位置。

（3）电动停止。在分闸过程中，需要中途停止时，可按下停止按钮切断控制电源。

（4）人力操作分合闸。对不配电磁锁的机构，用手柄直接操作电机轴进行分合闸操作。对装设有电磁锁的机构，先按一下电磁锁上的按钮，若指示灯亮，表示允许开锁，可以进行人力操作，这时将电磁锁上的拉板向右拉动，手动操作轴挡板被拉开。将手柄插入蜗杆轴上进行操作。操作完毕，将手柄取出电磁锁锁栓复位，使电动操作轴挡板返回原位。按下电磁锁上的按钮后，若指示灯不亮，表明不允许人力操作。紧急情况下人力操作时，须经批准，先将机构电源开关拉开，取来应急钥匙，插入电磁锁钥匙孔中，按顺时针方向转90°后，即可将电磁锁拉开，插入手柄，进行人力操作。