機械與液壓傳動基礎(chǔ)知識

1、機械與液壓傳動 基礎(chǔ)知識,大慶石化建設(shè)公司 四川分公司,第一節(jié) 機械基礎(chǔ)知識,一、齒輪傳動 機器是由原動、傳動、執(zhí)行和控制四個基本部分組成。傳動部分介于原動和執(zhí)行部分之間，是將原動機的運動和動力傳遞分配給執(zhí)行部分的中間裝置，其傳動方式有： （1）機械傳動 （2）液壓傳動 （3）電氣傳動 （4）氣動傳動。 注意：（1）機械傳動是機械設(shè)備中最主要和應用最廣泛 的 一種傳動方式。 （2）機械傳動按傳遞運動和動力的方式分為磨察 傳動和齒合傳動兩類。,（一）齒輪傳動的類型、 特點及要求,1、齒輪傳動的類型 （1）齒輪傳動的概念 利用主從兩齒輪輪齒的相互齒合來傳遞運動和動力的傳動機構(gòu)，用以改變機構(gòu)的速比及

2、運動方向。 （2）齒輪傳動的類型（分類） 根據(jù)齒輪傳動軸的相對位置可分為： A、兩軸平行（見15、16） B、兩軸相交（見14） C、兩軸交叉,根據(jù)牙齒排列方向分為： A：直齒齒輪傳動 B：斜齒齒輪傳動 C：人字齒齒輪傳動 根據(jù)齒輪齒合方式分為： A：外齒輪齒合傳動（見15） B：內(nèi)齒輪齒合傳動（見16） C：齒輪齒合傳動 （見17）,2 、齒輪傳動的特點,（1）齒輪傳動的應用特點 大部分齒輪是用來傳遞旋轉(zhuǎn)運動的， 但也可以把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。 （2）齒輪傳動的性能特點 a、能保證瞬時傳動比恒定，平穩(wěn)性較高。 B、傳遞運動準確可靠。 C、傳遞的功率、速度范圍較大。 d、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，

3、可實現(xiàn)較大的傳動比。 E、傳動效率高，使用壽命長。 F、齒輪制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不 宜傳距較大的場合。（唯一的缺點）,3、齒輪傳動的要求,（1）傳動要平穩(wěn)。 任何瞬間的傳動比保持恒定不變，避免傳動中的噪聲、沖擊和震動。 （2）承載能力強。 要求強度高、耐磨性好、壽命長。,（二）齒輪失效的形式,齒輪傳動失效即齒輪失效。 1、輪齒的折斷。 2、齒面疲勞點蝕。 3、齒面膠合。 4、齒面磨損。 5、塑性變形。,（三）齒輪傳動輪系,1、輪系的概念。 由一系列相互齒合的齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。 2、輪系的分類。 （1）定軸輪系。傳動系統(tǒng)中各齒輪的幾何軸線位置都是固定的的輪系。 （2）周轉(zhuǎn)

4、輪系。在齒輪傳動輪系中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，而是繞另一個齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)。 注意：1、周轉(zhuǎn)輪系由中心輪、行星輪架、行星輪三 種基本構(gòu)件組成。 2、周轉(zhuǎn)輪系分為行星輪系和差動輪系。其中行星輪系在 采掘機械中應用極為廣泛（如采煤機螺旋滾筒最后一 級齒輪傳動。）,二 聯(lián) 接,聯(lián)接的概念：將2個或2個以上的零件連結(jié)成 一體的裝配方式。 聯(lián)接的分類： 根據(jù)聯(lián)接件之間是否存在相對運動，可分為： 動聯(lián)接和靜聯(lián)接。 根據(jù)聯(lián)接后是否可拆，可分為： 可拆聯(lián)接和不可拆 聯(lián)接。 注意：可拆聯(lián)接有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接。 不可拆的聯(lián)接有焊接、鉚接、鉸接或過 盈聯(lián)接。（其中，可拆聯(lián)接應用最廣泛）,過盈聯(lián)

5、接,1、過盈連接的概念：過盈連接是一種以包容件（孔）和被包容件（軸）配合后的過盈來達到緊固連接的一種連接方法。 2、過盈聯(lián)接的特點：過盈連接有對中性好和承載能力強.并能承受一定沖擊力等優(yōu)點,但對配合面的精度要求高,加工和裝拆都比較困難。 3、過盈連接的裝配法： （1）壓入法 可用錘子加墊塊敲擊壓入或用壓力機壓入。 （2）熱脹法 利用物體熱脹冷縮的原理，將孔加熱使孔徑增大，然后將軸裝入孔中。其常用的加熱方法是把孔放入熱水中（80100）或熱油（90320）中進行。 （3）冷縮法 利用物體熱脹冷縮的原理，將軸進行冷卻，待軸縮小后在把軸裝入孔中。常用的冷卻方法是采用干冰和液氮進行冷卻。 4、過盈聯(lián)接

6、的工作原理： 過盈聯(lián)接之所以能傳遞載荷，原因在于零件具有彈性和聯(lián)接具有裝配過盈。裝配后包容件和被包容件的徑向變形使配合面間產(chǎn)生很大的壓力，工作時載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。 注意：當配合面為圓柱面時，可采用壓入法或溫差法（加熱包容件或冷卻被包容件）裝配。當其它條件相同時，用溫差法能獲得較高的摩擦力或力矩，因為它不像壓入法那樣會擦傷配合表面。采用哪一種裝配法由工廠設(shè)備條件、過盈量大小、零件結(jié)構(gòu)和尺寸等決定。,（一）螺紋聯(lián)接,1、螺紋聯(lián)接的概念： 依靠螺紋起作用的聯(lián)接稱為螺紋聯(lián)接。 2、聯(lián)接零件。 （1）螺栓。 (2)雙頭螺柱。 （3）螺釘和緊定螺釘。 （4）螺母。 （5）墊圈。 3、螺紋聯(lián)

7、接的類型。 （1）螺栓聯(lián)接。（見圖18） （2）雙頭螺柱聯(lián)接。（見圖19） （3）螺釘聯(lián)接。（見圖20） （4）緊定螺釘聯(lián)接。（見圖21）,4、螺紋聯(lián)接防松。螺紋聯(lián)接在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。預緊的目的在于曾強聯(lián)接的緊密性和可靠性。聯(lián)接螺紋都能滿足自鎖條件，所以在靜載荷和工作溫度變化不大時，螺紋不會自動松脫。但在沖擊、震動或變載荷的作用下，以及在高溫或溫度變化的情況下，就會使聯(lián)接失去自鎖作用而松脫。 常用的防松脫的方法有： （1）摩擦防松。 a、雙螺母放松 b、彈簧墊圈放松 （2）機械元件防松. a、開口銷與槽型螺母放松（見圖22） b、制動墊圈防松（見圖

8、23） c、串聯(lián)鋼絲防松（見圖24） （3）永久制動防松. a、焊接防松 b、沖邊防松 c、黏結(jié)防松,（二）鍵、銷聯(lián)接,1、鍵聯(lián)接 主要用來聯(lián)接軸和軸上的旋轉(zhuǎn)零件或擺動零件，實現(xiàn)周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵聯(lián)接包括： （1）平鍵聯(lián)接（見圖25) （2）半圓鍵聯(lián)接(見圖26） （3）鍥鍵聯(lián)接 （4）切向鍵聯(lián)接（見圖28） （5）花鍵聯(lián)接。（見圖29） 2、銷聯(lián)接。 銷主要用來固定零件之間的相對位置，也用于軸與轂的聯(lián)接或其他零件的聯(lián)接，并可傳遞不大的載荷。,兩軸相交齒輪傳動,外齒合齒輪傳動,內(nèi)齒合齒輪傳動,齒輪齒條齒合傳動,螺栓聯(lián)接,雙頭螺柱聯(lián)接,螺釘聯(lián)接,緊固螺釘聯(lián)接,開口銷與槽型螺母防松,制動墊片防

9、松,串聯(lián)鋼絲防松,平鍵聯(lián)接,半圓鍵聯(lián)接,普通鍥鍵聯(lián)接,切向鍵聯(lián)接,花鍵聯(lián)接,三、聯(lián)軸器、離合器和制動器,（一）聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器是用來連接兩根軸或軸和回轉(zhuǎn)件，使他們一起回轉(zhuǎn)，傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。（特殊的聯(lián)軸器還具有安全保護功能） 機械聯(lián)軸器的種類： （1）剛性聯(lián)軸器 不能補償兩軸有相對位移的聯(lián)軸器。常用的有凸緣聯(lián)軸器和套筒聯(lián)軸器。 （套筒聯(lián)軸器見圖31） （2）撓性聯(lián)軸器 能補償被連接軸間相對位移的聯(lián)軸器稱為撓性聯(lián)軸器。有無彈性元件聯(lián)軸器和彈性元件聯(lián)軸器兩種。其中無彈性元件聯(lián)軸器分為十字軸式萬向聯(lián)軸器和滑塊聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器分為彈性套住銷聯(lián)軸器（常用于高速、小轉(zhuǎn)矩啟動頻繁和轉(zhuǎn)向經(jīng)常改變的場合）和彈性

10、柱銷聯(lián)軸器（適應于輕載、頻繁啟動、轉(zhuǎn)向常變的場合）（圖見32-35） （3）安全聯(lián)軸器 具有過載安全保護功能的聯(lián)軸器。,套筒聯(lián)軸器,萬向聯(lián)軸器,滑塊聯(lián)軸器,彈性套住銷聯(lián)軸器,彈性柱銷聯(lián)軸器,（二）離合器,1、離合器的概念：從主、從動部分在同軸線上傳遞動力或運動時，具有接合或分離功能的裝置。 2、對離合器的要求： （1）接合、分離、迅速、平穩(wěn)； （2）調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸小。 （3）耐磨性好和有足夠的散熱能力； （4）操作方便省力。 3、離合器的類型：1）牙嵌離合器（見圖37） 2）磨檫離合器（見圖38）,牙嵌離合器,磨檫離合器,（三）制動器,1、制動器的概念：利用磨察阻力矩降低機器運動部件

11、的運轉(zhuǎn)速度或使其停止的裝置。 2、制動器應滿足的要求： 1）能產(chǎn)生足夠的制動力矩。 2）結(jié)構(gòu)簡單，外形緊湊。 3）制動迅速、平穩(wěn)、可靠。 4）制動器零件有足夠的強度和剛度，制動帶、 鼓應具有較高的耐磨性和耐熱性。 5）調(diào)整、維修要方便。 3、制動器的工作狀態(tài)： 1）常閉式。未操縱是處于制動狀態(tài)，當機構(gòu)需要運轉(zhuǎn)時，使 制動器松開。 2）常開式。在未操縱時處于非制動狀態(tài)，當機構(gòu)需要時，才使制動 器制動。,四 軸 承,1、軸承的概念：支持心軸和轉(zhuǎn)軸的部件。 2、軸承的作用：1）支撐軸和軸上的零件。 2）減少旋轉(zhuǎn)軸和靜止軸之 間的磨察和磨損。 3、軸承的分類： 1）根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，分為滑動軸

12、 承和滾動軸承。 2）按其所承受的載荷方向不同，可分為稱受徑向載荷的向心軸承、承受軸向載荷的推力軸承和同時承受徑向和軸向載荷的向心推力軸承。,4、滾動軸承的構(gòu)造。 一般由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架四部分組成。內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈用來和軸承座來裝配。 5、滑動軸承的特點。 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，徑向尺寸小，承載能力大，抗沖擊能力小，能獲得很高的旋轉(zhuǎn)精度，可實現(xiàn)液體潤滑以及能在較惡劣的條件下工作，適用于低速、重載或轉(zhuǎn)速特別高、對軸的支撐精度要求高以及徑向尺寸受限制等部位。,圓柱滾子軸承,圓錐滾子軸承,第二節(jié) 液壓傳動基礎(chǔ)知識,一、液壓傳動原理。 （一）液壓傳動的組成及其優(yōu)缺點 1、液壓傳動的組成。 1

13、）液壓傳動的概念 利用密閉系統(tǒng)中的壓力液體實現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換的傳動稱為液壓傳動。 2）液壓系統(tǒng)的組成：,2）液壓系統(tǒng)的組成： （1）動力元件。將原動機提供的機械能轉(zhuǎn)換成 工作液體液壓能得元件（液壓泵） （2）執(zhí)行元件。將動力元件提供的工作液的壓 力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的元件（液壓缸和液壓 （3）控制元件。通過對液體的壓力、流量和方 向的調(diào)節(jié)、控制以改變 元件的運動速度、 方向和作用力等得元件（各種閥類元件） （4）輔助元件。除動力、執(zhí)行和控制元件以外 的元件（郵箱、管路、接頭、密封、濾油 器、冷卻器等） （5）工作液。液壓系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換和傳遞的介質(zhì)， 同時具有潤滑運動部件和冷卻傳動系統(tǒng)的作用。,3）

14、液壓傳動的優(yōu)缺點 （1）優(yōu)點： a、傳動動力具有靈活性，不受傳遞距離和 方向的限制，可以在很大范圍內(nèi)實現(xiàn)無 極調(diào)速； b、傳遞動力具有可靠性，傳動平穩(wěn)，吸震 能力強，便于實現(xiàn)頻繁換向，易于實現(xiàn)過載 保護； c、防爆等安全性能較好； d、操作簡便，易于采用電氣、液壓聯(lián)動控制以 實現(xiàn)自動化；,（2）缺點。 A、液壓系統(tǒng)存在泄漏、壓力損失，致使液壓 傳動的效率較低。 B、由于泄漏及油液具有一定的可壓縮性，使 傳 動比不能恒定，不實用于傳動比要求嚴 格 的 場合。 C、工作性能與效率受溫度變化影響較大。對液 壓元件的制造工藝較高，成本高。 D、剛性差，易產(chǎn)生震動和噪音。,（二）液壓傳動的特點和基本參數(shù)

15、,1、液壓傳動的特點 （1）液壓系統(tǒng)中力的傳遞靠液體壓力的傳遞 來實現(xiàn) （2）運動速度的傳遞按“容積變化相等”的 規(guī)律進行。,2、液壓傳動的基本參數(shù)。 （1）工作液體的壓力。液壓泵出口的液體壓 力，其大小取決于外載，一般由液流閥 調(diào)定。 （2）流量。單位時間內(nèi)流過的液體體積。,（三）液壓元件的職能符號 液壓系統(tǒng)是由很多不同功能的液壓元件通過管路連接起來構(gòu)成的。,二、液壓元件,（一）液壓泵 1、液壓泵的工作原理和類型 1）液壓泵的工作原理 （1）密封容積的變化是液壓泵實現(xiàn)吸、排液的根本 條件。液壓泵所產(chǎn)生的流量與其密封容積的變化量 與單位時間內(nèi)容積變化的次數(shù)成比例。 （2）具有隔離吸液腔和排液腔

16、（即隔離高壓和低壓的液 體）的裝置。使液壓泵有規(guī)律的吸入和排出工作液。 （3）郵箱內(nèi)德工作液體始終具有不低于一個大氣壓得絕 對壓力，是為了保證液壓泵能從郵箱吸液的必要外 部條件。,2）液壓泵的類型,2、液壓泵的主要參數(shù) （1）排量、流量和容積效率。 排 量：液壓泵主軸每旋轉(zhuǎn)一周所排出的 液體體積。 流 量：液壓泵單位時間內(nèi)所排出的液體 體積。 容積效率：液壓泵的實際排量與理論排量之 比值。,（2）壓力和轉(zhuǎn)速。 1）壓力。液壓泵通常有兩種壓力，即額定壓力和最 大壓力。 額定壓力：泵在額定轉(zhuǎn)速和最大排量下能聯(lián)系運轉(zhuǎn) 的壓力。 最大壓力：泵在短時間內(nèi)超載所允許的極限壓力。 實際工作壓力：液壓泵在工作

17、時所達到的具體壓力 值。 2）轉(zhuǎn)速。液壓泵的轉(zhuǎn)速有額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、最 低轉(zhuǎn)速三種。 額定轉(zhuǎn)速：泵在額定壓力下，連續(xù)長時運轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速。 最高轉(zhuǎn)速：泵在額定壓力下，允許短暫運行的最大轉(zhuǎn)速。 最低轉(zhuǎn)速：允許泵正常運行上網(wǎng)最小轉(zhuǎn)速。,（3）輸出功率、輸入功率和總效率。 輸出功率的計算公式：當液壓泵輸出壓力為P的 實際流量為Q時，其實際輸出功率為： N0=PQ 60 輸入功率：電動機作用在液壓泵主軸上的機械 功率。 總效率：實際輸出功率與輸入功率功率之比。,（二）液壓馬達,1、液壓馬達的特點。 1）液壓馬達應能正、反轉(zhuǎn)運行，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具 有對稱性，而液壓泵是通常是單向旋轉(zhuǎn)的， 結(jié)構(gòu)上沒這一要求。

18、2）液壓泵通常必須自吸能力，為改善吸液性能 和避免出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，通常把吸液口做的比 排液口大，而液壓馬達沒有這一要求。 3）為適應調(diào)速需要，液壓馬達的調(diào)速范圍應足 夠大，特別是對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求； 液壓泵都是在高速運轉(zhuǎn)下穩(wěn)定工作的。 4）由于馬達一般具有背壓，故必須設(shè)置獨立的泄露 口，將馬達的泄露液體引回油箱。,2、液壓馬達的主要性能參數(shù)。 （1）排量 （2）輸入流量 （3）輸出轉(zhuǎn)速 （4）實際輸出扭矩 （5）輸出功率和總效率,（三）液壓缸 液壓缸和油馬達一樣，在液壓系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。,按其結(jié)構(gòu)和作業(yè)方式分為單作用和雙作業(yè)液壓缸。 單作用液壓缸有柱塞式、活塞式、伸縮套筒式。 雙作業(yè)液壓缸有單活塞桿式、雙活塞桿式、伸縮套筒式。,（四）液壓控制閥 又稱液壓閥，可以控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的工作液體的壓力、流量和方向,按照液壓控制閥在在液壓系統(tǒng)中所起的作用分為： （1）壓力控制閥。用來控制工作液體壓力， 一般分為液流閥、順序閥和減壓放出來閥。 （2）方向控制閥。用來控制和改變液壓系統(tǒng) 中液流方向，以實現(xiàn)執(zhí)行元件變換運動 方向的要求。主要有單向閥和換向閥。 （3）流量控制閥。用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)流 量，以實現(xiàn)執(zhí)行元件所要求的運動速度。 主要有節(jié)流閥、調(diào)速閥和分流閥