《机械基础（非机械类）（第二版）》课件模块五、六　液压传动、气压传动

液压传动模块五282283课题一液压传动基础知识课题二液压动力元件课题三液压执行元件

课题四液压控制元件———方向控制阀课题五液压控制元件———压力控制阀课题六液压控制元件———流量控制阀课题七液压传动基本回路课题一液压传动基础知识284学习目标1.掌握液压传动的基本原理。2.掌握液压传动系统的组成及特点。3.能正确区分液压传动系统各组成部分。285课题引入如图所示为平面磨床工作台的液压传动系统，由液压传动实现了工作台的往复运动，图示位置为工作台向右运动的状态。286平面磨床工作台的液压传动系统a）平面磨床工作台的液压传动工作原理图b）用图形符号表示的液压回路图1—油箱2—过滤器3—液压泵4—节流阀5—换向阀6、9—进、回油管路7—液压缸8—工作台10—管路11—溢流阀12—溢流管路如图a所示为液压千斤顶实物图，重物的上升运动采用了液压驱动。那么液压传动系统是由哪些部分组成的?如何实现运动和动力的传递?287液压千斤顶a）实物图b）工作原理图1—杠杆手柄2—小缸体3—小活塞4、10—油腔5、7—单向阀6—管道8—大活塞9—大缸体11—截止阀12—油箱知识讲解288一、液压传动的工作原理1.液压千斤顶的工作原理如上图b所示，液压千斤顶工作时，关闭截止阀11，向上提起杠杆手柄1，小活塞3被带动上升，小缸体2和小活塞3形成的密封油腔4容积增大并形成局部真空，此时由于油腔10中油液压力的作用，单向阀7被关闭，同时在大气压力的作用下，油箱中的油液顶开单向阀5进入并充满油腔4，实现液压千斤顶的吸油。2.平面磨床工作台液压传动系统的工作原理如图a所示，液压泵3由电动机驱动，油箱1中的油液经过滤器2、液压泵3的吸油口，并经液压泵升压后向系统输出。油液经过节流阀4和管路流至换向阀5。当换向阀5的阀芯处于右端工作位置时，油液经过管路9流入液压缸7的左腔，推动活塞连同工作台8向右运动；液压缸7右腔的油液经管路6、换向阀5及管路10流回油箱。当换向阀5的阀芯处于左位时，活塞带动工作台向左移动。当阀芯处于中间位置时，液压缸不通压力油，工作台停止不动。因此，改变换向阀5的工作位置，就能改变压力油的通路，使液压缸7不断换向，以实现工作台8的往复运动。289290平面磨床工作台的液压传动系统a）平面磨床工作台的液压传动工作原理图b）用图形符号表示的液压回路图1—油箱2—过滤器3—液压泵4—节流阀5—换向阀6、9—进、回油管路7—液压缸8—工作台10—管路11—溢流阀12—溢流管路二、液压传动系统的组成1.动力部分它供给液压传动系统压力油，将原动机输出的机械能转换为油液的压力能

。能量转换元件为液压泵，上图中的液压泵3就是动力元件。2.执行部分执行部分将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能，以驱动工作部件运动。执行元件有做直线运动的液压缸，也有做旋转运动的液压马达。上图中液压缸7就是执行元件。2913.控制部分控制部分用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。控制元件有压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等，如上图中的溢流阀11、节流阀4和换向阀5。4.辅助部分辅助部分将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起储油、过滤、测量和密封等作用，以保证液压传动系统正常工作。辅助元件有管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等，如上图中的油箱1、过滤器2和管路6、9、10等。5.工作介质液压传动系统中还包括工作介质，主要是指传递能量的液体介质，即各种液压油。292三、液压传动的应用特点1.主要优点液压传动与机械传动、电力传动、气压传动相比，具有下列优点:（1）单位面积输出功率大。在同等的功率下，液压装备的体积小、质量小、运动惯性小、动作灵敏。（2）传动平稳。由于液压传动惯性小、反应快，所以易于实现快速启动、制动和频繁的换向，而且传动过程平稳。293（3）承载能力大。液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。（4）可以在运动过程中实现大范围的无级变速。（5）易实现过载保护。液压传动系统设有很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。（6）能自润滑。由于采用液压油作为工作介质，液压传动装置能够自动润滑，因此，液压元件的使用寿命较长。294（7）易实现复杂动作。液体的压力、流量和方向较容易实现控制，再配合电气控制装置，易实现复杂的自动工作循环。（8）液压元件已实现系列化、标准化、通用化，液压传动系统的设计和制造都比较方便。2952.主要缺点（1）制造精度要求高。液压元件的技术要求高，对加工和装配的要求较高，对使用和维护的要求比较严格。（2）定比传动困难。液压传动以液压油作为工作介质，在相对运动表面间不可避免地有泄漏，因此不宜应用在传动比要求严格的场合。（3）油液的性能受温度的影响大。由于油液的黏度随温度的改变而改变，故不宜应用在高温或低温的工作环境中。296（4）不宜远距离输送动力。由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。（5）油液中的空气影响工作性能。液压传动系统在工作时，油液中易混入空气，从而影响工作性能，如容易引起爬行、振动和噪声。（6）油液容易污染。油液污染后会影响系统工作的可靠性。（7）发生故障不容易排查与排除。液压传动系统是一个整体，发生故障后很难找到故障点，只能逐一排除。297课题二液压动力元件298学习目标1.理解液压泵的工作原理。2.掌握常用液压泵的类型、结构、工作原理和特点。3.能够识别常用液压泵的图形符号。299课题引入下图所示液压泵就是向液压缸提供压力油的动力元件，它把原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换设备。液压泵的结构种类较多，但它们的基本工作原理和工作条件是相同的。本课题就来研究液压泵的工作原理，了解液压泵的常见类型、结构和特点。300301液压泵a）齿轮泵b）叶片泵c）柱塞泵知识讲解302一、液压泵的工作原理

如图所示为单柱塞泵工作原理图，下面以此为例说明液压泵的工作原理。泵体3和柱塞2构成一个密封容积a，柱塞2在弹簧4的作用下压在偏心轮1上，偏心轮由原动机带动旋转，使柱塞2做左右往复运动。当偏心轮向下转时（见图a），柱塞2在弹簧4的作用下向右移动，容积a逐渐增大，形成局部真空，油箱内的油液在大气压力作用下，顶开单向阀5进入油腔a中，完成泵的吸油。当偏心轮向上转时（见图b），推动柱塞2向左移动，油腔a的容积由大变小，油液受柱塞挤压而产生压力，使单向阀5关闭，油液顶开单向阀6而输入到系统中，实现泵的压油。偏心轮不断旋转，泵就会连续输出油液。303单柱塞泵工作原理图a）吸油b）压油1—偏心轮2—柱塞3—泵体4—弹簧5、6—单向阀分析上图所示单柱塞泵的工作原理可知，该液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，这种靠密封容腔体积周期性变化实现吸油和压油的液压泵称为容积式液压泵，在液压传动系统中应用广泛。304二、液压泵的常用类型和图形符号1.液压泵的分类液压泵的种类很多，按其结构不同可分为齿轮泵（见下图a）、叶片泵（见下图b）、柱塞泵（见下图c）等，按其输出的流量能否调节可分为定量泵和变量泵，按其额定压力的高低可分为低压泵、中压泵、高压泵等。305液压泵a）齿轮泵b）叶片泵c）柱塞泵2.常见液压泵的图形符号（见下表）306常见液压泵的图形符号3.常用液压泵常用液压泵的组成、工作原理及特点见下表。307

常用液压泵的组成、工作原理及特点308

常用液压泵的组成、工作原理及特点309

常用液压泵的组成、工作原理及特点课题三液压执行元件310学习目标1.掌握常用液压缸的类型及特点。2.理解常用液压缸的主要性能参数。3.能根据不同工作要求，分析并选择液压缸的类型。311课题引入如图所示液压机滑块的上下运动及如图所示卧式液压拉床刀具的进给运动都是靠执行元件液压缸带动的。那么液压缸是怎样工作的?这些不同的工作循环和工作行程应采用哪些类型的液压缸才能实现?312313液压机卧式液压拉床知识讲解314一、活塞式液压缸

常用的活塞式液压缸有双作用单杆液压缸和双作用双杆液压缸。1.双作用单杆液压缸（1）结构和工作原理双作用单杆液压缸是一种最常用的液压缸，它只有一端带活塞杆，其结构如图所示。315双作用单杆液压缸结构1—耳环2—缸盖（兼导向套）3—活塞杆4—缸筒5—活塞6—缸底这种液压缸主要由缸盖2、活塞杆3、缸筒4、活塞5和缸底6等组成。无缝钢管制成的缸筒与缸底焊接在一起。为了防止油液内外泄漏，在缸筒与活塞之间、缸筒与缸盖之间、活塞杆与活塞之间、活塞杆与缸盖之间分别安装了密封圈。油口

A

和油口B

都可以通液压油，以实现双向运动，故称为双作用液压缸。316双作用单杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种安装方式，如图所示。317

双作用单杆液压缸的安装方式a）缸体固定b）活塞杆固定（2）工作特点1）如上图所示，两种固定形式的双作用单杆液压缸工作台的工作移动范围都是活塞有效行程的两倍。2）如右图所示，由于单杆液压缸活塞两端的有效面积

A1

和

A2

不相等，所以活塞的两个方向的推力及运动速度都不相等。318双作用单杆液压缸3）可作差动连接。如图所示，当缸的两腔同时通压力油时，由于作用在活塞两端面上的推力不等而产生推力差，在此推力差的作用下，使活塞向右运动，这时，从液压缸有杆腔排出的油液也进入液压缸的左端，使活塞实现快速运动，这种连接方式称为差动连接。这种两端同时通压力油，利用活塞两端面积差进行工作的单杆液压缸也叫差动液压缸。319差动连接的工作原理2.双作用双杆液压缸（1）结构和工作原理双作用双杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，其产品外形如图所示。320双作用双杆液压缸外形双作用双杆液压缸的结构如图所示，主要由缸盖2、缸体5、活塞杆3和活塞4等零件组成，两端的缸盖上设有进、出油口。一般为双向液压驱动，可实现等速往复运动。321双作用双杆液压缸结构1—导向套2—缸盖3—活塞杆4—活塞5—缸体双作用双杆液压缸的安装方式也有缸体固定和活塞杆固定两种形式。图a所示为缸体固定安装方式，缸体固定在机床的床身上，活塞杆与工作台相连。图b所示为活塞杆固定安装方式，其进、出油口设在活塞杆的两端，液压油从空心的活塞杆中进出。活塞杆固定的双作用双杆液压缸的进、出油口也可设在缸体两端，但需要用软管连接。322双作用双杆液压缸的安装方式a）缸体固定式双作用双杆液压缸b）活塞杆固定式双作用双杆液压缸1—缸体2—活塞3—活塞杆4—工作台（2）工作特点1）当两活塞杆直径相同时，液压缸两腔活塞的有效作用面积也相等。2）可适应不同的工作环境。采用缸体固定的双作用双杆液压缸，其工作台的往复运动范围为活塞有效行程的3倍，占地面积较大，常用于小型设备。采用活塞杆固定的双作用双杆液压缸，其工作台的往复运动范围为活塞有效行程的2倍，占地面积较小，常用于大中型设备。323二、柱塞式液压缸1.单作用柱塞式液压缸如图所示为单作用柱塞式液压缸的一种典型结构，主要由缸筒1、柱塞2、导向套3和缸盖5等组成。324单作用柱塞式液压缸的结构1—缸筒2—柱塞3—导向套4—密封圈5—缸盖单作用柱塞式液压缸的工作原理如图所示。当液压油由液压缸进油口进入柱塞底腔后，柱塞在油液压力作用下向外伸出，其反向退回时必须靠外力或自重。为了实现双向运动，柱塞式液压缸常成对使用，如图所示。325单作用柱塞式液压缸的工作原理成对使用的单作用柱塞式液压缸2.伸缩缸伸缩缸又称多级缸，由两级或多级活塞式液压缸套装而成。图所示伸缩缸是一个双级缸，它主要由一级缸筒2、一级活塞杆3、二级活塞杆4、缸盖1等组成。当液压油从缸盖油口进入一级缸筒后，推动一级活塞杆先伸出，二级活塞杆后伸出，一级缸筒油口回油；液压缸缩回时，一级缸筒油口进油，缸盖油口回油，推动二级活塞杆先缩回，一级活塞杆后缩回。326伸缩缸1—缸盖2—一级缸筒3—一级活塞杆4—二级活塞杆三、液压缸的图形符号常用液压缸的类型及图形符号见下表。327常用液压缸的类型及图形符号328常用液压缸的类型及图形符号课题四液压控制元件——方向控制阀329学习目标1.掌握方向控制阀的分类。2.掌握单向阀、换向阀的工作原理及图形符号。3.能合理应用方向控制阀。330课题引入若油液流入液压缸的不同工作腔，则液压缸的运动方向就会改变。如图所示为汽车起重机，其底盘前后各有两条支腿，每条支腿由一个双作用单杆液压缸驱动。起重作业时，由支腿机构使汽车轮胎离开地面；架起整车和调节水平以后，又要求每条支腿停止运动并保证双向锁紧。那么是由哪些元件来控制液压传动系统中油液流动方向及油路通断的?这些元件在液压传动系统中又是怎样工作的?331332汽车起重机知识讲解333控制油液流动方向的阀称为方向控制阀，简称方向阀。方向控制阀按照用途分为单向阀和换向阀两类，见下表。在液压传动系统中，执行元件的启动、停止和运动方向改变都是利用方向控制阀控制进入执行元件液压油的通断及流动方向来实现的。334方向控制阀的分类335方向控制阀的分类一、单向阀液压传动系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。1.普通单向阀普通单向阀是只允许液压油沿一个方向流动，而反向被截止的方向阀，简称单向阀。要求其正向通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。（1）结构原理普通单向阀根据连接方式可分为管式和板式两种。如图a和图b所示分别是钢球式和锥阀式管式单向阀，其结构基本相同，主要由阀体、阀芯和弹簧等组成。336337

管式单向阀a）钢球式单向阀b）锥阀式单向阀1—阀体2—阀芯3—弹簧（2）应用1）如图a所示，单向阀应用在液压泵出油口处，可防止系统中的液压冲击影响液压泵的工作，或当液压泵检修及多泵合流系统停泵时油液倒灌。2）如图b所示，单向阀应用在不同支路中，可以防止不同支路之间的干扰。3）如图c所示，单向阀与其他液压阀组合组成复合阀。338普通单向阀的应用场合2.液控单向阀液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成。如图a所示为普通型外泄式液控单向阀的结构原理图，339普通型外泄式液控单向阀a）结构原理图1—活塞2—阀体3—顶杆4—阀芯5—弹簧6—螺塞二、换向阀1.滑阀式换向阀的结构滑阀式换向阀主要由阀体、阀芯和换向操纵机构组成。换向阀常用几位几通来命名。2.滑阀式换向阀的工作原理滑阀式换向阀的工作原理如图所示。340341滑阀式换向阀的工作原理和图形符号a）活塞在中间位置b）阀芯左移c）阀芯右移3.换向阀的图形符号换向阀的工作状态和连通方式可用其图形符号较形象地表示。下表列出了几种常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号。342常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号343常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号344常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号4.三位四通换向阀中位机能的图形符号三位四通换向阀处于中位时，各油口的连通方式称为阀的中位机能，通常用一个字母表示。三位四通换向阀的中位机能不同可满足不同的功能要求。三位四通换向阀常见中位机能的图形符号及说明见下表。345三位四通换向阀常见中位机能的图形符号及说明346三位四通换向阀常见中位机能的图形符号及说明5.换向阀的控制方式换向阀的控制方式有人力控制、机械控制、电气控制、液压控制、液压先导控制和电液控制等。常见液压

阀控制方式的图形符号见下表。347常见液压（气动）阀控制方式的图形符号348常见液压（气动）阀控制方式的图形符号课题五液压控制元件——压力控制阀349学习目标1.掌握压力控制阀的分类、工作原理及图形符号。2.能合理应用压力控制阀。3.能分析压力控制阀在回路中的作用。350课题引入如图所示液压钻床的夹紧缸工作时，液压传动系统的油液压力需达到夹紧工件的要求；钻头钻孔时，液压传动系统的油液压力需满足克服切削阻力的要求；而且该钻床可利用控制系统压力来实现“夹紧缸夹紧—进给缸进刀—进给缸退刀—夹紧缸松开”的严格顺序动作。液压传动系统中应采用什么液压元件来控制油液的压力?这些元件又是如何工作的呢?351352液压钻床要达到上述要求，系统中应采用控制液压传动系统的压力大小或利用压力变化来控制油路通断的压力控制阀。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀等，如图所示。353压力控制阀a）溢流阀（先导式）b）减压阀（直动式）c）顺序阀（先导式）知识讲解354常用压力控制阀的结构简图、图形符号、工作原理和功用见下表。常用压力控制阀的结构简图、图形符号、工作原理和功用355常用压力控制阀的结构简图、图形符号、工作原理和功用356常用压力控制阀的结构简图、图形符号、工作原理和功用357常用压力控制阀的结构简图、图形符号、工作原理和功用课题六液压控制元件——流量控制阀358学习目标1.掌握流量控制阀的流量控制原理及节流口的节流特性。2.理解节流阀和调速阀的结构、工作原理及应用特点。3.能正确选用节流阀和调速阀。359课题引入如图所示流量控制阀的作用就是调节液压传动系统中油液流量的大小，它是通过改变节流口的通流截面积来调节通过阀口的流量，从而控制执行元件运动速度的控制阀。常用的流量控制阀有节流阀和调速阀。本课题就来学习这两种阀的工作原理、结构及应用。360流量控制阀a）节流阀b）调速阀知识讲解361一、节流阀1.节流阀的结构及工作原理如图a所示为节流阀的结构简图，它借助控制机构使阀芯相对于阀体孔移动，以改变阀口的通流截面积，从而调节输出流量。

节流阀a）结构简图1—锁紧螺母2—调节螺杆3—阀体4—阀芯5—弹簧油液在经过节流口时会产生较大的液阻，从而使流量减小。通流截面积越小，油液受到的液阻就越大，通过阀口的流量就越小。所以，改变节流口的通流截面积，使液阻发生变化，就可以调节流量的大小，这就是节流阀的工作原理。拧动节流阀上方的调节螺杆2，可以使阀芯4轴向移动，从而改变阀口的通流截面积，使通过节流口的流量得到调节。下图b所示为节流阀的图形符号。362节流阀b）图形符号节流口的形式将直接影响流量阀的性能。常见节流口的形式见下表。363常见节流口的形式364常见节流口的形式2.节流阀的应用节流阀只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求较低的液压传动系统，起节流调速作用。在图所示回路中，由定量泵供油，溢流阀控制泵出油口压力。将节流阀串联在进油路上，改变节流阀通流截面积的大小，就可改变通过节流阀的流量，从而控制活塞的运动速度。365节流阀的应用1—定量泵2—溢流阀3—二位四通电磁换向阀4—节流阀5—液压缸二、调速阀在液压传动系统中，执行元件的负载变化时会引起系统压力变化，进而使节流阀两端的压力差也发生变化，从而使通过节流阀的流量发生变化，使执行元件的运动速度也相应变化。为了使流经节流阀的流量不受负载变化的影响，必须对节流阀前后的压力差进行压力补偿，使其保持在一个稳定的值上。这种带压力补偿的流量阀称为调速阀。3661.调速阀的结构及工作原理调速阀是由减压阀和节流阀串联而成的组合阀，如图所示。在调速阀中，所用的减压阀是一种直动式减压阀，因为它可以保证进、出油口压力差为定值，所以称为定差减压阀。节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压力差为定值，消除了负载变化对流量的影响。367368调速阀a）结构简图b）图形符号1—调节螺杆2—节流阀阀芯3—节流阀调压弹簧4—减压阀调压弹簧5—减压阀阀芯2.调速阀的应用调速阀的应用和节流阀相似。在如图所示应用调速阀的回路中，改变调速阀的节流阀通流截面积，即可改变通过调速阀的流量，从而控制活塞的运动速度。调速阀中的减压阀所调定的压力差值波动小，流量稳定性好，因此适用于对速度稳定性要求较高的场合。369应用调速阀的回路1—液压泵2—溢流阀3—电磁换向阀4—调速阀5—节流阀6—液压缸课题七液压传动基本回路370学习目标1.掌握常见液压传动基本回路的组成、功用及工作原理。2.能分析各种液压传动基本回路在系统中的功用。3.能识读简单的液压传动系统图。371课题引入随着现代工业技术的迅速发展，各种机械设备中所使用的液压传动系统变得越来越复杂。但是不管液压传动系统多么复杂，都是由基本回路组成的。那么什么是液压传动基本回路?常见的液压传动基本回路有哪几种?它们在液压传动系统中又是如何工作的?372知识讲解373液压传动基本回路是由一些液压元件组成的能完成某种特定功能的典型回路。液压传动基本回路根据在液压传动系统中所起的作用不同分为方向控制回路、压力控制回路和速度控制回路，见下表。常见液压传动基本回路分类一、方向控制回路在液压传动系统中，用来控制执行元件的启动、停止或运动方向改变的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有换向回路和锁紧回路，见下表。374常用的方向控制回路375常用的方向控制回路二、压力控制回路利用各种压力阀控制系统或某一部分油液压力的回路称为压力控制回路。压力控制回路主要有调定或限制液压传动系统最高压力或实现多级压力变换的调压回路，使系统中某一支路获得比系统压力高的工作压力的增压回路，使系统中某一支路获得比系统压力低且稳定的工作压力的减压回路，使液压泵在零压或很低压力下运转的卸荷回路等。常用的压力控制回路见下表。376377常用的压力控制回路378常用的压力控制回路379常用的压力控制回路380常用的压力控制回路三、速度控制回路在液压传动系统中，用来控制和调节执行元件运动速度的回路称为速度控制回路。速度控制回路在诸多液压回路中占有突出的地位，其工作性能的好坏对整个系统起着决定性的作用。速度控制回路包括调节执行元件速度的调速回路（见下表）。381382调速回路383调速回路使执行元件不同运动速度相互转换的速度换接回路（见下表）。384速度换接回路385速度换接回路386速度换接回路常用机械传动模块三387388课题一带传动课题二螺纹基本知识课题三螺旋传动课题四链传动课题五直齿圆柱齿轮传动课题六其他常用齿轮传动课题七蜗杆传动课题八轮系课题一带传动389学习目标1.掌握带传动的传动比、类型和应用特点。2.掌握V带的结构、型号及标记。3.了解V带传动主要参数的计算方法。4.学会V带的正确使用和张紧方法。390课题引入带传动是机械传动中重要的传动形式之一，如图所示为带传动在台式钻床中的应用。391带传动在台式钻床中的应用如图所示为带传动原理图。当电动机带动主动带轮旋转时，主动带轮依靠带与带轮接触面间的摩擦力带动从动带轮一起转动，从而实现了运动和动力的传递。在生产和生活实际中，V带传动的应用最为广泛。V带传动由主动带轮、从动带轮和张紧在两带轮上的环形带组成。台式钻床的两带轮上都具有多个轮槽，V带在不同的轮槽中，可输出不同的转速供加工使用。392带传动原理图1—主动带轮2—从动带轮3—带带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦来实现运动和动力传递的，怎样才能保证带和带轮间的可靠接触与较大摩擦呢?与带轮相比，带更易损坏、失效，需经常更换，其截面尺寸、长度已经标准化、系列化，那么常用带的型号有哪些?应如何正确选用及维护呢?393知识讲解394一、带传动的传动比、类型和应用特点1.带传动的传动比传动比

i是指主动带轮转速

n1

与从动带轮转速

n2

之比。如果不计带与带轮间打滑因素的影响，那么带传动的传动比计算公式如下:式中n1

、n2———主动带轮、从动带轮的转速，r/min。2.带传动的类型带传动分为摩擦型和啮合型两大类。常用带传动的类型、特点和应用见下表。395常用带传动的类型、特点和应用396

常用带传动的类型、特点和应用3.带传动的应用特点（1）带传动的优点1）适用于中心距较大的传动。2）带具有良好的挠性，传动平稳，噪声低，可缓冲、吸振。3）过载时，带与带轮间打滑，可防止其他零件损坏。4）结构简单，制造、安装及维护较方便，且成本较低。397（2）带传动的缺点1）带传动的外廓尺寸较大。2）需要张紧装置。3）由于带与带轮之间存在滑动现象，传动时不能保证准确的传动比，传动效率较低。4）带的使用寿命一般较短。5）不宜在易燃、易爆场合下工作。398二、V带传动1.V带的结构、型号和标记（1）V带的结构V带是一种无接头的环形带，其横截面为等腰梯形，工作面是与轮槽相接触的两侧面，带与轮槽底面不接触。（2）V带的型号和选用V带两侧面所夹的锐角称为楔角

α。V带弯曲时，带中长度和宽度均不变的一层称为节面，其宽度称为节宽

Wp

。V带横截面高度

T

与节宽

Wp

的比值

T/Wp

称为相对高度。楔角

α

为40°，相对高度约为0.7的V带称为普通V带。（3）V带的标记V带的标记由带的型号、基准长度和标准编号三部分组成。3992.V带传动的主要几何参数V带传动用于两轴平行且旋转方向相同的场合。V带传动的主要几何参数有小带轮包角

θ1

、带的基准长度Ld

、小带轮基准直径

dd1

等。（1）小带轮包角

θ1包角是带与带轮接触弧所对应的圆心角，如图所示。包角的大小反映了带与带轮轮缘表面间接触弧的长短。两带轮中心距的大小影响带轮的包角。两带轮中心距越大，小带轮包角也越大，带与带轮的接触弧越长，能传递的功率就越大；反之，能传递的功率就越小。400401带轮的包角θ1—小带轮包角θ2—大带轮包角C—中心距dd1—小带轮基准直径dd2—大带轮基准直径（2）带的基准长度

Ld带的计算基准长度

L′d

的计算公式如下:式中L′d———带的计算基准长度，mm；C———设计或初定中心距，mm；dd1———小带轮基准直径，mm；dd2———大带轮基准直径，mm。402（3）小带轮基准直径

dd1从结构上看，带轮的基准直径越小，带的弯曲应力越大，带的使用寿命越短；反之，若带轮的基准直径过大，则带传动的整体外廓尺寸增大，使结构不紧凑。因此，设计时小带轮的基准直径应满足

dd1

≥ddmin，ddmin

为最小基准直径。普通V带轮的最小基准直径见下表中基准直径系列的最小数值。403404普通V带轮基准直径系列

（摘自GB/T13575.1—2022）mm三、普通V带传动的安装及维护1.正确选择V带的型号和基准长度，以保证V带在轮槽中的正确位置。V带顶面和带轮轮槽顶面应取齐，以保证V带和轮槽的工作面之间充分接触。V带的工作面是与轮槽相接触的两侧面，带与轮槽底面不接触，如图a所示。图b和图c所示为V带与V带轮型号不一致的情况。405V带在轮槽中的位置a）安装位置正确b）、c）安装位置不正确2.安装V带轮时，各V带轮轴线应相互平行，各V带轮相对应的V形槽的对称平面应重合，误差应小于20′，如图所示。V带轮安装在轴上不得摇晃摆动，轴和轴端不应有过大的变形，以免传动时V带扭曲或工作侧面过早磨损。406V带和V带轮的安装a）理想位置b）、c）允许的偏差3.V带的松紧要适当，不宜过松或过紧。V带过松，不能保证足够的张紧力，传动时容易打滑，传动能力不能充分发挥；V带过紧，V带的张紧力过大，传动中磨损加剧，V带的使用寿命会缩短。实践经验表明，在中等中心距的情况下，V带安装后用拇指能将其按下15mm左右时张紧程度合适，如图所示。407

V带的张紧程度4.为了使每根带受力均匀，同组V带的型号、基准长度、公差等级和生产厂家应相同。更换V带时应成组更换，新旧程度不同的带不能同时使用。5.V带传动必须安装防护罩，这样既可防止发生伤人事故，又可防止润滑油、切削液、其他杂物等飞溅到V带上而影响传动。6.V带不应与酸、碱、油等有腐蚀作用的物质接触，工作温度不宜超过60℃，以免V带过早老化。408四、V带传动的张紧装置V带传动工作时，V带与V带轮之间需要有一定的张紧力。但V带工作一段时间后，常会因塑性变形而松弛，使初拉力下降。为了保证V带的传动能力，应将V带重新张紧。V带传动常用的张紧方法、原理和应用见下表。409

V带传动常用的张紧方法、原理和应用410

V带传动常用的张紧方法、原理和应用411

V带传动常用的张紧方法、原理和应用课题二螺纹基本知识412学习目标1.掌握螺纹的种类与应用。2.掌握普通螺纹的主要参数。3.能识读普通螺纹的标记。4.了解螺纹连接的形式。413课题引入如图所示为一凸缘联轴器，两个半联轴器由螺栓和螺母连接成一体，其作用是连接属于不同机器或部件的两根轴，以传递运动和转矩。414凸缘联轴器1、4—半联轴器2—螺栓3—螺母5—键6、7—轴如上图所示，该联轴器通过键将两个半联轴器（1、4）分别与两轴（7、6）连接，然后再用螺栓、螺母把两个半联轴器连接成一体，以传递运动和动力。这种用螺母和螺栓作为紧固件，将零部件连接起来的连接方式称为螺纹连接。螺纹连接具有结构简单、工作可靠、装拆方便、类型多样、成本较低等优点，所以应用极为广泛。如图所示螺母和螺栓上的螺纹是常见的普通螺纹。用一个通过螺母和螺栓轴线的平面把螺纹剖开，可以清楚地看到普通螺纹牙型的轮廓形状，并可在此轮廓上标注出螺纹的主要参数。这些参数是选择及使用螺纹的依据。作为标准件，为了方便标识，螺纹的标记有哪些规定?常见的螺纹有哪些?常见螺纹连接的基本类型有哪些?各有什么特点?应用在哪些场合呢?415416普通螺纹a）内螺纹b）外螺纹知识讲解417一、普通螺纹的主要参数、标记和应用1.普通螺纹的主要参数普通螺纹的主要参数如图上所示，其定义见下表。普通螺纹的主要参数及其定义

2.普通螺纹的标记普通螺纹的标记示例如图所示。418普通螺纹的标记示例a）内螺纹b）外螺纹同一公称直径的普通螺纹按螺距大小不同分为粗牙和细牙。普通螺纹的规定标记见下表。419普通螺纹的规定标记3.普通螺纹的应用普通螺纹的牙型为三角形，牙型角

α=60°，螺旋副摩擦力大，自锁性能好；螺纹牙根部较厚，牙根强度高；广泛应用于各种紧固连接。其中，细牙螺纹的螺纹升角小，自锁性能好，但耐磨性较差，容易滑扣，适用于薄壁零件、受振动或变载荷的连接，还可以用于微调机构中。420二、螺纹的种类1.按形成螺纹的表面分类按形成螺纹的表面不同，螺纹可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按螺旋线形成的表面不同，螺纹可分为外螺纹和内螺纹。在圆柱表面形成的螺纹是圆柱螺纹，在圆锥表面形成的螺纹是圆锥螺纹，如图所示。在圆柱或圆锥内表面形成的螺纹是内螺纹，在圆柱或圆锥外表面形成的螺纹是外螺纹。421422圆柱螺纹和圆锥螺纹a）圆柱螺纹b）圆锥螺纹2.按旋向分类按旋向不同，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹。顺时针旋入的螺纹为右旋螺纹，逆时针旋入的螺纹为左旋螺纹。

螺纹的旋向可用如图所示的方法判别。当螺杆的轴线竖直放置时，左旋螺纹的可见部分自右向左升高，右旋螺纹的可见部分自左向右升高。423

螺纹的旋向及判别方法a）左旋螺纹b）右旋螺纹3.按螺旋线的线数分类按螺旋线的线数不同，螺纹可分为单线螺纹

和多线螺纹。如图所示。与单线螺纹的螺距

P（见下图a）相对应的是多线螺纹的导程

Ph

。导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，如图b所示。424单线螺纹和多线螺纹a）单线螺纹b）多线螺纹4.按用途和牙型分类按用途分类，螺纹一般可分为连接螺纹和传动螺纹。按牙型不同，螺纹可分为三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹等。常用螺纹的牙型、特点与应用见下表。425常用螺纹的牙型、特点与应用426常用螺纹的牙型、特点与应用课题三螺旋传动427学习目标1.了解螺旋传动的应用特点。2.掌握普通螺旋传动的应用形式。3.能分析常用设备中普通螺旋传动的应用形式，计算移动件的移动距离并判断移动件的移动方向。428课题引入台虎钳是机械加工和维修车间必备的通用工具，如图a所示。它被安装在工作台上，用以夹持工件，以便对工件进行机加工。台虎钳的结构示意图如图b所示。当顺时针转动手柄时，螺杆连同活动钳身向右移动，并与固定钳身配合，实现对工件的夹紧；当逆时针转动手柄时，活动钳身向左移动，松开工件。429430台虎钳a）实物图b）结构示意图1—螺杆（右旋）2—活动钳身3—固定钳身在工作过程中，活动钳身之所以能直线移动，是因为有一螺旋传动装置，即由螺杆与螺母配合实现。螺旋传动是由螺杆和螺母组成螺旋副，利用螺旋副传递运动和动力的机械传动方式。那么螺旋传动的应用和特点有哪些?应用形式有哪些?知识讲解431一、普通螺旋传动的形式普通螺旋传动是指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。普通螺旋传动的形式可以分为单动螺旋传动和双动螺旋传动两类。单动螺旋传动是指螺杆或螺母有一件不动，另一件既旋转又移动的普通螺旋传动，其运动形式见下表。432单动螺旋传动的运动形式双动螺旋传动是指螺杆和螺母都做运动的普通螺旋传动，其运动形式见下表。433双动螺旋传动的运动形式二、普通螺旋传动运动方向的判定在普通螺旋传动中，螺杆或螺母的移动方向可用左手法则判断。具体方法如下。1.左旋螺纹用左手法则判断，右旋螺纹用右手法则判断。2.弯曲四指，其指向与螺杆旋转方向相同，拇指与螺杆轴线方向一致。4343.若为单动螺旋传动，拇指的指向即为螺杆的运动方向；若为双动螺旋传动，与拇指指向相反的方向即为螺杆的运动方向。普通螺旋传动螺杆移动方向的判定实例见下表。435

普通螺旋传动螺杆(或螺母)移动方向的判定实例436

普通螺旋传动螺杆(或螺母)移动方向的判定实例三、普通螺旋传动直线移动距离

L

的计算在普通螺旋传动中，螺杆相对于螺母每旋转一周，螺杆的移动距离等于一个导程

Ph

。因此，直线移动距离L等于旋转周数

N与导程

Ph

的乘积，即

L=NPh式中L———螺杆的移动距离，mm；

N———旋转周数；

Ph———螺纹导程，mm。437课题四链传动438学习目标1.掌握链传动的传动比、特点和应用。2.了解链条的种类，熟悉滚子链的结构。3.能识别滚子链的标记。439课题引入如图所示的摩托车由发动机输出动力，通过两个链轮和一条挠性传动链组成的链传动驱使后轮转动，从而实现摩托车的正常行驶。440摩托车如图所示为链传动机构，它由主动链轮、从动链轮和链条组成，工作中依靠链轮轮齿和链条链节的啮合传递运动和动力。与带传动相比，链传动有哪些优点?常用的链传动类型有哪些?其特点有哪些?是否已标准化?441链传动机构1—主动链轮2—链条3—从动链轮知识讲解442一、链传动的传动比链传动的传动比是指主动链轮的转速

n1

与从动链轮的转速n2

的比值，也等于两链轮齿数

z1

和z2

的反比，即二、链条的种类按用途不同，链条可以分为传动链、起重链和曳引链。传动链主要用于传递运动和动力。起重链一般用于提起重物。曳引链主要用于传输机械。其中，传动链又有齿形链（见下图a）和滚子链（见下图）两种。齿形链运转平稳，噪声小，又称无声链，适用于高速、运动精度较高的传动中，但制造成本高，质量大。滚子链结构简单，磨损较轻，应用广泛，已标准化。443444齿形链及其传动a）齿形链b）齿形链传动445滚子链1—内链板2—外链板3—销轴4—套筒5—滚子三、滚子链1.滚子链的结构滚子链是一种标准件。如上图所示，滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。滚子与套筒、套筒与销轴之间均为间隙配合，从而形成动连接；而套筒与内链板、销轴与外链板之间均为过盈配合。传动时，通过套筒绕销轴自由转动，可使内、外链板之间做相对转动，同时滚子在链轮的齿间滚动，可以减轻链条与链轮轮齿的磨损。2.滚子链的标记滚子链已标准化，其标记形式为

“链号-排数”。446四、链传动的特点和应用1.链传动的优点（1）与带传动相比，链传动的主要优点如下:1）没有弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠。2）在相同承载情况下结构更紧凑。3）由于不需要张紧，作用于轴上的载荷较小。4）传动效率高。5）能在低速、重载和高温条件以及尘土飞扬、淋水、淋油等不良环境中工作。（2）与齿轮传动相比，链传动易安装，价格低廉，适用于中心距较大的场合。4472.链传动的缺点（1）由于链节的多边形运动，其瞬时传动比是变化的，链的瞬时速度不是常数；传动中的动载荷会产生振动、冲击和噪声，因此不宜用于要求精密传动的机械上。（2）链条的铰链磨损后会使链条节距变大，传动中链条容易脱落。（3）链节与链轮进入啮合时会产生冲击和噪声。（4）只限于平行轴间的传动。（5）无过载保护作用。448课题五直齿圆柱齿轮传动449学习目标1.了解齿轮传动的应用特点及其传动比的计算方法。2.掌握标准直齿圆柱齿轮的基本参数、主要几何尺寸的计算方法和正确啮合条件。3.能正确选用标准直齿圆柱齿轮传动。450课题引入如图所示为两级直齿圆柱齿轮减速器。减速器是原动机与工作机之间的减速传动装置，目的是降低转速，增大转矩。它通过两对齿轮啮合实现减速。由于它具有传动效率高、使用寿命长、维护简便等优点，因此在机械行业中应用极为广泛。如图b所示为该减速器的机构运动简图。451452两级直齿圆柱齿轮减速器a）实物图b）机构运动简图1、2、3、4—直齿圆柱齿轮齿轮传动是通过主动齿轮和从动齿轮组成齿轮副来传递运动和动力的机械传动，属于啮合传动。如上图所示，该减速器工作时依靠齿轮1与齿轮2，齿轮3与齿轮4间的相互啮合将电动机的运动和动力传递出去，并达到减速的目的。那么齿轮传动有哪些应用特点?它有哪些参数?应用中如何正确选用?453知识讲解454如图所示是齿轮减速器中的直齿圆柱齿轮，其齿廓曲线为渐开线。直齿圆柱齿轮一、渐开线标准直齿圆柱齿轮1.渐开线齿廓的形成如图所示，在平面上，当一动直线

AB

在半径为

rb

的圆上做纯滚动时，此动直线上任一点

K

的运动轨迹

CKD

称为该圆的一条渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，直线AB

称为渐开线的发生线。455渐开线的形成渐开线齿轮的轮齿是由两条对称的反向渐开线作为齿廓而形成的，如图所示。456渐开线齿廓的形成2.渐开线标准直齿圆柱齿轮几何要素的名称和代号如图所示是渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要几何要素，其含义和代号见下表。457渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要几何要素458渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何要素的含义和代号3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数有齿数

z、模数

m、压力角

α、齿顶高系数

ha∗

和顶隙系数

c∗

等，它们是齿轮各部分几何尺寸计算的依据。（1）齿数

z一个齿轮的轮齿总数，用z

表示。（2）模数

m齿距

p

除以圆周率

π所得的商称为模数，用m

表示，单位为mm。模数是齿轮几何尺寸计算中最基本的一个参数。模数越大，轮齿越大，齿轮的强度越高，承载能力越强。459（3）压力角

α在齿轮传动中，齿廓某点所受正压力的方向与速度方向线之间所夹的锐角称为压力角，用

α

表示。如图所示，K

点的压力角为

αK

。标准齿轮分度圆上的压力角

α=20°。460齿轮轮齿的压力角（4）齿顶高系数ha∗齿顶高

ha=ha∗m。ha∗

称为齿顶高系数，标准齿轮的

ha∗为1。（5）顶隙系数c∗当一对齿轮啮合时，为了使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相撞，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用

c∗

表示。如图所示，c=c∗m。标准齿轮的

c∗

为0.25。461一对齿轮啮合时的顶隙4.渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分几何尺寸计算渐开线标准直齿圆柱齿轮是指采用标准模数

m，压力角α=20°，齿顶高系数

ha∗=1，顶隙系数

c∗=0.25，分度圆上的齿厚

s等于齿槽宽

e的渐开线直齿圆柱齿轮，简称标准直齿圆柱齿轮。462标准直齿圆柱外齿轮各部分尺寸都与模数有一定的关系，计算公式见下表。463标准直齿圆柱外齿轮的几何尺寸计算公式二、标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件一对齿轮能连续顺利地传动，需要各对轮齿依次正确啮合互不干涉。为保证传动时不出现因两齿廓局部重叠或侧隙过大而引起的卡死或冲击现象，必须使两齿轮的基圆齿距相等，由此可得标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件如下：两齿轮的模数必须相等，即

m1=m2；两齿轮分度圆上的压力角必须相等，即

α1=α2

。464三、齿轮传动的传动比在某齿轮传动中，主动齿轮的齿数为

z1，从动齿轮的齿数为

z2，主动齿轮每转过一个齿，从动齿轮也转过一个齿。当主动齿轮的转速为

n1

、从动齿轮的转速为

n2

时，单位时间内主动齿轮转过的齿数与从动齿轮转过的齿数相等，即

n1

z1=n2

z2得到齿轮的传动比：465四、齿轮传动的应用特点1.优点（1）能保证瞬时传动比恒定，传动平稳性好，传递运动准确可靠。（2）传递功率和速度范围大。（3）传动效率高

。（4）结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。4662.缺点（1）制造和安装精度要求高，工作时有噪声。（2）齿轮的齿数为整数，能获得的传动比受到一定限制，不能实现无级变速。（3）不适宜中心距较大的场合。齿轮是机械产品的重要基础零件，广泛应用于汽车、机床及其他机械设备中。467课题六其他常用齿轮传动468学习目标1.认识其他齿轮传动的基本类型。2.掌握其他常用齿轮传动的应用特点和正确啮合条件。3.了解齿轮轮齿的失效方式。469课题引入在机械传动中，齿轮传动应用最为广泛。为了满足生产实际不同的需要，齿轮传动的种类很多。如图所示是一齿轮减速器，与前面课题中的减速器不同，此齿轮减速器输入轴和输出轴的两轴线交角为90°，是两级减速器，一级是直齿圆锥齿轮传动，另一级是斜齿圆柱齿轮传动。470471齿轮减速器1—输入轴2—小锥齿轮3—大锥齿轮4—小斜齿轮5—输出轴6—大斜齿轮齿轮传动的类型众多，如图所示。可见，除了前面学习过的直齿圆柱齿轮外，常用的齿轮还有斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮等，它们的结构与直齿圆柱齿轮相比，有什么相同点和不同点?传动有什么特点?一般应用在什么场合?本课题将学习其他常用齿轮传动的相关知识。472473

齿轮传动的类型a）外啮合直齿圆柱齿轮传动b）斜齿圆柱齿轮传动c）人字齿圆柱齿轮传动d）内啮合直齿圆柱齿轮传动e）齿轮齿条传动f）直齿锥齿轮传动g）斜齿锥齿轮传动h）交错轴斜齿圆柱齿轮传动i）蜗杆传动知识讲解474一、斜齿圆柱齿轮传动1.斜齿圆柱齿轮齿廓的形成渐开线直齿圆柱齿轮的齿廓是一个渐开面，它是发生面在基圆柱上做纯滚动时，其上任意一条与基圆柱母线

NN′平行的直线

KK′的运动轨迹，如图a所示。斜齿圆柱齿轮的齿廓在形成时，发生面上的直线

KK′不是与基圆柱母线

NN′平行，而是成一个夹角

βb，如图b所示。直线

KK′的运动轨迹形成了一个螺旋形的空间，βb

称为基圆柱上的螺旋角。475圆柱齿轮齿廓的形成a）直齿圆柱齿轮齿廓的形成b）斜齿圆柱齿轮齿廓的形成2.斜齿圆柱齿轮的旋向判定斜齿圆柱齿轮的旋向分为左旋和右旋。其判别方法为：将齿轮轴线竖直放置，轮齿自左向右上升者为右旋，反之为左旋，如图所示。476斜齿圆柱齿轮的旋向判定a）右旋b）左旋3.斜齿圆柱齿轮的几何参数斜齿圆柱齿轮的几何参数有端面几何参数和法向几何参数两组。端面是与斜齿圆柱齿轮轴线垂直的平面，如图中的

t—t平面，端面几何参数用下标t表示；法向平面是与斜齿圆柱齿轮轮齿垂直的平面，如图中的

n—n

平面，法向几何参数用下标n表示。477斜齿圆柱齿轮分度圆柱面展开面

斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮多一个基本参数———螺旋角。因直径不同的圆柱面上的螺旋角不等，通常所说的斜齿圆柱齿轮的螺旋角是指分度圆柱面上的螺旋角，即分度圆柱面上螺旋线的切线与过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐角，如上图所示。螺旋角用

β

表示。4784.斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件一对标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是:（1）两齿轮法向模数相等，即

mn1=mn2。（2）两齿轮法向压力角相等，即

αn1=αn2

。（3）两外啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等、旋向相反，即

β1=-β2

。两内啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等、旋向相同，即β1=β2

。4795.斜齿圆柱齿轮传动的应用特点如图a所示，直齿圆柱齿轮传动过程中，轮齿齿面上的接触线是平行于轴线的直线，两个轮齿是沿整个齿宽同时进入或脱离啮合，在高速、重载等情况下，易产生冲击、振动和噪声。而斜齿圆柱齿轮传动过程中，轮齿齿面上的接触线是由齿顶的一端开始，逐渐由短变长，再由长变短至另一端的齿根为止脱离啮合，其接触线是斜直线，如图b所示。480直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的齿面接触线a）直齿圆柱齿轮的齿面接触线b）斜齿圆柱齿轮的齿面接触线所以与直齿圆柱齿轮传动相比，斜齿圆柱齿轮传动有如下特点:（1）承载能力强。（2）传动平稳，冲击、噪声和振动小。（3）使用寿命长。（4）由于轮齿是倾斜的，工作时将产生一个轴向力。（5）不能用作滑移齿轮。由于斜齿圆柱齿轮具有以上特点，所以广泛应用于高速、重载、大功率的传动中。481二、直齿圆锥齿轮传动如图所示为直齿圆锥齿轮传动。它是一种传递两相交轴之间的运动和动力的齿轮传动。两轴的交角可以是任意的，但通常为90°。482直齿圆锥齿轮传动三、齿轮齿条传动如图所示为齿轮齿条传动。它可将齿轮的旋转运动变为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动变为齿轮的旋转运动。483齿轮齿条传动课题七蜗杆传动484学习目标1.掌握蜗杆传动的组成及蜗杆的分类。2.了解蜗杆传动的应用特点。3.会计算蜗杆传动的传动比。4.能正确判断蜗杆传动中蜗轮的旋转方向。485课题引入如图所示为手动卷扬机。钩子用来挂重物，当旋转手柄时，可以将重物提升到任意位置。486手动卷扬机a）实物图b）传动简图1—蜗杆2—蜗轮3—鼓轮手动卷扬机是一个一级减速装置———蜗杆传动装置，它具有体积小、质量小、传动省力，在单级传动中可获得很大的降速效果，重物在提升过程中可停留在任意位置而不自动落下等特点，因此在起重机械中得到了广泛的应用。那么，蜗杆传动由哪些部分组成?其具有哪些应用特点?487知识讲解488一、蜗杆传动的组成及蜗杆的分类1.蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成（见下图），用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴交错成90°。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆传动具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆。489

蜗杆传动的组成a）立体图b）示意图1—蜗杆2—蜗轮2.蜗杆的分类（1）根据蜗杆的形状不同，蜗杆可以分为圆柱蜗杆、环面蜗杆和锥蜗杆。上图所示蜗杆为阿基米德圆柱蜗杆，它是圆柱蜗杆中最常用的一种。（2）根据蜗杆的旋向不同，蜗杆有左旋和右旋之分。在实际应用中因右旋蜗杆便于制造，故一般多用右旋蜗杆。（3）根据蜗杆头数

z1

不同，蜗杆有单头、多头之分。通常蜗杆头数

z1

为1~4。490二、蜗杆传动的传动比与蜗轮旋转方向的判定1.蜗杆传动的传动比蜗杆传动的传动比是主动蜗杆的转速与从动蜗轮的转速之比，也等于主动蜗杆头数与从动蜗轮齿数的反比。即式中n1

、n2———主动蜗杆、从动蜗轮的转速，r/min；

z1———主动蜗杆头数；

z2———从动蜗轮齿数。4912.蜗轮旋转方向的判定在蜗杆传动中，蜗轮、蜗杆的旋向是一致的，即同为左旋或同为右旋。蜗轮的旋转方向取决于蜗杆的旋向和蜗杆的旋转方向，通常用左右手定则来判定。具体判定方法见下表。492493蜗杆、蜗轮的旋向及蜗轮旋转方向的判定方法494蜗杆、蜗轮的旋向及蜗轮旋转方向的判定方法三、蜗杆传动的应用特点1.单级传动比大，结构紧凑由于蜗杆的头数

z1

通常较小，所以可获得较大的单级传动比。在动力传动中，一般取i

为5~80；在分度机构中i可达1000。2.传动平稳，噪声小蜗杆的齿为连续不断的螺旋面，传动时与蜗轮轮齿间的啮合是逐渐进入和退出的，而且同时啮合的齿数较多，因此蜗杆传动比齿轮传动平稳，没有冲击，噪声小。4953.承载能力大蜗杆与蜗轮啮合时呈线接触，且同时进入啮合的齿数多，所以承载能力大。4.可以实现反行程自锁在一定条件下，可以实现反行程自锁，即只能蜗杆驱动蜗轮，而蜗轮不能驱动蜗杆。故常将蜗杆传动应用在要求不能逆转的装置上，如在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。5.传动效率低由于齿面间滑动速度较大，蜗杆传动摩擦损失大，效率低。一般蜗杆传动的传动效率η为0.7~0.8，具有自锁性的蜗杆传动的传动效率

η<0.5。6.成本高为了减摩耐磨，蜗轮齿圈通常用青铜制造，成本较高。496课题八轮系497学习目标1.了解轮系的分类。2.掌握定轴轮系的应用特点。3.能计算定轴轮系的传动比。4.能计算任意从动齿轮的转速并判断其转向。498课题引入如图a所示为一小型车床的实物图。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，是金属切削机床中最主要的一种切削机床。车床主轴箱的作用是把主电动机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，以满足车削、钻削、滚花等多种加工。499

小型车床a）实物图b）车床主轴箱传动系统上图b所示为车床主轴箱传动系统，在Ⅲ轴上安装有三联滑移齿轮（z6、z7、z8），当改变它的相对位置，使它分别与Ⅱ轴上不同齿数的齿轮（z5

、z4、z3）对应啮合时，即可得到主轴的不同转速，满足车床加工过程中的变速要求。这种一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为轮系。本课题将认识轮系，学会分析定轴轮系的传动路线，计算定轴轮系的传动比和定轴轮系的最终输出转速。500知识讲解501一、定轴轮系的概念及分类

在图上b所示车床主轴箱传动系统中，所有齿轮几何轴线的位置均相对固定，这种轮系称为定轴轮系。定轴轮系又根据各轴线是否相互平行，分为平面定轴轮系和空间定轴轮系。1.平面定轴轮系各齿轮轴线相互平行的定轴轮系称为平面定轴轮系，如图所示。502平面定轴轮系2.空间定轴轮系各齿轮轴线不平行的定轴轮系称为空间定轴轮系，如图所示。503空间定轴轮系二、定轴轮系传动比及任意从动齿轮转速的计算定轴轮系传动比是指轮系中首末两轮的转速之比。定轴轮系传动比计算包括计算轮系传动比的大小和确定末轮的旋转方向。定轴轮系的有关计算及末轮旋转方向的判定方法见下表。504505定轴轮系的有关计算及末轮旋转方向的判定方法三、定轴轮系的应用特点定轴轮系在大多数机械传动中得到了广泛应用，其应用特点见下表。506定轴轮系的应用特点507定轴轮系的应用特点轴系零部件模块四508课题一轴课题二轴承课题三键、销及其连接课题四联轴器课题五离合器509课题一轴510学习目标1.了解轴的结构及工艺性。2.掌握轴的主要类型和特点。3.能分析轴上零件的轴向和周向固定方法。511课题引入如图所示为一齿轮减速器输出轴组件的结构简图。轴上装有联轴器、齿轮和滚动轴承。轴用来支承做旋转运动的传动零件，并使传动零件具有固定的工作位置，以传递运动和动力。本课题将认识轴，分析确定该减速器输出轴上齿轮和联轴器的固定方法。512513

齿轮减速器输出轴组件的结构简图1—滚动轴承2—齿轮3—套筒4—轴承盖5—联轴器6—轴端挡圈知识讲解514一、轴的结构及工艺性1.轴的结构上图所示齿轮减速器输出轴代表了轴的典型结构。轴上各部分名称及其作用见下表

。轴上各部分名称及其作用2.轴的结构工艺性轴的结构设计，通常需要考虑以下几个方面：便于安装和拆卸轴上零件、确保轴上零件的可靠固定、便于加工，以及尽量避免或减小应力集中等。因此，轴的结构往往具有以下工艺特点:（1）轴的形状一般呈简单的阶梯状，阶梯数要尽可能少，且直径应该是中间大、两端小，以便于轴上零件的装拆，如上图所示。（2）轴端、轴颈与轴肩的过渡部位应有倒角或过渡圆角，以减小应力集中；并应尽可能使倒角或圆角半径一致，以便于加工。515（3）轴端若需要磨削或加工螺纹，应有砂轮越程槽（见下图）或螺纹退刀槽（见下图）。516螺纹退刀槽砂轮越程槽二、轴的主要类型和特点根据轴线形状的不同，轴可以分为直轴、曲轴和挠性钢丝软轴。其中，直轴根据形状不同分为光轴和阶梯轴。轴的主要类型及应用特点见下表。517轴的主要类型及应用特点518轴的主要类型及应用特点根据承载情况的不同，直轴又可以分为心轴、传动轴和转轴三类，其应用特点见下表。519直轴的类型及应用特点520直轴的类型及应用特点三、轴上零件的固定轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定。1.轴上零件的轴向固定轴上零件轴向固定的目的是保证零件在轴上有固定的轴向位置，防止其沿轴向移动。轴上零件常用的轴向固定方法、结构特点及应用见下表。521522轴上零件常用的轴向固定方法、结构特点及应用523轴上零件常用的轴向固定方法、结构特点及应用524轴上零件常用的轴向固定方法、结构特点及应用2.轴上零件的周向固定轴上零件周向固定的目的是传递运动和转矩，防止零件与轴产生相对转动。轴上零件常用的周向固定方法、结构特点及应用见下表。525轴上零件常用的周向固定方法、结构特点及应用526轴上零件常用的周向固定方法、结构特点及应用课题二轴承527学习目标1.了解滑动轴承和滚动轴承的类型、结构及性能特点。2.能识读滚动轴承的基本代号。3.学会选用滚动轴承。528课题引入机器中转动或导向移动的轴通常是由轴承来支承的。轴承是当代机械设备中的一种重要零部件。它的主要功能是用于确定轴与其他零件的相对运动位置，起支承或导向的作用。图a所示3D打印机喷头装置中X轴和Y轴的移动使用了滑动轴承，图b所示齿轮传动减速器中使用了滚动轴承。本课题将认识轴承，学会选用轴承。529530

轴承应用a）3D打印机喷头装置中的滑动轴承b）齿轮传动减速器中的滚动轴承知识讲解531一、滑动轴承1.整体式径向滑动轴承如图所示为整体式径向滑动轴承。它由油杯、整体轴瓦、紧定螺钉和轴承座组成。其特点是结构简单，制造成本低；但轴瓦磨损后轴承间隙过大时无法调整，装拆时只能沿轴向移动轴和轴承。通常用于低速轻载及间歇工作的场合，如绞车、手动起重机等。532

整体式径向滑动轴承a）结构图b）实体图1—油杯2—整体轴瓦3—紧定螺钉4—轴承座2.剖分式径向滑动轴承如图所示为剖分式径向滑动轴承。它由轴承座、轴承盖、对开式轴瓦

、连接螺栓和螺母等组成。轴承盖与轴承座的接合面呈阶梯形，安装时定位可靠，当轴承磨损后可以通过减小接合面处的垫片厚度来调整径向间隙。轴承盖上制有螺纹孔，用以安装油杯和油管，将润滑油送到轴颈表面。这种轴承克服了整体式径向滑动轴承的不足，应用十分广泛。533534剖分式径向滑动轴承a）结构图b）实体图1—螺母2—轴承盖3—上轴瓦4—下轴瓦5—轴承座6—连接螺栓3.止推滑动轴承用来承受轴向载荷的滑动轴承称为止推滑动轴承，如图所示。它是靠轴的端面或轴肩、轴环的端面向推力支承面传递轴向载荷的。535止推滑动轴承1—轴承座2—止推轴瓦3—衬套4—轴5—径向轴瓦6—销钉二、滚动轴承1.滚动轴承的结构和类型（1）滚动轴承的结构滚动轴承的结构如图所示，主要由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈的外表面制有凹槽，称为滚道。一般情况下，内圈装在轴颈上，与轴一起转动；外圈固定在机座的轴承孔内。当内、外圈相对旋转时，滚动体沿滚道滚动。536537滚动轴承的结构a）球轴承b）滚子轴承1—外圈2—内圈3—滚动体4—保持架（2）滚动轴承的类型滚动轴承的分类方式很多，按滚动体的种类不同分为球轴承和滚子轴承，按所能承受的载荷不同分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可分为径向接触轴承和角接触向心轴承。径向接触轴承主要承受径向载荷，有些可承受较小的轴向载荷；角接触向心轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承又可分为轴向接触轴承和角接触推力轴承。轴向接触轴承只能承受轴向载荷；角接触推力轴承主要承受轴向载荷，也可承受较小的径向载荷。常用滚动轴承的类型和特性见下表。538539常用滚动轴承的