常用機(jī)械傳動(dòng)裝置【稻香書屋】

1、第二章 常用機(jī)械傳動(dòng)裝置,機(jī)械傳動(dòng)裝置的主要功用是將一根軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給另一根軸，并且可以改變轉(zhuǎn)速的大小和轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)等,1,學(xué)習(xí)幻燈,第一節(jié)帶 傳 動(dòng) 一、帶傳動(dòng)的工作原理和速比 帶傳動(dòng)的工作原理 帶傳動(dòng)是用撓性傳動(dòng)帶做中間體而靠摩擦力工作的一種傳動(dòng)。如圖2-1所示。 是由兩個(gè)帶輪（主動(dòng)從動(dòng)輪）和一根緊繞在兩輪上的傳動(dòng)帶組成，靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種撓性摩擦傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的速比 帶傳動(dòng)的速比計(jì)算公式為： i n1/n2 D2/D1 上式表明，帶傳動(dòng)中的兩輪轉(zhuǎn)速與帶輪直徑成反比,圖2-1 帶傳動(dòng),2,學(xué)習(xí)幻燈,

2、二、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型 帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 1) 可用于兩軸距離較遠(yuǎn)的傳動(dòng)(最大中心距可達(dá)40m)。 2) 帶本身具有彈性，因而可以緩和沖擊和振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)，且無(wú)噪聲。 3) 當(dāng)機(jī)器過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在輪上打滑，能起到對(duì)機(jī)器的保護(hù)作用。 4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝維護(hù)方便，帶損壞后容易更換。 5) 外廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。 6) 由于帶的彈性滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)速比。 7) 由于需要施加張緊力，所以軸及軸承受到的不平衡徑向力較大。 8) 帶的壽命較短。一般2000-3000小時(shí) 摩擦損失較大，傳動(dòng)效率低，一般平帶傳動(dòng)0.94-0.98,V帶0.92-0.97,3,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-2 帶傳動(dòng)的類

3、型 a)平帶傳動(dòng) b) V帶傳動(dòng) c) 圓帶傳動(dòng) d) 同步齒形帶傳動(dòng) 1帶 2帶輪,帶傳動(dòng)的類型 生產(chǎn)中使用的帶傳動(dòng)，有平帶、V帶、圓帶、同步齒形帶等類型(見圖22)，以平帶和V帶使用最多,4,學(xué)習(xí)幻燈,三、V帶及帶輪 V帶的結(jié)構(gòu)和型號(hào) V帶是一種無(wú)接頭的環(huán)形帶，其橫截面的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)生產(chǎn)的普通V帶共分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。Y型V帶的截面積最小，E型的截面積最大。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，V帶的節(jié)線長(zhǎng)度為基準(zhǔn)長(zhǎng)度，以Ld 表示。 普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列如表2-l所示。 1、打滑:一般當(dāng)傳遞的力大于帶輪之間的摩擦力的總和的極限時(shí)（過(guò)載），會(huì)發(fā)生過(guò)載打滑，傳動(dòng)

4、失效。 2、疲勞破壞:傳動(dòng)帶在應(yīng)力的反復(fù)作用下，發(fā)生裂紋，脫層，松散，直至斷裂,5,學(xué)習(xí)幻燈,在進(jìn)行V帶傳動(dòng)計(jì)算和選用時(shí)，可先按下列公式計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld的近似值Ld : Ld 2p(D1D2)/2(D1-D2)/ 4 式中 主、從二帶輪的中心距； D1、D2 主、從二帶輪的基準(zhǔn)直徑(與基準(zhǔn)長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑)。 計(jì)算出 Ld 的值需按表2-1取相近值進(jìn)行圓整，最后便可確定Ld 的標(biāo)準(zhǔn)值,6,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-3 V帶的結(jié)構(gòu) 1包布層 2伸張層 3強(qiáng)力層 4壓縮層,7,學(xué)習(xí)幻燈,表2-l 普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列 (GBll544-1997) (mm,V帶的型號(hào)由帶型和基準(zhǔn)長(zhǎng)度兩部分組成，例如標(biāo)記

5、為Z1400，即表示基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1400mm的Z型V帶,8,學(xué)習(xí)幻燈,帶輪的結(jié)構(gòu) 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成(見圖2-4)。帶輪的輪輻部分有實(shí)心、輻板(或孔板)和橢圓輪輻三種形式,圖2-4 V帶傳動(dòng)的帶輪 1輪緣 2輪輻 3輪轂,9,學(xué)習(xí)幻燈,四、帶傳動(dòng)的張緊裝置 V帶傳動(dòng)常用的張緊裝置有調(diào)距張緊和張緊輪張緊兩種結(jié)構(gòu)： (1) 調(diào)距張緊 如圖2-5、圖2-6所示。 (2) 張緊輪張緊 如圖2-7所示,圖2-5 調(diào)距張緊裝置 1電動(dòng)機(jī) 2滑道 3調(diào)整螺釘,10,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-6 自動(dòng)張緊裝置 1電動(dòng)機(jī) 2擺架,11,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-7 張緊輪緊張裝置,12,學(xué)習(xí)幻燈,第二節(jié) 鏈傳動(dòng) 一、鏈

6、傳動(dòng)及其速比 鏈傳動(dòng)是由兩個(gè)具有特殊齒形的鏈輪和一條撓性的閉合鏈條所組成的(見圖2-8)。它依靠鏈和鏈輪輪齒的嚙合而傳動(dòng),圖2-8 鏈傳動(dòng),13,學(xué)習(xí)幻燈,設(shè)某鏈傳動(dòng)，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為，從動(dòng)鏈輪齒數(shù)為。當(dāng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)過(guò)周，即轉(zhuǎn)過(guò)個(gè)齒時(shí)，從動(dòng)鏈輪就被帶動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)周，即轉(zhuǎn)過(guò)個(gè)齒。 顯然，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)相等，即 z1 n1 = z2 n2 故有 i = n1 / n2 = z2 / z1 上式表明：鏈傳動(dòng)中的兩輪轉(zhuǎn)速和鏈輪齒數(shù)成反比,14,學(xué)習(xí)幻燈,二、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 鏈傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是： 1) 能保證準(zhǔn)確的平均速比。 2) 可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 3) 鉸鏈易磨損，

7、使鏈條的節(jié)距變大，會(huì)造成脫鏈現(xiàn)象。 鏈傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)速比準(zhǔn)確、且兩軸相距較遠(yuǎn)的場(chǎng)合，目前廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、輕工機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、機(jī)床和國(guó)防工業(yè)等部門,15,學(xué)習(xí)幻燈,第三節(jié) 齒輪傳動(dòng) 一、概述 齒輪傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，如圖2-9所示。 1齒輪傳動(dòng)的速比 設(shè)主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為，齒數(shù)為；從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為，齒數(shù)為。每分鐘內(nèi)兩輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)應(yīng)該相等，即 z1 n1 = z2 n2 由此可得一對(duì)齒輪傳動(dòng)的速比為 i = n1 / n2 = z2 / z1 上式表明：在一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，兩輪的轉(zhuǎn)速與它們的齒數(shù)成反比。 通常，一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的速比5，一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)的速比3,16,學(xué)習(xí)幻燈,由圖2-9

8、可見，一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，通過(guò)兩輪中心連線上的節(jié)點(diǎn)P 的二切圓在作無(wú)滑動(dòng)的相互對(duì)滾運(yùn)動(dòng)，此二圓稱為節(jié)圓。設(shè)二節(jié)圓直徑為d1和d2 ，存在如下關(guān)系： i = n1 /n2 = d2 /d1 上式表明，在一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，兩輪的轉(zhuǎn)速與節(jié)圓直徑成反比,17,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-9 齒輪傳動(dòng),18,學(xué)習(xí)幻燈,2齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1）傳動(dòng)速比恒定不變； 2) 傳遞功率范圍較大； 3) 傳動(dòng)效率高(一般效率為O.950.98，最高可達(dá)0.99)； 4) 工作可靠，壽命較長(zhǎng)； 5) 結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小,齒輪傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是： 1) 制造和安裝精度要求較高，而精度較低的齒輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)

9、產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲； 2) 軸間距離較大時(shí)，傳動(dòng)裝置較龐大。 齒輪傳動(dòng)廣泛用于各種機(jī)械中。通常既用于傳遞動(dòng)力，又用于傳遞運(yùn)動(dòng),19,學(xué)習(xí)幻燈,3齒輪傳動(dòng)的類型 按照兩軸相對(duì)位置的不同，齒輪傳動(dòng)可分為三大類：兩軸平行的齒輪傳動(dòng)、兩軸相交的齒輪傳動(dòng)以及兩軸相錯(cuò)的齒輪傳動(dòng)。 常用齒輪傳動(dòng)的分類以及它們的特點(diǎn)見表2-2。 按照防護(hù)方式的不同，齒輪傳動(dòng)又可分為開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng),20,學(xué)習(xí)幻燈,表2-2 常用齒輪傳動(dòng)的分類,21,學(xué)習(xí)幻燈,22,學(xué)習(xí)幻燈,23,學(xué)習(xí)幻燈,照按防護(hù)方式的不同，齒輪傳動(dòng)又可分為開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng),24,學(xué)習(xí)幻燈,二、漸開線齒廓曲線 對(duì)齒輪傳動(dòng)最基本的要求是它的角速比(兩輪

10、角速度的比值1/2 )必須恒定不變。為此，齒輪的輪齒必須選用適當(dāng)?shù)凝X廓曲線。目前生產(chǎn)中已經(jīng)采用的齒廓曲線有漸開線、擺線和圓弧曲線。 漸開線齒輪不僅能滿足傳動(dòng)平衡的基本要求，而且具有易于制造的優(yōu)點(diǎn)，故常用齒輪多為漸開線齒輪。 1漸開線的形成 如圖2-10所示，當(dāng)一直線AB 沿半徑為rb 的圓作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任意一點(diǎn)K 的軌跡CD 稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，rb為基圓半經(jīng)，而AB 稱為漸開線的發(fā)生線,25,學(xué)習(xí)幻燈,2漸開線的性質(zhì)(圖2-10) 1) 發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的線段長(zhǎng)度 等于基圓上被滾過(guò)的一段弧長(zhǎng) ，即 2) 漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓。由此可見，漸開線上各點(diǎn)的曲

11、率半徑是變化的，離基圓越遠(yuǎn)，其曲率半徑就越大，漸開線就越趨平直。 3) 漸開線的形狀決定于基圓的大小。由圖2-1l可見：基圓越小，漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越平直。 4) 基圓內(nèi)無(wú)漸開線,26,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-10 漸開線的形成,27,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-11 基圓對(duì)漸開線形狀的影響,28,學(xué)習(xí)幻燈,3漸開線齒廓的壓力角 如圖2-12所示，漸開線齒廓上任意一點(diǎn) K 的正壓力 F 的方向與漸開線繞基圓圓心 O 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該點(diǎn)速度K 的方向之間所夾的銳角，稱為齒廓在K 點(diǎn)的壓力角，以K 表示,圖2-12 漸開線齒廓的壓力角,29,學(xué)習(xí)幻燈,由圖2-12可知 NOK = K cosK=ON/OK=rb/

12、rk 由式可知，對(duì)同一基圓的漸開線，基圓半徑 rb 是常數(shù)，漸開線上某一點(diǎn) K 的壓力角大小是隨該點(diǎn)至圓心距離 rK 而變的，rK 越小，壓力角越小,在漸開線起始點(diǎn)(基圓上)的壓力角為零,30,學(xué)習(xí)幻燈,三、直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 1漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱及幾何關(guān)系(見圖2-13) (1) 齒頂圓 直徑以 da 表示。 (2) 齒根圓 直徑以 df 表示。 (3) 齒厚與齒槽寬 在任意直徑 dx 的圓周上，齒厚以 sx 表示，齒槽寬以 ex 表示。 (4) 齒距 在任意直徑 dx 的圓周上，齒距以 px 表示。顯然存在如下關(guān)系： px = sx + ex = dx/z,31,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-

13、13 直齒圓柱齒輪各部分的名稱和尺寸,32,學(xué)習(xí)幻燈,5) 分度圓 分度圓是一個(gè)理論圓，無(wú)法直接測(cè)量，其直徑以d 表示。 分度圓上的齒距、齒厚、齒槽寬通常稱為齒輪的齒距、齒厚、齒槽寬，分別以 p 、s 、e 表示。 存在下列關(guān)系 d = pz/ 在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，有 s = e = p/2,33,學(xué)習(xí)幻燈,6) 模數(shù) 以m 表示，定義為 m = p / 因此有 d = mz 模數(shù)是齒輪尺寸計(jì)算中的一個(gè)重要基本參數(shù)。 齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)較大者輪齒較大，分度圓也較大(見圖 2-14)。 模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，我國(guó)制訂的齒輪模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列見課本表2-3,34,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-14 不同模數(shù)的輪齒,35,學(xué)習(xí)

14、幻燈,7) 壓力角 通常說(shuō)的壓力角，指的是分度圓上的壓力角，以 表示。 分度圓上的壓力角規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20和 15。 至此，可得確切而完整的分度圓概念：齒輪上壓力角和模數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓稱為分度圓,36,學(xué)習(xí)幻燈,8) 全齒高、齒頂高、齒根高和頂隙 分別以 h 、ha 、hf 和 c 表示。有如下關(guān)系： h= ha + hf hf = ha + c = ha*m + c*m =(ha* + c* )m 式中 ha*為齒頂高系數(shù)， c*為頂隙系數(shù)。 ha* 和 c* 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，對(duì)正常齒， ha* = 1 ， c*=0 .25 ；對(duì)短齒， ha* = 0.8 ， c* =

15、0.3 。 齒輪頂隙的存在，有利于齒輪傳動(dòng)（見圖2-15）。 (9) 齒寬 以 b 表示,37,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-15 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合,38,學(xué)習(xí)幻燈,表 2-4 標(biāo)準(zhǔn)值齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式 （ ha* = 1 ， c* = 0.25 , 20,39,學(xué)習(xí)幻燈,40,學(xué)習(xí)幻燈,2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng) 為了能正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)，必須滿足以下幾個(gè)條件： (1) 正確嚙合的條件 兩齒輪的模數(shù)、壓力角必須相等。 (2) 連續(xù)傳動(dòng)的條件 在一對(duì)輪齒即將脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒必須進(jìn)入嚙合。 (3) 避免根切和干涉的條件 齒輪的齒數(shù)必須大于或等于17（根切現(xiàn)象見圖2-16,圖2-16 齒廓的

16、根切,41,學(xué)習(xí)幻燈,四、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 斜齒圓柱齒輪簡(jiǎn)稱斜齒輪，其輪齒形狀如圖2-17所示,圖2-17 斜齒與直齒的比較 a）直齒 b）斜齒,42,學(xué)習(xí)幻燈,圖2-18 斜齒輪沿分度圓柱面展開,圖2-18是一斜齒輪沿分度圓柱面的展開圖，其中，角為齒輪的螺旋角。角愈大，則輪齒傾斜愈厲害,43,學(xué)習(xí)幻燈,由圖2-19可見，與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相比較，斜齒輪傳動(dòng)更為平穩(wěn)，承載能力也大為提高。但斜齒輪承受載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加的軸向分力，這是不利的方面,圖2-19 齒輪接觸線 a）直齒輪 b）斜齒輪,44,學(xué)習(xí)幻燈,2錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 一對(duì)錐齒輪用于兩相交軸之間的傳動(dòng)。錐齒輪有直齒和曲線齒兩種形狀的輪齒，直齒錐齒輪應(yīng)用較廣。 錐齒輪的輪齒是均勻分布在圓錐體上的，如圖2-20所示。 錐齒輪的加工和安裝比較困難，齒輪嚙合傳動(dòng)精度和承載能力較低。因此，錐齒輪傳動(dòng)一般用于輕