第四章 機(jī)械傳動知識

第五章機(jī)械傳動知識第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副第二節(jié)

帶傳動及鏈傳動第三節(jié)螺旋傳動第四節(jié)

平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)第五節(jié)

齒輪傳動第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副一、機(jī)器和機(jī)構(gòu)1.機(jī)器機(jī)器就是人工的物體組合，它的各部分之間具有一定的相對運動，并能用來作出有效的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。凡將其他形式能量變換為機(jī)械能的機(jī)器稱為原動機(jī)，如內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)(分別將熱能和電能變換為機(jī)械能)等都是原動機(jī)。凡利用機(jī)械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機(jī)器稱為工作機(jī)，如發(fā)電機(jī)(機(jī)械能變換為電能)、起重機(jī)(傳遞物料)、金屬切削機(jī)床(變換物料外形)、錄音機(jī)(變換和傳遞信息)等都屬于工作機(jī)。下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副圖5-1所示為單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)，由氣缸體1、活塞2、進(jìn)氣閥3、排氣閥4、連桿5、曲軸6,凸輪7、頂桿8,齒輪9和10等組成。燃?xì)馔苿踊钊魍鶑?fù)移動，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動。凸輪和頂桿是用來啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥的。為了保證曲軸每轉(zhuǎn)兩周進(jìn)、排氣閥各啟閉一次，曲軸與凸輪軸之間安裝了齒數(shù)比為1:2的齒輪。這樣，當(dāng)燃?xì)馔苿踊钊\動時，各構(gòu)件協(xié)調(diào)地動作，進(jìn)、排氣閥有規(guī)律地啟閉，加上汽化、點火等裝置的配合，就把熱能轉(zhuǎn)換為曲軸回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副圖5-2所示為一工業(yè)機(jī)器人，由鉸接臂機(jī)械手1、計算機(jī)控制器2、液壓裝置3和電力裝置4組成。當(dāng)機(jī)械手的大臂、小臂和手按指令有規(guī)律地運動時，手端夾持器(圖中未示出)便將物料搬運到預(yù)定的位置。在這部機(jī)器中，機(jī)械手是傳遞運動和執(zhí)行任務(wù)的裝置，是機(jī)器的主體部分，電力裝置和液壓裝置提供動力，計算機(jī)實施控制。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副2.機(jī)構(gòu)機(jī)器的主體部分是由許多運動構(gòu)件組成的。用來傳遞運動和力的、使構(gòu)件間能夠相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為機(jī)構(gòu)，如機(jī)器中的帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)等。通常所說的機(jī)械，是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。在一般情況下，為了傳遞運動和力，機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間應(yīng)具有確定的相對運動。在圖5-1所示內(nèi)燃機(jī)中，活塞、連桿、曲軸和氣缸體組成一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍倪B續(xù)轉(zhuǎn)動。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副凸輪、頂桿和氣缸體組成凸輪機(jī)構(gòu)，將凸輪軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動變?yōu)轫敆U有規(guī)律的間歇移動。曲軸和凸輪軸上的齒輪與氣缸體組成齒輪機(jī)構(gòu)，使兩軸保持一定的速比。一部機(jī)器可以包含一個或若干個機(jī)構(gòu)，例如鼓風(fēng)機(jī)、電動機(jī)只包含一個機(jī)構(gòu)，而內(nèi)燃機(jī)則包含曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等若干個機(jī)構(gòu)。機(jī)器中最常用的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系和間歇運動機(jī)構(gòu)等。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副就功能而言，一般機(jī)器包含四個基本組成部分:動力部分、傳動部分、控制部分、執(zhí)行部分。動力部分可采用人力、畜力、風(fēng)力、液力、電力、熱力、磁力、壓縮空氣等作動力源，其中利用電力和熱力的原動機(jī)(電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī))使用最廣。傳動部分和執(zhí)行部分由各種機(jī)構(gòu)組成，是機(jī)器的主體?？刂撇糠职ǜ鞣N控制機(jī)構(gòu)(如內(nèi)燃機(jī)中的凸輪機(jī)構(gòu))、電氣裝置、計算機(jī)和液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)等。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別在于:機(jī)構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)之外還包含電氣、液壓等其他裝置;機(jī)構(gòu)只用于傳遞運動和力，機(jī)器除傳遞運動和力之外，還應(yīng)當(dāng)具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。但是，在研究構(gòu)件的運動和受力情況時，機(jī)器與機(jī)構(gòu)之間并無區(qū)別。因此，習(xí)慣上用“機(jī)械”一同作為機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。二、運動副一個作平面運動的自由構(gòu)件具有三個獨立運動。如圖5-3所示，在xOy坐標(biāo)系中，構(gòu)件S可隨其上任一點A沿x軸、軸y方向移動和繞A點轉(zhuǎn)動。這種相對于參考系構(gòu)件所具有的獨立運動稱為構(gòu)件的自由度。所以一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個自由度。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副機(jī)構(gòu)是由許多構(gòu)件組成的。機(jī)構(gòu)的每個構(gòu)件都以一定的方式與某些構(gòu)件相互連接。這種連接不是固定連接，而是能產(chǎn)生一定相對運動的連接。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。例如軸與軸承的連接、活塞與氣缸的連接、傳動齒輪兩個輪齒間的連接等都構(gòu)成運動副，構(gòu)件組成運動副后，其獨立運動受到約束，自由度便隨之減少，兩構(gòu)件組成的運動副，不外乎通過點、線或面的接觸來實現(xiàn)。按照接觸特性，通常把運動副分為低副和高副兩類。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副1.低副兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副稱為低副。如軸與滑動軸承、鉸鏈連接、滑塊與導(dǎo)槽、螺母與螺桿等。平面機(jī)構(gòu)中的低副有轉(zhuǎn)動副和移動副兩種。(1)轉(zhuǎn)動副。若組成運動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動，這種運動副稱為轉(zhuǎn)動副或稱鉸鏈，如圖5-4所示。(2)移動副。若組成運動副的兩個構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動，這種運動副稱為移動副，如圖5-5所。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副2.高副兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。如軸與滾動軸承、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪嚙合等。圖5-6(a)中的車輪與鋼軌、圖5-6(b)中的凸輪與從動件、圖5-6(c)中的輪齒與輪齒分別在接觸處A組成高副。組成平面高副二構(gòu)件間的相對運動是沿接觸處切線t-t方向的相對移動和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動高副的顯著特點是能傳遞較復(fù)雜的運動，但因為是點或線接觸，承受載荷時接觸位置單位面積上的壓力較高，因此組成高副的構(gòu)件易磨損，使用壽命短。。上一頁下一頁返回第一節(jié)機(jī)構(gòu)及運動副低副呈面接觸，承受載荷的單位面積壓力較低，比高副的承載能力大;低副的接觸表面一般是圓柱面和平面，容易制造和維修。但是，低副不能傳遞較復(fù)雜的運動，由于采用滑動摩擦，摩擦損失比高副大，效率低。在機(jī)器及機(jī)構(gòu)中常用滾動軸承來代替滑動軸承，用滾動導(dǎo)軌來代替滑動導(dǎo)軌。除上述平面運動副之外，機(jī)械中還經(jīng)常見到如圖5-7(a)所示的球面副和圖5-7(b)所示的螺旋副。這些運動副兩構(gòu)件間的相對運動是空間運動，故屬于空間運動副。空間運動副已超出本節(jié)討淪的范圍，故不贅述。上一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動一、平帶傳動的形式及使用特點1.平帶傳動形式平帶傳動有以下幾種形式，見表5-1。(1)開口式傳動:用于兩軸軸線平行且旋轉(zhuǎn)方向相同的場合。(2)交叉式傳動:用于兩軸軸線平行且旋轉(zhuǎn)方向相反的場合。(3)半交叉式傳動:用于兩軸軸線互不平行且空間交錯的場合。2.平帶傳動的使用特點結(jié)構(gòu)簡單，適宜用于兩軸中心距較大的場合;富有彈性，具有緩沖作用，能吸振，傳動平穩(wěn)無噪聲;在過載時可產(chǎn)生打滑，因此能防止薄弱零部件的損壞，起到安全保護(hù)作用;不能保持準(zhǔn)確的傳動比，外廓尺寸較大，效率較低。下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動上一頁下一頁返回3.傳動比平帶傳動的傳動比為帶輪的轉(zhuǎn)速n1,n2之比，與兩帶輪的直徑成反比，即(5-1)式中n1、n2—帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min;D1、D2—帶輪的直徑，mm。通常平帶傳動采用的傳動比為i≤5。第二節(jié)帶傳動及鏈傳動二、V帶傳動特點與型號V帶是一種沒有接頭的環(huán)狀帶，通常幾根同時使用。V帶同平帶相比，主要特點是傳動能力強(qiáng)(在相同條件下，約為平帶的3倍)。V帶又分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、汽車V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣。本節(jié)主要介紹普通V帶傳動的計算。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動V帶由抗拉體、頂膠、底膠和包布組成，見圖5-8。抗拉體是承受負(fù)載拉力的主體，其上下的頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉仲和壓縮，外殼用橡膠帆布包圍成型?？估w由簾布或線繩組成，繩芯結(jié)構(gòu)柔軟易彎有利于提高使用壽命。抗拉體的材料可采用化學(xué)纖維或棉織物，前者的承載能力較強(qiáng)。如圖5-9所示，當(dāng)帶受縱向彎曲時，在帶中保持原長度不變的任一條周線稱為節(jié)線;由全部節(jié)線構(gòu)成的面稱為節(jié)面。帶的節(jié)面寬度稱為節(jié)寬(bd)，當(dāng)帶受縱向彎曲時，該寬度保持不變。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動上一頁下一頁返回V帶的劉面尺寸(國家標(biāo)準(zhǔn))共分為Y,Z,A,B,C,D,E一七種型號。而線繩結(jié)構(gòu)的V帶，目前只生產(chǎn)Y,Z,A,B四種型號。Y型V帶的截面積最小，E型的截面積最大。V帶的截面積愈大，傳遞的功率也愈大。楔角

為40°相對高度

約為0.7的V帶稱為普通V帶·普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸的不同，分為一七種型號，見表5-2。第二節(jié)帶傳動及鏈傳動在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度bd相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑d。帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度稱為基準(zhǔn)長度Ld。普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)KL見表5-3。V帶具有一定的厚度，為了制造與測量的方便，以其內(nèi)周長作為標(biāo)準(zhǔn)長度L0，但是在傳動計算和設(shè)計時，則要用計算長度L，即V帶中性層的長度。計算長度L與標(biāo)準(zhǔn)長度L0相差一個修正值△L，即

L=L0+△L

(5-2)△L值可查國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1171-1996《一般用普通V帶》。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動上一頁下一頁返回V帶的型號和標(biāo)準(zhǔn)長度都壓印在膠帶的外表面上，以供識別和選用。例如:"B2240”即表示B型V帶，標(biāo)準(zhǔn)長度為2240mm。楔角

為40°、相對高度

約為0.9的Y帶稱為窄Y帶·窄Y帶是用合成纖維繩作抗拉體的新型V帶。與普通V帶相比，當(dāng)高度相同時，窄V帶的寬度約縮小1/3，而承載能力可提高到1.5~2.5倍，適用于傳遞動力大而又要求傳動裝置緊湊的場合。第二節(jié)帶傳動及鏈傳動上一頁下一頁返回三、鏈傳動的類型(一)鏈傳動及其傳動比鏈傳動是由一個具有特殊齒形的主動鏈輪，通過傳動鏈帶動另一個具有特殊齒形的從動鏈輪傳遞運動和動力的一套傳動裝置。圖5-10所示的鏈傳動是由主動鏈輪1、傳動鏈2和從動鏈輪3組成的。當(dāng)主動鏈輪轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪也就跟著旋轉(zhuǎn)。鏈傳動的傳動比，就是主動鏈輪的轉(zhuǎn)速n1與從動鏈輪的轉(zhuǎn)速n2之比，等于兩鏈輪齒數(shù)Z1、Z2的反比，即(5-3)第二節(jié)帶傳動及鏈傳動(二)鏈的類型鏈傳動的類型很多，按用途不同，鏈分為以下三類。(1)傳動鏈:在一般機(jī)械中用來傳遞運動和動力。(2)起重鏈:用于起重機(jī)械提升重物。(3)牽引鏈:用于運輸機(jī)械驅(qū)動輸送帶等。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動1.鏈傳遞動力用的鏈，按結(jié)構(gòu)的不同主要有滾子鏈和齒形鏈兩種。滾子鏈?zhǔn)怯蓛?nèi)鏈板1、外鏈板2,軸銷3,套簡4和滾子5所組成(圖5-11)，也稱為套簡滾子鏈。其中內(nèi)鏈板緊壓在套簡兩端，銷軸與外鏈板鉚牢，分別稱為內(nèi)、外鏈節(jié)。這樣內(nèi)、外鏈節(jié)就構(gòu)成一個鉸鏈。滾子與套簡、套簡與銷軸均為間隙配合。當(dāng)鏈條嚙人和嚙出時，內(nèi)、外鏈節(jié)作相對轉(zhuǎn)動;同時，滾子沿鏈輪輪齒滾動，可減少鏈條與輪齒的磨損。內(nèi)、外鏈板均制成“8”字形，以減輕重量并保持鏈板各橫截面的強(qiáng)度大致相等。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動鏈的各零件由碳素鋼或合金鋼制成，并經(jīng)熱處理，以提高其強(qiáng)度和耐磨性。滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈的節(jié)距，以p表示，它是鏈的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈各零件的尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。滾子鏈可制成單排鏈(圖5-11)和多排鏈，如雙排鏈(圖5-12，圖中pt為排距)或三排鏈等。表5-4根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-2006《傳動用短節(jié)距精密滾子鍵、套簡鏈、附件和鏈輪》列出了幾種A系列滾子鏈的主要參數(shù)。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動鏈長度以鏈節(jié)數(shù)來表示。鏈節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù)，以便鏈條連成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接頭處可用開口銷或彈簧夾鎖緊[圖5-13(a),(b)]。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則需采用過渡鏈節(jié)[圖5-13(c)]。在鏈條受拉時，過渡鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，因此通常應(yīng)避免采用過渡鏈節(jié)。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動齒形鏈?zhǔn)怯稍S多齒形鏈板用鉸鏈連接而成(圖5-14)。齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鉸鏈可做成滑動副或滾動副，圖5-14(b)所示為棱柱式滾動副，鏈板的成型孔內(nèi)裝人棱柱，兩組鏈板轉(zhuǎn)動時，兩棱柱相互滾動，可減少摩擦和磨損。與滾子鏈相比，齒形鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，承受沖擊載荷的能力高;但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，也較重，所以它的應(yīng)用沒有滾子鏈那樣廣泛。齒形鏈多用于高速(鏈速可達(dá)40m/s)或運動精度要求較高的傳動。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動2.鏈輪國家標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了滾子鏈鏈輪齒槽的齒面圓弧半徑re,齒溝圓弧半徑ri和齒溝角α的最大和最小值，如圖5-15所示，其詳細(xì)參數(shù)由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-2006《傳動用短節(jié)距精密滾子鏈、套簡鏈、附件和鏈輪》規(guī)定。各種鏈輪的實際端面齒形均應(yīng)在最大和最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)人和退出嚙合，并便于加工。符合上述要求的端面齒形曲線有多種，最常用的是“三圓弧一直線”齒形。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動圖5-15(b)所示的端面齒形由三段圓弧(aa,ab,cd)和一段直線(bc)組成。這種“三圓弧一直線”齒形基本上符合上述齒槽形狀規(guī)范，且具有較好的嚙合性能，并便于加工。滾子鏈鏈輪軸面齒形兩側(cè)呈圓弧形，如圖5-16所示，以便于鏈節(jié)進(jìn)人和退出嚙合。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動鏈輪上被鏈節(jié)距等分的圓稱為分度圓，其直徑用d表示(圖5-15)。若已知節(jié)距p和內(nèi)數(shù)z時，鏈輪主要尺寸的計算式為上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工時，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，但須繪出鏈輪軸面齒形，以便車削鏈輪毛坯。軸面齒形的具體尺寸見有關(guān)設(shè)計手冊。鏈輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼(如Q235,Q275,34,ZG310-570等)、灰鑄鐵(如HT200)等。重要的鏈輪可采用合金鋼。鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。小直徑鏈輪可制成實心式[圖5-17(a)];中等直徑的鏈輪可制成孔板式[圖5-17(b)];直徑較大的鏈輪可設(shè)討成組合式[圖5-17(c)]，若輪齒因磨損而失效，可僅更換齒圈。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動四、鏈傳動的應(yīng)用特點通常，鏈傳動的傳動比i≤8;中心距a≤5~6m,最大中心距可達(dá)15m;傳遞功率P≤100kW;圓周速度:v≤15m/s;傳動效率為0.95~0.98。當(dāng)兩軸平行、中心距較遠(yuǎn)、傳遞功率較大且均勻的傳動比要求較準(zhǔn)確時，不宜采用帶傳動和齒輪傳動時，可采用鏈傳動。同時在低速、重載和高溫條件下及不良環(huán)境下也可采用鏈傳動。上一頁下一頁返回第二節(jié)帶傳動及鏈傳動與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的均勻的傳動比;需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失;結(jié)構(gòu)緊湊;能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低;中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單，可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運動和動力。鏈傳動的主要缺點是:瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差;鏈條的鉸鏈磨損后，使得節(jié)距變大，易造成脫落現(xiàn)象;工作中有一定的沖擊和噪聲;安裝和維護(hù)要求較高。目前，鏈傳動廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、機(jī)床及摩托車中。上一頁返回第三節(jié)螺旋傳動所謂螺旋傳動，是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副傳遞運動和動力的傳動。螺旋傳動可方便地把主動件的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹闹本€往復(fù)運動。例如車床的大拖板，借助開合螺母與長螺桿的嚙合，實現(xiàn)其縱向直線往復(fù)運動(圖5-18);轉(zhuǎn)動刨床刀架螺桿可使刨刀上下移動;轉(zhuǎn)動銑床工作臺絲杠，可使工作臺作直線移動等。螺旋傳動與其他將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的傳動裝置(如曲柄滑塊機(jī)構(gòu))相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)平穩(wěn)，承載能力大，傳動精度高等優(yōu)點。缺點是由于螺紋之間產(chǎn)生較大的相對滑動，因而磨損大，效率低。下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動一、螺旋傳動的類型螺旋傳動主要用來把回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。按使用要求的不同可分為三類:1.傳力螺旋以傳遞動力為主，要求用較小的力矩轉(zhuǎn)動螺桿(或螺母)而使螺母(或螺桿)產(chǎn)生軸向運動和較大的軸向力，這個軸向力可以用來做起重和加壓等工作。例如圖5-19(a)的起重器，圖5-19(b)的壓力機(jī)(加壓或裝拆用)等。2.傳導(dǎo)螺旋以傳遞運動為主，并要求具有很高的運動精度，它常用作機(jī)床刀架或工作臺的進(jìn)給機(jī)構(gòu)[圖5-19(c)]。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動3.調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對位置，如圖5-20(a)和圖5-20(b)所示，用于調(diào)整帶傳動的初拉力。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動。螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強(qiáng)度、耐磨性外，還要求兩者配合時摩擦系數(shù)小。一般螺桿可選用Q275,45,50鋼等;重要螺桿可選用T12,40Cr,65Mn鋼等，并進(jìn)行熱處理。常用的螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn10Pb5和ZCuSn5Pb5Zn5，重載低速時可選用強(qiáng)度高的鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3;在低速輕載，特別是不經(jīng)常運轉(zhuǎn)時，也可選用耐磨鑄鐵。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動二、螺旋傳動的形式常用的螺旋傳動有普通螺旋傳動、差動螺旋傳動和滾珠螺旋傳動等。1.螺母位移螺母位移應(yīng)用在機(jī)床溜板位移上的實例如圖5-21所示。螺桿1在機(jī)架3中可以轉(zhuǎn)動而不能移動，螺母2與螺桿1嚙合并與溜板(工作臺)4相連接，螺母2只能移動而不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)搖動手輪使螺桿1轉(zhuǎn)動時，螺母2即可帶動溜板(工作臺)4沿機(jī)架3的導(dǎo)軌移動。螺桿每轉(zhuǎn)一周，螺母帶動溜板(工作臺)位移一個導(dǎo)程。螺母位移的傳動，多應(yīng)用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)等傳動機(jī)構(gòu)中。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動2.螺桿位移螺桿位移應(yīng)用在臺虎鉗上的實例如圖5-22所示。螺桿1上裝有活動鉗口2并與螺母相嚙合，螺母4與固定鉗口3連接。轉(zhuǎn)動手柄時，螺桿1相對螺母4做螺旋運動，產(chǎn)生的位移帶動活動鉗口2一起位移。這樣，活動鉗口2相對固定鉗口3之間可做合攏或張開的動作。從而可以夾緊或松開工件。螺桿位移的傳動，通常應(yīng)用于千分尺、千斤頂、螺旋壓力機(jī)等傳動機(jī)構(gòu)中。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動3.滾動螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，滾道間充以鋼珠，這樣就使螺旋面的摩擦成為滾動摩擦，這種螺旋稱為滾動螺旋或滾珠絲杠。滾動螺旋按滾道回路形式的不同，分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種(圖5-23)。鋼珠在回路過程中離開螺旋表面的稱為外循環(huán)，鋼珠在整個循環(huán)過程中始終不脫離螺旋表面的稱為內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)螺母上開有側(cè)孔，孔內(nèi)鑲有反向器將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)通起來，鋼珠越過螺紋頂部進(jìn)人相鄰滾道，形成一個循環(huán)回路。因此一個循環(huán)回路里只有一圈鋼珠和一個反向器。一個螺母常設(shè)置2~4個回路。外循環(huán)螺母只需前后各設(shè)一個反向器即可，但為了縮短回路滾道的長度也可在一個螺母中分為兩個或三個回路。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動滾動螺旋的主要優(yōu)點是:摩擦損失小，效率在90%以上;磨損很小，還可以用調(diào)整方法消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)變形來增加剛度，因此其傳動精度很高;不具有自鎖性，可以變直線運動為旋轉(zhuǎn)運動，其效率也可達(dá)到80%以上。滾動螺旋的缺點是:結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難;有些機(jī)構(gòu)中為防止逆轉(zhuǎn)需另加自鎖機(jī)構(gòu)。由于其明顯的優(yōu)點，滾動螺旋早已在汽車和拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中得到應(yīng)用。目前在要求高效率和高精度之處多已廣泛應(yīng)用滾動螺旋，例如飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降和數(shù)控機(jī)床等。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動三、螺旋傳動時轉(zhuǎn)速與移距的關(guān)系螺旋傳動主要是把旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動。不管是螺母位移或螺桿位移，其位移量L和螺旋傳動時的轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為L=nS

(5-9)式中S——螺紋的導(dǎo)程(如螺紋線數(shù)為l，則可用螺距代人)，mm;n——螺桿(或螺母)轉(zhuǎn)速，r/min。上一頁下一頁返回第三節(jié)螺旋傳動例5-1圖5-18所示的螺母位移溜板(工作臺)機(jī)構(gòu)中，S=4mm,n=50r/min。試求螺母每分鐘帶動溜板(工作臺)的位移量L。解:L=nS=(50x4)mm/min=200mm/min上一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)一、平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而組成的機(jī)構(gòu)。低副是面接觸，耐磨損;加上轉(zhuǎn)動副和移動副的接觸表面是圓柱面和平面，制造簡便，易于獲得較高的制造精度。因此，平面連桿機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械和儀器中獲得廣泛使用。連桿機(jī)構(gòu)的缺點是:低副中存在間隙，數(shù)目較多的低副會引起運動積累誤差;而且它的設(shè)計比較復(fù)雜，不易精確地實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。最簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。最常用的是由四根桿(四個構(gòu)件)組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)(一)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖5-24所示，機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件4稱為機(jī)架，與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副相連接的桿1和桿3稱為連架桿，不與機(jī)架直接連接的桿2稱為連桿。連架桿1或桿3如能繞機(jī)架上的轉(zhuǎn)動副中心A或D做整周轉(zhuǎn)動，則稱為曲柄;若僅能在小于360°的某一角度內(nèi)擺動，則稱為搖桿。對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來說，機(jī)架和連桿總是存在的，因此可按照連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式:曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個連架桿，一為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常曲柄1為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動;而搖桿3為從動件，作變速往復(fù)擺動。圖5-25(a)所示為牛頭刨床橫向自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)。當(dāng)na輪1轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動na輪2(曲柄)轉(zhuǎn)動，再通過連桿3使搖桿4往復(fù)擺動，搖桿另一端的棘爪便撥動棘輪5，帶動送進(jìn)絲桿6作單向間歇運動。圖5-25(b)是其中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運動簡圖。圖5-26所示為調(diào)整雷達(dá)天線俯仰角的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄1緩慢地勻速轉(zhuǎn)動，通過連桿2，使搖桿3在一定角度范圍內(nèi)擺動，從而調(diào)整天線俯仰角的大小。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖5-27(a)所示為旋轉(zhuǎn)式水泵。它由相位依次相差90°的四個雙曲柄機(jī)構(gòu)組成，圖5-27(b)是其中一個雙曲柄機(jī)構(gòu)的運動簡圖。當(dāng)原動曲柄1等角速順時針轉(zhuǎn)動時，連桿2帶動從動曲柄3作周期性變速轉(zhuǎn)動，因此相鄰兩從動曲柄(隔板)間的夾角也周期性地變化。轉(zhuǎn)到右邊時，相鄰兩隔板間的夾角及容積增大，形成真空，于是從進(jìn)水口吸水，轉(zhuǎn)到左邊時，相鄰兩隔板的夾角及容積變小，壓力升高，從出水口排水，從而起到泵水的作用。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)中，用得最多的是平行四邊形機(jī)構(gòu)，或稱平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖5-28(a)中的AB1C1D所示。這種機(jī)構(gòu)的對邊長度相等，組成平行四邊形。當(dāng)桿1等角速轉(zhuǎn)動時，桿3也以相同角速度同向轉(zhuǎn)動，連桿2則作平移運動。必須指出，這種機(jī)構(gòu)當(dāng)四個鉸鏈中心處于同一直線(如圖中AB1C1D所示)上時，將出現(xiàn)運動不確定狀態(tài)。例如在圖5-28(a)中，當(dāng)曲柄1由AB2轉(zhuǎn)到AB3時，從動曲柄3可能轉(zhuǎn)到DC'3，也可能轉(zhuǎn)到DC''3。為了消除這種運動不確定狀態(tài)，可以在主、從動曲柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖5-28(b)所示。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)當(dāng)上面一組平行四邊形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到AB'C'D共線位置時，下面一組平行四邊形構(gòu)AB'1C'1D卻處于正常位置，故機(jī)構(gòu)仍然保持確定運動。圖5-29所示機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)，則是利用第三個平行曲柄來消除平行四邊形機(jī)構(gòu)在這種位置的運動不確定狀態(tài)。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖5-30所示為飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)的運動簡圖。飛機(jī)著陸前，需要將著陸輪1從機(jī)翼4中推放出來(圖中實線所示);起飛后，為了減小空氣阻力，又需將著陸輪收人翼中(圖5-30中虛線所示)。這些動作是由原動搖桿3通過連桿2、從動搖桿5帶動著陸輪來實現(xiàn)的。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)兩搖桿長度相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)，稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。圖5-31所示汽車的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就是等腰梯形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實例。車子轉(zhuǎn)彎時，與前輪軸固聯(lián)的兩個搖桿的擺角β和δ不等。如果在任意位置都能使兩前輪軸線的交點P落在后輪軸線的延長線上，則當(dāng)整個車身繞P點轉(zhuǎn)動時，四個車輪都能在地面上純滾動，避免輪胎因滑動而損傷。等腰梯形機(jī)構(gòu)就能近似地滿足這一要求。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)(二)平面四連桿的演化機(jī)構(gòu)通過用移動副取代轉(zhuǎn)動副、變更桿件長度、變更機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副等途徑，還可以得到平面四桿機(jī)構(gòu)的其他演化形式。1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖5-32(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈中心C的軌跡為以D為圓心和l3為半徑的圓弧mm。若l3增至無窮大，則如圖5-32(b)所示，C點軌跡變成直線。于是搖桿3演化為直線運動的滑塊，轉(zhuǎn)動副D演化為移動副，機(jī)構(gòu)演化為如圖5-32(c)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)若C點運動軌跡正對曲柄轉(zhuǎn)動中心A，則稱為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[圖5-32(c)];若C點運動軌跡mm的延長線與回轉(zhuǎn)中心A之間存在偏距，[圖5-32(d)]，則稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動時，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)急回運動。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用在活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床等機(jī)械中。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件而演化來的。如圖5-33(a)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若改取桿1為固定構(gòu)件，即得圖5-33(b)所示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。桿4稱為導(dǎo)桿，滑塊3相對導(dǎo)桿滑動并一起繞A點轉(zhuǎn)動。通常取桿2為原動件。當(dāng)l1<l2時[圖5-33(b)]，桿2和桿4均可整周回轉(zhuǎn)，稱為曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，或轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);當(dāng)l1>l2時(圖5-34)，桿4只能往復(fù)擺動，稱為曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，或擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。由圖可見，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動角始終等于90°，具有很好的傳力性能，故常用于牛頭刨床、插床和回轉(zhuǎn)式液壓泵之中。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)3.搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)在圖5-33(a)所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若取桿2為固定構(gòu)件，即可得圖5-33(c)所示擺動滑塊機(jī)構(gòu)(或稱搖塊機(jī)構(gòu))。這種機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺缸式內(nèi)燃機(jī)和液壓驅(qū)動裝置中。例如在圖5-35所示卡車車斗自動翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)中，當(dāng)液壓缸3中的壓力油液推動活塞桿4運動時，車斗1便繞回轉(zhuǎn)副中心B傾轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到一定角度時，物料就自動卸下。在圖5-33(a)所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若取桿3為固定件，即可得圖5-33(d)所示固定滑塊機(jī)構(gòu)或稱定塊機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)常用于抽水卿簡(圖5-36)和抽水用液壓泵中。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)4.雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)是具有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)?？梢哉J(rèn)為是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩桿長度趨于無窮大而演化成的。按照兩個移動副所處位置的不同，可將雙滑塊機(jī)構(gòu)分成四種形式。(1)兩個移動副不相鄰，如圖5-37所示。這種機(jī)構(gòu)從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正切成正比，故稱為正切機(jī)構(gòu)。(2)兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機(jī)架相關(guān)聯(lián)，如圖5-38所示。這種機(jī)構(gòu)從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，故稱為正弦機(jī)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)常見于計算裝置之中。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)(3)兩個移動副相鄰，且均不與機(jī)架相關(guān)聯(lián)，如圖5-39(a)所示。這種機(jī)構(gòu)的主動件1與從動件3具有相等的角速度。圖5-39(b)所示滑塊聯(lián)軸器就是這種機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實例，它可用來連接中心線不重合的兩根軸。(4)兩個移動副都與機(jī)架相關(guān)聯(lián)。圖5-40所示橢圓儀就用到這種機(jī)構(gòu)。當(dāng)滑塊1和3沿機(jī)架的十字槽滑動時，連桿2上的各點便描繪出長、短徑不同的橢圓。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)5.偏心輪機(jī)構(gòu)圖5-41(a)所示為偏心輪機(jī)構(gòu)。桿1為圓盤，其幾何中心為B。因運動時該圓盤繞偏心A轉(zhuǎn)動，故稱偏心輪。A,B之間的距離。稱為偏心距。按照相對運動關(guān)系，可畫出該機(jī)構(gòu)的運動簡圖，如圖5-41(b)所示。由圖5-41可知，偏心輪是回轉(zhuǎn)副B擴(kuò)大到包括回轉(zhuǎn)副A而形成的，偏心距。即是曲柄的長度。同理，圖5-41(c)所示偏心輪機(jī)構(gòu)可用圖5-41(d)來表示。當(dāng)曲柄長度很小時，通常都把曲柄做成偏心輪，這樣不僅增大了軸頸的尺寸，提高偏心軸的強(qiáng)度和剛度，而且當(dāng)軸頸位于中部時，還可安裝整體式連桿，使結(jié)構(gòu)簡化。因此，偏心輪廣泛應(yīng)用于傳力較大的剪床、沖床、鄂式破碎機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)除上述以外，生產(chǎn)中常見的某些多桿機(jī)構(gòu)，也可以看成是由若干個四桿機(jī)構(gòu)組合擴(kuò)展形成的。圖5-42所示的手動沖床是一個六桿機(jī)構(gòu)。它可以看成是由兩個四桿機(jī)構(gòu)組成的。第一個是由原動搖桿(手柄)1、連桿2、從動搖桿3和機(jī)架4組成的雙搖桿機(jī)構(gòu);第二個是由搖桿3,小連桿5、沖桿6和機(jī)架4組成的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。在這里前一個四桿機(jī)構(gòu)的輸出件被作為第二個四桿機(jī)構(gòu)的輸人件。扳動手柄1，沖桿就上下運動。采用六桿機(jī)構(gòu)，使扳動手柄的力獲得兩次放大，從而增大了沖桿的作用力。這種增力作用在連桿機(jī)構(gòu)中經(jīng)常用到。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)圖5-43所示為篩料機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運動簡圖。這個六桿機(jī)構(gòu)也可看成由兩個四桿機(jī)構(gòu)組成。第一個是由原動曲柄1、連桿2、從動曲柄3和機(jī)架6組成的雙曲柄機(jī)構(gòu)，第二個是由曲柄3(原動件)、連桿4,滑塊5(篩子)和機(jī)架6組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，在自動化和半自動化機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。凸輪機(jī)構(gòu)的作用主要是將凸輪(主動件)的連續(xù)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化成從動件的往復(fù)移動或擺動。如圖5-44所示的自動車床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)中，當(dāng)凸輪按順時針方向回轉(zhuǎn)時，推動擺桿擺動，再經(jīng)齒輪齒條，使刀架和刀具向左移動而完成送刀動作。凸輪由I、II、III、IV四段曲線組成，作用是分別使刀具作快速接近、工作進(jìn)刀、快速退刀、停止等四個循環(huán)動作。圖5-45所示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動件2(閥桿)按預(yù)期的運動規(guī)律啟閉閥門。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)圖5-46所示為繞線機(jī)中用于排線的凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)繞線軸3快速轉(zhuǎn)動時，經(jīng)齒輪帶動凸輪1緩慢地轉(zhuǎn)動，通過凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅(qū)使從動件2往復(fù)擺動，從而使線均勻地纏繞在繞線軸上。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)圖5-47所示為錄音機(jī)卷帶裝置中的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1隨放音鍵上下移動。放音時，凸輪1處于圖示最低位置，在彈簧6的作用下，安裝于帶輪軸上的摩擦輪4緊靠卷帶輪5，從而將磁帶卷緊。停止放音時，凸輪1隨按鍵上移，其輪廓壓迫從動件2順時針擺動，使摩擦輪與卷帶輪分離，從而停止卷帶。圖5-48為自動送料機(jī)構(gòu)。當(dāng)帶有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動時，通過槽中的滾子，驅(qū)使從動件2作往復(fù)移動。凸輪每回轉(zhuǎn)一周，從動件即從儲料器中推出一個毛坯，送到加工位置。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)從以上所舉的例子可以看出:凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動件和機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。根據(jù)凸輪和從動件的不同形狀和形式，凸輪機(jī)構(gòu)可分類如下。1.按凸輪的形狀分(1)盤形凸輪，是凸輪的最基本形式。這種凸輪是一個繞固定軸線轉(zhuǎn)動并且具有變化半徑的盤形零件，如圖5-45和圖5-46所示。(2)移動凸輪，當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時，凸輪相對機(jī)架作直線運動，這種凸輪稱為移動凸輪，如圖5-47所示。(3)圓柱凸輪，將移動凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪，如圖5-48所示。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動件的形式分(1)尖頂從動件，如圖5-46所示，尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因而能實現(xiàn)任意預(yù)期的運動規(guī)律。但尖頂與凸輪是點接觸，磨損快，所以只宜用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。(2)滾子從動件，如圖5-47和圖5-48所示。為了克服尖頂從動件的缺點，在從動件的尖頂處安裝一個滾子，即成為滾子從動件。滾子和凸輪輪廓之間為滾動摩擦，耐磨損，可以承受較大載荷，所以是從動件中最常用的一種形式。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)(3)平底從動件，如圖5-45所示，這種從動件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面。顯然，它不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸。這種從動件的優(yōu)點是:當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪與從動件間的作用力始終與從動件的平底相垂直，傳動效率較高，且接觸面間易于形成油膜，利于潤滑，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。以上三種從動件都可以相對機(jī)架作往復(fù)直線移動或做往復(fù)擺動。為了使凸輪與從動件始終保持接觸，可以利用重力、彈簧力(如圖5-45、圖5-46及圖5-47)或依靠凸輪上的凹槽(如圖5-48)來實現(xiàn)。上一頁下一頁返回第四節(jié)平面連桿及凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點為:只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便。它的缺點是凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易于磨損，所以通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。上一頁返回第五節(jié)齒輪傳動一、齒輪傳動的應(yīng)用特點齒輪傳動是由齒輪副組成的傳遞運動和動力的一套裝置。如圖5-49所示，當(dāng)一對齒輪相互嚙合工作時，主動輪O1的輪齒(1,2,3,...)，通過嚙合點法向力式Fn的作用逐個地推動從動輪O2的輪齒(1',2',3',..)，使從動輪轉(zhuǎn)動，從而將主動軸的動力和運動傳遞給從動軸。下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動1.傳動比如圖5-49所示的一對齒輪傳動中，設(shè)主動齒輪轉(zhuǎn)速為n1,齒數(shù)為Z1，從動齒輪的轉(zhuǎn)速為n2,齒數(shù)為Z2，則有Z1n1=Z2n2。由此可得一對齒輪的傳動比為(5-10)式(5-10)說明一對齒輪傳動比i12，就是主動齒輪與從動齒輪轉(zhuǎn)速之比，等于其齒數(shù)的反比。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動例5-2有一對齒輪傳動，已知n1=960r/min,齒數(shù)Z1=20,Z2=50，試計算傳動比i12和n2。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動2.應(yīng)用特點齒輪傳動與摩擦傳動、帶傳動和鏈傳動等比較，有如下特點:(1)能保證瞬時傳動比恒定，平穩(wěn)性較好，傳遞運動準(zhǔn)確可靠。(2)傳遞的功率和速度范圍較大。(3)結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，可實現(xiàn)較大的傳動比。(4)傳動效率高，使用壽命長。(5)齒輪的制造、安裝要求較高。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動3.漸開線齒輪嚙合特性漸開線齒輪的輪齒由兩條對稱的漸開線作齒廓而組成，如圖5-50所示。(1)傳動平穩(wěn)性。傳動平穩(wěn)就是瞬時速比不變。從兩齒輪在嚙合傳動時分析可得，

，即傳動比等于角速度之比，與節(jié)圓半徑成反比。而齒輪加工后的節(jié)圓半徑是不變的，所以能保持傳動比恒定不變。也就是說，一對漸開線的輪齒能夠平穩(wěn)嚙合。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動(2)正確嚙合條件。要使一對漸開線齒輪各對輪齒依次正確嚙合傳動，就必須使它們的模數(shù)m1,m2和壓力角α1、α2分別相等。即m1=m2=mα1=α2=α(3)連續(xù)傳動條件。一對齒輪嚙合傳動時，當(dāng)這對輪齒還沒有脫離嚙合以前，后一對輪齒就應(yīng)進(jìn)人嚙合。否則齒輪傳動就會中斷，將產(chǎn)生沖擊。連續(xù)傳動條件為重合度

>1。重合度

表示了同時接觸的輪齒對數(shù)。如

=2，表示任意瞬間有兩

對輪齒同時進(jìn)人嚙合傳動

越大，表示同時進(jìn)人嚙合的輪齒對數(shù)越多，每對輪齒分擔(dān)的載荷越小上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動二、輪系在許多機(jī)械中，為了獲得較大的傳動比和變換轉(zhuǎn)速等原因，通常需要采用一系列互相嚙合的齒輪傳動系統(tǒng)。這種一系列齒輪所構(gòu)成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。1.輪系的分類輪系的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)輪系運轉(zhuǎn)時各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，輪系可分定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩大類。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動(1)定軸輪系:輪系在傳動時各齒輪的軸線位置均固定不動，這種輪系稱為定軸輪系(或普通輪系)，圖5-51(a)所示即為定軸輪系。(2)周轉(zhuǎn)輪系:輪系在傳動時至少有一個齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)，這種輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。圖5-51(b)所示即為周轉(zhuǎn)輪系，圖中齒輪2的軸線繞齒輪1的軸線回轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)輪系在應(yīng)用上具有把兩個運動合成一個運動，或把一個運動分解成兩個運動等特點。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動2.定軸輪系的傳動比及其計算把輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)速之比稱為輪系的傳動比。圖5-52所示為一圓柱齒輪組成的定軸輪系，齒輪1為首輪(主動輪)，齒輪7為末輪(從動輪)。設(shè)輪系中各齒輪的齒數(shù)分別為Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7，各齒輪的轉(zhuǎn)速分別為n1,n2,n3(n3=n2),n4,n5,n6(n6=n5),n7。則輪系的傳動比上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動由此可知，定軸輪系的傳動比等于其各對嚙合齒輪的傳動比之連乘積;或傳動比的大小等于所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比，其正負(fù)號決定于外嚙合齒輪的對數(shù)，奇數(shù)對外嚙合齒輪取負(fù)號，偶數(shù)對外嚙合齒輪取正號。圖5-52中有三對(奇數(shù)對)外嚙合齒輪，故取負(fù)號。說明該輪系首、末兩輪旋轉(zhuǎn)方向相反。根據(jù)以上分析，可以推出定軸輪系傳動比計算的普通公式上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動例5-3如圖5-53所示輪系，已知主動輪1的轉(zhuǎn)速n1的轉(zhuǎn)速n1=280r/min，各齒輪內(nèi)數(shù)分別為Z1=24,Z2=20,Z3=12,Z4=36,Z5=18,Z6=45。求齒輪6轉(zhuǎn)速大小及轉(zhuǎn)向。解:由圖5-53可知此輪系為一定軸輪系，故可根據(jù)式(5-12)進(jìn)行計算。外嚙合齒輪的對數(shù)n=2,設(shè)齒輪6的轉(zhuǎn)速為n6，則上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動三、蝸桿傳動1.蝸桿傳動的組成蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，如圖5-54所示。它們的軸線在空間交錯成90°，通常蝸桿是主動件。常用的蝸桿猶如一梯形螺桿，它的軸向截面如圖5-54(a)所示，呈直邊齒條形(牙形半角為20°)，在垂直于軸線的劉面上為阿基米德螺旋線蝸桿。它是目前應(yīng)用最廣的一種蝸桿。蝸桿與螺桿一樣，有單線、多線，左旋、右旋之分，加工方法也和螺桿的加工方法一樣。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動蝸輪的形狀略如斜齒輪，它的螺旋角刀的大小、方向與蝸桿導(dǎo)程角λ的大小、方向相同(β=λ)。為了改善齒面接觸情況，蝸輪輪齒沿齒寬方向是圓弧形的，如圖5-54(b)所示。蝸輪一般是用與蝸桿形狀相同的滾刀切制的。在主平面內(nèi)，蝸桿的形狀呈標(biāo)準(zhǔn)的直邊齒條形，故蝸輪在主平面內(nèi)的齒形亦為一般的漸開線齒形，如圖5-54所示。上一頁下一頁返回第五節(jié)齒輪傳動上一頁下一頁返回2.蝸桿傳動的傳動比如圖5-55所示，設(shè)蝸桿頭數(shù)為Z1、轉(zhuǎn)速為n1,蝸輪齒數(shù)為Z2，轉(zhuǎn)速為n2，觀察圖中節(jié)點p處時，因蝸桿每轉(zhuǎn)過1周便有Z1個齒經(jīng)過p點，故每分鐘將有n1Z1個齒經(jīng)過p點;同樣地，蝸輪每轉(zhuǎn)1周有Z2個齒