轮系的功用

在各种机械中轮系的应用是十分广泛的，其功用大致可以分为以下几个方面：

1.实现变速传动

在主动轴转速不变的情况下，利用轮系可以使从动轴得到若干种转速，这种传动称为变速传动。如图10-9所示的轮系中，轴Ⅰ及轴Ⅱ分别为主动轴及从动轴，齿轮5及3固定在轴Ⅱ上，而齿轮4、6为一整体（称为双联齿轮），与轴Ⅲ用滑键相连，可在轴Ⅲ上滑动（即滑移齿轮）。当操纵此双联滑移齿轮使之与齿轮3与5分别啮合时，可以得到两种不同的传动比，即在主动轴转速不变的条件下，使从动轴得到两种不同的转速。

变速传动也可以利用行星轮系来实现。

2.实现大的传动比

定轴轮系和行星轮系都可以获得大的传动比。在图10-6所示的轮系中，该轮系传动比i1H可达到10000，一般来说，行星轮系和定轴轮系相比，在传递功率和传动比相同的情况下，行星轮系减速器的体积是定轴轮系减速器的15%～60%，重量为20%～55%。

3.实现分路传动

利用轮系可以使一个主动轴带动若干个从动轴同时旋转。例如，图10-10表示机械式钟表机构，E为擒纵轮，N为发条盘，S、M、H分别为秒针、分针、时针。它通过定轴轮系把发条盘的运动分成三路传出，带动若干个附件同时工作。

图10-9 汽车变速

图10-10 机械式钟表机构

4.用作换向传动

在主动轴转向不变的情况下，利用惰轮可以改变从动轴的转向。如图10-11所示的车床上走刀丝杆的三星轮换向机构，搬动手柄可以实现如图10-11（a）、（b）所示的两个传动方案。

5.用作运动的分解

行星轮系不仅能将两个独立的运动合成一个运动，而且还可以将一个主动的基本构件的转动按所需的可变的比例分解为另两个基本构件的两个不同的转动。现在，我们以汽车后轴的差速器为例来说明这个问题。

图10-11 三星轮换向机构

如图10-12所示为装在汽车后桥上的行星轮系（常常称为差速器）。发动机通过传动轴驱动齿轮5。齿轮4上固连着行星架H，行星架上装有行星轮2。齿轮1、2、3及行星架H组成一行星轮系。

图10-12 汽车后桥差速器

当汽车沿直线行驶时，两个后轮所走的路程相同，所以要求后轮1、3的转速相等，即n1=n3；而当汽车转弯时，处于弯道内侧的后轮走的是小圆弧，处于外侧的后轮走的是大圆弧，两后轮所走的路径不相等，所以要求后轮1、3应具有不同的转速，即n1不等于n3。在汽车后桥上安装差动轮系后，就能根据汽车不同的行驶状态，自动改变两后轮的转速。

现在我们假设汽车在向左转弯行驶，汽车的两前轮在转向机构的作用下，其轴线与汽车后轮的轴线相交于点P，这时整个汽车可以看成是绕着P点回转。又设轮子在地面上不打滑，这时两个后轮的转速与弯道半径成正比，所以由图可得

式中 r——弯道平均半径；

L——后轮距的一半。

另外在该行星轮系中，z1=z3，n H=n4，所以可以得出

对式（10-7）、式（10-8）式联立求解可得出此时汽车两后轮的转速分别为

这说明了汽车两后轮的转速是随着弯道半径的不同而不同的。当汽车为直线行驶时，两后轮的转速相等，且

n1=n3=n4

本章小结

本章重点是轮系传动比的计算。轮系是一种变速装置，在传动系统中实现定传动比变速或有级变传动比变速。首先要弄清什么是定轴轮系、周转轮系及复合轮系，其次要能够区分基本轮系。关键在于看懂轮系的结构，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。定轴轮系传动比的计算比较简单，容易掌握，但要注意它的符号；周转轮系传动比的计算，是将其转化成一个假想的定轴轮系，即转化机构来计算；复合轮系传动比计算要分清定轴轮系和周转轮系，并分别列出计算式，联立求解。