机械常识项目5

精品课程《机械常识》学习任务常用机械传动机构

一台完整的机器一般由动力部分、执行部分和传动部分所组成。动力部分为机器提供动力源，应用最多的是交流电动机，其转速约为3000、1500、1000、750(r/min)等几种。而各种机器工作需要的转速是多种多样的，其运动形式也有旋转式、往复式等多种。执行部分是直接完成生产所需的工艺动作的部分，它的结构形式完全取决于机械本身的用途(例如压片机中的转盘及冲模)。一部机器可能有一个执行部分或多个执行部分。传动部分是将动力部分的功率和运动传递到执行部分的中间环节。例如把旋转运动变为直线运动，把连续运动变为间歇运动，把高转速变为低转速，把小转矩变为大转矩等。

按工作原理可将传动分为机械传动、液力传动、电力传动和磁力传动等。其中机械传动最为常见。按照传动原理，机械传动可分为摩擦传动、啮合传动和推动三大类：摩擦传动是依靠构件接触面的摩擦力来传递动力和运动的，如带传动、摩擦轮传动。啮合传动是依靠构件间的相互啮合来传递动力和运动的，如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等。推动系统主要是螺旋推动机构、连杆机构、凸轮机构及组合机构（齿轮-连杆、齿轮-凸轮、液压连杆机构等）。4.1带传动组成：

带的类型：带传动组成1―主动轮；2―从动轮；3―传动带带的类型带传动有以下特点：①由于带具有弹性与挠性，故可缓和冲击与振动，运转平稳，噪音小；②可用于两轴中心距较大的传动；③由于它是靠摩擦力来传递运动的，当机器过载时，带在带轮上打滑，故能防止机器其他零件的破坏；④结构简单，便于维修；⑤带传动在正常工作时有滑动现象，它不能保证准确的传动比。另外，由于带摩擦起电，不宜用在有爆炸危险的地方；⑥带传动的效率较低(与齿轮传动比较)，约为87%~98%。通常V形带用于功率小于100kw、带速5~30m/s、传动比i≤7（少数可达10）、传动比要求不十分准确的中小功率传动。带传动的失效形式①打滑由于过载，带在带轮上打滑而不能正常转动。②带的疲劳破坏带在变应力状态下工作，当应力循环次数达到一定值时，带将发生疲劳破坏，如脱层、撕裂和拉断。V形带的布置、使用和维修

带传动的张紧装置1―电动机；2―固定螺栓；3―导轨；4―调整螺栓；5―摆动机座；6―小轴；7―张紧轮同步齿形带传动它有如下特点：①平均传动比准确；②带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；③由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s，传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kw，因而应用日益广泛；④效率较高，约为0.98；⑤带及带轮价格较高，对制造安装要求高。同步齿形带常用于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。齿形带传动1―节线；2―节圆4.2链传动链传动组成：链传动1―主动链轮；2―从动链轮；3―链条链传动的特点如下：①啮合传动与带传动相比，摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，承载能力大，且能保持准确的平均传动比；②因有链条作中间挠性构件，与齿轮传动相比，具有能吸振缓冲并能适用于较大中心距传动；③传递运动的速度不宜过高，只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。通常，链传动的传动比i≤8；中心距a≤5~6m；传递功率P≤100Kw；圆周速度υ≤l5m/s；传动效率约为，闭式η=0.95~0.98，开式η=0.9~0.93。链传动的失效形式链轮比链条的强度高、工作寿命长，故设计时主要应考虑链条的失效。链传动的主要失效形式有以下几种。①链条疲劳损坏②链条铰链磨损③多次冲击破坏④胶合⑤静力拉断链传动的布置和张紧装置1、链传动的布置

链传动的布置2、链传动的张紧①增大两轮中心距；②用张紧装置张紧，如图4-6所示，张紧轮直径稍小于小链轮直径，并置于松边靠近小链轮。

链的张紧装置(a)靠挂重自动张紧；(b)靠弹簧自动张紧；(c)靠螺栓调节的托板张紧4.3齿轮传动

渐开线齿廓

齿轮机构的类型直齿圆柱齿轮1、直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号2、直齿圆柱齿轮的模数分度圆上的周节p对π的比值称为模数，用m(mm)表示，即模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高，所以模数m又是轮齿抗弯能力的重要标志。图4-9所示为不同模数的齿形大小。

齿轮各部分名称及符号

不同模数的齿形齿轮轮齿的失效形式齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有以下几种。（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面胶合

齿面磨损图

轮齿齿面点蚀

齿面胶合齿轮材料常用的是锻钢，其次是铸钢、铸铁，在特殊情况下采用有色金属、粉末冶金制品及工程塑料。齿轮的结构

齿轮轴

圆柱齿轮4.4蜗杆传动蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的(图4-15)，用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。在一般蜗杆传动中，都是以蜗杆为主动件。蜗杆传动具有以下特点。①传动比大，且准确。通常称蜗杆的螺旋线数为螺杆的头数，若蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，则蜗杆传动的传动比为通常蜗杆头数很少(z1=1~4)，蜗轮齿数很多(z2=30~80)，所以蜗杆传动可获得很大的传动比而使机构比较紧凑。单级蜗杆传动的传动比i≤100~300；传递动力时常用i=5~83。

蜗杆传动②传动平稳、无噪声。因蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿对较多。③可以实现自锁。④传动效率比较低。⑤因啮合处有较大的滑动速度，会产生较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化，所以蜗轮一般常用青铜等贵重金属制造。由于普通蜗杆传动效率较低，所以一般只适用于传递功率值在50~60kW以下的场合。4.5平面连杆机构

机构都是由构件组合而成的，其中每个构件都以一定的方式至少与另一个构件相联接，这种联接既使两个构件直接接触，又使两构件能产生一定的相对运动。每两个构件间的这种直接接触所形成的可动联接称为运动副。构成运动副的两个构件间的接触不外乎点、线、面3种形式。面与面相接触的运动副在承受载荷方面与点、线相接触的运动副相比，其接触部分的压强较低，故面接触的运动副称为低副，而点、线接触的运动副称为高副，高副比低副易磨损。

构成运动副的两构件之间的相对运动，若为平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。两构件之间只作相对转动的运动副称为转动副或回转副，两构件之间只作相对移动的运动副，则称为移动副。连杆机构是由若干刚性构件用低副联接所组成。在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，则称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。由于平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛，故本节着重介绍平面连杆机构。平面四杆机构的基本形式所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，如图所示在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将四杆机构分为3种基本型式。（1）曲柄摇杆机构

铰接四杆机构颚式粉碎机构搅拌器机构（2）双曲柄机构（3）双摇杆机构

双曲柄机构

惯性筛机构

平行四边形机构

机车车轮联动机构

鹤式起重机机构及其运动简图

平面四杆机构的演化除了上述三种铰链四杆机构外，在工程实际中还广泛应用着其它类型的四杆机构。这些四杆机构都可以看作是由铰链四杆机构通过下述不同方法演化而来的。（1）转动副转化成移动副

曲柄滑块机构（2）选取不同构件为机架自动送盒机构

铰链四杆机构

含有一个移动副的四杆机构（3）变换构件的形态（4）扩大转动副的尺寸

摆动导杆机构

偏心轮机构单冲压片机上冲运动机构平面连杆机构的特点①连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而可用来传递较大的动力。又由于低副元素的几何形状比较简单(如平面、圆柱面)，故容易加工。②构件运动形式具有多样性。

连杆曲线③在主动件运动规律不变的情况下，要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。④连杆曲线具有多样性。⑤在连杆机构的运动过程中，一些构件(如连杆的质心在作变速运动，由此产生的惯性力不好平衡，因而会增加机构的动载荷，使机构产生强迫振动。所以连杆机构一般不适于用在高速场合。⑥连杆机构中运动的传递要经过中间构件，而各构件的尺寸不可能做得绝对准确，再加上运动副间的间隙，故运动传递的累积误差比较大。4.6凸轮机构凸轮机构的组成凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。配气机构1―凸轮；2―气阀；3―套筒

进刀机构1―凸轮；2―从动件；3―刀架凸轮的类型1、按照凸轮的形状分(1)盘形凸轮(2)移动凸轮(3)圆柱凸轮

2、按照从动件的形状分(1)尖端从动(2)曲面从动件

移动凸轮凸轮机构(3)滚子从动件

(4)平底从动件

凸轮机构的特点结构十分简单、紧凑。具有多用性和灵活性，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线的形状，只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件获得各种预期的运动规律。通过设计凸轮廓线，可以很容易地实现几乎任意要求的从动件的运动规律，是这种机构的最大优点。凸轮机构的缺点在于:凸轮廓线与从动件之间是点或线接触的高副，易于磨损，故多用在传力不太大的场合。4.7间歇运动机构在许多自动或半自动机械中，常常需要某些机构在原动件做连续运动时，从动件做周期性的运动和停歇，即间歇运动。间歇运动在形式上可分为间歇转位运动(分度运动)和直线间歇进给运动两类；根据运动过程中停歇时间的规律，间歇运动又可分为周期性和非周期性两类。常用的间歇运动机构有:棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、星轮机构、曲柄导杆机构等。除了上述机构外，还有气动、液压步进机构等。近年来也出现了微电脑控制与机械机构相配合的机电一体化机构，以实现更为复杂的间歇运动。间歇运动机构应满足如下要求:①停歇位置准确可靠:主要通过一定型式的定位机构来保证；②换位迅速平稳:生产中的换位一般是在空行程的辅助操作时间内进行，换位迅速有利于提高生产效率。换位平稳是要尽量减小从动件运动开始和终了时的加速度，降低惯性冲击和噪声。换位平稳是换位迅速的必要条件；③调节性能好:方便调节，以适应不同的工艺要求；④定位精度能够长期保持，结构简单紧凑，制造工艺性好。棘轮机构棘轮机构主要用于将周期性的往复运动转换为棘轮的单向间歇转动，也常用于防逆转装置。根据棘轮机构的主动件与从动件传递运动的方式，棘轮机构的种类分为:

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