机械传动.ppt

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1、第七章 机械传动,机械传动与常用机构一样，都是起 传动的作用。常用机构改变运动的形式，如将转动改变成移动或摆动。而机械传动只起改变转动的速度大小或转动的方向。 常见的机械传动有带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮系。,7-1 带传动,一、带传动的类型、特点 1、带传动的组成 主、从动带轮和传动带。 靠带与带轮之间接触面的摩擦力来传递运动和动力，属于利用中间挠性件的摩擦运动。 2、带传动的类型 （1）平带传动 如图71所示。见实物,7-1 带传动,（2）V带传动 如图72所示。见实物。 （3）同步带传动 如图73所示。见实物。,7-1 带传动,3、带传动的特点和应用 （1）特点 优点 传动平

2、稳，能吸收振动、无噪声，过载能打滑起保护作用。 缺点 不能保证准确的传动比。 （2）应用 一般安装在与电机直接相连接的传动轴上。相同条件下V带传递功率是平皮带的3倍左右，因此V带应用最广。如汽车发动机、数控车床的进给电机传动 。,7-1 带传动,7-1 带传动,二V带与带轮的结构 1、V带结构 如图75所示。,根据传递功率大小，分为Y、Z、A、B、C、D、E七号，Y、Z型号的皮带断面较小，常用于家用电器上。依次为A、B、C、D、E, 随着皮带断面形状逐渐变大，传递的功率也相应变大。 V带做成环形的密封整体，不能断开调整长度，国家已制定标准的基准长度系列，使用中应按标准进行选择。,7-1 带传动

3、,2带轮材料、结构 （1）带轮材料 （带轮材料选择的依据是：带速） 工业上常用带轮材料为HT150铸铁。具有强度足够、易于加工、价格便宜的特点；在低速或轻载中常用工程塑料或铝合金，如洗衣机的大带轮选用工程塑料，小带轮用铝合金、铁板冲压制成。 （2）带轮结构 如图76、7所示。,7-1 带传动,轮槽的结构与带相配合使用，在中性层处的尺寸相同。 当d小于150mm时，选用实心式。如图78所示。 当d等于150450mm时，选用腹板式。如图79所示。 当d大于450mm时，选用椭圆轮辐式。如图710所示。,7-1 带传动,带传动时，带在小轮中的弯曲变形较大，内侧受压缩变形。为了保证带与带轮槽充分的接

4、触，产生足够的摩擦力，将 V带的楔角做成40，而带轮的楔角依型号和小带轮直径的变化而变化，分别为32、34、36和38四种。,7-1 带传动,三、带传动的失效形式 1打滑 当载荷超过带传动所能传递的动力时带在带轮上打滑。 2疲劳撕裂 摩擦带的疲劳磨损产生撕裂是另一种失效形式。 四、带传动的紧边与松边 为了增大传动的接触摩擦角，获得最大的传递动力，要求带传动的下面为紧边，上面为松边。 五、带传动的传动比 带传动的传动比为： i=n1/n2=d2/d1 例71,主动轮的转速与从动轮的转速之比，也等于从动轮的基准直径与主动轮的基准直径之比。传动比一般小于3。,7-1 带传动,六、V带传动的张紧、安装

5、和维护 1、带的张紧 （1）调整中心距 如图711所示。 （2）安装张紧轮 如图712所示。,7-1 带传动,2、安装和维护 （1）新旧带不能一起使用 注意选择相同型号和规格的内周长带安装在同一带轮上。 （2）在装卸V带 先调近两带轮的中心矩，可方便地将带拆卸或安装，后调整两轮中心矩。 如果不调整两轮中心矩，强将带从带轮上撬下来，一定先把带从大轮上撬下来；安装时应先把带套在小轮上，再将带盘上从动轮，应注意不能用手直接操作，防止将手夹在带与带轮之间。,7-1 带传动,（3）带在带轮上的张紧 要符合10-15mm的压下要求，如图713所示。过松不能传递足够的摩擦力和扭矩，过紧将会增大压轴力，加大对

6、轴承的径向载荷。如果是滑动轴承，将加剧磨损。如洗衣机皮带太松，水流缓慢，衣服洗不净；如果皮带过紧，波轮轴很快过度磨损产生中间漏水。,7-1 带传动,（4） 轮槽对正，轴线平行 如图714所示。 轮槽与带的型号一致，如图715所示。,7-2 链传动,一、链传动的组成与特点 1、链传动的组成 主动链轮、从动链轮和链条组成。如图716所示。,7-2 链传动,2、链传动的种类 常用的有套筒滚子链和齿形链，前者应用较广泛。按用途分成起重链、牵引链和传动链。,7-2 链传动,4链传动的特点 平均传动比准确；能在高温、潮湿等条件下工作；但有噪音。 二链传动的传动比 链传动的传动比等于为主动轮的转速与从动轮的

7、转速之比i=n1/n2 ，也等于从动轮的齿数与主动轮的齿数之比。i= n1/n2=z2/z1 。,7-2 链传动,例72 三、链传动的安装与维护 1、链传动的安装 （1） 两轴平行，链轮同平面，如图720所示。,7-2 链传动,（2） 链条张紧 紧边在上，松边在下。太松易掉链，会产生振动；太紧会影响传动。可用张紧轮张紧，如图721所示。 （3） 两链轮轴心线连线与水平线夹角小于45度。 （4） 安装防护罩。,7-2 链传动,2链传动的维护 定期注油，如图722所示。,四、套筒滚子链的标记 链条为标准件，其标记为链号及节数。如某链条为代号为 10A60GB/T12432006。 表示 10号链，

8、节距可查标准为15.87毫米，共有60节。,7-2 链传动,五、链传动的失效形式：链传动的失效主要表现为链条的失效。 1、链条疲劳破坏: 链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不同，故链条工作在交变拉应力状态。经过一定的应力循环次数后，链条元件由于疲劳强度不足而破坏，链板将发生疲劳断裂，或套筒、滚子表面出现疲劳点蚀。在润滑良好的链传动时，疲劳强度决定链传动能力的主要因素 2、链条铰链的磨损: 链传动时，销轴与套筒的压力较大，彼此又产生相对转动，因而导致铰链摩损，使链的实际节距变长（内、外链节的实际节距、是指相邻两滚子间的中心距，它随使用中磨损情况不同而变化），如图所示。铰链磨损后，由于实际节

9、距的增长主要出现在外链节，内链节的实际节距几乎不受磨损影响而保持不变，因而增加了各链节的实际节距的不均匀性，使传动更 不平稳。链的实际节距因磨损而伸长到一定程序时，链条与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象（你若骑过链磨损严重的旧自行车或许有这样的经验），磨损是润滑不良的开式链传动的主要失效形式。造成链传动寿命大大降低。,7-2 链传动,3、链条铰链的胶合： 在高速重载时，销轴与套筒接触表面间难以形成润滑油膜，金属直接接触导致胶合。胶合限制了链传动的极限转速。 4、链条冲击破断： 对于因张紧不好而有较大松边垂度的链传动，在反复起动、制动或反转时所产生的巨大冲击，将会使销轴、套筒、滚子等元

10、件不到疲劳时就产生冲击破断。 5、链条的过载拉断： 低速重载的链传动在过载时，因静强度不足而被拉断,7-2 链传动,7-3 齿轮传动,一、齿轮传动的结构与特点 1、齿轮传动的结构 如图723所示，齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。靠齿面直接啮合来传递运动。,7-3 齿轮传动,2、齿轮传动的类型 如图724所示，常用为外啮合直齿圆柱齿轮 传动、内啮合直齿圆柱齿轮传动、齿轮齿条传动等。 按两轴位置之间相互关系可分为三种类型： （1）两轴相互平行的圆柱齿轮传动； （2）两轴相交的圆锥齿数传动； （3）两轴交错的蜗杆蜗轮传动。,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传

11、动,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传动,3、齿轮传动的特点 齿轮的轮廓齿形按渐开线曲线制作，具有许多特点： （1）传动比恒定 无论任何瞬时传动，传动比都达到完全准确。 （2）具有寿命长，传递功率大。 （3）制造比较复杂，成本较高。 由于齿轮传动具有其他传动不可比拟的优点，在工业上得到了广泛的应用。 二、渐开线齿轮 1、渐开线齿轮齿廓曲线 如图725所示。,7-3 齿轮传动,2、渐开线齿轮的各部份名称 如图726所示。名称苻号 ，见表72。,7-3 齿轮传动,3、直齿圆柱齿轮的主要参数 齿数 z 模数 m 见表73 压力角 a = 20,7-3 齿轮传动,齿顶高系数 h=1 顶隙系数 c=1,7

12、-3 齿轮传动,主要参数表示决定齿轮几何尺寸的值，首先要区分参数和几何尺寸两者的概念。模数是主要参数中的最重要表示量，从分度圆的长度计算推出，即: 周长 l=dk =pkz 由于值是无理数，为了便于计算和测量，用模数代入上式，即得 dk =m z m为一系列标准值，即使分度圆的值成为一个比较整齐的数值。见表73。 4齿轮的结构及材料 （1）齿轮的结构 按齿轮外径分：,7-3 齿轮传动,齿轮轴 如图729所示。齿根圆到键槽底部距离小于 (22.5)m。 实体齿轮 如图730所示。d小于200mm 。 腹板式齿轮 如图731所示。d200500mm 。 轮幅式齿轮 如图732所示。d大于500mm

13、 。,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传动,(2) 齿轮的材料 常用中碳钢和中碳合金钢锻造而成。 锻钢 d小于500mm 。当表面硬度小于350HBW时，称软齿面齿轮；当表面硬度大于350HBW时，称硬齿面齿轮。 铸钢当直径大于500毫米而不方便锻造时，采用铸钢或灰铸铁。 铸铁 用于低速、轻载。 非金属 用于高速、轻载。如办公机械。 5、传动比与基本几何尺寸计算公式 传动比 i= n1/n2=z2/z1 基本几何尺寸计算公式 见表74。,7-3 齿轮传动,课堂练习； 例73已知一对标准直齿圆柱齿轮的齿数为23和49，齿轮模数为8，试计算以下 几何尺寸？ 解： 计算中发现两个齿轮的齿数是质数，只能

14、被本身和1才能除尽的数，为何不取整齐的数，如20、40呢？如果一对齿轮其中至少一个是质数，第1个齿轮的第1个齿在啮合的过程中将轮流和第2个齿轮的每一个齿啮合,第2、第3及以后的每个齿也是一样.轮流啮合将会延长齿轮使用寿命，让每个齿都有机会去承担不同的载荷，不会使载荷总是集中在少数固定的单一齿对中。,7-3 齿轮传动,例72 已知某个旧齿轮需要更换，已测得齿轮的外圆直径为102mm,齿数Z118，两轮中心矩a=121mm，请计算除齿轮的主要参数和几何尺寸。 解：依尺寸计算公式， 得 6圆柱齿轮的正确啮合传动的条件 m1 = m 2= m,7-3 齿轮传动,7加工切削 （1）切削方法,7-3 齿轮

15、传动,7-3 齿轮传动,7-3 齿轮传动,（2）根切现象与最少齿数 根切现象 如图736所示。 最少齿数 z 当齿数小于17时，需要变位。如图737所示。,7-3 齿轮传动,三齿轮的失效形式 失效的形式有5种，但以折断和齿面点蚀为常见。 1、轮齿折断 如图738所示。 2、齿面疲劳点蚀 如图739所示。 3、齿面胶合 如图740所示。,7-3 齿轮传动,4、齿面磨损 如图741所示。 5、齿面塑性变形 如图742所示。,7-3 齿轮传动,四齿轮传动的精度 齿轮的加工是一刀切削成形，精度的差别不可能超过2级。 用传递运动的准确性，传递运动的平稳性，载荷分布的均匀性等三项精度和齿侧间隙四项指标表示

16、。 如 887 G M GB/T 10095-2008,7-3 齿轮传动,五齿轮的装配与检测 1 齿轮的装配 2齿轮的检测 运动精度 百分表测径向和端面跳动。 接触精度 涂色法。 齿侧间隙 压铅法和打表法。,7-3 齿轮传动,六、齿轮传动的润滑 润滑是减少摩擦磨损的有效方法。闭式传动夏天选用L-CKB320润滑油，冬天选用L-CKB220润滑油。俗称30号和20号机油。 开式传动选用脂润滑，如常用的钙钠基润滑脂，呈微黄色，俗称黄油。,7-3 齿轮传动,浸油12齿 浸油轮 喷油,7-4 蜗杆传动,一、蜗杆传动的结构与特点 1、蜗杆传动的结构 由蜗杆、蜗轮和机架组成。如图747所示。,7-4 蜗杆

17、传动,2、蜗杆传动的类型 圆柱形和圆弧形，如图748所示。,7-4 蜗杆传动,3、蜗杆传动的特点 （1）传动比大。蜗杆转动一圈，蜗轮才转过一个齿 （2）两轴相错成90。 （3）只能蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能带动蜗杆，传动具有自锁性。 （4）和蜗轮的接触为圆弧面，接触面积大，属于滑动摩擦，因此摩擦发热严重。 （5） 常用的蜗杆是阿基米德蜗杆,7-4 蜗杆传动,7-4 蜗杆传动,二、蜗杆传动的基本参数 1、模数m和压力角a 2、蜗杆分度圆直径d 见表75。 3、导程角 如图753所示。 tan= 4、蜗杆的直径系数q q=m q 5、齿顶高系数 h h=1、顶隙系数 c c= 0.2mm,7-4 蜗杆

18、传动,三、蜗杆蜗轮的材料 蜗杆 常用45钢调质或中碳合金钢经过热处理。 蜗轮 选用铸造锡青铜，耐磨性好而又抗胶合性强的。 不重要的蜗轮可以选用铸铁材料。 四、蜗杆蜗轮的结构 蜗杆 作成蜗杆轴，如图754所示。 蜗轮 作成整体式或组合式。如图755所示。,7-4 蜗杆传动,五、蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算 1、蜗杆传动的传动比,7-4 蜗杆传动,i =n1/n2=z2/z1 2、蜗杆传动的几何尺寸计算 引入中间平面的概念，通过蜗杆的轴线又垂直于蜗轮轴线的平面将蜗杆传动截开，得到蜗杆的轴面和蜗轮的端面相当于齿条和齿轮的啮合传动，得出蜗杆的轴面参数与蜗轮的端面参数相等的结论。它是几何尺寸计算的依据

19、。见表76。 3、蜗轮转向的判断 应用左、右定则方法。如图756所示。 4、正确啮合的条件 除了模数和压力角相等外，蜗杆的导程角和蜗轮的压力角必需相等。,7-4 蜗杆传动,六、蜗杆的失效形式及维护 1、失效形式 齿面胶合、疲劳点蚀、磨损和轮齿折断。 2、蜗杆传动的润滑 摩擦发热大，选用粘度大、亲和力大润滑油。同时选用必要的散热泠却方法，如加风扇、通泠却水等强制泠却，保证润滑的效果。见表77所示。,7-4 蜗杆传动,3、蜗杆传动的散热,7-5 齿轮系与减速器,一、齿轮系的组成与类型 1、齿轮系的组成 由多对齿轮传动组合而成的齿轮传动系统，称为齿轮系。如图759所示,7-5 齿轮系与减速器,2、齿

20、轮系的类型 （1）定轴轮系 如图760、61所示，所有的齿轮轴线在传动中都是固定不动的。,7-5 齿轮系与减速器,（2）行星轮系 如图762所示，所有的齿轮轴线在传动中至少有一个齿轮轴线是不断变化的。,7-5 齿轮系与减速器,二、齿轮系传动的特点 1、能获得大的传动比 2、可实现变速和变向传动 如汽车速度的变化和转向变化, 如图763、64所示。,7-5 齿轮系与减速器,三、 定轴轮系传动比的计算 以图75为例，推导出定轴轮系传动比的计算公式。 注意：要使学生能读懂简图的含义，并用汽车的四级变速箱为例分别计算出四种不同的转速。分析四种不同传动路线，得出四种不同的传动比。,7-5 齿轮系与减速器

21、,i15=i12/i23/i34/i45=n1/n5=303060/ (20 1540) =4.5 n5=n1/i15=2000/4.5=444.4r/min 空间轮系不能用上面的公式。,7-5 齿轮系与减速器,例76 计算汽车四挡不同的变速。,7-5 齿轮系与减速器,四挡速度分别为：444.4 r/min；617 r/min； 1219 r/min ；2000 r/min。 四、齿轮减速器的结构和标记 齿轮减速器的结构很多，国家已有统一的标准，并已系列化。如图772为典型的齿轮减速器结构。重点会读懂齿轮减速器标记含义，如教材中的标牌：,7-5 齿轮系与减速器,Z/Y-400-12.5-1 JB/8853-2001,7-5 齿轮系与减速器,