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。重点难点：V带轮的特点、应用、材料和构造标准。教学课时：4来传递运动和动力。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）同步带传动平型带(flatbelt)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。drive）和交叉式传动（crossedbeltdrive）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。三角带(V—belt)的横截面为梯形，已标准化。三角带传来传递运动和动力。应用。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。机构等。同步带(synchronusbolt)传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动的传动比较准确。以下特点：能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无能保证恒定的传动比。动和动力的。因此过载时，传动带在轮压力较大。(3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。爆物质的场合。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。三角胶带都制成无接头的环形。拉力。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。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1.6～3.2,具有一定尺寸精度，可延长带的使用低速、小功率时：用铝合金、塑料。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d≤300mm时采用。孔板式:当带轮直径d≤300mm时采用。轮辐式:当带轮直径d≥300mm时采用。图9-10三角带轮的结五、带传动的张紧、安装和维护。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。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。教学课时：4教学内容：链传动(chaindrive)是由主动链轮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。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；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。置中。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。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。外链链的作用。链条工作时，滚子与链轮轮齿相啮合，为滚动摩擦，可减轻它们之间的磨损。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。但过渡链节的弯避免采用。因此链节总数最好为偶数。组成，称为三圆弧一直线齿形。大小而定。有整体式、腹板式、孔板式、组合式。轮多，磨损较重，受冲击较大。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。2、能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确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功率、速度和尺寸范围大。传动功率可以从很小机构二、渐开线齿2.齿顶圆：轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。3.齿根圆：齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。4.齿厚：一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚d表示。p＝s＋e9.齿顶高：齿顶圆与分度圆之间的径向一个齿轮的牙齿数目即齿数。因为分度圆周长πd＝Zp，则分度圆直径为d＝Zp/π由于π为一无理数，为了计算和制造上的方便，人为地把p□/π规定为有理数，即齿距P除以圆周率π所得的商称为模数，用m表示。即m＝p/π(mm)通常说的压力角指分度圆上的压力角，用α表示。□我国规定标准压力角α=齿廓形状是由模数、齿数、压力角三个因素决定的。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滑油。例题：已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，其传动/min,中心距a＝168mm,模数m＝4mm,试求从动轮的转速n2.□齿轮齿数z1n2＝n1／i12＝600／3＝200r／a＝m(Z1＋Z2)／2＝168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。标准中心距为：一对齿轮啮合时，才有节圆和啮合角。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旋角。上和突然卸下，易引起冲击。传动平稳性较差。会产生轴向力。齿面是一渐开线螺旋面，其端面（垂直于平面）的齿形不同，当用成型铣刀加工时，系。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β表示。斜齿轮轮齿的旋向分为左、右旋两种。和顶隙系数，均应取标准值。斜齿轮传动的标准中心距为：螺旋角相等，方向相反，中Z为斜齿轮的齿数，β为螺旋角。可见，斜齿轮的最少齿数比直齿轮少。的法线方向指向工作齿面。法向力又可分为：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。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，求确定，在一机构中多采用□=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。角□=200。用Zv表示。式中□――圆锥齿轮分度圆锥角承载能力而言，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Zmcos□=17cos□。般多采用锻件或轧制钢材，当齿轮较大(d＞400～600mm)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选用好一点的材料、高一些的硬度。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。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。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，对直制造。da＜100mm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。齿顶圆直径da≤500mm时，一般用锻造方法做成孔。有关结构尺寸参照图中经验公式确定。齿顶圆直径da＞500时，齿轮毛坯常用铸造方法做成轮辐结构，□如图11-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。面磨损、齿面塑性变形等。失效形式齿面塑性变形载合区温度升高引起润滑属直接接触并相互粘连，较软的齿面被撕下而形触表面间有较大的相对低速重载、齿面压力过大部位靠近节线的齿轮齿接触表面轮齿接触表面应力。提高齿面硬粘度大和抗胶合性能好提高齿面硬能用闭式齿轮传动结构代替开式齿减小载荷，减少启动频率向。教学课时：1力，一般交错角为90□,通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件较多所以平稳性好。损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。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。面）的参数和几何关系为基准。蜗杆的轴向压力角□x1应等于蜗轮的端面压力角□t2，蜗杆分度圆上的螺旋线升角□应等于蜗轮分度圆上的螺旋角□,且两者螺旋方向相同。蜗杆的轴向压力角□x（蜗轮的端面压力角□t）为标准压力角200。传动或自锁传动中，Z=2～4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。应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。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。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。径向力Fr1的方向总是指向蜗杆轴线。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。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Fr1=－Fr2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。等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的传动料可采用45钢调质处理，硬度HB220～270。蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs>5--25m/s的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSn10—1或铸锡锌铅青铜ZQSn6—6—3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Vs＜5m/s传动中，蜗轮材料可用无锡青较廉，但减摩性、抗胶合性能不如锡磷青铜。在Vs等。也可由尼龙或增强尼龙材料制成。教学课时：4称为轮系。到3~6,若采用轮系就可以达到很大的传动比。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。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。置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系两大类。系。线转动，此轮系称为周转轮系。三、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（1）一对圆柱齿轮传动，外啮合时两轮转向相（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。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对，(-1)3＝-1表示轮1与轮5转向相反。从图12-4可知，□轮系中各轮的转向也可用画箭头的方法表示。i1k＝n1／nk＝(-1)m•所有从动轮齿数的连乘积／所有主动轮齿数的式中m为外啮合齿轮的对数。中表示清楚。的转向.解：传动比大小：=32×40×40／16×20×2＝80所以:n4＝n1／i14＝800／80＝10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：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。教学课时：16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。教学内容：接触，而是靠液体压力来产生作用。（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。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。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动所难于实现的。越多。为其主要问题，且不能保证精确传动比。是泄漏，要求制造精度高。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。教学内容：优点和缺点呢？请同学回答，教师补充归纳，以增强学生记忆。的作用力，为选择液压元件提供科学根据。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。这里要特别注意的是的大小是与外载G的大小相等，即作用力取决于这个基本概念应当要很清楚。速已经足够用，不必非常仔细地求出各点的不同流速。泵的型号作为依据。的工作压力分别为2.5，6.3和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。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。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。动，是液压传动中的重要元件。可分为单向阀和换向阀二种。楚。通常比较常用的中位型号要记住。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。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。定值减压阀也分为直动式和先导式二种。原理相似。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。变化而变化。成部份。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。教学课时：4教学内容：动辅助元件等一系列液压传动硬件。本节课我们继续学习液压传动系统。如图8-28所示的液压动力滑台传动系统。首先要认识各图形符号所表示相动轨迹和液压传动系统的特点。留》快退》原位停止等六个动作。相应要求电磁执行。然后得出系统中油液流动的情况，如书中所述。（1）联合调速回路：由限压式变量泵和调速阀组成。（2）差动快速回路：液压缸左右两腔均通入压力油。（3）换向回路：电液换向阀组成。（4）速度换接回路：行程阀和电磁阀组成。（5）调速控制回路：两个串联调速阀组成。（6）压力回路：背压阀和顺序阀组成。（1）回油路上设背压阀，使滑台低速时不致产生爬行运动。（2）变量泵和差动油缸实现快进，既经济又减少能量损失，液压泵在低压状态下卸载。（3）行程阀和顺序阀组成快进和工进速度换接简化管路，且动作可靠，速度换接平稳。用气体代替油液完成执行元件的直线或旋转运动。传动过程与液压传动相析工作原理。与液压传动相似，只讲解不同的元件。主要介绍主要优缺点。（1）不污染环境，但噪声大。（2）便于远矩离输送，能源损失小。但由于空气可压缩性，速度稳定性差。流动情况。的方法，总结气压传动的主要特点。教学课时：4教学内容：如图8-28所示的液压动力滑台传动系统。首先要认识各图形符号所表示相动轨迹和液压传动系统的特点。快退原位停止等六个动作。相应要求电磁铁和行程阀通电或断电按表8-3执行。然后得出系统中油液流动的情况，如书中所述。（1）联合调速回路：由限压式变量泵和调速阀组成。（2）差动快速回路：液压缸左右两腔