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机修工技能培训 机械传动 1 机械传动概述 一 摩擦传动 了解摩擦轮传动工作原理 传动比 理解带传动工作原理 传动比 理解摩擦传动应用实例 摩擦轮传动是利用主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递转矩和运动 工作原理和传动比 1 摩擦轮传动 式中 i 传动比n主动 n被动 分别为主动轴 被动轴转速d主动 d被动 分别为主动 被动轮直径 传动特点 由于摩擦轮轮面没有轮齿 所以制造简单 运转平稳 噪声小 过载时发生打滑 能防止机器中重要零件的损坏 无级改变传动比 效率低 当传递同样大的功率时 轮廓尺寸和作用在轴与轴承上的载荷都比齿轮传动大 不宜传递很大的功率 不能保持准确的传动比 干摩擦时磨损快 寿命低 必须采用压紧装置 优点 缺点 应用范围 摩擦轮传动在传递功率 传动比 调速幅度 速度 轴间距离等方面都有很大的适用范围 传递功率可从几瓦到300kW 传动比可到7 甚至到10 在手动仪器中达25 调速幅度在直接接触传动中 一般为3 4 在有中间件传动中 一般可达到8 12 圆周速度可自很低到25m s 概述 2 带传动 工作原理 主要是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力 组成 主动轮 从动轮 紧套在两轮上的传动带和机架组成 工作过程 原动机驱动主动带轮转动 通过带与带轮之间产生的摩擦力 使从动带轮一起转动 从而实现运动和动力的传递 类型 摩擦带传动 靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动 如V带传动 平带传动等 按传动原理分 啮合带传动 靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动 如同步带传动 传动带 用于传递动力输送带 用于输送物品 按用途分 按传动带的截面形状分 平带 V带 多楔带 圆形带 齿形带 同步带 平带 平带的截面形状为矩形 工作面为内表面 主要用于两轴平行 转向相同的较远距离的传动 V带的截面形状为梯形 工作面为两侧面 带轮的轮槽截面也为梯形 在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下 V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大 所以 V带传动能力强 结构更紧凑 在机械传动中应用最广泛 V带 多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起 它兼有平带和V带的优点且弥补其不足 多用于结构紧凑的大功率传动中 多楔带 圆形带的截面形状为圆形 仅用于如缝纫机 仪器等低速小功率的传动 圆形带 齿形带 同步带 同步齿形带即为啮合型传动带 同步带内周有一定形状的齿 特点和应用 能缓冲吸振 传动平稳 噪音小 具有过载保护作用 结构简单 制造 安装和维护方便 成本低 适用于两轴距离较大的传动 优点 缺点 不能保证恒定的传动比 传动精度和传动效率低 带对轴有很大的压轴力 带传动装置结构不够紧凑 带的寿命较短 不适用于高温 易燃及有腐蚀介质的场合 应用 带传动适用于要求传动平稳 传动比不要求准确 中小功率的远距离传动 如 汽车发动机等 传动带是弹性体 受到拉力后会产生弹性伸长 伸长量随拉力大小的变化而改变 带由紧边绕过主动轮进入松边时 带的拉力减小 其弹性伸长量也减小 这说明带在绕过带轮的过程中 相对于轮面向后收缩 带与带轮轮面间出现局部相对滑动 导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度 弹性滑动和传动比 同样 当带由松边绕过从动轮进入紧边时 拉力增加 带逐渐被拉长 沿轮面产生向前的弹性滑动 使带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度 带的弹性滑动 由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动 由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为带传动的滑动系数 由上式的带传动的传动比为 弹性滑动和打滑的区别 弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念 打滑是指过载引起的全面滑动 是带传动的失效形式 是可以避免的 而弹性滑动是由于拉力差引起的 只要传递圆周力 就必然会发生弹性滑动 所以弹性滑动是不可以避免的 注意 一般带传动的滑动系数 因值很小 非精确计算时可以忽略不计 张紧 安装和维护 调整中心距方式 带传动工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛 使初拉力减小 传动能力下降 这时必须重新张紧 常用的张紧方式可分为调整中心距方式和张紧轮方式 定期张紧 采用定期改变中心距的方法来调节带的张紧力 使带重新张紧 常见的有滑道式和摆架式两种结构 滑道式 摆架式 自动张紧 将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上 利用电动机的自重 使带轮绕固定轴摆动 以自动保持张紧力 当中心距不能调节时 可采用张紧轮张紧 张紧轮一般放在松边的内侧 使带只受单向弯曲 同时张紧轮还应尽量靠近大轮 以免过分影响带在小轮上的包角 张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同 且直径小于小带轮的直径 张紧轮方式 通常应通过调整各轮中心距的方法来装带和张紧 切忌硬将传动带从带轮上拨下或扳上 严禁用撬棍等工具将带强行撬入或撬出 以免对带造成不必要的损坏 同组使用的V带应型号相同 长度相等 以免各带受力不均 不同厂家生产的V带 新旧V带不能同时使用 安装V带时 按规定的初拉力张紧 对于中等中心距的带传动 可凭经验安装 带的张紧程度以大拇指能将带按下15mm为宜 带轮的安装 带传动的安装 安装带轮时 两带轮轴线应相互平行 其V型槽对称平面应重合 V带的安装 带传动的维护 带传动装置外面要采用安全防护罩 以保障操作人员的安全 同时防止油 酸 碱对带的腐蚀 禁止给带轮上加润滑剂 应及时清除带轮槽及带上的油污 定期对带进行检查有无松驰和断裂现象 如有一根松驰和断裂则应全部更换新带 带传动工作温度不应过高 一般不超过60 C 若带传动久置后再用 应将传动带放松 齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式 已达到的水平 P 1 105kW V 300m s D 33m N 105r min 1 特点 优点 1 效率高 0 98 0 99 2 工作可靠 寿命长 3 结构紧凑 外廓尺寸小 4 瞬时i为常数 缺点 1 制造费用大 需专用机床和设备 2 精度低时 振动 噪音大 3 不适于中心距大的场合 二 齿轮传动 2 分类 按两轴线位置分 按工作条件分 失效形式不同 开式传动 低速传动 润滑条件差 易磨损 半开式传动 装有简单的防护罩 但仍不能严密防止杂物侵入 闭式传动 齿轮等全封闭于箱体内 润滑良好 使用广泛 按齿面硬度分 失效形式不同 软齿面 HB 350 硬齿面 HB 350 3 基本要求 传动平稳 i const 承载能力高 运动要求 传递动力要求 4 主要参数 传动比i 齿数比u 齿轮的失效通常发生在轮齿 其它部分很少失效 失效形式 齿面接触疲劳磨损 齿面点蚀 齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性流动 轮齿折断 常发生于闭式硬齿面或开式传动中 现象 局部折断 整体折断 5 失效形式 6 齿轮材料及其热处理 材料要求 表面硬 芯部韧 较好的加工和热处理性能 常用材料 锻钢 铸钢 铸铁 非金属材料 锻钢 2020 2 5 33 软齿面齿轮HB 350 中碳钢 40 45 50 55等 中碳合金钢 40Cr 40MnB 20Cr 特点 齿面硬度不高 限制了承载能力 但易于制造成本低 常用于对尺寸和重量无严格要求的场合 加工工艺 锻坯 加工毛坯 热处理 正火 调质HB160 300 切齿 精度7 8 9级 硬齿面齿轮HB 350 低碳 中碳钢 20 45等 低碳 中碳合金钢 20Cr 20CrMnTi 20MnB等 特点 齿面硬度高 承载能力高 适用于对尺寸 重量有较高要求的场合 如高速 重载及精密机械传动 加工工艺 锻坯 加工毛坯 切齿 热处理 表面淬火 渗碳 氮化 氰化 磨齿 表面淬火 渗碳 若氮化 氰化 变形小 不磨齿 专用磨床 成本高 精度可达4 5 6级 铸钢 用于d 400 600mm的大尺寸齿轮 不重要的 批量生产的齿轮 铸铁 非金属材料 三 蜗杆传动 蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力 一般两轴交角为90 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成 一般为蜗杆主动 蜗轮从动 具有自锁性 作减速运动 蜗杆传动广泛应用与各种机械和仪器设备之中 1 传动类型和特点 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 特点蜗杆传动的最大特点是结构紧凑 传动比大 一般传动比i 10 40 最大可达80 若只传递运动 如分度运动 其传动比可达1000 传动平稳 噪音小 可制成具有自锁性的蜗杆 蜗杆传动的主要缺点是效率较低 蜗轮的造价较高 传动比式中 蜗杆的头数Z1和蜗轮的齿数Z2 2 蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似 由于材料和结构的原因 蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度 所以失效常发生在蜗轮轮齿上 蜗轮传动中由于蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度较大 效率低 摩擦发热大 因此其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合 点蚀和磨损 3 常用材料 蜗杆 蜗轮的材料要具有优良的减摩性 耐磨性和抗胶合性能 并具有足够的强度 常用的蜗轮材料有 铸锡青铜 适用于滑动速度较高的重要传动 铸铝青铜 其抗胶合能力虽比锡青铜差 但强度较高 价格便宜 一般用于滑动速度小于10m s的场合 滑动速度小于2m s时 可用灰铸铁 蜗杆材料主要为碳钢和合金钢 为了防止变形 常对蜗轮进行时效处理 常用的蜗杆 蜗轮配对材料见下表 4 蜗杆 蜗轮配对材料 1 传动类型 螺旋传动是利用由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转变为直线运动 同时传递运动和动力的场合 螺旋传动按其用途可分为 传力螺旋传动螺旋调整螺旋 四 螺旋传动 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力 这种螺旋传动一般为间歇性工作 工作速度不高 且要求具有自锁性 广泛应用于各种起重或加压装置中 如螺旋千斤顶 传动螺旋 以传递运动为主 要求具有较高的传动精度 有时也承受较大的轴向力 一般需在较长时间内连续工作 且工作速度较高 如机床刀架进给机构中的螺旋等 调整螺旋 用以调整并固定零件或部件之间的相对位置 调整螺旋不经常转动 一般在空载下进行调整 如机床 仪器及测试装置中微调机构的螺旋 2 螺旋传动的位移计算 单螺旋机构 式中 S为螺旋副导程螺杆位移的方向 按螺纹的旋向 用左 右 手定则确定 差动螺旋机构 两螺旋副螺旋方向相同 复式螺旋机构 两螺旋副螺旋方向相反 双螺旋机构 3 螺旋传动机构的结构及材料 螺母结构 螺杆结构 材料 传动螺旋通常采用牙型为矩形 梯形或锯齿形的右旋螺纹 常用材料主要有碳素工具钢 铬锰合金钢 65Mn钢 45 50钢 铸造锡青 铸造铝铁青 耐磨铸铁 五 链传动 1 链传动的工作原理和传动比 链传动的工作原理 依靠挠性的闭合链条与两个具有特殊齿形的链轮相互啮合传递运动和动力 挠性链条 主动链轮 从动链轮 链传动的传动比 主动轮与从动轮的转速或角速度之比 若主动链轮的齿数为z1 从动链轮的齿数为z2 链条的节距为p 链轮每转一周时 链条转过的长度为p z 同时两轮的平均速度相等 即 可得链传动的平均传动比为 式中 n1 n2 链轮转速p 链轮 条 节距 2 链传动的特点 能保证准确的平均传动比 但瞬时传动比不恒定 在工况相同时 链传动结构更为紧凑 传动效率较高 可实现较大中心距下的传动 链条不需太大的张紧力 对轴的压力较小 可在温度较高 淋水 淋油 日晒等恶劣环境下工作 存在传动冲击 有躁声 传动平稳性差 铰链易磨损 使链条节距变大 造成脱链现象 价格较高 链传动主要应用于传递功率N 100KW 速度V 15m s 中心距a 6m 只要求平均传动比准确的各种机械设备中 3 链传动的类型 套筒滚子链传动 齿形链传动 4 链轮的结构 实心式 腹板式 孔板式 齿圈式 轮辐式 5 链传动的张紧 链传动的压轮张紧 自动张紧 1 自动张紧 2 定期张紧 1 定期张紧 2 链传动的压板和托板张紧 6 链轮的材料和结构 链条元件材料为经过热处理的碳素钢或合金钢 具体牌号及热处理后的硬度值见有关标准 链轮的齿形应易于加工 不易脱链 能保证链条平稳 顺利地进入和退出啮合 并使链条受力均匀 链轮结构 链轮材料应能保证轮齿具有足够的强度和耐磨性 故齿面多经热处理 由于小链轮的啮合次数较大链轮的多 磨损和冲击也较严重 因此小链轮的材料应较好 齿面硬度应较高 链轮常用的材料有碳素钢 20 35 45 铸铁 HT200 和铸钢 ZG310 570 重要场合可采用合金钢 20Cr 40Cr 35SiMn等 7 链传动的主要失效形式 链轮和链条相比 链轮的强度高 使用寿命较长 所以链传动的失效 主要是链条的失效 其主要失效形式是 链条