齒輪減速機(jī)變速機(jī)是變速機(jī)的代表性示例，并且目前使用的單元可以根據(jù)齒輪的類(lèi)型，軸的位置和齒輪的布置分為：

（1）具有平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)

（2）具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)

（3）具有垂直非交叉軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)

（4）具有同軸軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)

具有平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的類(lèi)型和機(jī)構(gòu)

帶平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)使用正齒輪，斜齒輪或人字齒輪。它們的輸入和輸出軸是平行的。關(guān)于減速比，一級(jí)軸為1 / 1-1 / 7，兩級(jí)軸為1 / 10-1 / 30，三級(jí)軸為1/5-1 / 200。具有平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的一般特性如下：

對(duì)于高精度齒輪，傳動(dòng)效率非常高。（單級(jí)齒輪減速機(jī)變速機(jī)98％至95％）

適當(dāng)潤(rùn)滑后，可長(zhǎng)時(shí)間使用。

當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)化齒輪時(shí)，可以相對(duì)便宜地生產(chǎn)。

帶正齒輪的齒輪減速機(jī)變速機(jī)用于提高速度。

帶正齒輪的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的尺寸通常很大。與具有相同速比的蝸輪減速機(jī)相比，它們的外形很大，并且部件的數(shù)量增加導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)。因此，它用于負(fù)載側(cè)具有高旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，或者需要比原動(dòng)機(jī)更高的輸出旋轉(zhuǎn)（用于提高速度）。齒輪類(lèi)型如表2.1所示。

具有平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)通常使用斜齒輪。它們用于鋼鐵設(shè)備，船舶，起重機(jī)，電梯和輸送機(jī)。對(duì)于自動(dòng)化機(jī)器而言，這些齒輪減速機(jī)變速機(jī)也已經(jīng)用于齒輪減速機(jī)變速機(jī)，該齒輪減速機(jī)變速機(jī)是具有直接連接的電動(dòng)機(jī)的齒輪減速機(jī)變速機(jī)。

表2.1 帶平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的特性

具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的類(lèi)型和機(jī)構(gòu)

具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)也稱(chēng)為錐齒輪減速機(jī)變速機(jī)，其輸入軸和輸出軸是垂直的。所使用的齒輪包括直齒錐齒輪，螺旋錐齒輪，螺旋錐齒輪，Zerol錐齒輪，端面齒輪和冠齒輪。具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)通常用作現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力分支裝置。

具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的精度小于具有平行軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)。特別是，僅在一側(cè)支撐的小齒輪易于偏轉(zhuǎn)，由于導(dǎo)致不良的齒接觸而導(dǎo)致傳動(dòng)效率稍低（98％）。直齒錐齒輪減速機(jī)變速機(jī)適用于1000rpm以下的慢速旋轉(zhuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化的減速比為1：1和1：2。

此外，與直齒錐齒輪減速機(jī)變速機(jī)相比，螺旋錐齒輪減速機(jī)變速機(jī)的嚙合比大，適用于高負(fù)荷和高速旋轉(zhuǎn)。通常，一級(jí)的減速比限制為1：6。表2.2顯示了錐齒輪減速機(jī)變速機(jī)的齒輪。

具有傾斜軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的類(lèi)型和機(jī)構(gòu)

輸入軸和輸出軸偏移并且彼此正交的齒輪減速機(jī)變速機(jī)通常使用準(zhǔn)雙曲面齒輪或蝸輪。特別是，蝸輪已經(jīng)被用于長(zhǎng)時(shí)間降低速度，并且目前仍然經(jīng)常使用。其中使用的齒輪的特性如表2.3所示。這些減速器的顯著特點(diǎn)如下：

單級(jí)中的高減速比減小范圍在1：5和1：100之間。如果組合兩個(gè)蝸輪減速器，則可以獲得1：10,000的減速比。

減少噪音和振動(dòng)

蝸輪蝸桿產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)較小，主要是滑動(dòng)接觸。利用這種特性，蝸輪減速器已被用于驅(qū)動(dòng)源。然而，由于傳動(dòng)效率差，它們已被具有正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)所取代，例如使用準(zhǔn)雙曲面齒輪或平行軸，如下所述。

輸入軸和輸出軸成直角

即使集成到齒輪箱中且零件尺寸較小，零件也較少，從而節(jié)省了安裝區(qū)域。

自鎖特性

當(dāng)減速比高時(shí)，可能無(wú)法通過(guò)使用輸出軸（蝸輪）轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸（蝸桿）（這稱(chēng)為自鎖）。實(shí)際上，絕dui自鎖是困難的。另一方面，在凸輪機(jī)構(gòu)的情況下，該特性更有效，其中在以一種方式旋轉(zhuǎn)的同時(shí)施加正方向負(fù)載和負(fù)方向負(fù)載。

傳動(dòng)效率低

蝸輪傳動(dòng)裝置的摩擦損失很大，因?yàn)樗鼈兪褂没瑒?dòng)觸點(diǎn)。因此，傳輸效率低并且根據(jù)超前角大范圍變化。（當(dāng)超前角為5°至40°時(shí)，傳輸效率為60％至95％。）當(dāng)超前角接近15°時(shí)傳輸效率的快速下降是它們的缺點(diǎn)。（見(jiàn)圖2.1）。

溫度快速升高

除了沿齒廓滑動(dòng)外，蝸輪齒輪沿著齒跡滑動(dòng)。由于沿著齒痕的滑動(dòng)非常大，如果沿齒痕的齒接觸很短，則產(chǎn)生高表面壓力并且潤(rùn)滑油膜可能破裂。當(dāng)嚙合點(diǎn)的溫度高并且使用礦物油時(shí)，90℃被認(rèn)為是外殼上的允許溫度的極限。

表2.2 帶正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的特性

表2.3 帶歪斜軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的特性

圖2.1 蝸輪的傳動(dòng)效率

垂直軸：傳輸效率（％）

水平軸：超前角（r）

具有同軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)的類(lèi)型和機(jī)構(gòu)

同軸型也稱(chēng)為行星齒輪型，其分為（1）簡(jiǎn)單行星齒輪，（2）差動(dòng)行星齒輪，（3）偏心行星齒輪，和（4）彈性行星齒輪。

先前討論的具有平行軸或正交軸的齒輪減速機(jī)變速機(jī)都具有圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)的齒輪。

如圖2.2所示，行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)由圍繞固定軸（稱(chēng)為太陽(yáng)齒輪）旋轉(zhuǎn)的齒輪和圍繞太陽(yáng)齒輪（稱(chēng)為行星齒輪）旋轉(zhuǎn)的嚙合齒輪組成。

輸入和輸出齒輪可以同心地安裝在行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)中以獲得高扭矩和效率，但據(jù)說(shuō)必須將功率同等地傳遞到三個(gè)行星齒輪以zui大化它們的能力。

圖2.3顯示了一種簡(jiǎn)單的行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)。在這種緊湊型齒輪減速器中，三到五個(gè)行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合，并將來(lái)自輸入太陽(yáng)齒輪的動(dòng)力傳遞到多個(gè)分支。

如果負(fù)載均勻地分布在理想圖像中，則與具有一個(gè)小齒輪和一個(gè)大齒輪的普通齒輪減速機(jī)變速機(jī)相比，可以傳遞一個(gè)齒輪的力乘以行星齒輪的數(shù)量。盡可能均勻地分配力量是設(shè)計(jì)者面臨的挑戰(zhàn)，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種均分配機(jī)制并投入實(shí)際應(yīng)用。

圖2.4顯示了TRIRED齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)。一個(gè)小齒輪浮動(dòng)并支撐在三個(gè)大齒輪的中xin以平衡嚙合反作用力，使得力分支成三個(gè)方向。

圖2.2 行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.固定軸/ 2.太陽(yáng)齒輪/ 3.臂（旋轉(zhuǎn)支撐架）/ 4.行星齒輪

圖2.3 簡(jiǎn)單行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)示例

1.慢軸/ 2.慢軸蓋/ 3.殼體/ 4.內(nèi)齒輪/ 5.行星齒輪軸承/ 6.行星齒輪/ 7.關(guān)節(jié)蓋/ 8.太陽(yáng)齒輪/ 9.高速側(cè)蓋/ 10.高速軸

圖2.3 簡(jiǎn)單行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)示例（負(fù)載的分配）

圖2.4 TRIRED齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖2.4 TRIRED齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)（負(fù)載的分配）

（1）明業(yè)機(jī)械齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)

正常外齒輪中只有一個(gè)或兩個(gè)齒隨時(shí)傳遞力。下一對(duì)齒應(yīng)在前一對(duì)完成嚙合之前開(kāi)始嚙合，以平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)齒輪。通過(guò)使更多的齒同時(shí)嚙合，可以增加力傳遞能力。對(duì)于相同的運(yùn)動(dòng)傳輸，該裝置比其他裝置更緊湊。明業(yè)機(jī)械減速器就是這種類(lèi)型的一個(gè)例子。

圖2.5 環(huán)形齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)（齒數(shù)差：1）

1。外銷(xiāo)/ 2.曲板/ 3.偏心體/ 4.e（偏心量）/ 5.內(nèi)銷(xiāo)（帶內(nèi)輥）

如圖2.5所示，該齒輪減速機(jī)變速機(jī)是一種偏心差動(dòng)行星齒輪減速器，其中固定內(nèi)部太陽(yáng)齒輪采用圓弧齒形（外銷(xiāo)）與行星齒輪相結(jié)合，具有次擺線光滑彎曲齒形（曲面板）的差異牙齒數(shù)量為1。

Cyclo齒輪減速機(jī)變速機(jī)具有大量同時(shí)嚙合的齒，并且由于其緊湊的尺寸，可以很好地抵抗過(guò)載和沖擊負(fù)荷。

（2）循環(huán)齒輪減速機(jī)變速機(jī)原理

圖2.6顯示了內(nèi)部接觸式行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)的機(jī)構(gòu)。假設(shè)內(nèi)部太陽(yáng)齒輪的齒數(shù)為S，行星齒輪的齒數(shù)為P.角速度ω1和ω2的關(guān)系根據(jù)行星齒輪理論用下式表示：

ω2/ω1= 1 - S / P = - （SP）/ P.

假設(shè)S - P = 1（齒數(shù)差異：1），

ω2/ω1= -1 / P.

例如，在圖2.6中，假設(shè)固定的內(nèi)部太陽(yáng)齒輪的齒數(shù)是S = 51，并且行星齒輪的齒數(shù)是P = 50。然后理論上，使用兩個(gè)正齒輪可以獲得1/50的非常大的減速度。

然而，由于一般漸開(kāi)線齒形會(huì)產(chǎn)生齒尖干涉，因此不可能有效地利用具有一個(gè)齒差的該機(jī)構(gòu)。該問(wèn)題的解決方案是圖2.7中所示的單齒差行星齒輪機(jī)構(gòu)。這種內(nèi)部接觸式行星齒輪利用圓弧齒形內(nèi)齒輪和平滑的次擺線型曲線行星齒輪，導(dǎo)致無(wú)齒尖干涉和同時(shí)嚙合的大量齒。

接下來(lái)，圖2.8顯示了等速內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)。

在該機(jī)構(gòu)中，行星齒輪（彎曲板）的中xin圍繞輸入軸以高速（ω1）旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其主體以低速（ω2）旋轉(zhuǎn)。如圖2.8所示，通過(guò)組合圓弧齒形提取慢速旋轉(zhuǎn)的這種結(jié)構(gòu)是等速內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)。最終，行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)（彎曲板）的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)內(nèi)銷(xiāo)從輸出軸取出。由于內(nèi)銷(xiāo)均以曲柄軸（輸入軸）的同心圓為中xin位于中xin位置，因此它們可以直接安裝在輸出軸上，形成輸入軸（高速軸）和輸出軸（高速軸） ）同心。

明業(yè)機(jī)械齒輪減速機(jī)變速機(jī)巧妙地將這兩種機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，并在圓弧齒廓上使用滾子，如圖2.9所示。

圖2.6 內(nèi)接觸式行星齒輪原理

1.曲柄（K）/ 2.旋轉(zhuǎn)輸入軸/ 3.旋轉(zhuǎn)行星齒輪（曲柄）/ 4.行星齒輪（P）/ 5.固定內(nèi)太陽(yáng)齒輪（S）

圖2.7 一個(gè)齒差內(nèi)嚙合型行星齒輪的機(jī)構(gòu)

1. 行星齒輪的旋轉(zhuǎn)角速度/ 2.曲柄的旋轉(zhuǎn)角速度/ 3.曲軸/ 4.行星齒輪（P）/ 5.固定內(nèi)部太陽(yáng)齒輪（S ）

圖2.8 等速內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)

1. e（偏心量）/2.2e（偏心量的兩倍）/ 3.行星齒輪（彎板）/ 4.內(nèi)銷(xiāo)

圖2.9 明業(yè)機(jī)械齒輪減速機(jī)變速機(jī)結(jié)構(gòu)

1. e（偏心量）/2.2e（偏心量的兩倍/ 3.內(nèi)銷(xiāo)（帶內(nèi)輥）/ 4.偏心體/ 5.彎板/ 6.外銷(xiāo)（帶）外輥）

（3）明業(yè)機(jī)械齒輪減速機(jī)變速機(jī)的特性

由于輸入軸和輸出軸是同心的，因此可以直接連接電機(jī)。

小巧輕便

與蝸輪類(lèi)型相比，使用更多零件，但尺寸緊湊

強(qiáng)大的抗過(guò)載和沖擊負(fù)荷

通常，對(duì)于漸開(kāi)線齒輪，同時(shí)嚙合的齒數(shù)是一個(gè)或兩個(gè)。另一方面，同時(shí)嚙合的Cyclo減速器的齒數(shù)理論上約為彎曲板（行星齒輪）的齒數(shù)的一半。據(jù)信實(shí)際值接近該理論量。因此，明業(yè)機(jī)械齒輪減速機(jī)變速機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)于其尺寸的抗沖擊和過(guò)載非常強(qiáng)

比蝸輪減速器更好的傳動(dòng)效率

由于其結(jié)構(gòu)，齒形嚙合使得滾動(dòng)接觸使其在一個(gè)階段產(chǎn)生大約98％的傳動(dòng)效率，甚至在三個(gè)階段它可以達(dá)到約94％

大減速比

對(duì)于速比，一級(jí)zui高可達(dá)1：119，兩級(jí)zui高可達(dá)1：7579。通過(guò)使用三到六個(gè)階段，可以獲得驚人的減少率1 /數(shù)十億

（4）行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)的計(jì)算示例

行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)具有一對(duì)嚙合齒輪，其中兩個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)，而一個(gè)齒輪圍繞另一個(gè)齒輪的軸線旋轉(zhuǎn)。

安裝在固定軸（中xin軸）上的外齒輪是太陽(yáng)齒輪（齒輪繞固定軸旋轉(zhuǎn)），并且其軸繞太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)的嚙合齒輪是行星齒輪。

考慮圖2.10所示的行星齒輪減速機(jī)變速機(jī)裝置的情況，其中行星齒輪B（齒數(shù)= Zb）圍繞固定的太陽(yáng)齒輪A（齒數(shù)= Za）在其自身中xin旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)數(shù)= nc）（旋轉(zhuǎn)次數(shù)= nb）。

當(dāng)臂C固定且太陽(yáng)齒輪A和行星齒輪B嚙合時(shí)，讓太陽(yáng)齒輪A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（ - ），則太陽(yáng)齒輪A，行星齒輪B和臂C的旋轉(zhuǎn)為：

太陽(yáng)齒輪A =（ - ）nc

行星齒輪B =（+）Za / Zb x nc

臂C = 0

（見(jiàn)圖2.11）

當(dāng)太陽(yáng)齒輪A，行星齒輪B和臂C各自固定時(shí)，讓太陽(yáng)齒輪A順時(shí)針（+）旋轉(zhuǎn)，則太陽(yáng)齒輪A，行星齒輪B和齒輪C的旋轉(zhuǎn)為：

太陽(yáng)齒輪A =（+）nc

行星齒輪B =（+）nc

臂C =（+）nc

（見(jiàn)圖2.12）

因此，旋轉(zhuǎn)行星齒輪B在其自身軸上旋轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞固定太陽(yáng)齒輪A旋轉(zhuǎn)的行星齒輪裝置的轉(zhuǎn)數(shù)是1和2中的轉(zhuǎn)數(shù)之和。（表2.4）

結(jié)果，如果太陽(yáng)齒輪固定并且當(dāng)臂C旋轉(zhuǎn)時(shí)A = 0，則行星齒輪B的轉(zhuǎn)數(shù)是nb =（1 + Za / Zb）nc。

讓我們給出這個(gè)表達(dá)式的一些條件。在圖2.10中，當(dāng)臂C（旋轉(zhuǎn)支撐架）向右旋轉(zhuǎn)一次時(shí)，行星齒輪B旋轉(zhuǎn)了多少次？假設(shè)太陽(yáng)齒輪A的齒數(shù)Za為80，而行星齒輪B的齒數(shù)Zb為40。

行星齒輪B的轉(zhuǎn)數(shù)nb為：

nb

=（1 + Za / Zb）nc

=（1 + 80/40 ）X1 = 3

因此，它向右旋轉(zhuǎn)三次。

圖2.10 行星齒輪裝置

圖2.11 臂C固定，A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

圖2.12 全部固定，A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

表2.4 齒輪減速機(jī)變速機(jī)計(jì)算