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第七章 机械传动教学目的：通过本章的学习，使学生了解机械传动的类型和应用。重点难点：机械传动的应用场合。教学方法：讲授教学课时：26教学内容：1、带传动 2、链传动 3、齿轮传动 4、蜗杆传动 5、轮系和减速器7-1 带 传 动教学目的 ：1、熟悉带传动的特点、类型及应用。2、了解三角带的构造、标准。3、掌握带轮材料4、掌握V带轮的张紧、安装、维护重点难点：V带轮的特点、应用、材料和构造标准。教学方法：讲授教学课时：4教学内容：带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。一、带传动的类型、特点和应用。1带传动的类型带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。（a）平型带传动 （b）三角带传动 （c）圆形带传动 （d）同步带传动(1)平型带传动 平型带(flat belt)的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动（openbelt drive）和交叉式传动（crossedbelt drive）等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动，两带轮转向相反，传动带容易磨损。 (2)三角带传动 三角带(Vbelt)的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角带的传动能力为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷，获得了广泛的应用。 (3)圆形带传动 圆形带常用皮革制成，也有圆绳带和圆锦纶带等，它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。 (4)同步带传动同步带(synchronus bolt)传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由于钢丝绳受载荷作用时变形极小，又是啮合传动，所以同步带传动的传动比较准确。 1带传动的特点 与其它传动形式相比较，带传动具有以下特点： (1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动比。 (2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑，从而可以避免其它零件的损坏，起到安全保护的作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。 (3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。3、带传动的应用带传动是一种应用广泛的机械传动。无论是在精密机械，还是在工程机械，矿山机械，化工机械，交通运输，农业机械等中，它都得到广泛使用。二、三角胶带的结构和标准1三角胶带的结构三角胶带都制成无接头的环形。它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层多由胶帆布制成，它是三角带的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层由几层棉帘布或一层线绳制成，用来承受基本的拉力。 2三角胶带的标准三角胶带是标准件，由专业工厂生产。按截面尺寸的大小，三角胶带分为 O、A、B、C、D、E、F七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产 O、A、B、C四种型号。三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。例如“B2400”表示三角带型号为B型 ，内周长2400mm。三、三角带轮的材料和结构三角带轮重量轻,结构工艺性好,质量分布均匀。轮槽工作表面粗糙度Ra为1.63.2,具有一定尺寸精度，可延长带的使用寿命。1、材料: 铸铁,常用HT150、HT200。转速高时：用铸钢、钢的焊接结构低速、小功率时：用铝合金、塑料。2、三角带典型结构：（4种）实心式：当带轮直径d（2.5-3）dS(带轮轴孔直径)采用。腹板式:当带轮直径d300mm时采用。孔板式: 当带轮直径d300mm时采用。 图9-10 三角带轮的结构轮辐式: 当带轮直径d300mm时采用。五、带传动的张紧、安装和维护。1、V带的张紧、定期张紧 装有带轮的电动机安装在移动导轨上,旋转调节螺钉以增大或减小中心距，从而达张紧或松开的目的。电动机安装在摆动底座上,通过旋转调整螺母来调节中心距，达到张紧目的。、自动张紧图912自动张紧装置把电动机安装在的摇摆架上,利用电动机的自重,使带轮随电动机绕固定轴摆动,以达到自动张紧的目的。图913采用张紧轮张紧装置、采用张紧轮若中心距不能调整,可采用张紧轮张紧。图所示张紧装置适宜平带传动。图所示张紧装置适宜三角带传动，张紧轮一般安装在松边内侧,使带只受单弯曲;同时尽量靠近大带轮,以免减小小带轮的包角。张紧轮直径可小于小带轮直径，其轮槽尺寸与带轮相同。图914 采用张紧轮张紧装置2、带传动的维护为了延长使用寿命，保证正常运转，须掌握正确的使用与维护。带传动在安装时，必须使两带轮轴线平行，轮槽对正，否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上，然后调整。严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触，也不宜在阳光下曝晒。为保证安全，带传动应加防护罩。7-2 链 传 动教学目的 ：1、熟悉链传动的工作原理特点及应用2、掌握链传动的类型重点难点：链传动的工作原理，传动链的类型教学方法：讲授教学课时：4教学内容：一、链传动的工作原理和特点图10-1链传动链传动(chain drive)是由主动链轮(chain wheel)、链条(chain)、从动链轮组成。链轮具有特定的齿形，链条套装在主动链轮和从动链轮上。工作时，通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。链传动具有下列特点：链传动结构较带传动紧凑，过载能力大。链传动有准确的平均传动比，无滑动现象，但传动平稳性差，工作时有噪声。作用在轴和轴承上的载荷较小。可在温度铰高、灰尘较多、湿度较大的不良环境下工作。低速时能传递较大的载荷。安装精度高，制造成本较高。二、链的类型和应用由于链的用途不同，链分为传动链、起重链和牵引链三种。传动链用于一般机械中传递动力和运动；起重链用于起重机械中提升重物；牵引链用于链式输送机中移动重物，常用的传动链根据其结构的不同，可分为短节距精密滚子链(简称滚子链)和齿形链(又称无声链)两种。齿形链是由一组带有两个特定齿形的链板左右交错并列铰接而成。工作时，通过链板上的链齿与链轮轮齿相啮合来实现传动。与滚子链相比，齿形链传动平稳，噪声小，承受冲击性能好，工作可靠，但结构复杂，价格较高，且制造较难，故多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。链传动通常用于要求有准确的平均传动比，两轴平行且中心距较大，不宜应用带传动和齿轮传动的场合。因链传动能在恶劣条件下工作，故在矿山、冶金、建筑、石油、农业和化工机械中获得广泛应用。三、滚子链和链轮1滚子链滚子链(roller chain)在一般机械中应用广泛。滚子链条由若干内链节和外链节依次铰接而成。内链节由内链扳、套筒和滚子组成。内链板与套筒以过盈配合联接,套筒与滚子以间隙配合相联，构成活动铰链，滚子可绕套筒自由转动。外链节由外链板和销轴组成，它们之间以过盈配合联接在一起。内链节和外链节之间用套筒和销轴以间隙配合相联。当链屈伸时，套筒能够绕销独自由转动，起着铰链的作用。链条工作时，滚子与链轮轮齿相啮合，由于滚子是活套在套简上的，故滚子与轮齿为滚动摩擦，可减轻它们之间的磨损。链条上相邻两销轴中心的距离 p叫作节距(pitch)，它是链条的主要参数。传动链在使用时总是首尾相连成环形。滚子链的接头形式，当链节总数为偶数时内链板和外链板首尾相接可用开口销或弹簧卡将销轴锁紧。当链节总数为奇数时，则应采用过渡链节进行联接。但过渡链节的弯链板在工作时易产生附加弯曲应力，故应尽量避免采用。因此链节总数最好为偶数。2链轮链轮的齿形对啮合质量有很大影响，正确的齿形应保证链节平稳而自由地进入和退出啮合，各齿磨损均匀，不易脱链且便于加工和测量。三段圆弧和直线bc组成，称为三圆弧一直线齿形。链轮的典型结构由轮辐、轮毂、轮缘三部分组成。具体结构型式由链轮直径大小而定。有整体式、腹板式、孔板式、组合式。选择链轮的材料时应保证链轮轮齿具有足够的强度和较好的耐磨性，同时注意降低成本。一般小链轮采用的材料应好于大链轮，因为小链轮啮合次数比大链轮多，磨损较重，受冲击较大。 7-3 齿 轮 传 动教学目的 ：1、了解齿轮传动的特点、应用及分类。2、了解渐开线齿轮各部分的名称、主要参数。3、掌握标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸、计算。4、了解渐开线齿轮的啮合传动、安装。5、认识其他齿轮传动重点难点：渐开线齿轮各部分主要参数、标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸、计算。教学方法：讲授教学课时：6教学内容：齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。一、齿轮传动的特点、应用及分类、齿轮传动的特点1、 传递功率的范围大，速度广2、 能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。3、 传动效率高，使用寿命长，工作可靠。4、 可以实现平行或不平行轴之间的传动。5、 齿轮的制造、安装精度、成本较高。6、 不宜用于远距离的传动提问：比较齿轮和以前所学过的几种传动装置的不同点？、齿轮传动的应用 在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意位置的两轴之间的运动和动力。齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠，效率高，寿命长，适用的功率、速度和尺寸范围大。传动功率可以从很小至十几万千瓦；速度可高达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。、齿轮机构的类型 外啮合 直齿圆柱齿轮 内啮合 齿轮齿条 平行轴传动 斜齿圆柱齿轮 人字齿轮 按两轴的相对位置和齿向 直齿圆锥齿轮 相交轴传动 曲齿圆锥齿轮 交错轴斜齿轮 交错轴传动 蜗杆机构 二、渐开线齿轮各部分名称、主要参数齿轮各部分的名称齿槽：齿轮上相邻两轮齿之间的空间。齿顶圆：轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。 齿根圆：齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。 齿厚：一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示。 齿槽宽：一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。分度圆：齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为分度圆，其直径用d表示。齿距：两个相邻而同侧的端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示。即 pse齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。齿顶高：齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。10齿根高：齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。11齿宽：沿齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。、主要参数：齿数Z 一个齿轮的牙齿数目即齿数。模数m因为分度圆周长dZp，则分度圆直径为 dZp由于为一无理数，为了计算和制造上的方便，人为地把p规定为有理数，即齿距P除以圆周率所得的商称为模数，用m表示。即 mp (mm)压力角通常说的压力角指分度圆上的压力角，用表示。 我国规定标准压力角20。齿廓形状是由模数、齿数、压力角三个因素决定的。三标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算表11正常齿制 ha*1, C*0.25短齿制 ha*0.8, C*0.3顶隙 一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶到另一个齿轮的齿根之间的径向距离，用c表示。顶隙可以避免一对齿轮传动时轮齿相互碰撞，并可贮存一些润滑油。 标准中心距 ar1r2m (Z1Z2)2 例题：已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，其传动比i123, 主动轮转速n1600rmin, 中心距a168mm, 模数m4mm, 试求从动轮的转速n2. 齿轮齿数z1和z2各是多少？解：传动比i12n1n2Z2Z1 n2n1i126003200rmin i12Z2Z13 am (Z1Z2) 2168 Z23Z1 Z121 Z1Z284 Z263四、渐开线齿轮的啮合传动、安装正确啮合条件直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等。中心距一对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，由于分度圆上的齿厚与齿槽宽相等，所以两齿轮的分度圆相切，且作纯滚动，此时两分度圆与其相应的节圆重合，则标准中心距为： ar1r2r1r2m (Z1Z2) 23啮合角注意：单个齿轮有固定的分度圆和分度圆压力角，而无节圆和啮合角，只有一对齿轮啮合时，才有节圆和啮合角。此外，为了保证一对直齿圆柱齿轮能连续传动，其重合度必须大于1(1)。五、其他齿轮传动、斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点 斜齿圆柱齿轮齿廓形成 渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成与渐开线直齿圆柱齿轮相似。就齿轮端面而言，都是发生线绕基圆作纯滚动时，发生线上任一点K在平面上的轨迹。实质上齿廓表面是一渐开线曲面。 所不同的是直齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条平行于基圆柱母线的直线在空间的轨迹面；而斜齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条与基圆柱母线夹角为b的斜直线在空间的轨迹面。由于斜直线绕到基圆柱面上之后是一条螺旋线，由该斜直线在空间的轨迹面所形成的齿廓曲面称为渐开螺旋面，其中b称为基圆螺旋角。 啮合特点：直齿圆柱齿轮由齿廓曲面形成原理可知，直齿圆柱齿轮在啮合过程中，接触线平行于轴线，因而一对直齿齿廓是同时沿整个齿宽进入啮合脱离啮合，即其上的载荷也是突然加上和突然卸下，易引起冲击。传动平稳性较差。斜齿圆柱齿轮而一对斜齿圆柱齿轮接触线为斜直线，接触线长度先由短到长，再由长到短，直至脱离啮合，故传动平稳性好，承载能力强，适用于高速重载传动。在传动时会产生轴向力。、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸图11 由斜齿圆柱齿轮齿廓形成可知，它的齿面是一渐开线螺旋面，其端面（垂直于齿轮轴线的平面）和法面平面（垂直于齿的平面）的齿形不同，当用成型铣刀加工时，刀具沿螺旋线方向进刀，故轮齿的法面齿形与刀具的齿形一致，因此以轮齿的法面参数为标准来选择刀具。但在计算斜齿轮的几何尺寸时，又要按端面参数进行计算，故必须建立法面参数与端面参数之间的换算关系。 螺旋角斜齿轮的螺旋线为斜直线，螺旋线与分度圆柱母线的夹角称螺旋角，用表示。斜齿轮轮齿的旋向分为左、右旋两种。 模数Pn表示法向齿距，Pt表示端面齿距，为螺旋角，它们之间的关系为： PnPtcos Pm ， mnmtcos mt端面模数 mn法面模数 一般取mn为标准模数 压力角 斜齿轮在分度圆上的压力角也有法向压力角n和端面压力角t之分，两者之间的关系为： tgntgtcos表11 一般规定法向压力角取标准值，即n20 齿顶高系数和顶隙系数 斜齿轮在端面和法面上的齿顶高和顶隙是相等的，即 hahat*mthan*mn CCt*mtCn*mn 由此得 hat*han*cos Ct*Cn*cos 式中hat*和Ct*为端面齿顶高系数和顶隙系数，han*和Cn*为法面齿顶高系数和顶隙系数，均应取标准值。 分度圆直径与中心距 斜齿轮直径是从端面上度量的，故得 dmtZ mnzcos。 斜齿轮传动的标准中心距为：a (d1d2) 2(Z1Z2)mt2(Z1Z2)mn2cos斜齿轮的几何尺寸计算公式见表1111。、斜齿圆柱齿轮传动 1.正确啮合条件一对斜齿轮的正确啮合条件是：两轮的法面模数和法面压力角相等，分度圆上的螺旋角相等，方向相反，即： mn1mn2 n1 n2 1-2 当量齿轮和当量齿数过斜齿轮分度圆螺旋线上的一点P，作垂直于轮齿的法向截面，该截面为椭圆，椭圆在p点的曲率半径为。若以为分度圆半径，以斜齿轮的mn、n作一假想直齿圆柱齿轮，其齿形近似于斜齿轮的法向齿形。该假想直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用Zv表示。ZvZcos3。式中Z为斜齿轮的齿数，为螺旋角。 选择铣刀及轮齿弯曲强度计算都用到当量齿数Zv。此外确定斜齿轮不产生根切的最少齿数也以它为依据。因为当量直齿轮轮齿的最少齿数Zvmin17， 则标准斜齿轮不产生根工的最少齿数为 ZminZvmincos3可见，斜齿轮的最少齿数比直齿轮少。例如：n20，当15时，斜齿轮的最少齿数：ZminZvmincos317cos31515、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 受力分析 一对斜齿轮受力情况，不计摩擦力，作用于主动轮齿上的法向力Fn必沿接触点的法线方向指向工作齿面。法向力又可分为：圆周力径向力轴向力从动轮上的圆周力、径向力和轴向力与主动轮上的大小相等，方向相反。圆周力的方向在主动轮上与啮合点的圆周速度方向相反，在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。径向力的方向分别指向各自的轮心。轴向力方向可用主动轮左右手法则来判定。即主动轮是右旋时，握紧右手，四指表示主动轮的回转方向，拇指伸直的指向即为主动轮上的轴向力图11、直齿圆锥齿轮传动的特点、应用和主要参数。1、直齿圆锥齿轮机构用于两相交轴之间的传动，两轴的夹角可由传动的要求确定，在一机构中多采用S=900的直齿圆锥齿轮机构。 一对圆锥齿轮轮齿分布在两个截锥体上，且锥顶交于一点，其轮齿尺寸由大端面锥方向的小端逐渐变小。显然圆锥齿轮大端和小端的参数是不相同的。2、了便于测量和估算机构的外形尺寸，规定以大端参数为标准，大端压力角a=200。以圆锥齿轮大端模数为标准模数，大端压力角为标准压力角，按照圆柱齿轮作图法画出扇形齿轮的齿廓，其齿廓与直齿圆锥齿轮大端齿廓近似相同，两扇形齿轮的齿数为两圆锥齿轮的实际齿数。若将扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮，这两个假想的圆柱齿轮就称为两锥齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数称为当量齿数，用Zv表示。 当量齿轮的半径：rv=rcos d 当量齿数：Zv=Zcos d 式中 d圆锥齿轮分度圆锥角 当量齿数Zv是圆锥齿轮的重要参数，其意义在于，就大端齿形和大端承载能力而言，圆锥齿轮与同模数、同压力角、齿数为Zv的圆柱齿轮相当。用仿形法加工圆锥齿轮，按Zv值选择刀号。用范成法加工正常齿形的圆锥齿轮，不产生根切的最少齿数Zmin= Zvmin cos d=17 . cos d 。六、齿轮材料、结构、齿轮传动失效形式及维护、齿轮的常用材料及热处理齿轮常用材料常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材，当齿轮较大(d400600mm)而轮坯不易制造时，可采用铸钢，开式低速传动可采用灰铸铁，球墨铸铁有时可代替铸钢。 一对相啮合的齿轮，为使大小两轮的工作寿命相近，小齿轮应比大齿轮选用好一点的材料、高一些的硬度。 常用热处理方法齿轮常用的热处理方法有：正火、调质、表面淬火、渗碳淬火和渗氮等。（1）经正火、调质处理的齿轮为软齿面齿轮，工艺过程简单，运用于对强度要求不高，中低速的一般机械传动的齿轮。（2）经表面淬火，渗碳淬火和渗氮处理后的齿轮为硬齿面齿轮，可较大地提高齿轮的承载能力和耐磨性，适用于生产批量大和要求结构紧凑的齿轮。、齿轮结构 根据强度条件和传动比要求可以确定齿轮的模数、齿数等基本参数，并计算出齿轮传动的主要尺寸。在确定齿轮尺寸的基础上，考虑材料制造工艺等因素，确定齿轮的结构形状。齿轮结构可分为齿轮轴、实心式、腹板式、轮辐式等。 齿轮轴 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可将齿轮和轴做成整体的，称为齿轮轴。 齿轮轴刚度较好，但齿轴磨损后，轴也同时报废，对直径较大的齿轮应分开制造。 实心式齿轮齿顶圆直径da160mm时，可采用锻造毛坯的实心式结构，当齿顶圆直径da100mm时，单件或小批量生产的齿轮，可直接用轧制圆钢作齿轮毛坯。 腹板式 齿顶圆直径da500mm时，一般用锻造方法做成腹板结构齿轮，不重要的用铸造的方法做成腹板结构齿轮。为了减轻重量，节省材料，常在腹板上制出圆孔。有关结构尺寸参照图中经验公式确定。 轮辐式 齿顶圆直径da500时，齿轮毛坯常用铸造方法做成轮辐结构，如图1128。根据不同要求，可用铸钢或铸铁。、齿轮传动的失效形式及维护 齿轮传动过程中，在载荷的作用下，如果轮齿发生折断，齿面损坏等现象，则轮齿就失去了正常的工作能力，称为失效。由于齿轮传动的工作条件和应用范围各不相同，影响失效的原因很多，主要都发生在轮齿上，常见的轮齿失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形等。失效形式比较项目轮齿折断齿面点蚀齿面胶合齿面磨损齿面塑性变形引起原因短时意外的严重过载超过弯曲疲劳极限很小的面接触、循环变化、齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹、微粒剥落下来而形成麻点高速重载、啮合区温度升高引起润滑失效，齿面金属直接接触并相互粘连，较软的齿面被撕下而形成沟纹触表面间有较大的相对滑对，产生滑动摩擦低速重载、齿面压力过大部位齿根部分靠近节线的齿根表面轮齿接触表面轮齿接触表面轮齿避免措施选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理方法，降低表面粗糙度，降低齿根弯曲应力。提高齿面硬度提高齿面硬度，降低表面粗糙度，采用粘度大和抗胶合性能好的润滑油提高齿面硬度，降低表面粗糙度，改善润滑条件，加大模数，尽可能用闭式齿轮传动结构代替开式齿轮传动结构减小载荷，减少启动频率图117-4 蜗 杆 传 动教学目的 ：1、了解蜗轮蜗杆传动特点和应用、类型和基本参数、几何尺寸计算。2、了解蜗杆传动的失效形式及维护。3、了解蜗杆、蜗轮的失效形式。重点难点：1、了解蜗杆传动的特点，主要参数2、掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向。教学方法：讲授教学课时：1教学内容：蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为908，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=880, 用于传递运动时，i可达1000。2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为h=0.70.8，具有自锁性传动时效率h=0.40.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。二、蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面）的参数和几何关系为基准。（一）主要参数1模数、压力角、螺旋升角与蜗轮的分度圆螺旋角b为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数mx1应等于蜗轮的端面模数mt2，蜗杆的轴向压力角ax1应等于蜗轮的端面压力角at2，蜗杆分度圆上的螺旋线升角l应等于蜗轮分度圆上的螺旋角b，且两者螺旋方向相同。蜗杆的轴向压力角ax（蜗轮的端面压力角at）为标准压力角200。 mx1=mt2= m通常取蜗杆的头数Z1=14。当Z=1时，导程角小，效率低，一般用于分度传动或自锁传动中，Z=24常用于动力传动和有较高效率。若头数多，导程角大，制造困难。蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZ1, 通常取Z2=2028，Z2不应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。三、蜗杆传动的受力分析1蜗杆传动回转方向的确定（1）螺旋方向的判定 蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋之分。蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定：手心对着自己，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。（2）蜗轮旋转方向的判定蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如下：当蜗杆是左旋（或右旋）时，伸出右手（或左手）半握拳，用四指顺着蜗杆的旋转方向，大拇指指向的相反方向就是蜗轮的旋转方向， 蜗轮旋转方向判定。2 蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力情况类似斜齿圆柱齿轮传动的受力情况。若不计摩擦力，齿面上的法向力Fn仍可分解为三个相互垂直的分力。圆周力Ft、轴向力Fx、径向力Fr。圆周力Ft1的方向与节点P的速度方向相反。径向力Fr1的方向总是指向蜗杆轴线。轴向力Fx1的方向和斜齿轮一样，用主动轮左右手法则判定：对主动右旋蜗杆以右手四指弯曲方向表示转动方向，大拇指的指向即为轴向力Fx1的方向。由于蜗杆轴线与蜗轮轴线在空间交错成900，故蜗杆力Ft1等于蜗轮轴向力Fx2，蜗杆轴向力Fx1等于蜗轴圆周力Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力Fr2。即：Ft1=Fx2Fx1=Ft2图1147Fr1=Fr2四、蜗轮材料选择蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，因此，蜗杆蜗轮的材料不仅要有足够的强度，而且还要有良好的减磨性，耐磨性和抗胶合的能力。蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面光洁并且有较高的硬度。对于高速重载传动，蜗杆常用15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度HRC5662，并经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45 、40 Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC4555，也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料可采用45钢调质处理，硬度HB220270。蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs5-25m/s的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSn101或铸锡锌铅青铜ZQSn663等，这些材料的减摩性、耐磨性和抗胶合的性能及切削性能都较好，但强度低，价格高。在Vs5m/s传动中，蜗轮材料可用无锡青铜，如铸铝铁青铜ZQAl94或铸锰黄钢ZHMn5822等，这类材料的强度较高，价格较廉，但减摩性、抗胶合性能不如锡磷青铜。在Vs2m/s 的不重要传动中，蜗轮材料可用灰铸铁HT150或HT200等，也可用球墨铸铁QT6003、QT7002等。也可由尼龙或增强尼龙材料制成。7-5 轮系和减速器教学目的 ：1、了解轮系的分类与应用。2、掌握定轴轮系的传动比、计算及转向。3、了解减速器的应用、类型、结构。重点难点：1、定轴轮系的传动比、计算及转向。2、减速器的类型和结构。教学方法：讲授教学课时：4教学内容：一系列互相啮合的齿轮所组成的齿轮机构来进行传动。这种齿轮机构称为轮系。一、轮系的应用： 可以获得很大的传动比。很多机械要求有很大的传动比，机床中的电动机转速很高，而主轴的转速要求很低才能满足切削要求，一对齿轮的传动比只能达到，若采用轮系就可以达到很大的传动比。可以作较远距离的传动。当两轴中心距较远时，若仅用一对齿轮传动，势必将齿轮做得很大，结构不合理，而采用轮系传动则结构紧凑、合理。可以实现变速、变向的要求。一般机器为了适应各种工作需要，多采用轮系组成各种机构，将转速分为多级进行变换，并能改变转动方向。可以合成或分解运动。采用周转轮系可以将两个独立运动合成一个运动，或将一个运动分解为两个独立运动。提问：比较轮系与齿轮的传动特点？二、轮系的分类轮系的结构形式很多，根据轮系在传动中各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系两大类。1.定轴轮系：当轮系运转时，其中各齿轮的几何轴线位置都是固定的，此轮系称为定轴轮系。2.周转轮系当轮系运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一齿轮的固定几何轴线转动，此轮系称为周转轮系。三、1、传动比轮系中首末两轮的转速（或角速度）比，称为轮系的传动比，用i表示。即： (a) 外啮合齿轮 (b) 内啮合齿轮 图123成对圆柱齿轮转向2、旋转方向（1） 一对圆柱齿轮传动，外啮合时两轮转向相反其传动比规定为负一对内啮合圆柱齿轮，两转转向相同，其传动比规定为正（2）两轮的旋转方向也可以用画箭头的方法表示。两轮旋转方向相反，画两反向箭头， 两轮旋转方向相同，画两同向箭头。箭头方向表示可见侧面的圆周速度的方向。 3、传动比的计算定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对齿轮传动比的连乘积；首末两轮的转向由轮系中外啮合齿轮的对数决定。上式(-1)3表示轮系中外啮合齿轮共有三对，(-1)3-1表示轮与轮转向相反。从图12可知，轮系中各轮的转向也可用画箭头的方法表示。由分析可知，定轴轮系总传动比的计算式可写成 i1kn1nk(-1)m所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘积 式中m为外啮合齿轮的对数。注意：在应用上式计算定轴轮系的传动比时，若轮系中有圆锥齿轮，蜗杆蜗轮机构，传动比的大小仍可用上式计算，而各轮的转向只能用画箭头的方法在图中表示清楚。例1 图12所示的轮系中，Z116，Z232, Z220, Z340, Z32(右旋)Z440。若n1800rmin, 其转向如图所示, 求蜗轮的转速n4及各轮的转向.解：传动比大小：i14n1n4Z2Z3Z4Z1Z2Z3 3240401620280 所以: n4n1i148008010rmin因为此轮系中有蜗杆蜗轮和圆锥齿轮，故各轮的转向只能用箭头表示。课堂练习：第八章 液压与气压传动教学目的：通过本章的学习，使学生了解液压与气压传动的内部结构。重点难点：液压与气压传动的内部结构。教学方法：讲授教学课时：16教学内容：1、液压传动概述 2、液压传动元件 3、液压传动系统 4、气压传动概述 5、气压传动元件 6、气压传动系统8-1 液压传动概述教学目的 ：1、了解液压传动的工作原理。2、熟悉液压传动的四个组成部份，常用图形符号的含义和主要特点。重点难点：1能够应用图形符号看懂液压传动的工作过程。2了解液压传动的工作原理。教学方法：讲授教学课时：2教学内容：一液压传动工作原理液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的一种运动方式，元件之间并不接触，而是靠液体压力来产生作用。图8-2为机床工作台如磨床的液压传动过程。讲解时边讲课边介绍每一个元件符号的含义，特别要注意方向控制阀的阀芯位置的变化给液体流向带来的影响，把图8-2中的b和c图分析清楚。要边介绍液体流动的路径，边作板书，简明扼要地用箭头和文字表示，达到能够看图叙述说明液压系统的工作工作过程。最后总结出液压传动的四个组成即：（1）动力元件。液压泵。（2）执行元件。液压缸。（3）控制元件。换向阀，压力阀和流量阀。（4）辅助元件，过滤器，蓄能器和各种管接头。二图形符号重点分析方向控制阀的阀芯的位和通的表示含义。保证学生能初步看懂传动图。其余图形按课程的需要慢慢增加，避免内容过多不易掌握。三液压传动的特点液压传动的优点有许多，要着重介绍其独特的优点。如：（1）速度可无级调速。即可任意变化运动的速度。且运动的速度的方向改变能在很短时间实现。（2）易于速度和压力的控制与调节，即很方便调节压力的高低和速度的大小。同时便于与电气控制构成“机电液光”的一体化自动传动。这是机械传动所难于实现的。液压传动特别适合于作直线往返运动的工作场合，如磨床工作台和液压牛头创床，液压起重机的应用鲜见。随着科技的发展，应用液压传动技术的场合越来越多。当然液压传动也有其不可避免的缺点，即由于制造精度的影响，液压油泄漏为其主要问题，且不能保证精确传动比。四小结1液压传动是另一种传动方式，它是靠液压油作为介质来传递运动的。2液压传动由四部份组成，要熟悉液压元件的图形表示符号。3液压传动的主要优点是可实现无级变速；常用于直线运动的场合。缺点是泄漏，要求制造精度高。8-2 液压传动元件教学目的 ：1、了解液压传动的工作原理。2、熟悉液压传动的四个组成部份，常用图形符号的含义和主要特点。重点难点：1能够应用图形符号看懂液压传动的工作过程。2了解液压传动的工作原理。教学方法：讲授教学课时：4教学内容：一导入新课液压传动是四种常见传动之一，它具有自己的特点，哪位同学能记住其主要优点和缺点呢？请同学回答，教师补充归纳，以增强学生记忆。液压传动有哪四个部份组成？同样请同学回答，液压传动的图形符号是学好液压传动的基础，在学习过程中要进一步熟悉记牢。今天要讲授的内容是液压传递的规律及流速和推力的计算，从中可以计算出液体流动的快慢和所能产生多大的作用力，为选择液压元件提供科学根据。组成液压传动的四个部份除了液压泵外，还有执行部份的液压缸和控制部份的各种阀，今天主要讲授液压缸和换向阀的结构及工作特点。二讲授新课1静压传递规律图8-4是一个连通器，在初中学习过连通器的知识，在U型管的内部，不管是哪个位置，其液压油的压强是处处相等的，这是一条公理。这也是各种液压千斤顶应用的根据。即得出书中的公式 这里要特别注意的是 的大小是与外载G的大小相等，即作用力 取决于外载荷的大小，如果外载荷G的值越小，则作用力 也随之变小，其压强p也随之便小；如果外载荷的值为0，则 也为0，其压强也为0。因此要知道液体内部的压力大小是取决于外载荷的大小，并不是取决于液压泵的工作压力大小，液压泵只是能够提供液体所达到的最大压力。液体的压力大小取决于外载荷的大小这个基本概念应当要很清楚。其次液体的流速只能计算出其平均的流速，这是因为在管道中液体在管的中心及管壁附近及各点的流速是不相等的，管的中心流速最快，越接近管壁的流速越慢，贴住管壁出的流速为0，为了方便计算，取其平均值来表示管内流体的流速已经足够用，不必非常仔细地求出各点的不同流速。计算功率的目的是要计算液压缸的推力，为正确选择油管的内径尺寸和液压泵的型号作为依据。2液压泵的分类及齿轮泵的工作原理常用液压泵有齿轮泵，叶片泵和柱塞泵三种，这三种泵各有优缺点，其最大的工作压力分别为2.5，6.3和32Mpa,压力越高，其价格越高，要根据实际条件来选择相应的液压泵，防止大马拉小车，造成资源浪费。 无论是哪一种液压泵，其工作原理都是相同的，即吸油密封容积减少压油密封容积增大吸油。因此也称常用液压泵为容积式液压泵，工作时必须满足三个基本条件：（1）保证有一个周期变化的密封容积。（2）吸油腔与压油腔分开，且吸油腔与压油腔相连，压油腔与供油管道相通。（3）油箱应与大气相通，保证油箱内压强等于或大于大气压力。3液压缸按结构特点可分为活塞式，柱塞式和摆动式三种。其共同特点是活塞与缸体之间都是作直线运动。在结构上活塞式液压缸的活塞与缸体内壁接触，整个缸体长度上的内壁要求加工精度比较高，且粗糙度要好，而活塞的长度相比之下就显得很短。从加工的工艺上考虑，加工外圆的精度和粗糙度要比加工内圆的精度和粗糙度容易控制，这是由于加工内圆的内孔刀杆比较细，加工时易产生振动而影响到加工质量，所以通常在工艺上要求外圆的精度比内圆的精度高一级，且粗糙度也高一个档。在缸体长度比较长的情况下，如汽车吊车的液压缸，常常选用柱塞式的液压缸，即把整个活塞杆做成活塞，在外圆上精确加工，而液压缸仅取较短的内孔长度与活塞杆配合，这样就可以保证内圆的加工精度，又能达到配合的精度要求，这就是柱塞式的液压缸，其工作结果是完成一样的，只是方便了加工的工艺要求。摆动式液压缸工作时缸体不仅作往复运动，又作定轴摆动。组成液压缸有五个部份。讲授时应先把装配图的表示内容讲授清楚就很好理解了。排气装置是为了解决油液在使用中不可避免地含混入气体而影响到液体的压力，特别是装配后缸体内肯定有气体存在，必须首先将气体排出液压缸之外，才能保证传动的正常。4方向控制阀方向控制阀主要是用以改变液压缸的进油方向，达到液压缸活塞杆的往返运动，是液压传动中的重要元件。可分为单向阀和换向阀二种。单向阀是控制液压油只能按指定方向流动，而不能改变流动的方向。换向阀用于任意调整油流的方向。其换向原理是通过改变换向阀内阀芯的位置来达到改变流向的，因此阀芯的机能即成了学好换向阀的关键。图形符号中的中位机能是不同阀芯的型号，要把位和通的含义讲解清楚，P、O、A、B的油口特性要记清楚。通常比较常用的中位型号要记住。、溢流阀。控制整个液压系统的最高压力，保证系统油压基本稳定，并联安装在油泵旁，起安全保护作用。按结构分为直动式和先导式两种。如图8-19和图8-20分别为直动式和先导式溢流阀的结构示意图。直动式溢流阀结构简单，调节方便常用于低压系统中。先导式溢流阀结构较为复杂，由先导阀和主阀两个部份组成，先导阀可通过K口调整主阀上端的压力，实现溢流阀的远程调压。且把主阀的弹簧刚度调低。、顺序阀。主要是用不同管路上压力的大小控制元件顺序动作。在结构上也可分为直动式和先导式两种。与溢流阀所不同的是溢流阀的出油直接回油箱，而顺序阀的出油口是接下一个动作元件。、减压阀。主要是用于降低系统中某一局部的压力，使用一个油泵得到多个不同的压力输出。按调节压力的不同，分为定值定差和定比减压阀三种。定比减压阀是在阀出口维持定值压力；定差减压阀是使进出口之间的压力差不变或接近不变；而定比减压阀是使进出口压力的比值维持恒定。讲授时注意三者的区别，防止学生混淆基本概念。目前定值减压阀应用最为广泛，常用的减压阀即制定值减压阀。定值减压阀也分为直动式和先导式二种。原理相似。、普通流量节流阀。其原理即是通过改变阀口的流通面积大小来改变流量，如自来水龙头的原理一样，按结构有针阀式，偏心式和轴向三角槽式三种。、调速阀。将节流阀和定差减压阀串连而成。由于定差减压阀能保证进出口压力差值不变，但进口压力或出口压力发生波动时，采用调速阀由于有定差减压阀来保证进出口压力差值不变，这样保证了执行元件的运动速度不会因负载的变化而变化。三小结1液体流速和推力的计算。2液压泵的分类及工作原理。3液压泵工作的必备三个条件。4熟悉液压缸的作用，了解活塞式与柱塞式的结构特点及液压缸的五个组成部份。5掌握换向阀中位机能的特点及图形符号的表示方法。熟悉通和位的含义。8-3 液压传动系统教学目的 ：1、了解液压传动的工作原理。2、熟悉液压传动的四个组成部份，常用图形符号的含义和主要特点。重点难点：1能够应用图形符号看懂液压传动的工作过程。2了解液压传动的工作原理。教学方法：讲授教学课时：4教学内容：一导入新课上一节的液压传动元件，我们学习了液压泵，液压缸，液压控制阀，液压传动辅助元件等一系列液压传动硬