过程设备机械设计基础9机械传动

1、1,9 机械传动,2,9.1 机械传动基本概念,1、机器的组成和作用 组成：原动/动力、传动、工作/执行，控制 作用：传递动力和运动 分类：机械传动，流体传动，电传动 机械传动： 啮合传动，摩擦传动 流体传动：液压和气压 电传动：,3,2 机械传动的基本参数 1）传动比(i)： 主动件和从动件转速 之比n1/n2 ： 2 ）传动功率和传动效率,4,讨论 传动效率是机器传动装置设计制造和运行的综合指标； 传动效率越高越好，最大为1； 本章主要内容 V带传动， 齿轮传动， 蜗轮蜗杆传动等,5,3 选择机械传动的一般原则,小功率 大功率 传动比大 其他,6,9.2 V带传动,7,9.2.1 带传动的

2、类型,摩擦传动,V带传动 平带传动 圆带传动,啮合传动,8,9.2.1 带传动的类型,多楔带传动,同步齿形带传动,啮合传动,9,1. 特点,2. 应用 一般工作环境，传递中小功率，,9.2.2 带传动的特点和应用,优点： 两轴中心距大 工作平稳、安全 结构简单。,缺点： 外廓尺寸大 传动比不稳定 传动效率低。,传动比无严格要求 两轴中心距较大。,10,9.2.3 V带传动中的参数,11,9.2.3 带传动中的参数,1、 三角胶带的基本尺寸 包角：带与带轮接触弧所对应中心角。 皮带速度和传动比,12,中心距和带长,13,2、 带的受力分析 1） 传递圆周力产生的拉应力： 紧边： 松边：,14,其

3、他概念 初拉力：运行前的张紧力Fo；,有效拉力：紧边拉力与松边拉力之差，大小等于带与轮之间的摩擦力；最大有效拉力可以由欧拉公式计算；,15,2） 离心力产生的拉应力,16,3）带弯曲产生的弯曲应力,因此：,17,18,讨论 带中的弯曲应力随着带厚增大，轮径减小而增大； 带上某处的应力随着位置的不同而不断变化，这种应力称为交变应力，由于交变应力而引起的带失效称为疲劳失效； 带运行一周中的最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。,19,3、带的弹性滑动 滑动系数：,传动比：,20,4、带传动的失效形式 打滑 产生原因：带所传递的圆周力超过带轮接 触面间的摩擦力的总和。 造成后果：带发热，磨损迅速。

4、 防止方法：增大初拉力Fo 增大摩擦系数 保证小轮有一定大小的包角。,21,疲劳失效 产生原因：皮带交变应力 造成后果：带断裂 防止方法：控制带中最大应力。,22,5、 V带的标准,a 帘布芯结构 b 绳芯结构 1包布 2顶胶 3抗拉体 4底胶,图9-8,23,5、 V带的标准 按承载能力分Y、Z、A、B、C、D、E 以内周长度为公称长度/基准长度 B 2240 GB/T1171-96 B 为带型 2240 为内周长度 对应的国家标准：GB/T1171-96,24,6 带轮材料和结构,材料 灰铁：HT150，HT200等，摩擦系数较大 结构,铸铁带轮的典型结构 轮槽剖面,25,铸铁带轮的典型结

5、构 轮槽剖面,26,9.3 齿轮传动,27,9.3.1 齿轮传动分类,1、分类(一),28,4、齿轮传动的优点：,传递比稳定; 传递功率大;,2、 按齿廓曲线分类： 渐开线，摆线，圆弧,3、按工作情况分类： 开式齿轮传动 闭式齿轮传动,效率高; 结构紧凑.,29,下标规定：1为主动轮，2为从动轮；,9.3.2 齿廓啮合基本定律推导,符号规定：,齿廓1上的K点的速度,齿廓2上的K点的速度,过K点作公法线nn，交O1O2于P。,30,因为在齿廓啮合传动时，两齿廓既不能压入也不能分离，所以,在nn上的分量必须相等，,过O2作O2 Z/nn，交O1K于Z，得到两相似三角形,31,要保持传动比i 恒定,

6、不论齿廓在任何位置接触，过接触点的公法线都必须与连心线交于一点。这就是齿廓啮合基本定律。,32,凡是满足齿廓啮合基本定律的曲线都可以作为齿廓。 常用的齿廓线有三种，渐开线，摆线，和圆弧。 渐开线齿轮易于制造，安装和调试，应用最广泛。,33,9.3.3 渐开线齿廓的特点,1、 渐开线的生成,2）渐开线上任一点的法线必切于基圆，渐开线上各点的曲率半径是变化的。 3）同一基圆上的渐开线完全相同；,34,4）基圆半径越大，渐开线越平直，当基圆半径趋于无穷大时，渐开线为一直线，相应的齿轮为齿条。 5）基圆内无渐开线； 6）渐开线上某点的法线与该点的速度方向线之间的夹角，称为压力角；基圆一定时，靠近齿顶部

7、分接触时，压力角较大，靠近齿根部接触时，压力角较小。,35,36,2、 渐开线齿廓啮合的重要性质 1）渐开线齿轮满足齿廓啮合基本定律 2）啮合线为一直线，啮合角为一常数，且恒等于节圆的压力角； 3）中心距可分性，传动比等于基圆半径的反比； 4）齿廓间具有相对滑动，公法线方向速度不等； N1N2四线合一 两基圆的内公切线； 啮合线； K点的公法线； 力作用线；,37,3、渐开线齿廓的瞬时传动比恒定,38,9.3.4 直齿圆柱齿轮的基本尺寸,齿轮各部分名称,39,齿顶圆da 齿根圆df 分度圆d 基圆db 齿厚s 齿槽宽e,轮齿各部分名称,齿距p 齿顶高ha 齿根高hf 全齿高h 齿宽b,40,五

8、个基本参数： 1、模数：m=P/ 2、压力角：=20o 3、齿数(Z)：d=Zm 4、齿顶高/系数：ha=m 5、径向间隙/系数：C=0.25m,表9-4 标准模数系列(摘自GB13571987),41,9.3.5 渐开线齿轮正确啮合的条件,42,9.3.6 齿轮的失效形式和材料选择,1、齿轮的失效形式 轮齿折断 齿面疲劳磨损 齿面胶合 齿面磨损,43,齿面应具有较高的抗点蚀、耐磨损、抗咬合以及抗塑性流动的能力，齿根要有较高的抗折断能力。 锻钢：(35，40，45)Cr、35SiMn 铸钢：ZG270-500、ZG310-570 铸铁：HT200、HT300、QT500-7 非金属材料：,2、

9、 齿轮材料,44,9.4 蜗杆传动,45,用途：用于两相交成直角的轴间的 传动。 优点：传动比大 结构紧凑 传动平稳 缺点：效率低,蜗杆传动的用途及优缺点,46,9.4 轮系及减速机,47,9.4 轮系及减速机,定义：由一系列齿轮组成的传动系统 定轴轮系： 每一齿轮的几何轴线都是固定的。 动轴轮系： 至少有一齿轮的轴线绕另一齿轮的轴线转动的轮系。 减速机：由一组或几组轮系组成的机器。,48,一 、定轴轮系的计算 规定： 外啮合，i为负。 内啮合，i为正。,49,50,定轴轮系传动比等于组成轮系的各对啮合齿轮的连乘积；也等于各对齿轮传动中的从动轮齿数与主动轮齿数的乘积之比，而首尾两齿轮转向相同或相反，取决于外啮合的次数。,51