工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械基礎(chǔ)第八章--機(jī)械傳動基礎(chǔ)課件

1、第八章 機(jī)械傳動基礎(chǔ) 機(jī)器一般由原動機(jī)、傳動裝置、工作裝置等部分組成。 原動機(jī)輸出的運(yùn)動和動力,按要求變換速度和(或)運(yùn)動方式傳遞到工作裝置去的過程,稱為傳動。 如:騎自行車時,人力通過鏈條傳遞給飛輪,驅(qū)動自行車后輪,使自行車前行;汽車上發(fā)動機(jī)的動力通過變速箱和傳動軸傳遞給后橋,驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動;車床電動機(jī)的動力通過主軸箱傳遞給主軸,變換不同傳動比的齒輪對嚙合,使主軸有幾十種轉(zhuǎn)速,滿足不同工件的切削加工要求。傳動可以通過機(jī)械、液力、電力等形式來實(shí)現(xiàn)。傳動是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一。 圖8-1 旋轉(zhuǎn)脫水拖把 旋轉(zhuǎn)脫水拖把腳踏脫水機(jī)構(gòu)如圖所示。腳向下踩踏板,通過齒條水平軸小齒輪及連成一體的大錐齒輪鉛垂軸

2、小錐齒輪脫水筐這樣一個“傳動鏈”,使脫水筐轉(zhuǎn)動。反復(fù)下踩踏板,脫水筐不斷加速旋轉(zhuǎn),離心力把涮洗過的拖布水甩脫。傳動機(jī)構(gòu)是該產(chǎn)品中的關(guān)鍵部分。第一節(jié) 帶傳動 一、帶傳動的組成、特點(diǎn)及類型 1. 帶傳動的組成與傳動比 圖8-2 帶傳動的組成 帶傳動由主動輪、從動輪和傳動帶所組成。 一般的傳動帶安裝時需緊套在兩個帶輪上，依靠帶輪與傳動帶間的摩擦力傳遞運(yùn)動。 在機(jī)械傳動中,主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速之比稱為傳動比,用i 表示。帶傳動的傳動比為帶傳動的傳動比為（8-1）式中,n1為主動輪的轉(zhuǎn)速(r/min)；n2為從動輪的轉(zhuǎn)速(r/min)；d2為從動輪的基準(zhǔn)直徑(mm)；d1為主動輪的基準(zhǔn)直徑(mm)。式（

3、8-1）表明，帶傳動中兩輪的轉(zhuǎn)速與兩輪的基準(zhǔn)直徑成反比。 2. 帶傳動的特點(diǎn) 傳動帶具有撓性，相應(yīng)地帶傳動有以下優(yōu)缺點(diǎn)：1) 能夠緩和沖擊，吸收振動，因此傳動平穩(wěn)，噪聲小。2) 結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝精度要求不高，使用維護(hù)方便；傳動帶損壞后容易更換，因此加工制造及運(yùn)行成本均比較低。3) 能實(shí)現(xiàn)大中心距間的傳動，最大中心距可達(dá)15m以上。4) 過載時傳動帶會在帶輪上打滑，有利于避免機(jī)器中其他機(jī)件的損壞。5) 帶傳動不能保證精確不變的傳動比。6) 帶傳動的機(jī)械效率較低。7) 因傳動帶必須張緊，使軸與軸承受到較大的徑向力，對機(jī)器運(yùn)行有些不利影響。 帶傳動屬于摩擦傳動，是靠帶與帶輪之間的摩擦力進(jìn)行傳動的

4、。超過摩擦力的最大值，帶與帶輪就會打滑，使傳動失效。而在一定的傳動拉力下，速度越高，可傳遞的功率越大，為了充分發(fā)揮帶傳動的能力，帶傳動常用在傳動系統(tǒng)的高速級。3. 帶傳動的主要類型 圖8-3 帶傳動的類型 帶傳動常以傳動帶的截面形狀進(jìn)行分類,主要有平帶傳動、V帶傳動、圓帶傳動和同步帶傳動四種類型。前三種是摩擦型帶傳動,同步帶傳動是嚙合型帶傳動。a）平帶傳動 b）V帶傳動 c）圓帶傳動 d）同步帶傳動 平帶傳動 平帶的截面為薄寬的矩形。 常見的平帶有橡膠帆布帶、尼龍(聚酰胺)平帶、聚氨酯平帶等。各種平帶的規(guī)格、代號可查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。 平帶傳動在力學(xué)性能方面不如V帶傳動，但平帶的厚度薄，撓曲性比

5、V帶好，以下兩種條件下平帶傳動具有優(yōu)勢: 1)較小功率的高速、高頻度撓曲傳動。新型高強(qiáng)度平帶質(zhì)量輕、壽命長、噪聲小、傳動平穩(wěn),在輕工行業(yè),如卷煙、紡織、印刷等機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 2)除了圖8-4a所示的普通開口傳動外,平帶還能做圖8-4b、c所示的交叉、半交叉形式的傳動,從而改變轉(zhuǎn)動的方向。V帶卻只能安裝成開口傳動。 圖8-4 平帶傳動的幾種形式a）開口傳動 b）交叉?zhèn)鲃?c）半交叉?zhèn)鲃?V帶傳動 V帶的截面為梯形。 圖8-5 傳動帶與帶輪間的徑向力與正壓力 V帶與帶輪的梯形環(huán)槽，兩側(cè)面接觸，槽底留有間隙。 根據(jù)第二章例2-23中介紹過 “楔槽增壓” 原理，當(dāng)帶與帶輪間徑向壓力相同的條件下，帶輪

6、楔角 為238時的V帶傳動能力，約為平帶的3倍。 V帶橫向尺寸小，可幾根V帶并用，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動能力可進(jìn)一步提高，更為平帶所不及。 V帶傳動適用條件： 傳遞的功率 P50Kw，帶輪圓周線速度 v525m/s ， 傳動比 i7。傳動效率 0.95。 圓帶傳動 截面為圓形。 圓帶通常用皮革制成,帶輪上的圓弧截面環(huán)形槽加工容易,成本低廉。圓帶傳動只能傳遞小功率，用于家用腳踏縫紉機(jī)等小產(chǎn)品上。 同步帶傳動 縱截面具有齒形。 同步帶依靠帶與帶輪上的齒相互嚙合來傳動,屬于嚙合傳動。特點(diǎn)：比摩擦式的帶傳動工作可靠,傳動能力高； 帶與帶輪之間沒有相對滑動,傳動比準(zhǔn)確； 可降低軸與軸承所承受的徑向力； 同步帶與

7、帶輪的制造成本較高。 同步帶傳動允許達(dá)到v=50m/s的較高線速度，i=1220的較大傳動比，傳動效率高達(dá)=0.98。 主要用于要求傳動比準(zhǔn)確的中小功率傳動中,如數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、發(fā)動機(jī)正時帶等。二、V帶傳動1. V帶的構(gòu)造與型號 V帶構(gòu)造 V帶為無接頭的環(huán)形帶，是標(biāo)準(zhǔn)化零件。 圖8-6 V帶的構(gòu)造 a)簾布芯結(jié)構(gòu) b)線繩芯結(jié)構(gòu) 1頂膠層 2抗拉層 3底膠層 4包布層 V帶的型號 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,普通V帶按截面尺寸分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號,截面尺寸依次增大。表8-1 普通V帶的截面尺寸中性層：V帶繞在帶輪上張緊以后,頂膠層因受拉長度略有伸長、寬度略有減小；底膠層則因受壓長度略有

8、縮短、寬度略有加大；而兩者之間必有一中間層,其長度和寬度均不變,這一層稱為V帶的中性層。中性層的寬度稱為節(jié)寬，用bp表示。 V帶的基準(zhǔn)長度系列V帶的基準(zhǔn)長度Ld 沿V帶中性層量得的環(huán)形長度叫基準(zhǔn)長度 表8-2 普通V帶基準(zhǔn)長度的標(biāo)準(zhǔn)系列 （mm） V帶標(biāo)記 普通V帶的標(biāo)記由型號、基準(zhǔn)長度和標(biāo)準(zhǔn)號三部分組成。 例如基準(zhǔn)長度1800mm的B型普通V帶標(biāo)記為：“B1800 GB/T 11544-2012”。2. V帶輪 V帶輪的材料與結(jié)構(gòu) V帶輪常用灰鑄鐵制造,速度高時可采用鑄鋼。傳遞小功率時,為減輕帶輪重量,則可采用鑄鋁合金或工程塑料。圖8-7 V帶輪的結(jié)構(gòu)a)輪緣、輪輻與輪轂 b)小尺寸的實(shí)心輪

9、 c)中等尺寸的輻板輪 d)大尺寸的輻條輪 V帶輪的結(jié)構(gòu)從外到里分為三部分, 外圈是輪緣,中部稱為輪輻,內(nèi)圈是輪轂。 V帶輪上槽寬與帶的節(jié)寬bp相等處的直徑稱為基準(zhǔn)直徑dd，是傳動比計(jì)算和傳動帶長度計(jì)算的基準(zhǔn)。 普通V帶輪的輪槽尺寸 V帶在帶輪上張緊后的梯形楔角小于40,為了保證工作時V帶的側(cè)面能與帶輪槽側(cè)面很好地貼合，V帶輪槽的楔角要小于40,且隨帶輪直徑變小，輪槽的楔角也變小。 表8-3 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T 13575.1-2008） 項(xiàng)目符號槽型YZABCDE基準(zhǔn)寬度bd/mm5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線上槽深hamin/mm1.62.02.

10、753.54.88.19.6基準(zhǔn)線下槽深hfmin/mm4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e/mm80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽對稱面至端面的距離f/mm7181112.121最小輪緣厚min/mm55.567.5101215帶輪寬BB=(z-1)e+2f,z輪槽數(shù)外徑dada=dd+2ha輪槽角32相應(yīng)的基準(zhǔn)直徑dd/mm603480118190315364756003880118190315475600極限偏差303. V帶傳動的張緊裝置 V帶繞在帶輪上應(yīng)該保持適當(dāng)?shù)膹埦o度。張緊過度，軸與軸承受力過大，不利機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，

11、且降低V帶的使用壽命。張緊不足，則傳動能力降低，甚至因帶與帶輪間打滑而使傳動失效。 安裝之初張緊適宜的V帶，會在使用中逐漸松弛，仍需適時調(diào)整其張緊度。因此V帶傳動需要設(shè)置張緊裝置。幾種常見V帶張緊裝置如圖8-7所示。 圖8-8 帶傳動的幾種張緊裝置 a）移動式張緊裝置 b）擺移動式張緊裝置 c）能自動調(diào)節(jié)的張緊裝置 第二節(jié) 鏈傳動 一、鏈傳動的組成、傳動比及特點(diǎn)1鏈傳動的組成 圖8-9 鏈傳動的組成 鏈傳動主要由主動鏈輪、鏈條、從動鏈輪三構(gòu)件與機(jī)架等部分組成。 機(jī)械中的傳動鏈有滾子鏈和齒形鏈兩大類。 圖8-10 齒形鏈的構(gòu)造 齒形鏈傳動平穩(wěn)，耐沖擊，噪聲小，又稱為無聲鏈，用于高速和精度高的場合

12、。但齒形鏈結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,重量大,價(jià)格較貴 。重點(diǎn)介紹滾子鏈。2鏈傳動的速比及運(yùn)動特性 鏈傳動的平均傳動比 鏈傳動是嚙合傳動，同一時間內(nèi)兩個鏈輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)是相等的。鏈傳動的平均傳動比為i,則有（8-2） 式中,n1、n2為主、從動鏈輪的轉(zhuǎn)速(r/min)；z1、z2為主、從動鏈輪的齒數(shù) 。式（8-2）表明，兩鏈輪的轉(zhuǎn)速與兩鏈輪的齒數(shù)成反比。 鏈傳動的運(yùn)動特性 鏈條是一節(jié)一節(jié)的，繞在鏈輪上，形成等邊多邊形。等邊多邊形在平面上滾動,其形心必時時上下顛簸,移動速度也不均勻?？上攵?，鏈輪軸心位置固定，鏈輪轉(zhuǎn)動帶動多邊形的鏈條運(yùn)動時，必然有： 1)鏈條移動的速度是不均勻的。雖然平均傳動比是定值,但瞬時傳動

13、比卻存在周期性波動。 2)傳動中鏈條會產(chǎn)生上下方向的抖動,抖動引起附加動載荷。 鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、鏈輪齒數(shù)越少、鏈條節(jié)距越大,則鏈傳動的瞬時傳動比不均勻性和鏈條的抖動就越嚴(yán)重。3鏈傳動的特點(diǎn) 1)對環(huán)境條件的要求比帶傳動低,能在溫度高、塵垢多的條件下工作,這是鏈傳動的突出優(yōu)點(diǎn)。 2)與帶傳動相比,鏈傳動有平均傳動比恒定不變的優(yōu)點(diǎn)。 3)低速傳動中,能傳遞較大圓周力而不打滑；但高速傳動中,鏈條運(yùn)動速度的波動、抖動和產(chǎn)生的噪聲均較大,不如帶傳動平穩(wěn)；也不具有帶傳動的過載保護(hù)性能。 4)鏈條不需要在鏈輪上張緊,有利于降低軸與軸承承受的徑向壓力。 5)在傳遞功率相同的條件下,鏈傳動的結(jié)構(gòu)比帶傳動緊湊,但

14、制造和安裝的要求高于帶傳動。 6)鏈傳動一般適宜布置在基本鉛垂的平面內(nèi),鏈輪軸的方向明顯受到限制,這是鏈傳動突出的局限和不足。 7)與齒輪傳動相比,鏈傳動對環(huán)境要求低；制造和安裝成本比齒輪傳動低,可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動。 鏈傳動一般的適用條件為：功率 P 100kW,傳動比 i6,鏈速 v 15m/s,中心距 a 1。齒輪的齒數(shù)越多，重合度越大，對實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動越有利。 例8-1 一對外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知模數(shù)m2mm，兩輪齒數(shù)z125，z2 100，壓力角20，正常齒制。求：兩輪分度圓直徑d1 、d2 ，齒頂圓直徑da1 、da2 ，齒根圓直徑df1 、df2 ，及兩輪的中心距a。

15、解 根據(jù)表8-6中的公式計(jì)算如下： 分度圓直徑d1 mz1 2mm2550mmd2 mz2 2mm100200mm齒頂圓直徑 da1d1 2ha m(z1+2) 2(25+2)mm54mm da2d2 2ha m(z2+2) 2(100+2)mm 204mm 齒根圓直徑 df1d1 2hf m (z1-2.5)=2(25-2.5)mm45mmdf2d2 2hf m (z2-2.5)=2(100-2.5)mm195mm(4) 兩輪中心距 或 例8-2 一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪，已知中心距a75mm，傳動比i4。模數(shù)m 1.5mm，壓力角20，正常齒制。 求：兩輪的齒數(shù)z1、z2、分

16、度圓直徑d1、d2，齒頂圓直徑da1、da2，齒根圓直徑df1、df2以及基圓直徑db1、db2 。解 先求小齒輪齒數(shù)z1和大齒輪齒數(shù)z2由式（8-6）iz2 /z1 得到 z2 iz1 4z1 將上式代入式（8-15）， 得到 即 因此 z2 4z1 42080。 再求兩齒輪的其他參數(shù) 因兩齒輪的齒數(shù)及模數(shù)已經(jīng)知道，其他參數(shù)均可算出 。略例8-3一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪,中心距a=160mm,齒數(shù)z1=20,z2 =60。求齒輪的模數(shù)是多少?兩齒數(shù)的分度圓直徑分別是多少? 解1)求模數(shù)。由式(8-15) 得到模數(shù) 2）計(jì)算分度圓直徑d1 mz1 4mm2080mmd2 mz2

17、4mm60240mm三、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)與精度 1. 齒輪材料的選擇 低速、輕載、無沖擊條件下的齒輪,可選用價(jià)格低廉、易鑄造成形、易切齒的鑄鐵材料;載荷較大、尺寸較大、形狀復(fù)雜的齒輪可選用鑄鋼材料;高速輕載、要求低噪聲的齒輪可選用工程塑料、尼龍等非金屬材料。但目前大多數(shù)齒輪仍采用各種鋼材制造。表8-7為齒輪的常用材料及使用條件,可供參考。 相嚙合的一對齒輪中,應(yīng)該讓小齒輪材料的強(qiáng)度、齒廓表面的硬度和耐磨性都比大齒輪高一些。原因有三: 在同樣的工作時間內(nèi),小齒輪的受力循環(huán)次數(shù)比大齒輪多,容易先發(fā)生疲勞斷裂、疲勞點(diǎn)蝕和過度磨損; 同模數(shù)的齒輪,齒數(shù)越少則輪齒的根部越薄,容易折斷; 讓互相嚙合的輪齒

18、表面有明顯的硬度差,有利于避免齒面膠合現(xiàn)象的發(fā)生。三、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)與精度 1. 齒輪材料的選擇 表8-8 齒輪的常用材料及使用條件2. 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu) 齒輪結(jié)構(gòu)與下列因素有關(guān)：毛坯種類、材料、尺寸、加工方法及生產(chǎn)批量等。常見的齒輪結(jié)構(gòu)類型如下： 齒輪軸 若齒輪的外徑較小，或齒根圓直徑與相配的軸徑相差很小，齒根圓與鍵槽的徑向距離2.5m(m為模數(shù))時，常將齒輪與軸制成一體,稱為齒輪軸。圖8-22 齒輪軸a）2.5m b）齒根圓直徑與相配的軸徑相差很小 2. 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu) 實(shí)心式齒輪 齒頂圓直徑da 200mm的中小尺寸齒輪多采用。 圖8-23 實(shí)心式齒輪(3) 輻板式與輪輻式齒輪齒頂圓直徑

19、da200mm的大尺寸齒輪,為減輕重量,常采用鑄造或鍛造毛坯的輻板式或輪輻式結(jié)構(gòu)。3. 圓柱齒輪精度簡介 GB/T 10095.12008中規(guī)定,漸開線圓柱齒輪的精度有012級,0級最高,12級最低。 不同精度齒輪的價(jià)差顯著,所以一般不輕易選用高精度齒輪。 一對互相嚙合的齒輪一般選取相同的精度等級。 69級是常用的齒輪精度等級,其適用條件及應(yīng)用舉例見表8-8。表8-8 常用圓柱齒輪精度等級的適用條件及舉例4、齒輪傳動的潤滑 圖8-24 閉式齒輪傳動的常用潤滑形式 a）浸油潤滑 b）噴油潤滑 潤滑的作用： 可減少齒輪傳動中的磨損、發(fā)熱,降低傳動噪聲,延長齒輪的使用壽命,有效改善齒輪傳動的工作狀況

20、。傳動方式 ： “開式”傳動：齒輪傳動裝置暴露在環(huán)境中沒有罩蓋。 “半開式”傳動：齒輪傳動裝置僅有罩蓋而沒有完全封閉在箱體內(nèi)。 “閉式”傳動：封閉在箱體內(nèi)的齒輪傳動則稱為“閉式”傳動。所示。潤滑方式 ： 開式、半開式齒輪傳動多為低速、低精度的傳動,可采用定期由人工加注潤滑油或潤滑脂的方式進(jìn)行潤滑。 對于轉(zhuǎn)速較高、載荷較高的閉式齒輪傳動,可采用浸油潤滑或噴油潤滑的潤滑形式。所示。四、斜齒圓柱齒輪傳動簡介 1斜齒圓柱齒輪 直齒圓柱齒輪的輪齒與軸線是平行的。 斜齒圓柱齒輪的輪齒與軸線是傾斜的，是螺旋線，螺旋角大小用表示。斜齒圓柱齒輪有左旋和右旋之分。 平行軸標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：模數(shù)相等

21、；外嚙合螺旋角大小相等，方向相反；內(nèi)嚙合螺旋角大小相等，方向相同。斜齒圓柱齒輪左旋與右旋斜齒圓柱齒輪以輪齒法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。 2斜齒輪傳動的特點(diǎn) 1)傳動平穩(wěn)、噪聲小。直齒齒輪嚙合時, 一對輪齒在整個齒寬上同時進(jìn)入嚙合，同時脫離嚙合。斜齒輪的嚙合卻從一端開始接觸， 逐漸進(jìn)入嚙合，在齒面的中部接觸線最長，然后逐漸從另一端脫離接觸。傳動作用力是平緩出現(xiàn)、變化與消失的,因此傳動平穩(wěn)性好,噪聲小。 (1)斜齒輪傳動的主要優(yōu)點(diǎn)圖8-26 齒輪嚙合時齒面上的接觸線 2)承載能力強(qiáng)。直齒輪傳動中同只有12對輪齒處于嚙合狀態(tài)，每個齒的負(fù)荷較大。而斜齒輪傳動重合度大，同時參與嚙合的齒對較多,每個齒分擔(dān)的負(fù)荷降低

22、,整個齒輪的承載能力自然提高。 3)齒面磨損均勻。平穩(wěn)進(jìn)入接觸、平穩(wěn)退出接觸的嚙合過程,也使斜齒輪的齒面磨損較為均勻,因此有利于維持齒廓的形狀、維持傳動的準(zhǔn)確穩(wěn)定。 1)傳動中產(chǎn)生軸向推力。由于斜齒輪的輪齒與軸線有螺旋角 ，兩輪之間的力F沿垂直于輪齒齒面的法線方向傳遞時，必然在齒輪軸線方向會產(chǎn)生一個軸向分力Fa。因此斜齒輪機(jī)構(gòu)需要采用能承受軸向力的軸承。 螺旋角太小,斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)不能充分體現(xiàn);螺旋角太大,則會產(chǎn)生較大的軸向力。一般斜齒輪螺旋角在820之間選取。 (2)斜齒輪傳動的缺點(diǎn)與問題2) 斜齒輪加工不如直齒輪簡便,難達(dá)到較高的加工精度。圖8-27斜齒輪及人字齒輪傳動中的軸向力“人字齒輪”

23、傳動產(chǎn)生的方向相反的軸向力Fa互相抵消。五、錐齒輪簡介 1.錐齒輪及其用途 錐齒輪輪齒的齒頂面、齒根面均為圓錐面，輪齒分布在圓錐體上，齒廓從大端往小端逐漸縮小。 錐齒輪傳動用于傳遞兩相交軸間的運(yùn)動。 兩錐齒輪軸成90夾角，是最常見的錐齒輪傳動形式，稱為正交傳動。錐齒輪的齒形有直齒、斜齒、曲線齒之分。其中曲線齒錐齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力高,在現(xiàn)代汽車、坦克、飛機(jī)等高速、重載傳動中被廣泛采用。圖8-28錐齒輪傳動及其運(yùn)動特性2錐齒輪傳動的傳動比 錐齒輪以大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,大端模數(shù)按GB/T 123681990選取。錐齒輪的各參數(shù)均以大端齒廓為依據(jù)進(jìn)行定義與計(jì)算。對于正交錐齒輪傳動,即兩輪分度圓錐角

24、之和1+2=90,則傳動比（8-16） 式中 n1、n2為主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位r/min； z1、z2為主、從動輪的齒數(shù)。錐齒輪傳動正確嚙合的條件是：大端模數(shù)、壓力角、錐距R分別相等。錐齒輪傳動比計(jì)算式：六、蝸桿傳動簡介 1蝸桿傳動概述 圖8-29 蝸桿傳動的構(gòu)成與功用 蝸桿傳動由互相嚙合的蝸桿和蝸輪構(gòu)成,用于傳遞空間兩交錯軸間的運(yùn)動,交錯角通常為90。 蝸桿傳動中蝸桿是主動件。阿基米德蝸桿和蝸輪的幾何特征 圖8-30 阿基米德蝸桿的幾何特性與傳動原理1)阿基米德蝸桿的外形,像一根較短的梯形螺桿。蝸桿有右旋、左旋之分;有單頭蝸桿、雙頭蝸桿、多頭蝸桿等類型。2)阿基米德蝸桿縱截面內(nèi)的齒形,與漸

25、開線齒條的齒形完全一樣:標(biāo)準(zhǔn)齒形角2=40。3)蝸桿的齒距pZ與齒條的齒距一樣,為 pZ =m。4)蝸輪外形與斜齒輪比較像,輪齒也是傾斜的,傾斜角度的大小等于蝸桿的導(dǎo)程角。中間平面：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面。中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合類似于齒輪齒條間的嚙合。中間平面上的參數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。 2蝸桿傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用 圖8-31 蝸桿傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用蝸桿傳動的優(yōu)點(diǎn)鮮明，缺點(diǎn)突出，因此適用條件很明確。(1)蝸桿傳動的優(yōu)點(diǎn)1) 傳動比大,結(jié)構(gòu)緊湊，這是蝸桿傳動最鮮明的優(yōu)點(diǎn)。單級傳動比常取i=880。2) 蝸桿具有連續(xù)的螺旋齒形,因此傳動平穩(wěn),沖擊、振動與噪聲都比較小。3) 因蝸桿副的傳

26、動比大,可用于分度機(jī)構(gòu)中得到高精度的微小轉(zhuǎn)角分度。4) 一般蝸桿的導(dǎo)程角較小，具有自鎖性，即只能由蝸桿帶動蝸輪，蝸輪不能反過來帶動蝸桿。 手動葫蘆起重裝置,利用蝸桿傳動的自鎖性,在操作者停止搖動時，能使重物停留在空中不會自動掉落。 蝸桿傳動的缺點(diǎn) 1) 機(jī)械效率低,一般=0.70.8,有的自鎖性蝸桿傳動效率甚至更低,0.5。2) 傳動中摩擦發(fā)熱嚴(yán)重,齒面磨損快,需要有良好的散熱、潤滑條件,只適用于功率不超過50kW的小功率傳動或間歇工作的設(shè)備。3) 為減少磨損和摩擦,需用減摩性好的貴重有色金屬制造蝸輪齒圈,齒面的加工粗糙度也有較高的要求,因而成本較高。 1) 在中間平面內(nèi)，蝸桿軸向模數(shù)等于蝸輪

27、的端面模數(shù)。 2)蝸桿的分度圓直徑d1應(yīng)根據(jù)軸向模數(shù)從標(biāo)準(zhǔn)推薦的數(shù)值中選取。 3)在中間平面內(nèi)蝸輪各參數(shù)的意義、名稱均與齒輪類似。 4)蝸輪蝸桿正確嚙合的條件是:蝸輪與蝸桿在中間平面內(nèi)模數(shù)相等、壓力角相等;在兩軸交角為90時,蝸輪輪齒的螺旋角2與蝸桿導(dǎo)程角 相等,旋向相同。3.蝸桿傳動的主要參數(shù)與傳動比 5) 蝸桿傳動的傳動比式中,n1、n2分別為蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)速，z1是蝸桿的頭數(shù)，z2是蝸輪的齒數(shù)。 （8-17） 蝸桿傳動中，蝸輪的轉(zhuǎn)向，不僅與蝸桿的輸入轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與蝸輪與蝸桿的螺旋角方向有關(guān)。同樣的蝸桿轉(zhuǎn)向，螺旋角方向不同，蝸輪的轉(zhuǎn)向也不同。蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷方法如圖834所示，服從左、右手定

28、則：左旋蝸桿用左手，右旋蝸桿用右手；四指握向蝸桿轉(zhuǎn)動方向；大拇指指向是蝸桿前進(jìn)的方向，大拇指的反方向即是蝸輪轉(zhuǎn)向。3.蝸桿傳動的主要參數(shù)與傳動比a）右旋蝸桿傳動轉(zhuǎn)向判斷 b）左旋蝸桿傳動轉(zhuǎn)向判斷 第四節(jié) 輪系與減速器 一、輪系 1輪系及其種類 若干對齒輪副(包含蝸桿副)組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。 定軸輪系 傳動中所有齒輪軸線的位置均固定不動的輪系。 周轉(zhuǎn)輪系 傳動中至少有一個齒輪軸繞其他齒輪的固定軸回轉(zhuǎn)的輪系。 圖8-32 定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系太陽輪 周轉(zhuǎn)輪系中，軸線位置固定的齒輪稱為太陽輪。行星輪 齒輪軸線繞其他輪軸轉(zhuǎn)動的齒輪稱為行星輪。輪系分為兩大類 周轉(zhuǎn)輪系中還有行星輪系、差動輪系之分,它們

29、的運(yùn)動關(guān)系比定軸輪系復(fù)雜。本節(jié)僅討論定軸輪系。2輪系的功用 獲得大傳動比 圖8-33 二級齒輪減速輪系 (1)獲得大傳動比 一對齒輪的傳動比一般不宜超過5，否則大齒輪外徑隨傳動比成比例增大,必導(dǎo)致整機(jī)的龐大與笨重，也會使小齒輪受力的循環(huán)次數(shù)比大齒輪多得多而易于損壞。輪系則通過一級一級的連續(xù)增速或減速，可達(dá)到很大傳動比，滿足相應(yīng)的功能要求。圖示二級圓柱齒輪減速器中的輪系，通過輸入軸中間軸、中間軸輸出軸的兩級減速，獲得較大傳動比，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。鐘表里的輪系 在鐘表里,秒針與分針的傳動比為60，即秒針轉(zhuǎn)60圈，分針轉(zhuǎn)1圈，是一個小時；分針與時針的傳動比為12，即分針轉(zhuǎn)12圈，時針轉(zhuǎn)1圈，是12個小

30、時。它們都是通過二級齒輪傳動實(shí)現(xiàn)的。圖8-34 機(jī)械鐘表里的多級齒輪傳動 1分針大齒輪2中間小齒輪 3中間大齒輪4秒針小齒輪5分針小齒輪6中間大齒輪7中間小齒輪8時針齒輪鐘表里的動力由發(fā)條提供加在分針軸上,分針到秒針,增速比60;分針到時針,減速比12。分針到秒針傳動路線：1-2-3-4。分針到時針針傳動路線：5-6-7-8。實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動 圖8-35 可實(shí)現(xiàn)變速傳動的輪系 變速：某汽車變速箱里的輪系,軸是輸入軸,花鍵軸是輸出軸,D是離合器，還有一根中間軸。這個輪系可以得到四種不同的傳動比,實(shí)現(xiàn)四個檔位的變速輸出:1-2-3-8， 1-2-4-7， 1-2-5-6， 離合器D直接接合。實(shí)現(xiàn)

31、變速、換向傳動 圖8-36 用于換向的三星輪機(jī)構(gòu) 換向：圖示是一種簡單換向輸出輪系。因其中齒輪z2、z3、z4的三根軸的位置互相固定而稱為三星輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)三星輪處于a位置時，輸出輪z4的轉(zhuǎn)向與輸入輪z1相同，而當(dāng)三星輪切換到b位置時，輸出輪z4的轉(zhuǎn)向與輸入輪z1相反，達(dá)到了換向的目的?；ハ鄧Ш系膬蓚€外齒輪的轉(zhuǎn)向總是相反，每增加一個外嚙合中間輪，傳動旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)一次。傳動線路中這種用于改變轉(zhuǎn)向的中間輪稱為惰輪，它只改變后面齒輪的轉(zhuǎn)向，而不影響后面齒輪的轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)多路傳動 圖8-36 多路輸出的輪系a）車削螺紋的傳動機(jī)構(gòu) b)多頭鉆孔的傳動機(jī)構(gòu) 車床車削螺紋時需要主軸轉(zhuǎn)動和刀架移動兩個運(yùn)動配合。軸的

32、轉(zhuǎn)動通過齒輪1、3傳動使車床主軸轉(zhuǎn)動，同時又通過齒輪2、4帶動刀架移動。 多頭鉆孔機(jī)床中軸上的齒輪1可同時帶動齒輪2、3、4、5轉(zhuǎn)動,使安裝在軸、四根軸頭的麻花鉆都同時轉(zhuǎn)動起來鉆孔。圖4-37 采用輪系實(shí)現(xiàn)較大距離間的傳動 實(shí)現(xiàn)較大距離的齒輪傳動 齒輪副“不適用于相距較遠(yuǎn)兩軸間的傳動”。兩軸距離大了，兩個齒輪就需要很大。在兩軸距離相同的條件下，增加幾個中間輪，可實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動，而所占空間可縮小很多，結(jié)構(gòu)重量將大為減輕。3定軸輪系的傳動比 輪系的傳動比，指輪系中輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比，也就是輪系中始端主動輪與末端從動輪的轉(zhuǎn)速之比。如始端主動輪編號為1，末端從動輪編號為k，則輪系的傳動比表

33、示為i1k 若輸入、輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，傳動比為正值；兩者轉(zhuǎn)向相反，傳動比為負(fù)值。（非平行軸輪系各軸轉(zhuǎn)向不能用正負(fù)號表示）（8-18） 式中， m為輪系中外嚙合齒輪的對數(shù)。 定軸輪系的傳動比i1k可由下式表示：例8-4圖示輪系中各齒輪的齒數(shù)為:z1=24,z2=36,z2=20,z3=80, z3=18,z4=24,z5=30。試計(jì)算該輪系的傳動比。 解：在圖示的輪系中，共有三對外嚙合的齒輪,即m=3。 根據(jù)式(8-18),該輪系的傳動比為計(jì)算結(jié)果為負(fù)號，說明輪5與輪1轉(zhuǎn)向相反。特別注意：圖中的齒輪4是個惰輪，它在分子分母中各出現(xiàn)一次，對傳動比沒有影響，只是改變轉(zhuǎn)動的方向。這就是前面所說“惰

34、輪不影響輪系傳動比”,圖8-39定軸輪系傳動比 若定軸輪系中包含錐齒輪、蝸輪蝸桿則,輪系中存在互不平行的軸線,各輪的轉(zhuǎn)動方向?qū)⒉荒苡煤唵蔚恼?fù)號來表示。此時可以在輪系的傳動簡圖上,先用箭頭標(biāo)示出始端主動輪的轉(zhuǎn)動方向,然后按傳動路線逐個地分析判斷各輪的轉(zhuǎn)動方向,用箭頭逐個加以標(biāo)示,直到最后,確定出末端從動輪的轉(zhuǎn)動方向。例8-4 用箭頭標(biāo)出圖8-39中各輪的轉(zhuǎn)向。 解： 始端主動輪1的轉(zhuǎn)向可任意設(shè)定,用箭頭做出標(biāo)示,然后逐個分析判斷,直至畫出表示蝸輪10的轉(zhuǎn)動方向,如圖8-40所示。圖8-40定軸輪系中各輪轉(zhuǎn)動方向判斷例8-5 二、減速器 1減速器的類型工業(yè)上大量使用減速器，以使原動機(jī)的轉(zhuǎn)速與工作

35、裝置的速度相匹配。圖8-40 齒輪減速器的常見類型 a)單級圓柱齒輪減速器 b)二級圓柱齒輪減速器 c)錐齒輪減速器 d)蝸桿減速器 減速器是標(biāo)準(zhǔn)部件，我國已經(jīng)制定了一系列有關(guān)減速器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由專業(yè)廠家按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的系列減速器，成本低，質(zhì)量可靠，可供產(chǎn)品設(shè)計(jì)者選用。圖8-42單級圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)1螺栓2通氣孔3視窗蓋4箱蓋5吊耳6吊鉤7箱座8油標(biāo)尺9油塞10集油溝11定位銷常見齒輪減速器的主要特點(diǎn)及適用條件: (1)單級圓柱齒輪減速器一般傳動比i8;有直齒輪的和斜齒輪的兩種,后者可適應(yīng)較高的轉(zhuǎn)速;還有臥式與立式之分(圖8-41a),可適用于產(chǎn)品的不同結(jié)構(gòu)要求。 (2)二級、三級圓柱齒輪

36、減速器二級圓柱齒輪減速器的傳動比為i=860,三級圓柱齒輪減速器的傳動比為i=40400,可滿足大傳動比的要求。 (3)錐齒輪減速器用于兩相交軸間的傳動,單級傳動比i10;二級、三級錐齒輪減速器的傳動比較大,其中的第二、第三級多采用圓柱齒輪傳動。 (4)蝸桿減速器單級蝸桿減速器的傳動比可高達(dá)i=80(若傳遞功率較大以i30為宜),具有傳動比較大、結(jié)構(gòu)又緊湊的優(yōu)點(diǎn),但發(fā)熱嚴(yán)重,不適用于大功率的傳動。2.減速器的選用 選用標(biāo)準(zhǔn)減速器時要考慮的主要參數(shù)有:傳動比、功率、結(jié)構(gòu)尺寸(中心距、安裝尺寸、減速器外輪廓等) 。 選用步驟參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行。第五節(jié) 液壓傳動簡介 一、液壓傳動的原理和組成 1液壓傳動的原理 1操作手柄 2小活塞 3小液壓缸 4單向閥 5單向閥 6大液壓缸 7大活塞 8重物 9放油閥 10油池 圖8-43 液壓千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng) 液壓傳動的工作原理是：以不可壓縮的液體為介質(zhì)，通過控制密封容積的變化，使壓力液體按預(yù)定通路流動來傳遞動力。液壓千斤頂很常見，通過對它的分析可以了解