在機械設(shè)備中，為了獲得較大的傳動比，或變速和換向，往往采用多對齒輪進行傳動，如機床和汽車中使用的齒輪箱和差速器，工程中廣泛使用的齒輪減速器等。這種由多對齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為齒輪系，或簡稱輪系。

根據(jù)傳動時各齒輪的軸線位置是否固定，輪系分為定軸輪系和行星輪系兩種基本類型。驅(qū)動時，所有齒輪的幾何軸位置都是固定的。這種輪系稱為定軸輪系。

▲平面定軸輪系

▲空間定軸輪系

當傳動齒輪G的幾何軸線圍繞齒輪a、b和構(gòu)件H的公共軸線旋轉(zhuǎn)時，這樣的齒輪系就變成了行星齒輪系。根據(jù)自由度的不同，行星輪系可分為周轉(zhuǎn)輪系和差動輪系。行星齒輪系具有一個自由度，而行星齒輪系具有兩個自由度。

▲周轉(zhuǎn)輪系

▲差速齒輪系

齒輪系的傳動比

輪系開始時的驅(qū)動輪與結(jié)束時的從動輪的轉(zhuǎn)速之比稱為輪系的傳動比，用I表示轉(zhuǎn)角。

其中n1是驅(qū)動輪1的轉(zhuǎn)速，r/min；Nk——從動輪的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。

齒輪系的功能

1.實現(xiàn)相距較遠的兩軸之間運動和動力的傳遞。

在齒輪傳動中，當驅(qū)動軸與驅(qū)動軸之間的距離較遠時，如果只用一對齒輪進行傳動，齒輪的尺寸必然很大。這樣不僅增加了機器的結(jié)構(gòu)尺寸和重量，而且浪費材料，不便于制造和安裝。如果采用由兩對齒輪組成的輪系進行傳動，齒輪的尺寸會小得多，制造和安裝也更方便。

▲齒輪系變速器

2.實現(xiàn)分流傳輸

利用輪系，一根主動軸可以同時帶動多根從動軸轉(zhuǎn)動，從而獲得各種所需的轉(zhuǎn)速。

▲齒輪分流變速器

3.實現(xiàn)變速傳動。

當主動軸轉(zhuǎn)速不變時，從動軸利用輪系可以獲得各種工作速度，稱為無級變速傳動。許多機器，如汽車、機床和起重機，需要變速傳動。

▲齒輪變速傳動

4.獲得更大的傳動比。

采用定軸輪系或行星輪系可以獲得大的傳動比。如果采用定軸輪系來獲得大的傳動比，就需要多級齒輪傳動，這就使得傳動裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大。有了行星齒輪系，只需要幾個齒輪就能獲得大的傳動比。由于行星輪系采用多個行星齒輪分擔載荷，且多采用內(nèi)嚙合傳動，合理利用了內(nèi)齒輪中間的空間，其輸入軸和輸出軸在同一軸線上，不僅大大提高了行星減速器的承載能力，而且使其徑向尺寸非常緊湊。在相同的功率和傳動比下，行星減速器的體積和重量僅為定軸輪系減速器的1/2 ~ 1/3。

5.實現(xiàn)運動的合成和分解。

采用兩自由度差動行星輪系實現(xiàn)運動的合成和分解。這就是行星輪系的獨特作用。

運動合成:差動輪系有兩個自由度，三個基本構(gòu)件中任意兩個給定后才能確定第三個基本構(gòu)件的運動。也就是說，第三個基本部件的運動是另外兩個基本部件運動的合成。

▲錐齒輪差動輪系(運動學合成)

運動分解:利用差動輪系，可以將一個基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)動按照所需的比例分解成另外兩個基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)動。