过程设备机械设计基础9机械传动.ppt

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1、9 机械传动机械传动1 19.1 9.1 机械传动基本概念机械传动基本概念1、机器的组成和作用机器的组成和作用组成：原动组成：原动/动力、传动、工作动力、传动、工作/执行，控制执行，控制作用：传递动力和运动作用：传递动力和运动 分类：机械传动，流体传动，电传动分类：机械传动，流体传动，电传动机械传动：机械传动：啮合传动，摩擦传动啮合传动，摩擦传动流体传动：液压和气压流体传动：液压和气压电传动：电传动：2 22 机械传动的基本参数机械传动的基本参数1）传动比）传动比(i)：主动件主动件和从动件转速和从动件转速 之比之比n1/n2：2）传动功率和传动效率传动功率和传动效率3 3讨论传动效率是机器传

2、动装置设计制造和运行的综合指标；传动效率越高越好，最大为1；本章主要内容V带传动，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动等4 43 选择机械传动的一般原则小功率大功率传动比大其他5 59.2 V9.2 V带传动带传动6 69.2.1 带传动的类型带传动的类型摩擦传动摩擦传动V V带传动带传动带传动带传动平带传动平带传动平带传动平带传动圆带传动圆带传动圆带传动圆带传动啮合传动啮合传动7 79.2.1 带传动的类型带传动的类型多楔带传动多楔带传动同步齿形带传动同步齿形带传动啮合传动啮合传动8 81.特点特点2.应用应用 一般工作环境，一般工作环境，传递中小功率，传递中小功率，9.2.2 带传动的特点和应用带传动的

3、特点和应用优点：优点：两轴中心距大两轴中心距大 工作平稳、安全工作平稳、安全 结构简单。结构简单。缺点：缺点：外廓尺寸大外廓尺寸大 传动比不稳定传动比不稳定 传动效率低。传动效率低。传动比无严格要求传动比无严格要求两轴中心距较大。两轴中心距较大。9 99.2.3 V带传动中的参数带传动中的参数10109.2.3 带传动中的参数带传动中的参数1、三角胶带的基本尺寸三角胶带的基本尺寸 包角：带与带轮接触弧所对应中心角。包角：带与带轮接触弧所对应中心角。皮带速度和传动比皮带速度和传动比 1111中心距和带长中心距和带长12122、带的受力分析带的受力分析1）传递圆周力产生的拉应力：传递圆周力产生的拉

4、应力：紧边：紧边：松边：松边：1313其他概念初拉力：运行前的张紧力Fo；有效拉力：紧边拉力与松边拉力之差，大小等于带与轮之间的摩擦力；最大有效拉力可以由欧拉公式计算；14142）离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力15153）带弯曲产生的弯曲应力）带弯曲产生的弯曲应力因此：因此：16161717讨论带中的弯曲应力随着带厚增大，轮径减小而增大；带上某处的应力随着位置的不同而不断变化，这种应力称为交变应力，由于交变应力而引起的带失效称为疲劳失效；带运行一周中的最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。18183、带的弹性滑动、带的弹性滑动 滑动系数：滑动系数：传动比：传动比：19194、带传动的失

5、效形式、带传动的失效形式打滑打滑 产生原因：带所传递的圆周力超过带轮接产生原因：带所传递的圆周力超过带轮接 触面间的摩擦力的总和。触面间的摩擦力的总和。造成后果：带发热，磨损迅速。造成后果：带发热，磨损迅速。防止方法：增大初拉力防止方法：增大初拉力Fo 增大摩擦系数增大摩擦系数 保证小轮有一定大小的包角保证小轮有一定大小的包角。2020疲劳失效疲劳失效 产生原因：皮带交变应力产生原因：皮带交变应力 造成后果：带断裂造成后果：带断裂 防止方法：控制带中最大应力。防止方法：控制带中最大应力。21215、V带的标准带的标准a 帘布芯结构 b 绳芯结构1包布 2顶胶 3抗拉体 4底胶图9-8 2222

6、5、V带的标准带的标准按承载能力分按承载能力分Y、Z、A、B、C、D、E 以内周长度为公称长度以内周长度为公称长度/基准长度基准长度B 2240 GB/T1171-96 B 为带型为带型 2240 为内周长度为内周长度 对应的国家标准：对应的国家标准：GB/T1171-9623236 带轮材料和结构材料灰铁：HT150，HT200等，摩擦系数较大结构铸铁带轮的典型结构铸铁带轮的典型结构 轮槽剖面轮槽剖面2424铸铁带轮的典型结构铸铁带轮的典型结构铸铁带轮的典型结构铸铁带轮的典型结构 轮槽剖面轮槽剖面轮槽剖面轮槽剖面25259.3 9.3 齿轮传动齿轮传动26269.3.1 9.3.1 齿轮传动

7、分类齿轮传动分类1、分类、分类(一一)27274 4、齿轮传动的优点齿轮传动的优点：n n 传递比稳定传递比稳定传递比稳定传递比稳定;n n 传递功率大传递功率大传递功率大传递功率大;2 2、按齿廓曲线分类：按齿廓曲线分类：n n 渐开线，摆线，圆弧渐开线，摆线，圆弧渐开线，摆线，圆弧渐开线，摆线，圆弧3 3、按工作情况分类按工作情况分类：开式齿轮传动开式齿轮传动 闭式齿轮传动闭式齿轮传动 效率高效率高效率高效率高;结构紧凑结构紧凑结构紧凑结构紧凑.2828下标规定：1为主动轮，2为从动轮；9.3.2 齿廓啮合基本定律推导齿廓啮合基本定律推导 符号规定：齿廓1上的K点的速度齿廓2上的K点的速度

8、过K点作公法线nn，交O1O2于P。2929因为在齿廓啮合传动时，两齿廓既不能压入也不能分离，所以在nn上的分量必须相等，过O2作O2 Z/nn，交O1K于Z，得到两相似三角形3030 要保持传动比要保持传动比i 恒定恒定,不论齿廓在任何位不论齿廓在任何位置接触，过接触点的公法线都必须与连心置接触，过接触点的公法线都必须与连心线交于一点。这就是线交于一点。这就是齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律。3131 凡是满足齿廓啮合基本定律的曲线都可以作为齿廓。常用的齿廓线有三种，渐开线，摆线，和圆弧。渐开线齿轮易于制造，安装和调试，应用最广泛。32329.3.3 渐开线齿廓的特点渐开线齿廓的特点1、渐开

9、线的生成渐开线的生成2）渐开线上任一点的法线必切于基圆，渐开线上各点的曲率半径是变化的。3）同一基圆上的渐开线完全相同；33334）基圆半径越大，渐开线越平直，当基圆半径趋于无穷大时，渐开线为一直线，相应的齿轮为齿条。5）基圆内无渐开线；6）渐开线上某点的法线与该点的速度方向线之间的夹角，称为压力角；基圆一定时，靠近齿顶部分接触时，压力角较大，靠近齿根部接触时，压力角较小。343435352、渐开线齿廓啮合的重要性质渐开线齿廓啮合的重要性质 1）渐开线齿轮满足齿廓啮合基本定律）渐开线齿轮满足齿廓啮合基本定律 2）啮合线为一直线，啮合角为一常数，且恒等于）啮合线为一直线，啮合角为一常数，且恒等于

10、节圆的压力角；节圆的压力角；3）中心距可分性，传动比等于基圆半径的反比；）中心距可分性，传动比等于基圆半径的反比；4）齿廓间具有相对滑动，公法线方向速度不等；）齿廓间具有相对滑动，公法线方向速度不等；N1N2四线合一四线合一两基圆的内公切线；两基圆的内公切线；啮合线；啮合线；K点的公法线；点的公法线；力作用线；力作用线；36363、渐开线齿廓的瞬时传动比恒定、渐开线齿廓的瞬时传动比恒定37379.3.4 直齿圆柱齿轮的基本尺寸直齿圆柱齿轮的基本尺寸齿轮各部分名称齿轮各部分名称3838齿顶圆齿顶圆da齿根圆齿根圆df分度圆分度圆d基圆基圆db齿厚齿厚s齿槽宽齿槽宽e轮齿各部分名称轮齿各部分名称n

11、 n齿距齿距pn n齿顶高齿顶高han n齿根高齿根高hfn n全齿高全齿高hn n齿宽齿宽b3939五个基本参数：五个基本参数：1、模数：、模数：m=P/2、压力角：压力角：=20o3、齿数齿数(Z)：d=Zm4、齿顶高齿顶高/系数：系数：ha=m5、径向间隙径向间隙/系数：系数：表表9-4 标准模数系列标准模数系列(摘自摘自GB13571987)第一第一系列系列11.251.522.53456810第二第二系列系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)7940409.3.5 渐开线齿轮正确啮合的条件渐开线齿轮正确啮合的条件41419.3.6 齿轮的失效

12、形式和材料选择齿轮的失效形式和材料选择1、齿轮的失效形式、齿轮的失效形式 轮齿折断轮齿折断 齿面疲劳磨损齿面疲劳磨损 齿面胶合齿面胶合 齿面磨损齿面磨损4242 齿面应具有较高的抗点蚀、耐磨损、齿面应具有较高的抗点蚀、耐磨损、抗咬合以及抗塑性流动的能力，齿根要有抗咬合以及抗塑性流动的能力，齿根要有较高的抗折断能力。较高的抗折断能力。锻钢锻钢：(35，40，45)Cr、35SiMn 铸钢：铸钢：ZG270-500、ZG310-570 铸铁：铸铁：HT200、HT300、QT500-7 非金属材料：非金属材料：2、齿轮材料齿轮材料43439.4 蜗杆传动蜗杆传动4444用途：用于两相交成直角的轴间

13、的用途：用于两相交成直角的轴间的 传动。传动。优点：传动比大优点：传动比大 结构紧凑结构紧凑 传动平稳传动平稳缺点：效率低缺点：效率低蜗杆传动的用途及优缺点蜗杆传动的用途及优缺点45459.4 轮系及减速机轮系及减速机46469.4 轮系及减速机轮系及减速机定义：由一系列齿轮组成的传动系统定义：由一系列齿轮组成的传动系统定轴轮系：定轴轮系：每一齿轮的几何轴线都是固定的。每一齿轮的几何轴线都是固定的。动轴轮系：动轴轮系：至少有一齿轮的轴线绕另一齿轮的轴线转至少有一齿轮的轴线绕另一齿轮的轴线转动的轮系。动的轮系。减速机：由一组或几组轮系组成的机器。减速机：由一组或几组轮系组成的机器。4747一一、

14、定轴轮系的计算、定轴轮系的计算规定：规定：外啮合，外啮合，i为负。为负。内啮合，内啮合，i为正。为正。48484949定轴轮系传动比等于组成轮系的各对啮定轴轮系传动比等于组成轮系的各对啮合齿轮的连乘积；也等于各对齿轮传动合齿轮的连乘积；也等于各对齿轮传动中的从动轮齿数与主动轮齿数的乘积之中的从动轮齿数与主动轮齿数的乘积之比，而首尾两齿轮转向相同或相反，取比，而首尾两齿轮转向相同或相反，取决于外啮合的次数。决于外啮合的次数。5050二、动轴轮系的计算5151转速比：5252 例：设例：设Z1=27，Z2=17，Z3=61，n1=600rpm,求：传动比求：传动比i1,H和转臂和转臂H的转速的转速nH解：解：n3=0，从而有从而有5353三三、减速机、减速机 齿轮减速机：圆柱齿轮减速机齿轮减速机：圆柱齿轮减速机 蜗杆减速机：圆柱蜗杆减速机蜗杆减速机：圆柱蜗杆减速机 行星减速机：摆线针轮减速机行星减速机：摆线针轮减速机5454动画5555