《城市軌道交通機械基礎(chǔ)》 課件 項目6 常用機械傳動認知

項目6常用機械傳動認知《城市軌道交通機械基礎(chǔ)》目Content任務(wù)1 齒輪傳動認知1錄2 任務(wù)2 帶傳動和鏈傳動認知01任務(wù)1齒輪傳動認知任務(wù)1任務(wù)描述齒輪傳動是利用齒輪副來傳遞運動和動力的一種機械傳動，具有傳遞功率大（可達100

000

kW以上）、速度范圍廣（圓周速度可從很低到300

m/s）、效率高（0.94～0.98）、工作可靠、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種機械傳動，在軌道交通車輛、汽車變速器等機械中被普遍應(yīng)用。本任務(wù)主要認識齒輪傳動。任務(wù)目標(biāo)能舉例說明常用齒輪傳動的應(yīng)用；能熟知漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù)；能運用公式計算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸；能闡述齒輪傳動的安裝與維護方法。一、齒輪傳動的類型及應(yīng)用二、漸開線齒輪傳動三、其他類型齒輪傳動四、齒輪傳動的安裝與維護任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)1齒輪傳動由主動輪和從動輪組成，靠主動輪齒和從動輪齒的相互嚙合來傳遞運動和動力。（一）齒輪傳動的類型齒輪傳動的類型很多，常見的齒輪傳動如下圖所示。齒輪傳動分類齒輪傳動常見類型一、齒輪傳動的類型及應(yīng)用任務(wù)1（二）齒輪傳動的應(yīng)用1.傳動比齒輪傳動的傳動比是主動齒輪轉(zhuǎn)速與從動齒輪轉(zhuǎn)速之比，也等于兩齒輪齒數(shù)之反比。計算公式如下：式中，n1、n2為主、從動輪的轉(zhuǎn)速，r/min；z1、z2為主、從動輪齒數(shù)。任務(wù)12.

應(yīng)用特點齒輪傳動的優(yōu)點有：321 齒輪傳遞的功率和速度范圍很大。齒輪傳動屬嚙合傳動，齒輪齒廓為特定曲線，瞬時傳動比恒定，且傳動平穩(wěn)、可靠。齒輪傳動效率高，使用壽命長。4齒輪種類繁多，可以滿足各種傳動形式的需要。213齒輪安裝要求較高。齒輪傳動的缺點有：運轉(zhuǎn)過程中有振動、沖擊和噪聲。不能實現(xiàn)無級變速。4不適宜用在中心距較大的場合。任務(wù)1（三）齒輪傳動的基本要求齒輪傳動應(yīng)滿足下列兩項基本要求：1傳動平穩(wěn)即要求瞬時傳動比恒定不變，否則主動輪勻速轉(zhuǎn)動而從動輪轉(zhuǎn)速時快時慢，會引起沖擊、振動和噪聲，影響傳動質(zhì)量。2具有足夠的承載能力和使用壽命齒輪要有足夠的強度和剛度，以傳遞較大的動力，并且還要有較長的使用壽命及較小的結(jié)構(gòu)尺寸。任務(wù)1能滿足瞬時傳動比恒定要求的齒廓曲線有很多，但實際上由于輪齒的加工、測量、強度等方面的原因，可選用的齒廓曲線僅有漸開線、擺線、圓弧線、拋物線等，其中漸開線齒廓應(yīng)用最廣。（一）漸開線一條動直線沿著一固定的圓做純滾動時，此動直線上任一點K的運動軌跡CK稱為漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開線的發(fā)生線，如右圖所示。漸開線的形成二、漸開線齒輪傳動任務(wù)1漸開線齒輪就是以同一個基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪，如下圖所示。漸開線齒廓漸開線齒廓嚙合能保持瞬時傳動比的恒定，且具有傳動的可分離性，即使安裝時兩輪中心距有一些變化，其傳動比一定不變，它給制造和安裝帶來極大的方便，也是漸開線齒輪得到廣泛應(yīng)用的原因之一。任務(wù)1（二）漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動1.

標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱下圖所示為標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，輪齒各部分的名稱及符號表示如下：任務(wù)1012）齒厚：一個齒的兩側(cè)端面齒廓之間的弧長稱為齒厚，用s來表示。3）齒距：兩個相鄰而同側(cè)的端面齒廓之間的弧長稱為齒距，用p表示。4）齒頂圓：由輪齒頂部所確定的圓稱為齒頂圓，其直徑用da表示。5）齒根圓：齒槽底部所確定的圓稱為齒根圓，其直徑用df表示。6）分度圓：在齒頂圓與齒根圓之間，取一個圓作為計算齒輪各部分尺寸的基準(zhǔn)，稱為分度圓，其直徑和半徑分別用d和r表示。06050403021）齒槽及齒槽寬：相鄰兩輪齒之間的空間稱為齒槽，一個齒槽的兩側(cè)齒廓之間的弧長稱為齒槽寬，用e表示。任務(wù)12.

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)1）齒數(shù)z形狀相同，沿圓周方向均勻分布的輪齒個數(shù)，稱為齒數(shù)，用z表示。2）模數(shù)m模數(shù)是指齒距p除以圓周率π所得的商，即m

=

p

/π?，F(xiàn)今齒輪模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。齒數(shù)相等的齒輪，模數(shù)越大，齒輪尺寸就越大，輪齒也越大，承載能力就越大。3）壓力角齒輪壓力角，是指齒廓漸開線在分度圓處的壓力角α。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：分度圓處的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，標(biāo)準(zhǔn)值為20°。010203任務(wù)13.

幾何尺寸計算模數(shù)、齒數(shù)和壓力角是漸開線齒輪的三個主要參數(shù)，齒輪的幾何尺寸和齒形都與這些參數(shù)有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的尺寸計算見右表。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算任務(wù)14.

漸開線直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件因此，正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，并等于標(biāo)準(zhǔn)值20°。1正確嚙合條件一對直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是要求它們的模數(shù)、齒形角分別相等，即2連續(xù)傳動條件前一對輪齒尚未結(jié)束嚙合，后繼的一對輪齒已進入嚙合狀態(tài)。任務(wù)1（一）斜齒圓柱齒輪傳動齒線為螺旋線的圓柱齒輪稱為斜齒圓柱齒輪，簡稱斜齒輪，如下圖所示。（a）（b）斜齒圓柱齒輪三、其他類型齒輪傳動任務(wù)1斜齒圓柱齒輪傳動時，輪齒的接觸線先由短變長，再由長變短，承載能力大，可用于大功率傳動。由于輪齒上的載荷逐漸增加，逐漸卸掉，承載和卸載平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲小，使用壽命長，適用于高速重載的場合。斜齒圓柱齒輪傳動的相關(guān)參數(shù)主要有螺旋角和旋向。在斜齒圓柱齒輪分度圓柱面上，螺旋線的切線與通過切點的圓柱面直母線之間所夾的銳角稱為螺旋角，用β表示。按螺旋角方向的不同，斜齒圓柱齒輪分為左旋和右旋兩種。判別旋向時，將斜齒圓柱齒輪的軸線豎直放置，側(cè)輪齒方向由左向右上升為右旋，反之為左旋，如下圖所示。旋向判別斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件：兩齒輪的法向模數(shù)和法向齒形角分別相等，并且兩齒輪螺旋角的大小相等且旋向相反。任務(wù)1（二）直齒錐齒輪傳動（見右圖）分度曲面為圓錐面的齒輪稱為錐齒輪，它是輪齒分布在圓錐面上的齒輪，當(dāng)其齒向線是分度圓錐面的直母線時稱為直齒錐齒輪。直齒錐齒輪傳動直齒錐齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力強，特別在高速重載下更為明顯，但傳動時有軸向力。錐齒輪傳動用于空間兩相交軸之間的傳動，一般多用于兩軸垂直相交成90°的場合。直齒錐齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪大端的模數(shù)和齒形角分別相等。任務(wù)1（三）蝸桿傳動（見右圖）。蝸桿傳動蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力，通常兩軸空間垂直交錯成90°蝸桿傳動中蝸桿外形像根螺桿，它相當(dāng)于一個齒數(shù)很少，分度圓柱直徑較小的螺旋齒圓柱齒輪，而蝸輪類似于斜齒圓柱齒輪。常用的蝸桿是阿基米德蝸桿，其軸面齒廓為直線。在蝸桿傳動的中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的嚙合相當(dāng)于圓柱齒輪和齒條的嚙合。蝸桿傳動一般以蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。蝸桿轉(zhuǎn)速n1與蝸輪轉(zhuǎn)速n2之比稱為蝸桿傳動的傳動比，以i12表示。由于蝸桿的頭數(shù)（齒數(shù)）很少，通常z1=1～4，所以蝸桿傳動的傳動比可以達到很大。在動力傳動中，一般i12=8～80，在分度機構(gòu)中i12可達1

000。蝸桿單級傳動能獲得較大的傳動比，并且結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲小，但傳動時蝸桿軸向力較大，齒面摩擦大，傳動效率較低，尤其具有自鎖性時，效率低于50%。任務(wù)1蝸桿、蝸輪旋向的判定見下表。蝸桿、蝸輪旋向的判定任務(wù)1蝸桿傳動中蝸輪轉(zhuǎn)向的判定見下表。蝸輪轉(zhuǎn)向的判定任務(wù)1（一）齒輪傳動的安裝為了保證齒輪傳動的正常工作，首先必須正確安裝齒輪。在安裝齒輪時，要保證兩軸線的平行度和中心距正確，并保證規(guī)定的齒側(cè)間隙，安裝和運行時應(yīng)注意以下幾個方面。四、齒輪傳動的安裝與維護安裝。齒輪、軸承、鍵等零件安裝在軸上，注意固定和定位都應(yīng)符合技術(shù)要求。使用一對新齒輪，先做磨合運轉(zhuǎn)，即在空載及逐步加載的方式下，運轉(zhuǎn)十幾小時至幾十小時，然后清洗箱體，更換新油，才能使用。檢查。采用涂色法檢查齒面接觸情況，若色跡處于齒寬中部，且接觸面積較大，說明裝配良好。若接觸面積過小或接觸部位不合理，則會使載荷分布不均。通?？赏ㄟ^調(diào)整軸承座位置、修理齒面等方法解決。監(jiān)控。通過看、摸、聽，監(jiān)視有無超常溫度、異常響聲、振動等不正常現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)及時檢查加以解決，禁止其“帶病工作”。對高速、重載或重要場合的齒輪傳動，可采用自動監(jiān)測裝置，對齒輪運行狀態(tài)的信息搜集處理、故障診斷、報警等，實現(xiàn)自動控制，確保齒輪傳動的安全、可靠。裝防護罩。對于開式齒輪傳動，應(yīng)裝防護罩，防止灰塵、切屑等雜物侵入齒面，加速齒面磨損，同時保護人身安全。任務(wù)1（二）齒輪傳動的維護使用齒輪傳動時，在啟動、加載、卸載及換擋的過程中應(yīng)力求平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊載荷，以防引起斷齒等故障。經(jīng)常檢查潤滑系統(tǒng)的狀況，如潤滑油量、供油狀況、潤滑油質(zhì)量等，按照使用規(guī)則定期更換或補充規(guī)定牌號的潤滑油。注意監(jiān)視齒輪傳動的工作狀況，如有無不正常的聲音或箱體過熱現(xiàn)象。潤滑不良和裝配不符合要求是齒輪失效的重要原因，聲響監(jiān)測和定期檢查是發(fā)現(xiàn)齒輪損傷的主要方法。12302任務(wù)2帶傳動和鏈傳動認知任務(wù)2任務(wù)描述在軌道交通、汽車、農(nóng)機等各種機械傳動系統(tǒng)中，帶傳動和鏈傳動因具有結(jié)構(gòu)簡單、制造和安裝精度要求不高、維護方便等優(yōu)點，而受到廣泛應(yīng)用。本任務(wù)主要是認識帶傳動和鏈傳動。任務(wù)目標(biāo)能闡述帶傳動和鏈傳動的特點；能講解普通V帶和帶輪的標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)；能講解滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)；能正確安裝維護V帶傳動和鏈傳動。一、帶傳動二、鏈傳動三、V帶傳動和鏈傳動的安裝與維護任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)2（一）帶傳動的組成、原理和類型帶傳動由固聯(lián)于主動軸上的主動帶輪1，固聯(lián)于從動軸上的從動帶輪2和張緊在兩帶輪上的封閉環(huán)形帶3組成（見下圖）。當(dāng)原動機驅(qū)動主動帶輪回轉(zhuǎn)時，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），拖動從動帶輪一起回轉(zhuǎn)，并傳遞一定的運動和動力。根據(jù)傳動原理不同，帶傳動可分為摩擦型和嚙合型兩大類。大多數(shù)帶傳動屬于摩擦型帶傳動，當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠帶與帶輪表面間的摩擦力驅(qū)動從動輪轉(zhuǎn)動，從而傳遞運動和動力。摩擦型帶傳動屬于有中間撓性件的摩擦傳動。（a）摩擦型帶傳動

（b）嚙合型帶傳動1—帶輪（主動輪）；2—帶輪（從動輪）；3—撓性帶。帶傳動的基本組成一、帶傳動任務(wù)2根據(jù)帶的截面形狀，可分為平帶傳動、V帶傳動、圓形帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等。平帶的橫截面為扁平矩形，其工作面是與輪面相接觸的內(nèi)表面，如下圖所示。平帶任務(wù)2V帶（見下圖）的橫截面為等腰梯形，其工作面是與輪槽相接觸的兩側(cè)面，而V帶與輪槽槽底并不接觸。由于輪槽的楔形效應(yīng)，初拉力相同時，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，故具有較大的牽引能力。V帶任務(wù)2多楔帶（見下圖）是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動帶。多楔帶能傳遞的功率更大，且能避免多根V帶長度不等而產(chǎn)生傳力不均的缺點，適用于傳遞功率較大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。多楔帶圓形帶的橫截面為圓形，只用于小功率傳動，如右圖所示。圓形帶任務(wù)2任務(wù)2（二）V帶傳動V帶傳動是由一條或數(shù)條V帶和V帶帶輪（見下圖）組成的摩擦傳動。V帶帶輪V帶任務(wù)2V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶、汽車V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣。普通V帶為無接頭的環(huán)形帶，由抗拉體、頂膠、底膠和包布組成，如下圖所示。V帶現(xiàn)今普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸從小到大可分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號。Y型V帶截面尺寸最小，E型

V帶截面尺寸最大。普通V帶標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長度和標(biāo)記號組成，例如：任務(wù)2（三）V帶輪普通V帶輪最常用的材料是灰鑄鐵。帶速v≤25

m/s時，可用HT150；帶速v=25～30

m/s時，可用HT200；當(dāng)v>35m/s時，可用鑄鋼制造。傳遞功率較小時，可用鑄鋁或工程塑料。V帶輪由輪緣、輻板（或輪輻）和輪轂三部分組成。輪緣為帶輪外圈環(huán)形部分，輪緣上有輪槽。輪轂是帶輪與軸配合部分。輻板（或輪輻）是帶輪用于聯(lián)接輪緣和輪轂的部分，如下圖所示。V帶輪結(jié)構(gòu)任務(wù)2（四）同步帶同步帶是以鋼絲為抗拉體，外面包覆聚氨酯或橡膠而組成。它是橫截面為矩形、帶面具有等距橫向齒的環(huán)形傳動帶（見下圖）。帶輪輪面也制成相應(yīng)的齒形，工作時靠帶齒與輪齒嚙合傳動。由于帶與帶輪無相對滑動，能保持兩輪的圓周速度同步，故稱為同步帶傳動。同步帶傳動任務(wù)2但同步帶制造和傳動安裝精度要求高、成本高，故主要用于要求傳動比準(zhǔn)確的中、小功率傳動中，如計算機、錄音機、磨床和紡織機械等。020103結(jié)構(gòu)緊湊；傳動比恒定；效率較高，約為0.98；04由于帶薄而輕、抗拉體強度高，故帶速可達40

m/s，傳動比可達10，傳遞功率可達200

kW。同步帶傳動具有以下優(yōu)點：任務(wù)2（一）鏈傳動概述鏈傳動是一種用途廣泛的機械傳動，由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條組成（見下圖），以鏈作中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動力。1—主動鏈輪；2—從動鏈輪；3—環(huán)形鏈條鏈傳動二、鏈傳動任務(wù)2鏈傳動與其他傳動相比，有以下優(yōu)點：（2）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；（4）與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低；（1）與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；（3）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。（5）中心距較大時，其傳動結(jié)構(gòu)簡單。0104030205任務(wù)2任務(wù)2（二）鏈傳動的類型鏈的種類很多，按用途不同可分為傳動鏈、起重鏈和輸送鏈三類。起重鏈主要用在起重機械中提升重物。輸送鏈主要用在各種輸送裝置和機械化裝卸設(shè)備中，用于輸送物品。在一般機械傳動裝置中，應(yīng)用廣泛的是傳動鏈。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，傳動鏈又可分為：套筒鏈、滾子鏈、彎板鏈、齒形鏈等（見右圖），其中應(yīng)用廣泛的是滾子鏈。滾子鏈套筒鏈彎板鏈齒形鏈傳動鏈類型任務(wù)2滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比，但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多，一般不超過4排。滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接，構(gòu)成內(nèi)、外鏈節(jié)，滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合，動聯(lián)接，如下圖所示?，F(xiàn)今滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩種系列，常用的是A系列。其標(biāo)記為：任務(wù)2例如：08A-1×88 GB

1243.2—83，表示A系列、節(jié)距12.7

mm、單排、88節(jié)的滾子鏈。滾子鏈結(jié)構(gòu)任務(wù)2（一）V帶傳動的安裝、張緊與維護1.

V帶的安裝三、V帶傳動和鏈傳動的安裝與維護030201

兩V帶輪安裝軸線應(yīng)平行，兩帶輪相對的V形槽的對稱面應(yīng)重合，否則，會加劇帶

的磨損，甚至脫落。套裝V帶時不得強行撬入，應(yīng)先將中心距縮小，待V帶進入輪槽后再張緊。新舊帶不得同組混裝使用。一根帶損壞，應(yīng)全部更換。2.

V帶的張緊帶傳動須保持在一定的張緊力狀態(tài)下工作，長期張緊會使帶產(chǎn)生永久變形而松弛，導(dǎo)致張緊力減小，傳動能力下降，因此帶傳動要控制和及時地調(diào)整張緊力。常用的控制和調(diào)整張緊力的方法是：調(diào)節(jié)中心距和使用張緊輪。任務(wù)2當(dāng)帶傳動的中心距可調(diào)時，增大中心距，使帶張緊，調(diào)節(jié)中心距的張緊裝置有以下兩類。1）定期張緊裝置（見下圖）定期張緊裝置又有移動式和擺動式。移動式定期張緊裝置通過調(diào)整螺母、螺釘調(diào)節(jié)中心距，適用于中心距水平布置或傾斜不大的場合。對于中心距垂直布置或接近垂直的傳動，可用擺動式定期張緊裝置通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整擺架的位置，將帶張緊。圖6-23 定期張緊裝置任務(wù)22）自動張緊裝置（見下圖）利用電動機和擺架的自重使擺架順時針旋轉(zhuǎn)，將帶自動張緊。自動張緊方法常用于小功率傳動。自動張緊裝置任務(wù)2中心距不可調(diào)時，可采用張緊輪張緊裝置。張緊輪一般應(yīng)布置在松邊的內(nèi)側(cè)并盡可能靠近大帶輪，以免過多地減小小帶輪包角和使帶反向彎曲而降低壽命，如下圖所示。張緊輪張緊裝置任務(wù)23.

V帶的維護新帶運行24～48

h后應(yīng)進行一次例行檢查和調(diào)整初拉力。為了保證安全，帶傳動裝置應(yīng)加防護罩。由于V帶是橡膠制品，應(yīng)避免陽光直曬和與酸、堿、油、有機溶劑等接觸。（二）鏈傳動的布置、張緊和潤滑為了達到預(yù)期的工作要求，應(yīng)該對鏈傳動進行合理布置、安裝、張緊和正確使用維護。1.

鏈傳動的布置鏈傳動的兩軸