機械基礎(chǔ)-學(xué)做一體化 課件 任務(wù)五 傳動機構(gòu)的設(shè)計

任務(wù)五傳動機構(gòu)的設(shè)計5.1普通V帶傳動的設(shè)計5.2直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計5.3其他傳動機構(gòu)簡介

一臺完整的機器通常由原動機、工作機(或工作機構(gòu))及傳動裝置組成。工作機靠原動機輸入動力才能工作，但二者直接相連的情況較少。因為在一般情況下，工作機的轉(zhuǎn)速與原動機的轉(zhuǎn)速不相同，而且運動形式也不相同。為此，須在二者之間加入一種裝置，用以傳遞能量并實現(xiàn)能量分配，改變轉(zhuǎn)速和運動形式，這種裝置稱為傳動裝置(或簡稱傳動)。

5.1普通V帶傳動的設(shè)計

5.1.1帶傳動的工作原理及類型帶傳動通常由固連于主、從動軸上的主動帶輪1、從動帶輪2和傳動帶3組成(圖5-1)，靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主、從動輪間的運動和動力傳遞，故按工作原理可分為摩擦帶傳動和嚙合帶傳動兩類。圖5-1帶傳動的組成

摩擦帶按其截面形狀分為平帶、V帶、多楔帶和圓帶等(圖5-2)。平帶的工作面是內(nèi)表面，而V帶的工作面是兩側(cè)面。由于槽面的楔形增壓效應(yīng)，在同樣張緊力的情況下，V帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，因而應(yīng)用較為廣泛。圓帶傳動能力較小，常用于儀器和家用機械中。圖5-2摩擦帶的截面形狀

在嚙合帶傳動中，傳動帶內(nèi)周有一定形狀的等距齒與帶輪上相應(yīng)的齒槽相嚙合，帶與帶輪間無滑動，所以將這種帶傳動稱為同步帶傳動，如圖5-3所示。圖5-3同步帶傳動

帶傳動主要用于兩軸平行且轉(zhuǎn)向相同的場合，這種傳動稱為開口帶傳動(圖5-4)。圖中，兩帶輪軸線間的距離稱為中心距a，帶與兩帶輪接觸弧所對的中心角稱為包角α1和α2，dd1、dd2分別為兩帶輪直徑，設(shè)帶長為Ld0，則圖5-4開口帶傳動

5.1.2帶傳動的特點和應(yīng)用

帶傳動的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、傳動平穩(wěn)、緩沖吸振，過載時打滑以防止其他零件的損壞等。其主要缺點是傳動比不穩(wěn)定、傳動的外形尺寸較大、效率較低、帶的使用壽命較短以及由于帶的張緊面對軸造成較大的壓力等。

5.1.3帶傳動的受力分析與打滑現(xiàn)象

1.帶傳動的正常工作

在帶傳動開始工作前，帶以一定的初拉力F0張緊在兩帶輪上(圖5-5)，帶兩邊的拉力相等(均為F0)。傳遞載荷時，由于帶與帶輪間產(chǎn)生摩擦力，帶兩邊的拉力將發(fā)生變化。繞上主動輪的一邊，拉力由F0增至F1，稱為緊邊(或主動邊)；離開主動輪的一邊，拉力由F0降至F2，稱為松邊(或從動邊)(圖5-5)。兩邊的拉力差稱為帶傳動的有效拉力Fe，也就是帶所傳遞的圓周力，它是帶和帶輪接觸面上摩擦力的總和Ff，即圖5-5帶傳動的受力情況

圓周力F(單位為N)、帶速(單位為m/s)和傳遞功率P(單位為kW)間的關(guān)系為

設(shè)帶的總長在工作中保持不變，則緊邊拉力的增加量等于松邊拉力的減少量，即

將式(5.3)代入式(5.5)，可得

2.帶傳動的打滑

由式(5.4)可知，在帶傳動正常工作時，若帶速v一定，帶傳遞的圓周力F隨傳遞功率的增大而增大，這種變化實際上反映了帶與帶輪接觸面間摩擦力∑Ff的變化。但在一定條件下，該摩擦力有一極限值。因此，帶傳遞的功率也有相應(yīng)的極限值。當(dāng)帶傳遞的功率超過此極限值時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。

3.帶傳動的臨界狀態(tài)

當(dāng)帶傳動出現(xiàn)打滑趨勢時，帶與帶輪接觸面間的摩擦力達(dá)到極限值，這時帶傳遞的圓周力達(dá)到最大值Fmax。此時，緊邊拉力F1與松邊拉力F2間的關(guān)系由柔韌體摩擦的歐拉公式表示，即

式中，f為帶與帶輪間的摩擦系數(shù)；a為包角。

將式(5.6)代入式(5.7)并整理，可得最大圓周力為

由上式可分析影響最大圓周力的因素：

(1)初拉力F0。初拉力F0越大，帶與帶輪間的壓力越大，產(chǎn)生的摩擦力也越大，即最大圓周力越大，帶不易打滑。

(2)包角α。最大圓周力隨包角α的增大而增大，這是因為α越大，帶與帶輪的接觸面越大，因而產(chǎn)生的總摩擦力就越大，傳動能力也越強。一般情況下，因為大帶輪的包角大于小帶輪的包角，所以最大摩擦力的值取決于小帶輪的包角α1。因此，設(shè)計帶傳動時，α1不能過小，對于V帶傳動，應(yīng)使α1≥120°。

(3)摩擦系數(shù)fv。最大圓周力隨摩擦系數(shù)fv的增大而增大，這是因為摩擦系數(shù)越大，摩擦力就越大，傳動能力也越強。而摩擦系數(shù)與帶及帶輪材料、摩擦表面的狀況有關(guān)。不能認(rèn)為帶輪做得越粗糙越好，因為這樣會加劇帶的磨損。

5.1.4帶傳動中的彈性滑動與傳動比

1.帶傳動中的彈性滑動

因為帶是彈性體，所以受拉力作用后會產(chǎn)生彈性變形。設(shè)帶的材料符合變形與應(yīng)力成正比的規(guī)律，由于緊邊拉力大于松邊拉力，所以緊邊的拉應(yīng)變大于松邊的拉應(yīng)變。如圖5-6所示圖5-5帶傳動的受力情況

2.帶傳動的傳動比

由于彈性滑動的影響，將使從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，其降低量用滑動率ε表示，即

設(shè)主、從動輪的直徑分別為dd1、dd2，轉(zhuǎn)速分別為n1、n2，則兩輪的圓周速度分別為

代入并整理得帶傳動的實際傳動比為

滑動率很小(ε≈1%～2%)，一般在計算時可不考慮，故取傳動比為

5.1.5V帶及帶輪

1.?V帶的型號和規(guī)格

V帶分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶、大楔角V帶等十余種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣。下面主要介紹普通V帶。

如圖5-7所示，普通V帶由包布、頂膠、抗拉體和底膠四部分構(gòu)成。包布是V帶的保護(hù)層，由膠帆布制成。頂膠和底膠由橡膠制成，分別承受帶彎曲時的拉伸和壓縮?？估w是承受拉力的主體，有繩芯(圖5-7(a))和簾布芯(圖5-7(b))兩種結(jié)構(gòu)。繩芯V帶結(jié)構(gòu)柔軟，抗彎強度較高；簾布芯V帶抗拉強度較高。目前已采用尼龍、滌綸、玻璃纖維等化學(xué)纖維代替棉簾布和棉線繩作為抗拉體，以提高帶的承載能力。圖5-7普通V帶的結(jié)構(gòu)

普通V帶的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化(GB/T11544—2012)，按截面尺寸自小到大可分為Y、Z、A、B、C、D、E七種帶型，見表5.1。

如圖5-8所示，節(jié)寬bp為帶的節(jié)面(中性面)的寬度，與該寬度相應(yīng)的帶輪槽形輪廓的寬度稱為輪槽基本寬度；輪槽基本寬度處的帶輪直徑稱為帶輪基準(zhǔn)直徑，用d表示；V帶在規(guī)定拉力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的V帶的周線長度稱為基準(zhǔn)長度，用Ld表示。V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，均制成無接頭的環(huán)形帶，其基準(zhǔn)長度和帶長系數(shù)見表5.2。圖5-8節(jié)面和節(jié)寬

2.?V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)

帶輪材料常用鑄鐵(HT150、HT200)，鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為25m/s。速度更高時可采用鑄鋼。為減輕帶輪重量，也可用鋁合金或工程塑料。

如圖5-9所示，帶輪由輪緣、輪轂和輻板(輪輻)等三部分組成。內(nèi)凹形輪緣上制有與V帶根數(shù)相同的輪槽，V帶橫截面的楔角均為40°，但帶在帶輪上彎曲時，由于截面變形將使其楔角變小，為了使膠帶仍能緊貼輪槽兩側(cè)，故將帶輪輪槽楔角規(guī)定為32°、34°、36°和38°四種。圖5-9V帶輪的結(jié)構(gòu)

V帶輪的輪槽截面尺寸見表5.1。輪轂是帶輪內(nèi)圈與軸連接的部分，腹板是輪轂和輪緣間的連接部分。

帶輪的結(jié)構(gòu)形式(見圖5-10)可根據(jù)下列情況選定。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑dd≤(2.5～3)dh(dh為安裝帶輪處軸徑)時，可采用實心帶輪(S型)；dd≤300?mm時，可采用腹板帶輪(P型)或孔板型(H型)；dd＞300?mm時，則采用橢圓輪輻帶輪(E型)。普通V帶的基準(zhǔn)直徑系列見表5.3。其結(jié)構(gòu)尺寸見表5.4。圖5-10帶輪的結(jié)構(gòu)形式

5.1.6普通V帶傳動的設(shè)計步驟

1.普通V帶的選型

普通V帶的七種帶型中，截面越大者，傳動能力也越大。設(shè)計帶傳動時，根據(jù)要求傳遞的功率P，考慮載荷性質(zhì)和每天工作時間的長短，由表5.5查取工作情況系數(shù)K，確定設(shè)計功率Pc。而后，根據(jù)設(shè)計功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖5-11查取V帶的型號。圖中，d1為小帶輪基準(zhǔn)直徑的取值范圍。圖5-11普通V帶選型圖

2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速

帶繞在帶輪上要引起彎曲應(yīng)力，帶輪直徑越小，彎曲應(yīng)力越大。因此在設(shè)計帶傳動時，帶輪直徑不能選得過小，可參考表5.3，使d1≥ddmin；另外，還要根據(jù)表5-7和圖5-11選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1。

選定dd1后，根據(jù)式(5.10)計算帶速v，一般應(yīng)使v在5～25?m/s范圍內(nèi)。

驗算帶速后，相據(jù)所要求的傳動比計算從動輪的基準(zhǔn)直徑dd2?=?i?dd1。，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑(見表5.3)。

3.確定中心距和V帶的基準(zhǔn)長度

根據(jù)結(jié)構(gòu)要求或由式0.7(dd1?+?dd2)?<?a0?<?27(dd1?+?dd2)初定中心距a0，由式(5.2)計算初定V帶的基準(zhǔn)長度Ld0，由表5.2選取接近的基準(zhǔn)長度Ld，最后計算出實際中心距a。

4.驗算小帶輪的包角

由式(5.1)計算小帶輪包角α1，應(yīng)使α1≥120°，若不滿足此條件，可適當(dāng)增大中心距或減小兩帶輪的直徑差，也可在帶輪的外側(cè)加壓帶輪，但這樣做會減少帶的使用壽命。

5.確定帶的根數(shù)

V帶的根數(shù)可按式計算。式中，Pc為設(shè)計功率，[P1]為實際工作條件下單根普通V帶的許用功率，其大小與V帶的型號、材質(zhì)、長度、傳動比、包角等因素有關(guān)，其值可查表5.7。為使V帶受力比較均勻，一組V帶的根數(shù)不宜過多，通常z＜10。圖5-12小帶輪工作圖圖5-13大帶輪工作圖

5.1.7帶傳動的張緊、安裝和維護(hù)

1.帶傳動的張緊

各種材質(zhì)的V帶都不是完全的彈性體，在使用一段時間后會產(chǎn)生殘余拉伸變形，使帶的初拉力降低。為了保證帶的傳動能力，應(yīng)設(shè)法把帶重新張緊，常見的張緊裝置有以下幾種。

1)通過調(diào)整中心距的方法使帶張緊

如圖5-14(a)所示，松開連接螺栓2后，用調(diào)節(jié)螺釘3使裝有帶輪的電動機沿滑軌1移動到所需位置；或用螺桿及調(diào)節(jié)螺母1使電動機繞軸擺動到合適位置，如圖5-14(b)所示。圖5-14定期張緊裝置

2)用張緊輪張緊

若傳動中心距不能調(diào)節(jié)，可采用張緊輪裝置，如圖5-15所示。它靠懸重1將張緊輪2壓在帶上，以保持帶的張緊。通常張緊輪裝在從動邊外側(cè)靠近小帶輪處，以增大小帶輪的包角。圖5-15自動張緊裝置

2.帶傳動的安裝和維護(hù)

(1)安裝帶傳動時，兩軸必須平行，兩帶輪的輪槽必須對準(zhǔn)，否則會加速帶的磨損。

(2)帶傳動一般應(yīng)加防護(hù)罩，以確保安全。

(3)需更換V帶時，同一組V帶應(yīng)同時更換，不能新舊并用，以免長短不一造成受力不均。

(4)膠帶不宜與酸、堿或油接觸；工作溫度不宜超過60°。

(5)安裝V帶時，先將中心距縮小后將帶套入，然后再慢慢調(diào)整中心距，直至張緊。

5.2直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計

5.2.1漸開線直齒圓柱齒輪的齒形、主要參數(shù)和幾何尺寸1.漸開線直齒圓柱齒輪的齒形如圖5-16所示，一直線n-n在一圓周上做純滾動時，直線上任一點K的軌跡，即為圓的漸開線。其中直線N-K為漸開線的發(fā)生線，該圓稱為漸開線的基圓。圖5-16漸開線

漸開線直齒圓柱齒輪的齒廓曲線由四部分組成：齒頂圓弧A'A、漸開線AB、過渡曲線BC和齒根圓弧CC'，如圖5-17所示。其齒形左右對稱、比例合理且均勻分布在齒輪的整個圓周上。圖5-17直齒圓柱外齒輪各部分名稱及其符號

2.主要參數(shù)和幾何尺寸

1)直齒圓柱外齒輪各部分名稱及其符號(圖5-17)

(1)齒頂圓：過齒輪所有齒頂端的圓稱為齒頂圓，其半徑為ra。

(2)齒根圓：過齒輪所有齒槽底的圓稱為齒根圓，其半徑為rf。

(3)分度圓：漸開線齒廓上壓力角為20°處的圓，是齒輪加工、幾何尺寸計算的基準(zhǔn)，其半徑為r。

(4)基圓：形成漸開線齒廓曲線的圓稱為基圓，其半徑為rb。

(5)齒頂高h(yuǎn)a：齒頂圓與分度圓之間的徑向尺寸稱為齒頂高。

(6)齒根高h(yuǎn)f：齒根圓與分度圓之間的徑向尺寸稱為齒根高。

(7)齒高h(yuǎn)：齒頂圓與齒根圓之間的徑向尺寸稱為齒高。

(8)齒距(是弧長)?p：沿分度圓周上所量得相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長稱為齒距。

(9)分度圓齒槽寬e：沿分度圓圓周上所量得齒槽的弧長稱為齒槽寬。

(10)分度圓齒厚s：沿輪齒分度圓圓周上所量得齒槽的弧長稱為齒槽寬。由圖5-16可知，在同一圓周上的齒距等于齒厚與齒槽寬之和，即

2)漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及其符號

(1)齒數(shù)z：齒數(shù)指形狀相同、沿圓周方向均勻分布的輪齒個數(shù)。

(2)壓力角a：指漸開線齒廓某點K的受力方向與運動方向所夾的銳角a。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：漸開線齒廓在分度圓處的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，用a表示，其值為20°。

(3)模數(shù)m：模數(shù)是齒輪幾何尺寸計算的重要參數(shù)。模數(shù)越大，其輪齒尺寸越大，輪齒承載能力越強。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列見表5.8。

5.2.2漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

1.正確嚙合條件

如圖5-18所示，漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合條件為：兩輪的模數(shù)和分度圓壓力角必須分別相等，即圖5-18漸開線齒輪的正確嚙合

2.連續(xù)傳動條件

齒輪連續(xù)傳動的條件是：兩齒輪的實際嚙合線B1B2應(yīng)大于或等于齒輪的基圓齒距Pb。通常把B1B2與Pb的比值ε稱為重合度，即

3.標(biāo)準(zhǔn)中心距

4.傳動比

漸開線齒輪的傳動比等于兩個傳動齒輪的轉(zhuǎn)速之比，也等于兩齒輪齒數(shù)的反比。即

5.2.3圓柱齒輪加工方法和最少齒數(shù)

1.齒輪加工方法

1)仿形法

仿形法所采用成形刀具切削刃的形狀，在其軸向剖面內(nèi)與被切齒輪齒槽的形狀相同。圖5-19所示為用盤狀銑刀切制齒輪的情況。圖5-19盤狀銑刀切制齒輪

2)展成法

展成法是利用齒輪的共軛齒廓互為包絡(luò)的原理來加工齒廓的。用展成法加工齒輪時，常用的刀具有齒輪型刀具(如齒輪插刀)和齒條型刀具(如齒條插刀、滾刀)兩大類。

如圖5-20所示為用齒輪插刀加工齒輪的情況。展成法加工齒輪制造精度高，生產(chǎn)效率較高，但需用專用設(shè)備加工，所以在大批生產(chǎn)中多采用展成法。圖5-20齒輪插刀加工齒輪

2.根切現(xiàn)象與齒輪最少齒數(shù)

如圖5-21所示，用展成法加工齒輪時，有時會出現(xiàn)刀具的頂部切入齒根，將齒根部分漸開線齒廓切去的情況，這種現(xiàn)象稱之為根切。圖5-21根切的產(chǎn)生

切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，為了保證無根切現(xiàn)象，則被切齒輪的最少齒數(shù)為

對于正常齒制齒輪，zmin?=?17，若允許有微量根切，則實際最少齒數(shù)可取14。

5.2.4齒輪常用材料和圓柱齒輪結(jié)構(gòu)

1.齒輪常用材料

常用的齒輪材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼；開式低速傳動時，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵；對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料，如夾布膠木、尼龍等。常用的齒輪材料及其力學(xué)性能列于表5.10。

2.常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式

(1)齒輪軸：當(dāng)圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離x≤(2～2.5)?m時，應(yīng)將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸，如圖5-22(b)所示。圖5-22齒輪軸

(2)實體式齒輪：當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da≤200?mm時，可采用實體式結(jié)構(gòu)，如圖5-22(a)所示。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。

(3)腹板式齒輪：當(dāng)齒輪的齒頂圓da?=?200～500?mm時，可采用腹板式結(jié)構(gòu)，如圖5-23所示。這種結(jié)構(gòu)的齒輪一般多用鍛鋼制造。圖5-23腹板式齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸

(4)輪輻式齒輪：當(dāng)齒輪的齒頂直徑da?>?500?mm時，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)，如圖5-24所示。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常采用鑄鋼或鑄鐵制造。圖5-24輪輻式齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸

5.2.5齒輪傳動的失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則

1.齒輪傳動的失效形式

如圖5-25所示，齒輪傳動的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形五種。盡管各種失效形式產(chǎn)生的原因不同，但由于它們對齒輪工作的影響，實際工作中，應(yīng)采取一些措施減緩或避免失效的發(fā)生，具體措施可查有關(guān)資料。圖5-25齒輪的失效形式

2.齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則

(1)軟齒面(硬度≤350HBS)的閉式齒輪傳動：齒面點蝕是主要的失效形式。在設(shè)計計算時，通常按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再作齒根彎曲疲勞強度校核。

(2)硬齒面(硬度＞350HBS)的閉式齒輪傳動：齒根疲勞折斷是主要失效形式。在設(shè)計計算時，通常按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再作齒面接觸疲勞強度校核。

(3)開式傳動：其主要失效形式是齒面磨損。目前為止尚無成熟的設(shè)計計算方法，通常只能按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再考慮磨損，將所求得的模數(shù)增大10%～20%。

5.2.6標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計

1.輪齒受力分析

如圖5-26所示為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動的受力分析，齒輪1為主動輪，齒輪2為從動輪。其齒廓在節(jié)點C處接觸。若以節(jié)點C作為計算點，不考慮齒面間摩擦力的影響，且認(rèn)為是一對輪齒在嚙合，輪齒間的總作用力Fn將沿著嚙合點的公法線N1N2方向，F(xiàn)n稱為法向力。Fn在分度圓上可分解為兩個分力：圓周力Ft和徑向力Fr。圖5-26輪齒的受力分析

2.齒輪傳動設(shè)計強度理論

1)齒面接觸疲勞強度

齒面接觸疲勞強度計算的目的，是為了防止齒面點蝕失效。

鋼制標(biāo)準(zhǔn)外嚙合圓柱齒輪的齒面接觸強度的校核公式為

鋼制標(biāo)準(zhǔn)外嚙合圓柱齒輪的齒面接觸強度的設(shè)計公式為

式中，σH為齒面接觸應(yīng)力(MPa)；K為載荷系數(shù)，見表5.11；u為齒數(shù)比；

d為齒寬系數(shù)，見表5.12；[σH]為許用接觸應(yīng)力，見表5.10。

公式使用說明和參數(shù)選擇：

(1)大小齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等，即σH1?=?σH2。由于兩輪材料、熱處理不同，導(dǎo)致齒面硬度不同，故[σH1]?≠?[σH2]，校核和設(shè)計時都應(yīng)代入較小值。

(2)如材料組合不全是鋼，式中常數(shù)“671”應(yīng)根據(jù)彈性系數(shù)來修正。

2)齒根彎曲疲勞強度

齒根彎曲疲勞計算的目的，是為了防止輪齒根部的疲勞折斷。

齒根彎曲疲勞強度的校核公式為

齒根彎曲疲勞強度的設(shè)計公式為

式中，YF為齒形系數(shù)，見表5.13；YS為應(yīng)力修正系數(shù)，見表5.13；[σbb]為許用彎曲應(yīng)力，見表5.10。圖5-27小齒輪工作圖圖5-28大齒輪工作圖

5.3其他傳動機構(gòu)簡介

5.3.1鏈傳動1.鏈傳動的組成、工作原理和類型現(xiàn)代機械上廣泛應(yīng)用鏈傳動。如圖5-29所示，鏈傳動由兩軸平行的主動鏈輪1、從動鏈輪2和鏈條3組成，靠鏈輪齒和鏈條鏈節(jié)之間的嚙合傳遞運動和動力。因此，鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動。圖5-29鏈傳動

鏈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，通常應(yīng)用的是傳動鏈，根據(jù)傳動鏈結(jié)構(gòu)的不同又可分為套筒鏈、滾子鏈、彎板鏈和齒形鏈等，如圖5-30所示。圖5-30傳動鏈的類型

2.鏈傳動的特點和應(yīng)用

鏈傳動兼有帶傳動和齒輪傳動的特點。

鏈傳動的主要優(yōu)點：鏈傳動與帶傳動類似，適用于兩軸間距較大的傳動；鏈傳動具有嚙合傳動的性質(zhì)，即沒有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比恒定；鏈傳動傳動力大、效率較高，經(jīng)濟可靠，又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的壓軸力較??；同時鏈傳動可在潮濕、高溫、多塵等惡劣環(huán)境下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動易于安裝，成本低廉。

鏈傳動的主要缺點是由于鏈節(jié)的剛性，鏈條是以折線形式繞在鏈輪上，所以瞬時傳動比不穩(wěn)定，傳動的平穩(wěn)性較差，工作中沖擊和噪音均較大；磨損后鏈節(jié)增大，鏈條會逐漸拉長而變松弛，易發(fā)生跳齒現(xiàn)象，必須使用張緊裝置，故通常只用于平行軸間的傳動。

5.3.2平行軸斜齒圓柱齒輪傳動

前面論述的直齒圓柱齒輪的齒廓形成過程以及嚙合特點，都是在其端面即垂直于齒輪軸線的平面來討論的，而齒輪是有寬度的。因此，將前面所討論的齒廓形成以及嚙合特點的概念必須做進(jìn)一步的深化。從幾何的觀點看，無非是點→線、線→面、面→體。因此，漸開線曲面的形成可以如下敘述：發(fā)生面S沿基圓柱做純滾動，發(fā)生面上任意一條與基圓柱母線NN'?平行的直線KK'?在空間所走過的軌跡即為直齒輪的齒廓曲面，如圖5-31所示。圖5-31直齒漸開線曲面的形成

斜齒圓柱齒輪的齒廓曲面與直齒圓柱齒輪相似，如圖5-32所示，即發(fā)生面沿基圓柱做純滾動，發(fā)生面上任意一條與基圓柱母線NN'?成一傾斜角βb的直線KK'?在空間所走過的軌跡為一個漸開線螺旋面，即為斜齒圓柱齒輪的齒廓曲面，βb稱為基圓柱上的螺旋角。5-32斜齒漸開線曲面的形成

一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時，斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入和脫離嚙合的，如圖5-33(b)所示，斜齒輪齒廓接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，當(dāng)其齒廓前端面脫離嚙合時，齒廓的后端面仍在嚙合中，載荷在齒寬方向上不是突然加上及卸下，其嚙合過程比直齒輪長，同時嚙合的齒輪對數(shù)也比直齒輪多，即其重合度較大。因此斜齒輪傳動工作較平穩(wěn)、承載能力較強、噪聲和沖擊較小，適用于高速、大功率的齒輪傳動。圖5-33齒輪嚙合的接觸線

5.3.3直齒錐齒輪傳動

錐齒輪用于傳遞兩相交軸的運動和動力，其傳動可看成是兩個錐頂共點的圓錐體相互做純滾動，如圖5-34所示。圖5-34直齒圓錐齒輪傳動

5.3.4蝸桿傳動

1.蝸桿傳動的組成和特點

蝸桿傳動用于在交錯軸間傳遞運動和動力。如圖5-35所示，蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件，通常交錯角為90°。蝸桿傳動廣泛用于各種機械和儀表中，常用作減速，僅少數(shù)機械，如離心機、內(nèi)燃機增壓器等，蝸輪為主動件，用于增速。圖5-35蝸桿傳動

蝸桿傳動具有以下優(yōu)點：傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，無噪音，具有自鎖性。其主要缺點：蝸桿傳動效率較低，一般效率只有0.7～0.9；發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。

2.蝸桿傳動和類型和應(yīng)用

根據(jù)蝸桿形狀的不同可分為圓柱蝸桿傳動(圖5-36(a))、環(huán)面蝸桿傳動(圖5-36(b))和錐面蝸桿傳動(圖5-36(c))。圖5-36蝸桿傳動的類型

5.3.5凸輪傳動機構(gòu)

1.凸輪機構(gòu)的組成和特點

凸輪機構(gòu)主要由凸輪(原動件)、從動件和機架組成。凸輪與從動件以點或線相接觸構(gòu)成高副，所以又稱為高副機構(gòu)。凸輪機構(gòu)可以將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動或移動轉(zhuǎn)換為從動件連續(xù)或不連續(xù)地移動或擺動。

2.凸輪機構(gòu)的類型及應(yīng)用