一款齿轮减速器的解剖和分析（原错误已经在3楼更正）

gxlujd

【声明：因为本人第一次接触关于齿轮传动的机械知识，分析有所疏忽，导致本贴第一次分析有误，在Cocal的指出下，已经在3楼更正，请大家注意！】





最近从一款线控玩具挖掘机里获得2个直流电机减速器，可以把玩具直流高速电机的转速减低，同时增加了输出力矩，现解剖给大家看看。



1、刚从底盘拆下来的电机和轮子组件，因为挖掘机是履带结构，所以轮子没有橡胶层，而是硬塑料的齿轮状轮子。







2、放大点看的组件，另一边的轮子组件是一样的结构。







3、拆下的轮子，发现主轴是六角型的，中间有螺钉紧固，这样的结构可防止轮子和主轴打滑，是值得借鉴的做法。







4、看看放大了的主轴和组件外观。







5、打开减速器的后盖，呵！齿轮还真多。分为四组：电机主轴齿轮、第一传动齿轮、输出主轴齿轮、支撑轴齿轮。其中电机的输出首先传递给第一传动齿轮，再由第一传动齿轮传输给输出主轴齿轮，带动外面的轮子。支撑轴齿轮则只是起到支撑和稳定输出主轴的作用，不起传动作用。







6、侧面看一下：







7.齿轮组俯视图：







8、抽出主轴，带出一串齿轮，看来这些个齿轮都是为了稳定输出主轴用的，真正减速和传输动力的只有3个齿轮而已，不禁要问：难道用那么多齿轮的成本不高吗？没有比这种更好的稳定主轴的做法吗？







9、第一传动轮和主轴齿轮的尺寸，左边是第一传动轮（24齿），右边是主轴齿轮（26齿），可以看出，齿轮齿数多了，直径就要加大，才能跟其他齿轮吻合。







10、再来看看它们之间的传动关系。







通过本次解剖活动，得到以下几点收获：



1、其实减速器是很简单的一个部件，只要有足够的齿轮，DIY一个不难。



2、知道了齿轮减速器的原理：小齿轮带动大齿轮，减速增力矩，类似于变速自行车的原理。这个变速器的变速比为：1/（1×2×2.17）＝0.23，即电机转一圈，主轴转0.23圈，降了4.34倍速度，相应的力矩增大了4.34倍。其中经过实测，电机轴的齿轮是12齿，第一传动齿轮跟电机轴齿轮咬合的大齿轮是24齿，第一传动齿轮下方还有一个跟主轴齿轮组咬合的齿轮又是12齿，主轴齿轮是26齿的。假如设定电机轴的输入齿轮齿数和第一传动齿轮下方的小齿轮数（均为12齿）为1，则符合以下比例1：2和1：2.17，总计减速比就是1×2×2.17，降了4.34倍速度，相应的力矩增大了4.34倍。



3、各种齿轮为了保证一致的齿间距，齿轮半径和齿数是成正比例的，即齿数越多，齿轮直径也越大。



4、减速器真是油呼呼脏兮兮的一个设备，里面全是润滑油，哈哈哈哈哈……

kissme

这个牙箱还真合用哦

Cocal

精神值得鼓励,但从照片看,分析的多少有点错误.第8张照片楼主的疑问"难道用那么多齿轮的成本不高吗？"答案如下:



1.第一次听说这种稳定输出轴的齿轮,哈哈,主轴需要什么"稳定"?



2.如果我看的不错的话,输出轴和"支撑轴"带来了另外4级减速,加上楼主看到的两级,这时一个6级减速箱. :)

巧妙在输出轴的几个齿轮上, 可以判断只有最里面那个齿轮和轴才是硬连接,它驱动轴转动，而外面两个齿轮只是套在轴上的,是个滑动轴承，包括“支撑轴”上两个齿轮也是这样，那几个齿轮构成一个串连减速器。



手动转一下输出轴该开出来这个问题 :)

gxlujd

谢谢Cocal！



根据你的思路再次分析了此变速器，果然发现巧妙所在，原来在1楼被我称为“支撑轴齿轮”的是一组变速传动齿轮组，晕，一个小小变速箱竟有如此大奥妙，它的确是一个6级减速箱，通过齿轮直径和齿数的不同，以及齿轮的硬连接和活动连接设计，达到了迂回传递动力和减速的功能，下图的蓝色箭头是动力的传递路径，表面上各个齿轮咬合那么紧，其实并不是直接传动的，某些齿轮间是不能直接传递动力的，看来齿轮的变速组合设计真是一门大学问，看来要去补补关于齿轮传动的机械知识才行。



6级变速原理图：







这样就要重新计算该变速箱的变速比了：各组齿轮的齿数除了第二级以外，其他全是12齿和24齿的，转换为比值是：1:2、1:2.17、1:2、1:2、1:2、1:2，计算式子是1/（2×2.17×2×2×2×2）＝0.0144，即电机转一圈，主轴旋转0.0144圈，降低了69.44倍的速度，力矩增大69.44倍，呵呵真是力大无比啊。



通过第二次分析，获得以下经验，是以后分析齿轮组要注意的：

1、齿轮之间的传动关系往往很微妙，打开设备以后，无论如何都要想办法转动一下各个轴，看看它们之间的传动关系，有些看起来结合的很紧的齿轮，不一定是直接传动的，可能跟其他附近的齿轮会产生关系，达到一个迂回传动的效果。第一次分析本人就是怕转动主轴齿轮散出来，无法还原，所以没有看到真正的齿轮之间传动的关系，更忽略了齿轮跟主轴之间活动连接和硬连接的奥妙，才会出错。



2、这种齿轮跟主轴之间的活动连接和硬连接，既可以迂回传递动力，又可以减少齿轮和轴占用的空间体积，是实现减速箱体积小型化的重要手段，如果都使用第一级那样的一对一直接传动，6级要占用多大体积啊，现在2根轴和5个齿轮这样组合就可以压缩齿轮箱体积，理论上增加齿轮变速的级数，只是稍微增加轴的长度和齿轮数而已，并不会造成齿轮箱体积的多大变化，如果以后有可能设计自己的变速齿轮组，是一个值得借鉴的地方。：）



再次谢谢Cocal的指出，1楼的错误我就不改啦，给想学习的网友看看整个分析过程，这样印象才深刻，以后就不会犯这种错误啦。：）

Cocal

哈哈,不必客气,不必客气 :D



其实这些东西也没什么难的,只要转动一下就很清楚了,中国有很多小孩喜欢拆闹钟,俺小时候算一个,和这个差不多. :)

Clamfly

3搂的图片中上面4个齿轮都是浮动的，并没有跟轴固定在一起，这种同轴的减速箱跟手动波汽车的波箱有点相似。



闹钟啊,有一种怀念的感觉～～

沉痛哀悼那个被偶搞得一秒当成两秒走的古董闹钟～～
-----此内容被Clamfly于2005-10-05,13:32:28编辑过