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常见的传动机构 主讲人 王友宾 时间 2014年6月19号 一 概述 1 1常见机械传动的分类 常见的机械传动按传力方式分 可分为摩擦传动 啮合传动 摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等 啮合传动可分为齿轮传动 涡轮蜗杆传动 链传动等等 按传动比又可分为定传动比和变传动比传动 1 2作用 减速或增速 工作机速度往往和原动机速度不一致 利用传动装置可以达到改变速度的目的 调速 许多工作机的速度需要根据工作要求进行调整 而依靠原动机直接调速往往不经济 甚至不可能 而利用传动装置可以很方便的进行调速 改变运动形式 原动机的输出形式常为等速回转运动 而工作机要求的运动形式是多种多样的 靠传动装置可以实现运动形式的改变 d 增大转矩 工作机需要的转矩往往是原动机输出转矩的几倍或几十倍 通过减速传动装置可实现增大转矩的要求 e 动力和传动的传递 原动机有时距离工作机距离较远 需要传动装置进行中间传动 f 动力和传动的分配 一台原动机有时要带动若干台不同转速 不同载荷的工作机 这是传动装置可以起到分配动力和运动的作用 皮带传动是由主动轮 从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成 由于张紧 在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力 当主动轮旋转时 借摩擦力带动从动轮旋转 这样就把主动轴的动力传给从动轴 二 带传动 摩擦型 皮带传动的特点 a 可用于两轴中心距离较大的传动 b 皮带具有弹性 可缓冲和冲击与振动 使传动平稳 噪声小 c 当过载时 皮带在轮上打滑 可防止其它零件损坏 d 结构简单 维护方便 e 由于皮带在工作中有滑动 故不能保持精确的传动比 外廓尺寸大 传动效率低 皮带寿命短 f 由于带传动中存在 弹性滑动 现象 故带传动的传动比是一个近似值 带传动的截面结构形式 按截面的形状分为平带 V形带 三角带 圆形带 多楔带传动等 三 链传动 链传动是一种挠性传动由两个具有特殊齿形的的齿轮和一条闭合的链条所组成 工作时主动连轮的齿与链条的链节相啮合带动与链条相啮合的从动链轮传动 链传动的特点 a 能保证较精确的传动比 和皮带传动相比较 但不能保持恒定的瞬间传动比 b 可以在两轴中心距较远的情况下传递动力 与齿轮传动相比 c 只能用于平行轴间的同向传动 不能反向 d 链条磨损后 链节变长 容易产生脱链现象 常用链条有滚子链 齿形链等滚子链可以做成多排 排数越多 传动能力越大 链条 链轮 链轮的齿形应保证链节能平稳而自由的进入和退出齿合 并便于加工小直径的链轮为实心中等直径的链轮为孔板式大直径的链轮为组合式 组合式链轮磨损后可更换 四 齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成 依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力 a 能保证传动比稳定不变 b 能传递很大的动力 c 结构紧凑 效率高 d 制造和安装的精度要求较高 e 当两轴间距较大时 采用齿轮传动就比较笨重 齿轮传动的特点 齿轮传动的分类 a 用于平行轴传动的齿轮机构 b 用于相交轴间的锥齿轮机构 c 用于交错轴间的齿轮机构 齿轮传动 基本要求 瞬时传动比必须保持相对的恒定传动平稳就是要求齿轮传动的瞬时传动比不变 否则当主动轮以等角速度回转时 从动轮的角速度为变量 因而产生惯性力 就产生了附加动载荷 从而引起冲击 振动和噪声 故齿轮要满足一定的规律 即齿廓啮合基本定律 齿廓啮合基本定律 齿廓啮合基本定律 为保证齿轮传动的瞬时传动比恒定不变 则两轮不论在何处接触 过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点 定点 称为节点 分别以 1 2为圆心 过节点 所作的两个相切的圆称为节圆 N1N2称为啮合线 啮合线与两节圆公切线之间的夹角 称为啮合角 齿廓啮合定律制出的齿廓曲线主要有渐开线 摆线和圆弧线三种 近年来还开发出变态摆线和抛物线齿廓 其中渐开线齿廓易于制造 便于安装 应用最为广泛 直齿圆柱齿轮 a 齿数ZP Z 周长 db 模数mm P c 分度圆压力角 标准值20 d 齿顶高系数ha 1 顶隙系数c 0 25 齿轮轮齿的失效形式 a 轮齿折断轮齿折断有多种形式 在正常情况下 主要是齿根弯曲疲劳折断 因为在轮齿受载时 齿根处产生的弯曲应力最大 再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用 当轮齿重复受载后 齿根处就会产生疲劳裂纹 并逐步扩展 致使轮齿疲劳折断 b 齿面磨损在轮传动中 齿面随着工作条件的不同会出现不同的磨损形式 例如当啮合齿面间落入磨料性物质 如砂粒 铁屑等 时 齿面即被逐渐磨损而至报废 这种磨损称为磨粒磨损 是开式齿轮传动的主要失效形式之一 c 齿面点蚀点蚀就是齿面材料变化着的接触应力作用下 由于疲劳而产生的麻点状损伤现象 在润滑良好的闭式齿轮传动中 常见的齿面失效形式多为点蚀 d 齿面胶合对于高速重载的齿轮传动 如航空发动机减速器的主传动齿轮 齿面间的压力大 瞬间温度高 润滑效果差 当瞬时温度过高时 相啮合的两齿面就会发生粘在一起的现象 由于此时两齿面又在作相对滑动 相粘结的部位即被撕破 于是在齿面上沿相对滑动的方向形成伤痕 称为胶合 f 塑形变形轮齿在过大的应力作用下 轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑形流动所形成的 属于齿轮永久变形一大类的失效形式 针对齿轮的失效形式 可以采取提高齿芯材料韧性 减小齿根应力集中 改用闭式齿轮传动 选用合适的润滑剂及润滑方法 适当选配主 从懂齿轮的材料及硬度 减小齿面粗糙度 并进行适当的磨合 跑合 等方式来提高齿轮的寿命 五 蜗杆机构 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构 两轴线交错的夹角可以为任意值 常用的为90 a 结构紧凑 并能获得很大的传动比 动力传动中一般传动比为7 80 若只传递运动 传动比可达1000 b 由于蜗杆和蜗轮齿是逐渐进入啮合和逐渐退出啮合的 同时啮合的齿对又较多 故冲击载荷小 工作平稳无噪音 c 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时 具有自锁性 d 传动效率低 特别是具有自锁性的蜗杆传动效率一般低于0 5 e 发热量大 齿面容易磨损 成本高 蜗杆传动的特点 六 螺旋传动 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的 主要用于将回转运动变为直线运动 同时传递运动和动力 a 传力螺旋 以传递动力为主 要求以较小的转矩产生较大的轴向推力 用于克服工作阻力 如各种起重或加压装置的螺旋 这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力 一般为简写工作 每次工作时间较短 工作速度也不高 b 传导螺旋 以传递运动为主 有时也承受较大的轴向载荷 如机床进给机构的螺旋等 传导螺旋主要在较长的时间内连续工作 工作速度较高 因此 要求具有较高的传动精度 c 调整螺旋 以调整 固定零件的相对位置 如机床 仪器 及测试装置中的微调机构的螺旋 调整螺旋不经常转动 一般在空载下调整 螺旋传动的分类 传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋 螺杆转动 螺母移动 这种机构占据空间小 用于长行程螺杆 但螺杆两端的轴在和螺母防转机构使其结构较复杂 螺杆不动 螺母旋转并移动 由于螺杆固定不转 因而两端支承结构简单 但精度