第6章 轮系及其设计
6.4 轮系的设计
6.4.1 定轴轮系的设计
在机构运动方案设计阶段,定轴轮系设计的基本任务是选择轮系的类型,确定各轮的齿数和选择轮系的布置方案。现简要分述如下。
1.定轴轮系类型的选择
在一个定轴轮系中,可以同时包含有直齿圆柱齿轮、平行轴斜齿轮、交错轴斜齿轮、蜗杆蜗轮和圆锥齿轮机构等。因此,为了实现同一种运动和动力传递,采用定轴轮系可以有多种不同的方案,这既提供了定轴轮系类型选择的灵活性,也增加了定轴轮系类型选择的复杂性。
在设计定轴轮系时,应根据工作要求和使用场合恰当地选择轮系的类型。一般来说,除了满足基本的使用要求外,还应考虑到机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等因素。当设计的定轴轮系用于高速、重载场合时,为了减小传动的冲击、振动和噪音,提高传动性能,选用由平行轴斜齿轮组成的定轴轮系,要比选用由直齿圆柱齿轮组成的定轴轮系更好;当设计的轮系在主、从动轴传递过程中,由于工作或结构空间的要求,需要转换运动轴线方向或改变从动轴转向时,选择含有圆锥齿轮传动的定轴轮系可以满足这一要求;当设计的轮系用于功率较小、速度不高但需要满足交错角为任意值的空间交错轴之间的传动时,可选用含有交错轴斜齿轮传动的定轴轮系;当设计的轮系要求传动比大、结构紧凑或用于分度、微调及有自锁要求的场合时,则应选择含有蜗杆传动的定轴轮系。
2.定轴轮系中各轮齿数的确定
要确定定轴轮系中各轮的齿数,关键在于合理地分配轮系中各对齿轮的传动比。为了把轮系的总传动比合理地分配给各对齿轮,在具体分配时应注意下述几点:
①每一级齿轮的传动比要在其常用范围内选取。齿轮传动时,传动比为5~7;蜗杆传动时,传动比不大于80。
②当轮系的传动比过大时,为了减小外廓尺寸和改善传动性能,通常采用多级传动。当齿轮传动的传动比大于8时,一般应设计成两级传动;当传动比大于30时,常设计成两级以上齿轮传动。
③当轮系为减速传动时(32程实际中的大多数情况),按照“前小后大”的原则分配传动比较有利。同时,为了使机构外廓尺寸协调和结构匀称,相邻两级传动比的差值不宜过大。运动链这样逐级减速,与其他传动比分配方案相比,可使各级中间轴有较高的转速和较小的扭矩,因而轴及轴上的传动零件可有较小的尺寸,从而获得较为紧凑的结构。
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