机械基础 第3章.ppt

3 1机械传动的组成 机械传动是一种最基本的传动方式 分析一台机器 不论是车床 内燃机 钻探机等 其工作过程实际上包含着多种机构和零部件的运动过程 按传递力的方法 摩擦传动 啮合传动 摩擦轮传动 带传动 链传动 平行带传动 圆形带传动 三角带传动 齿轮传动 螺旋传动 蜗杆传动 用于两轴平行 按齿轮排列方向 直齿圆锥齿轮传动 同步齿轮 孔 带传动 直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 人字齿圆柱齿轮 按齿轮啮合情况 外啮合齿轮 内啮合齿轮 齿轮齿条传动 用于两轴相交 曲齿圆锥齿轮传动 螺旋齿圆锥齿轮传动 用于两轴相错 螺旋齿圆柱齿轮传动 工作方式为 主动轮依靠摩擦力的作用带动从动轮转动 3 2 1摩擦轮传动 摩擦轮传动 两轴相交 两轴平行 外接圆柱摩擦轮传动两轴转动方向相反 内接圆柱摩擦轮传动两轴转动方向相同 外接圆锥摩擦轮传动两轴转动方向相反 内接圆锥摩擦轮传动两轴转动方向相同 平行摩擦传动多用于高速小功率传动中 摩擦轮传动的特点 与其它传动比较 1 适用于两轴中心距较近的传动 结构简单 使用维修方便 2 工作时无噪音 并可在运转中变速 变向 3 过载时两轮接触处可产生打滑 因而可以防止薄弱零部件的损坏 起到安全保护作用 4 因在两轮接触处有产生打滑的现象 故传递效率低 所以不宜传递较大的扭矩 也不能保持准确的传动比 传动比 主动轮转速n1与从动轮转速n2的比值 用i12来表示 i12 n1 n2 D2 D1n1 主动轮转速 r min 转 分 n2 从动轮转速 r min 转 分 D1 主动轮直径 D2 从动轮直径 3 2 1带传动概念 工作方式 利用传动带作为中间的挠性件 依靠传动带与带轮之间的摩擦 啮合 作用来传递运动 挠 nao 性 物体受力变形 作用力失去之后不能恢复原状的性质 带传动组成 主动轮 从动轮和传动带 带传动的特点1 结构简单 传动平稳 造价低廉以及缓冲吸振 2 带长可调 最长可达15m 3 不宜用于高温 易爆 有腐蚀介质的场合 带的使用寿命一般较短 带传动 摩擦带传动 啮合带传动 平带传动 V带传动 三角带传动 多楔带传动 圆带传动 同步齿轮带传动 齿孔带传动 3 2 2平带传动 工作方式 带的环形内表面与轮缘接触 截面为扁平矩形 平带的常用材料 普通橡胶平带 编织平带和高速环形胶平带 平带的传动分类 开口式 交叉式和半交叉式 使用特点 1 结构简单 适用于两轴中心距较大的场合 2 富有弹性 能缓冲 吸振 传动平稳无噪声 3 过载时可产生打滑 能防止薄弱零件的损坏 但不能保持准确的传动比 4 外轮廓尺寸较大 效率低 传动比 与摩擦轮传动计算方法一样 即 i12 n1 n2 D2 D1通常采用i12为 i 5常用接头方法 胶合法 缝合法与铰链带扣三种 平带 三角带 几何长度 计算长度 L 2a 2 D1 D2 D2 D1 4a开口式L 2a 2 D1 D2 D2 D1 4a交叉式L 2a 2 D1 D2 D2 D1 2a半交叉式带轮包角 胶带与带轮接触面的弧长所对应的中心角 180 D2 D1 a 60 180 D1 a 60 开口式 交叉式 半交叉式一般要求小带轮包角 120 例题 开口式平带传动中 已知D1 200mm D2 600mm a 1200mm 求其传动比 验算包角 并算出平型带的计算长度 3 2 3V 三角 带传动 工作方式 没有接头的环形带 截面形状为等腰梯形 常用结构 线绳芯结构和帘布芯结构 包布为橡胶帆布 顶胶和底胶材料为弹性橡胶 标准普通V带 都制成无接头的环形 GB T11544 89 1顶胶 2抗拉体 3底胶 4包布 帘布芯V带 绳芯V带 制造方便 型号多样 抗拉强度较高 柔韧性好 抗弯强度高 适用于转速较高 载荷不大和带轮直径较小的场合 V带的类型 2 窄V带 3 联组V带 4 齿形V带 5 大楔角V带 6 宽V带 1 普通V带 1 普通V带 2 窄V带 窄V带的特点 窄V带是用合成纤维作抗拉体相对高度约为0 9承载能力可提高1 5 2 5适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合 3 联组V带 4 齿形V带 5 大楔角V带 6 宽V带 节面 中性层所在的层面 不随V带变形而产生变化 节面的宽度称为节宽 基准长度 在规定张紧力下 V带位于带轮基准直径上的周线长度Ld 窄V带分四个型号 SPZ SPA SPB SPC 普通V带分七个型号 Y Z A B C D E A1600GB1042 89 标准代号基准长度带型号 带的标注示例 设计V带轮时应满足的要求有 1 质量小 2 结构工艺性好 3 无过大的铸造内应力 4 质量分布均匀 转速高时要经过动平衡 5 轮槽工作面要精细加工 以减少带轮的磨损 6 各槽的尺寸和角度应保持一定的精度 以使载荷分布较为均匀 带轮的组成 轮缘 带轮上具有轮槽的部分 轮毂 gu 带轮与轴配合的部分 轮辐 轮缘与轮毂连接的部分 常用材料有灰铸铁 钢 铝合金或工程塑料等 灰铸铁应用最为广泛 当v 25m s时多采用HT200 当v 25 45m s时宜采用球墨铸铁 铸钢或铝合金 小功率时 还可以采用锻钢 钢板冲压后焊接带轮 V带轮的材料及结构尺寸 V带轮的分类典型结构 1 实心带轮 S型 D 2 5 3 d B 1 8 2 d L 290 P nA 3mmP为传递的功率 n为带轮转速 A为轮辐数 3 孔板带轮 H型 4 椭圆轮辐带轮 E型 2 腹板带轮 P型 D 250 400mm B 1 8 2 d L 290 P nA 3mmP为传递的功率 n为带轮转速 A为轮辐数 3 孔板带轮 H型 D 250 400mm B 1 8 2 d L 290 P nA 3mmP为传递的功率 n为带轮转速 A为轮辐数 当轮缘与轮毂间距离 100mm时 可在腹板上制出4 6个均孔 以减轻重量 便于加工时装夹 4 椭圆轮辐带轮 E型 D 400mm B 1 8 2 d L 290 P nA 3mmP为传递的功率 n为带轮转速 A为轮辐数 h2 0 8h1 a1 0 4h1 a2 0 8a1 f1f2 0 2h1 d2 1 8 2 d 1 应有的原始数据和已知条件 V带传动的参数选择 1 传递的功率P 2 转速n1 n2 或传动比i 3 传动位置要求 4 工作条件 2 计算步骤及方法 1 确定计算功率Pca 2 选择带型 3 确定带轮基准直径dd1和dd2 4 验算V带速度v 5 确定中心距a和带的基准长度L 6 验算小带轮上的包角 7 确定带的根数z 1 确定计算功率Pca P 传递的额定功率 电动机 KA 工作情况系数 2 选择带型 根据计算功率Pca和小带轮转速n1 由选型图选定带型 普通V带选型图 窄V带选型图 3 确定带轮基准直径dd1和dd2 选取dd1 根据V带截型 参考V带轮的最小基准直径ddmin和V带轮的基准直径系列 选取dd1 ddmin 为了提高V带的寿命 宜选取较大的直径 计算从动轮的基准直径D2 dd2 idd2 并按V带轮的基准直径系列加以适当的圆整 V带轮的基准直径系列50 53 56 60 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 315 355 375 400 425 450 475 500 验算带的速度v v dd1n1 60 1000 m s 根据公式计算带的速度 并应使v vmax 普通V带vmax 25 30m s 窄V带vmax 35 40m s 范围 5 25m s 一般取v 20m s 如v不满足要求 则要重新选择dd1 4 验算V带速度v 5 确定中心距a和带的基准长度Ld 1 如果中心距未给出 可根据传动的结构需要初定中心距 2 计算所需带的基准长度L d 根据L d选取出和L d相近的V带的基准长度Ld 3 计算V带传动的中心距 4 中心距的变动范围 对包角的要求 应保证 6 验算小带轮上的包角 如果包角 过小 可以增大中心距a 改变传动比或设置张紧轮 7 确定带的根数Z K 考虑包角不同时的影响系数 简称包角系数 KL 考虑带的长度不的影响系数 简称长度系数 P0 单根V带的基本额定功率 P0 计入传动比的影响时 单根V带额定功率的增量 V带最多允许使用根数Z 包角系数Ka V带传动的安装 张紧及维护 一 V带的安装 1 选用的V带型号和计算长度要准确 以保证V带截面在轮槽中的正确位置 2 两轮带轴应保持规定的平行度 偏角误差 20 3 根据规定调整好V带的初拉力张紧情况 一般根据经验 对于中等中心距的带传动 以大拇指将带按下15mm为宜 4 为了便于安装和拆卸 带轮应布置在轴的外伸端 5 多跟带传动时 为使带受力均匀 不同厂家生产的V带 新旧V带不能同组使用 6 不得强行使用撬杠等工具将V带从带轮上撬入或撬出 7 V带传动装置必须安装安全防护罩 8 新带在使用前最好预先拉紧一段时间 二 V带的张紧 张紧的作用 各种材料的V带都是不完全弹性体 由于长期受到拉力作用 会因塑性变形而松弛 V带变长 使传动能力下降 为保持V带的正常传动能力 而采取的措施 张紧方法 调整轴的中心 定期张紧 自动张紧 安装张紧轮 调位式内张紧中心距固定 松边内侧 尽量靠近大轮侧 调整螺钉式 滑道式 调整螺母式 摆架式 摆锤式张紧中心距小 松边外侧 尽量靠近小轮侧 适用于平带传动 采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力 使带重新张紧 定期张紧装置 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 使带轮随同电动机绕固定轴摆动 以自动保持张紧力 自动张紧装置 张紧轮一般应放在松边的内侧 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 张紧轮装置 三 V带的维护 1 要保证安全防护罩的完好 避免安全事故 保护工作环境 2 新旧V带不能同时混合使用 检修更换时要求全部同时更换 3 定期检查V带的张紧程度 及时进行调整中心距或换带处理 4 带传动接触面不需要润滑 更不能与酸 碱 油接触 应及时清理带轮槽内和传动带上的油污 5 带工作温度不宜超过60 6 若带传动装置长时间闲置 应将传动带放松 3 4 1链传动的组成及特点 链传动是应用较广的一种机械传动 是以链条为中间挠性件的啮合传动 同时兼有带传动和齿轮传动的特点 它是由链条 主动轮和从动轮组成 通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力 i12 n1 n2 Z2 Z1n1 主动链轮转速 r min n2 从动链轮转速 r min Z1 主动轮直径 Z2 从动轮直径 链传动与带传动 齿轮传动的比较 优点 1 链传动是属于带有中间挠性件的啮合传动 与带传动相比 链传动无弹性滑动和打滑现象 因而能保持准确的平均传动比 传动效率较高 2 链不需要张得很紧 所以作用于轴的径向力较小 3 与齿轮相比 结构简单 易维修保养 经济耐用 环境适应性强 制造安装精度要求较低 4 远距离传动时 其结构比齿轮传动轻便得多 缺点 1 只能用于两并行轴且同向回转的传动 2 运转时不能保持恒定的瞬时传动比 3 磨损后易发生跳齿 4 工作时有噪声 5 不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用 链传动多应用于冶金机械 矿山机械 运输机械 轻工机械 农业机械及机床传动中 按用途的不同 链可分为 1 传动链 主要用于传动动力 2 牵引链 主要用于运输机械驱动输送带等 v 2 4m s 3 起重链 主要用于起重机械中提升重物 v 0 25m s 牵引 输送 链和起重链主要应用在运输和起重机械中 在一般机械传动中 常用的是传动链 传动链的一般应用范围 P 100kW v 15m s I 8 a 5 6m 传递效率为 0 95 0 98 3 4 2链传动的类型 传动链种类繁多 最常用的是滚子链和齿形链一 滚子链结构组成 滚子1 套筒2 销轴3 内链板4和外链板5 过盈联接 外链板与销轴内链板与套筒 间隙配合 套筒与销轴滚子与套筒 主要尺寸 节距p 滚子外径d1 内链节内宽b1 排距 双排链 pt 节距P是链传动的基本参数 P 链号数 25 4 16mm节距越大 链条结构尺寸越大 传递的功率也越大 但当链轮齿数一定时 节距增大将使链轮直径增大 所以在传递大功率时 一般采用小节距的双排或多排链 多排链由单排链组合而成 承载能力与排数成正比 由于存在制造及装配误差 导致各排链条受力不均 所以链排数不宜过多 一般不超过4排 滚子链规格和主要参数已标准化 主要分A B两个系列 A系列 我国滚子链的主体 供设计采用 B系列 主要供维修采用 标记方法 链号 排数 整链链节数标准编号链号 排数 整链链节数标准编号 新国标 例如 16A 1 40GB1243 1 198316A 1 40GB T1243 1997表示 A系列 节距25 4mm 单排 40节的滚子链 规格参数表 链接头形式 开口销 弹簧卡片 当链节数为奇数时 需采用过渡链节 由于过渡链节的链板要受附加弯矩的作用 所以在一般情况下最好不用奇数链节 但是在重载 冲击 反向等条件下工作时 采用过渡链节构成的链 链的柔性好 能减轻冲击和振动 当链节数为偶数时 链接头采用可拆卸式外链板联接 接头处可用开口销或弹簧卡片来固定 二 齿形链结构组成 套筒 销轴 齿形板和外链板 齿形链又称无声链 由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成 工作时链板外侧边与链轮轮齿相啮合来实现传动 其啮合的齿楔角有60 和70 两种 齿楔角为60 的齿形链传动因较易制造 应用较广 齿形链的标准为JB1839 76和JB1840 76 间隙配合 套筒与销轴 轴瓦铰链式 滚柱铰链式 圆销铰链式 铰接分类 1 与滚子链相比 齿形链传动平衡 无噪声 承受冲击性能好 工作可靠 2 齿形链既适宜于高速传动 又适宜于传动比大和中心距较小的场合 其传动效率一般为0 95 0 98 润滑良好的传动可达0 98 0 99 3 齿形链比滚子链结构复杂 价格较高 且制造比较难 比压高 易磨损 故多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中 齿形链的特点 三 滚子链链轮齿形的结构组成 三圆弧一直线齿形 GB T1244 1985 齿形应满足的要求 利于链节自由且平稳的啮入和退出 啮合时接触良好 受力均匀 不易产生脱落 结构简单 便于链轮的加工 主要尺寸 配用链条的节距p 套筒的最大外径d1 排距pt 齿数z 只需注明链轮的基本参数和主要尺寸 并注明 齿形按3RGB T1244 1985规定制造 即可 链轮轴向齿廓及尺寸 GB T1244 1985 链轮的结构 中等尺寸的链轮可制成腹板式或孔板式 大直径的链轮 常采用可更换的齿圈 并用螺栓联接在轮芯上的组合结构 也可采用轮辐式结构 小直径的链轮可制成整体式 链轮的材料 应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度 由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿有啮合次数多 所冲击也较严重 故小链轮应采用较好的材料制造 当大链轮采用铸铁制造时 小链轮一般用钢制造 四 滚子链传动的失效形式 1 链板的多次冲击破断 张紧不好 松边垂度增加 会导致出现动载 跳齿现象 2 链条的疲劳破损 各元件在变应力载荷作用下 链板会发生疲劳断裂 套筒 滚子表面会出现疲劳点蚀和裂纹 疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素 3 链条铰链的磨损 链条在啮入和啮出轮齿时 销轴和套筒间压力较大 且存在相对滑动 导致铰链磨损 润滑状态对链条的影响很大 承载力随润滑状态的降低而降低 4 链条铰链的胶合 链轮转速过高或载荷大润滑不良时 易造成销轴和套筒间工作面发生胶合现象 胶合限定了链传动的极限速度 5 链条的过载拉断 低速 v 0 6m s 重载的链条突然过载时 链条因静力强度不足 链条就会被拉断 五 链传动的设计设计滚子链传动时的原始数据为 1 传动的功率P 2 小链轮和大链轮的转速n1 n2或传动比i 3 原动机的种类 载荷性质以及传动用途等 一 求出链轮的齿数z 通常限制链传动的传动比i 6 推荐的传动比i 2 3 5 当v 2m s且载荷平稳时 i可达10 通常大链轮的齿数限定为小于120 由于链节数常是偶数 为考虑磨损均匀 链轮齿数一般应取与链节数互质的奇数 并优先选用以下数列 17 19 21 23 25 38 57 76 95 114 小链轮的齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响 齿数少 可减小外廓尺寸 但齿数过少 将会导致 1 传动的不均匀性和动载荷增大 2 链条进入和退出啮合时 链节间的相对转角增大 使铰链的磨操损加剧 3 链传递的圆周力增大 从而加速了链条和链轮的损坏 齿数多 对传动是有利的 但如齿数太多 将会导致 1 大链轮的齿数将更大 增大了传动的尺寸和质量 2 易出现由于链条节距的伸长而发生跳齿的现象 同样会缩短链条的使用寿命 二 确定计算功率Pca KA 工作情况系数 KZ 主动链轮齿数系数 KP 多排链系数 1 75 2 5 计算功率Pca是根据传递的功率