Epicyclic Reduction

从表面上看，齿轮的数量或尺寸似乎正在“减少”，这在一定程度上是正确的。当发动机或电动机等旋转机械需要降低输出速度和/或增加扭矩时，通常使用齿轮来实现所需的结果。齿轮“减速”特指旋转机械的速度；旋转机械的转速通过除以大于 1:1 的齿轮比来“降低”。当齿数较少的较小齿轮（尺寸减小）啮合并驱动齿数较多的较大齿轮时，可实现大于 1:1 的齿轮比。

齿轮减速对扭矩有相反的影响。旋转机械的输出扭矩通过将扭矩乘以齿轮比来增加，并减去一些效率损失。

虽然在许多应用中齿轮减速会降低速度并增加扭矩，但在其他应用中，齿轮减速用于增加速度并降低扭矩。风力涡轮机中的发电机以这种方式使用齿轮减速将相对较慢的涡轮叶片速度转换为能够发电的高速。这些应用使用的变速箱与降低速度和增加扭矩的应用中的变速箱组装方式相反。

齿轮减速是如何实现的？许多减速器类型都能够实现齿轮减速，包括但不限于平行轴、行星和直角蜗轮箱。在平行轴齿轮箱（或减速器）中，具有一定齿数的小齿轮会啮合并驱动具有更多齿数的较大齿轮。“减速”或齿轮比是通过将大齿轮上的齿数除以小齿轮上的齿数来计算的。例如，如果电动机驱动与 65 齿齿轮啮合的 13 齿小齿轮，则可实现 5:1 的减速（65/13 = 5）。如果电动机速度为 3,450 rpm，则齿轮箱会将此速度降低五倍至 690 rpm。如果电动机扭矩为 10 lb-in，则齿轮箱会将此扭矩增加五倍至 50 lb-in（在减去齿轮箱效率损失之前）。

平行轴变速箱通常包含多个齿轮组，从而增加齿轮减速比。总齿轮减速比（比率）由每个齿轮组级的每个单独齿轮比相乘确定。如果变速箱包含 3:1、4:1 和 5:1 齿轮组，则总比率为 60:1（3 x 4 x 5 = 60）。在我们上面的例子中，使用 60:1 变速箱，3,450 rpm 电动机的转速将降低到 57.5 rpm。10 lb-in 电动机扭矩将增加到 600 lb-in（效率损失之前）。

如果小齿轮和其配对齿轮的齿数相同，则不会发生减速，齿轮比为 1:1。该齿轮称为惰轮，其主要功能是改变旋转方向，而不是降低速度或增加扭矩。

行星齿轮减速器中的齿轮比计算不太直观，因为它取决于太阳齿轮和齿圈的齿数。行星齿轮用作惰轮，不影响齿轮比。行星齿轮比等于太阳齿轮和齿圈上的齿数之和除以太阳齿轮上的齿数。例如，具有 12 齿太阳齿轮和 72 齿齿圈的行星组的齿轮比为 7:1（[12 + 72]/12 = 7）。行星齿轮组可以实现从约 3:1 到约 11:1 的比率。如果需要更多的齿轮减速，可以使用额外的行星级。

直角蜗杆传动中的齿轮减速取决于蜗杆上的螺纹或“头数”以及配对蜗轮上的齿数。如果蜗杆有两个头，配对蜗轮有 50 个齿，则产生的齿轮比为 25:1（50 / 2 = 25）。

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