工业设计机械基础第八章-机械传动基础课件.pptx

1、第八章第八章 机械传动基础机械传动基础 机器机器一般由原动机、传动装置、工作装置等部分组成一般由原动机、传动装置、工作装置等部分组成。原动机输出的运动和动力,按要求变换速度和(或)运动方式传递到工作装置去的过程,称为传动传动。如:骑自行车自行车时,人力通过链条链条传递给飞轮,驱动自行车后轮,使自行车前行;汽车汽车上发动机的动力通过变速箱和传动轴变速箱和传动轴传递给后桥,驱动车轮转动;车床电车床电动机动机的动力通过主轴箱主轴箱传递给主轴,变换不同传动比的齿轮对啮合,使主轴有几十种转速,满足不同工件的切削加工要求。传动可以通过机械、液力、电力传动可以通过机械、液力、电力等形式来实现。传动是机械设计

2、的基本内容之一。等形式来实现。传动是机械设计的基本内容之一。图8-1 旋转脱水拖把 旋转脱水拖把脚踏脱水机构如图所示。脚向下踩踏板,通过齿条水平轴小齿轮及连成一体的大锥齿轮铅垂轴小锥齿轮脱水筐这样一个“传动链传动链”,使脱水筐转动。反复下踩踏板,脱水筐不断加速旋转,离心力把涮洗过的拖布水甩脱。传动机构是该产品中的关键部分。第一节第一节 带传动带传动 一、带传动的组成、特点及类型一、带传动的组成、特点及类型 1.1.带传动带传动的组成与传动比的组成与传动比 图8-2 带传动的组成 带传动由主动轮主动轮、从动轮从动轮和传传动带动带所组成。一般的传动带安装时需紧套在两个带轮上，依靠带轮与传动带间的摩

3、擦力传递运动。在机械传动中,主动轮与从动轮的转速之主动轮与从动轮的转速之比称为传动比比称为传动比,用i 表示。带传动的传动比为带传动的传动比为1221ddddnni（8-1）式中,n1为主动轮的转速(r/min)；n2为从动轮的转速(r/min)；d2为从动轮的基准直径(mm)；d1为主动轮的基准直径(mm)。式（8-1）表明，带传动中两轮的转速与两轮的基准直径成反比带传动中两轮的转速与两轮的基准直径成反比。2.2.带传动的特点带传动的特点 传动带具有挠性，相应地带传动有以下优缺点：1)能够缓和冲击，吸收振动，因此传动平稳，噪声小。2)结构简单，制造和安装精度要求不高，使用维护方便；传动带损坏

4、后容易更换，因此加工制造及运行成本均比较低。3)能实现大中心距间的传动，最大中心距可达15m以上。4)过载时传动带会在带轮上打滑，有利于避免机器中其他机件的损坏。5)带传动不能保证精确不变的传动比。6)带传动的机械效率较低。7)因传动带必须张紧，使轴与轴承受到较大的径向力，对机器运行有些不利影响。带传动属于摩擦传动，是靠带与带轮之间的摩擦力进行传动的。超过摩擦力的最大值，带与带轮就会打滑，使传动失效。而在一定的传动拉力下，速度越高，可传递的功率越大，为了充分发挥带传动的能力，带传动常用在带传动常用在传动系统的高速级。传动系统的高速级。3.3.带传动的主要类型带传动的主要类型 图8-3 带传动的

5、类型 带传动常以传动带的截面形状进行分类,主要有平带传动、V带传动、圆带传动和同步带传动四种类型。前三种是摩擦型带传动,同步带传动是啮合型带传动。a）平带传动 b）V带传动 c）圆带传动 d）同步带传动 平带传动平带传动 平带的截面为薄宽的矩形平带的截面为薄宽的矩形。常见的平带有橡胶帆布带、尼龙(聚酰胺)平带、聚氨酯平带等。各种平带的规格、代号可查阅相关国家标准。平带传动在力学性能方面不如V带传动，但平带的厚度薄，挠曲性比V带好，以下两种条件下平带传动具有优势:1)较小功率的高速、高频度挠曲传动。新型高强度平带质量轻、寿命长、噪声小、传动平稳,在轻工行业,如卷烟、纺织、印刷等机械中应用广泛。2

6、)除了图8-4a所示的普通开口传动外,平带还能做图8-4b、c所示的交叉、半交叉形式的传动,从而改变转动的方向。V带却只能安装成开口传动。图8-4 平带传动的几种形式a）开口传动开口传动 b）交叉传动交叉传动 c）半交叉传动半交叉传动 V V带传动带传动 V带的截面为梯形。图8-5 传动带与带轮间的径向力与正压力 V带与带轮的梯形环槽，两侧面接触，槽底留有间隙。根据第二章例2-23中介绍过 “楔槽增压楔槽增压”原理，当带与带轮间径向压力相同的条件下，带轮楔角 为238时的V带传动能力，约为平带的3倍。V带横向尺寸小，可几根V带并用，结构紧凑，传动能力可进一步提高，更为平带所不及。V带传动适用条

7、件：传递的功率 P50Kw，带轮圆周线速度 v525m/s，传动比 i7。传动效率 0.95。圆带传动圆带传动 截面为圆形。圆带通常用皮革制成,带轮上的圆弧截面环形槽加工容易,成本低廉。圆带传动只能传递小功率，用于家用脚踏缝纫机等小产品上。同步带传动同步带传动 纵截面具有齿形。同步带依靠带与带轮上的齿相互啮合来传动,属于啮合传动。特点特点：比摩擦式的带传动工作可靠,传动能力高；带与带轮之间没有相对滑动,传动比准确；可降低轴与轴承所承受的径向力；同步带与带轮的制造成本较高。同步带传动允许达到v=50m/s的较高线速度，i=1220的较大传动比，传动效率高达=0.98。主要用于要求传动比准确的中小

8、功率传动中,如数控机床、纺织机械、发动机正时带等。二、二、V V带传动带传动1.V1.V带的构造与型号带的构造与型号 V V带构造带构造 V带为无接头的环形带，是标准化零件。图8-6 V带的构造 a)帘布芯结构 b)线绳芯结构 1顶胶层 2抗拉层 3底胶层 4包布层 V V带的型号带的型号 国家标准规定,普通V带按截面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,截面尺寸依次增大。表表8-1 普通普通V带的截面尺寸带的截面尺寸中性层：中性层：V带绕在带轮上张紧以后,顶胶层因受拉长度略有伸长、宽度略有减小；底胶层则因受压长度略有缩短、宽度略有加大；而两者之间必有一中间层,其长度其长度和宽度均不变和

9、宽度均不变,这一层称为这一层称为V V带的中性层带的中性层。中性层的宽度称为节宽中性层的宽度称为节宽，用bp表示。V V带的基准长度系列带的基准长度系列V V带的带的基准长度基准长度Ld d 沿V带中性层量得的环形长度叫基准长度 表8-28-2 普通V V带基准长度的标准系列 （mm）V V带标记带标记 普通V带的标记由型号、基准长度型号、基准长度和标准号标准号三部分组成。例如基准长度1800mm的B型普通V带标记为：“B1800 GB/T 11544-2012”。2.V2.V带轮带轮 V V带轮的材料与结构带轮的材料与结构 V带轮常用灰铸铁制造,速度高时可采用铸钢。传递小功率时,为减轻带轮重

10、量,则可采用铸铝合金或工程塑料。图8-7 V带轮的结构a)轮缘、轮辐与轮毂 b)小尺寸的实心轮 c)中等尺寸的辐板轮 d)大尺寸的辐条轮 V带轮的结构从外到里分为三部分,外圈是轮缘轮缘,中部称为轮辐轮辐,内圈是轮毂轮毂。V带轮上槽宽与带的节宽bp相等处的直径称为基准直基准直径径d dd d，是传动比计算和传动带长度计算的基准。普通普通V V带轮的轮槽尺寸带轮的轮槽尺寸 V带在带轮上张紧后的梯形楔角小于40,为了保证工作时V带的侧面能与带轮槽侧面很好地贴合，V带轮槽的楔角要小于40,且随带轮直径变小，轮槽的楔角也变小。表表8-3 8-3 普通普通V V带轮的轮槽尺寸带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T

11、13575.1-2008）项目符号槽型YZABCDE基准宽度bd/mm5.38.511.014.019.027.032.0基准线上槽深hamin/mm1.62.02.753.54.88.19.6基准线下槽深hfmin/mm4.77.08.710.814.319.923.4槽间距e/mm80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽对称面至端面的距离f/mm7181112.121最小轮缘厚min/mm55.567.5101215带轮宽BB=(z-1)e+2f,z轮槽数外径dada=dd+2ha轮槽角32相应的基准直径dd/mm60348011819031536

12、4756003880118190315475600极限偏差303.V3.V带传动的张紧装置带传动的张紧装置 V V带绕在带轮上应该保持适当的张紧度带绕在带轮上应该保持适当的张紧度。张紧过度，轴与轴承受力过大，不利机器运转，且降低V带的使用寿命。张紧不足，则传动能力降低，甚至张紧不足，则传动能力降低，甚至因带与带轮间打滑而使传动失效。因带与带轮间打滑而使传动失效。安装之初张紧适宜的V带，会在使用中逐渐松弛，仍需适时调整其张紧度。因此V V带传动需要设置张紧装置带传动需要设置张紧装置。几种常见V带张紧装置如图8-7所示。图8-8 带传动的几种张紧装置 a）移动式张紧装置 b）摆移动式张紧装置 c）

13、能自动调节的张紧装置 第二节第二节 链传动链传动 一、链传动的组成、传动比及特点一、链传动的组成、传动比及特点1 1链传动链传动的组成的组成 图8-9 链传动的组成 链传动主要由主动链轮、链条、从动链轮三构件与机架等部分组成。机械中的传动链有滚子链滚子链和齿形链齿形链两大类。图8-10 齿形链的构造 齿形链传动平稳，耐冲击，噪声小，又称为无声链，用于高速和精度高的场合。但齿形链结构较复杂,重量大,价格较贵。重点介绍滚子链。2 2链传动的速比及运动特性链传动的速比及运动特性 链传动的平均传动比链传动的平均传动比 链传动是啮合传动啮合传动，同一时间内两个链轮转过的齿数是相等的。链传动的平均传动比为

14、i,则有1221zznni（8-2）式中,n1、n2为主、从动链轮的转速(r/min)；z1、z2为主、从动链轮的齿数。式（8-2）表明，两链轮的转速与两链轮的齿数成反比。链传动的运动特性链传动的运动特性 链条是一节一节的，绕在链轮上，形成等边多边形。等边多边形在平面上滚动,其形心必时时上下颠簸,移动速度也不均匀。可想而知，链轮轴心位置固定，链轮转动带动多边形的链条运动时，必然有：1)链条移动的速度是不均匀的。虽然平均传动比是定值,但瞬时传动比瞬时传动比却存在周期性波动周期性波动。2)传动中链条会产生上下方向的抖动,抖动引起附加动载荷附加动载荷。链轮的转速越高、链轮齿数越少、链条节距越大,则链

15、传动的瞬时传动比不均匀性和链条的抖动就越严重。3 3链传动的特点链传动的特点 1)对环境条件的要求比带传动低,能在温度高、尘垢多的条件下工作,这是链传动的突出优点。2)与带传动相比,链传动有平均传动比恒定不变的优点。3)低速传动中,能传递较大圆周力而不打滑；但高速传动中,链条运动速度的波动、抖动和产生的噪声均较大,不如带传动平稳；也不具有带传动的过载保护性能。4)链条不需要在链轮上张紧,有利于降低轴与轴承承受的径向压力。5)在传递功率相同的条件下,链传动的结构比带传动紧凑,但制造和安装的要求高于带传动。6)链传动一般适宜布置在基本铅垂的平面内,链轮轴的方向明显受到限制,这是链传动突出的局限和不

16、足。7)与齿轮传动相比,链传动对环境要求低；制造和安装成本比齿轮传动低,可实现较远距离的传动。链传动一般的适用条件为：功率 P 100kW,传动比 i6,链速 v 15m/s,中心距 a 11。齿轮的齿数越多，重合度越大，对实现连续传动齿轮的齿数越多，重合度越大，对实现连续传动越有利。越有利。例例8-18-1 一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知模数m2mm，两轮齿数z125，z2 100，压力角20，正常齿制。求：两轮分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2，及两轮的中心距a。解解 根据表8-6中的公式计算如下：分度圆直径d1 mz1 2mm2550mmd2

17、 mz2 2mm100200mm齿顶圆直径 da1d1 2ha m(z1+2)2(25+2)mm54mm da2d2 2ha m(z2+2)2(100+2)mm 204mm 齿根圆直径 df1d1 2hf m(z1-2.5)=2(25-2.5)mm45mmdf2d2 2hf m(z2-2.5)=2(100-2.5)mm195mm(4)两轮中心距 mm1252200mmmm50221dda或mmzzmdda12521002522)(22121）（例例8-2 8-2 一对标准安装的外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，已知中心距a75mm，传动比i4。模数m 1.5mm，压力角20，正常齿制。求：两轮的齿数z

18、1、z2、分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2以及基圆直径db1、db2。解解 先求小齿轮齿数z1和大齿轮齿数z2由式（8-6）iz2/z1 得到 z2 iz1 4z1 将上式代入式（8-15），得到 2524211121mzmzzmzza即 20mm515mm752521.maz因此 z2 4z1 42080。再求两齿轮的其他参数 因两齿轮的齿数及模数已经知道，其他参数均可算出。略例例8-38-3一对标准安装的外啮合渐开线直齿圆柱齿轮,中心距a=160mm,齿数z1=20,z2=60。求齿轮的模数是多少?两齿数的分度圆直径分别是多少?解1)求模数。由式(8

19、-15)得到模数 mmzzam4602016022212)(21zzma2）计算分度圆直径d1 mz1 4mm2080mmd2 mz2 4mm60240mm三、齿轮的材料、结构与精度三、齿轮的材料、结构与精度 1.1.齿轮材料的选择齿轮材料的选择 低速、轻载、无冲击条件下的齿轮,可选用价格低廉、易铸造成形、易切齿的铸铁材料;载荷较大、尺寸较大、形状复杂的齿轮可选用铸钢材料;高速轻载、要求低噪声的齿轮可选用工程塑料、尼龙等非金属材料。但目前大多数齿轮仍采用各种钢材制造。表8-7为齿轮的常用材料及使用条件,可供参考。相啮合的一对齿轮中,应该让小齿轮材料的强度、齿廓表面的硬度和耐磨性都比大齿轮高一些

20、。原因有三:在同样的工作时间内,小齿轮的受力循环次数比大齿轮多,容易先发生疲劳断裂、疲劳点蚀和过度磨损;同模数的齿轮,齿数越少则轮齿的根部越薄,容易折断;让互相啮合的轮齿表面有明显的硬度差,有利于避免齿面胶合现象的发生。三、齿轮的材料、结构与精度三、齿轮的材料、结构与精度 1.1.齿轮材料的选择齿轮材料的选择 表表8-8 齿轮的常用材料及使用条件齿轮的常用材料及使用条件2.2.圆柱齿轮的结构圆柱齿轮的结构 齿轮结构与下列因素有关：毛坯种类、材料、尺寸、加工方法及生产批量等。常见的齿轮结构类型如下：齿轮轴齿轮轴 若齿轮的外径较小，或齿根圆直径与相配的轴径相差很小，齿根圆与键槽的径向距离2.5m(

21、m为模数)时，常将齿轮与轴制成一体,称为齿轮轴。图8-22 齿轮轴a）2.5m b）齿根圆直径与相配的轴径相差很小 2.圆柱齿轮的结构圆柱齿轮的结构 实心式齿轮实心式齿轮 齿顶圆直径da 200mm的中小尺寸齿轮多采用。图8-23 实心式齿轮(3)(3)辐板式与轮辐式齿轮辐板式与轮辐式齿轮齿顶圆直径da200mm的大尺寸齿轮,为减轻重量,常采用铸造或锻造毛坯的辐板式或轮辐式结构。3.3.圆柱齿轮精度简介圆柱齿轮精度简介 GB/T 10095.12008中规定,渐开线圆柱齿轮的精度有012级,0级最高,12级最低。不同精度齿轮的价差显著,所以一般不轻易选用高精度齿轮。一对互相啮合的齿轮一般选取相

22、同的精度等级。6969级是常用的齿轮精度等级级是常用的齿轮精度等级,其适用条件及应用举例见表8-8。表表8-8 常用圆柱齿轮精度等级的适用条件及举例常用圆柱齿轮精度等级的适用条件及举例4 4、齿轮传动的润滑、齿轮传动的润滑 图8-24 闭式齿轮传动的常用润滑形式 a）浸油润滑 b）喷油润滑 润滑的作用：润滑的作用：可减少齿轮传动中的磨损、发热,降低传动噪声,延长齿轮的使用寿命,有效改善齿轮传动的工作状况。传动方式传动方式 ：“开式开式”传动：传动：齿轮传动装置暴露在环境中没有罩盖。“半开式半开式”传动：传动：齿轮传动装置仅有罩盖而没有完全封闭在箱体内。“闭式闭式”传动：传动：封闭在箱体内的齿轮

23、传动则称为“闭式”传动。所示。润滑方式润滑方式 ：开式、半开式齿轮传动多为低速、低精度的传动,可采用定期由人工加注润滑油或润滑脂的方式进行润滑。对于转速较高、载荷较高的闭式齿轮传动,可采用浸油润滑或喷油润滑的润滑形式。所示。四、斜齿圆柱齿轮传动简介四、斜齿圆柱齿轮传动简介 1 1斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 直齿圆柱齿轮的轮齿与轴线是平行的。斜齿圆柱齿轮的轮齿与轴线是倾斜的，斜齿圆柱齿轮的轮齿与轴线是倾斜的，是螺旋线，螺旋角大小用螺旋角大小用表示。表示。斜齿圆柱齿轮有左旋和右旋之分。平行轴标准斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：模数相等；外啮合螺旋角模数相等；外啮合螺旋角大小相等，方向相反；内啮合螺旋角

24、大小相等，方向相同。大小相等，方向相反；内啮合螺旋角大小相等，方向相同。斜齿圆柱齿轮左旋与右旋斜齿圆柱齿轮以轮齿法面参数为标准值。2 2斜齿轮传动的特点斜齿轮传动的特点 1)1)传动平稳、噪声小。传动平稳、噪声小。直齿齿轮啮合时,一对轮齿在整个齿宽上同时进入啮合，同时脱离啮合。斜齿轮的啮合却从一端开始接触，逐渐进入啮合，在齿面的中部接触线最长，然后逐渐从另一端脱离接触。传动作用力是平缓出现、变化与消失的,因此传动平稳性好,噪声小。(1)(1)斜齿轮传动的主要优点斜齿轮传动的主要优点图8-26 齿轮啮合时齿面上的接触线 2)2)承载能力强。承载能力强。直齿轮传动中同只有12对轮齿处于啮合状态，每

25、个齿的负荷较大。而斜齿轮传动重合度大，同时参与啮合的齿对较多,每个齿分担的负荷降低,整个齿轮的承载能力自然提高。3)3)齿面磨损均匀。齿面磨损均匀。平稳进入接触、平稳退出接触的啮合过程,也使斜齿轮的齿面磨损较为均匀,因此有利于维持齿廓的形状、维持传动的准确稳定。1)1)传动中产生轴向推力。传动中产生轴向推力。由于斜齿轮的轮齿与轴线有螺旋角，两轮之间的力F沿垂直于轮齿齿面的法线方向传递时，必然在齿轮轴线方向会产生一个轴向分力Fa。因此斜齿轮机构需要采用能承受轴向力的轴承。螺旋角太小,斜齿轮的优点不能充分体现;螺旋角太大,则会产生较大的轴向力。一般斜齿轮螺旋角在820之间选取。(2)(2)斜齿轮传

26、动的缺点与问题斜齿轮传动的缺点与问题2)斜齿轮加工不如直齿轮简便,难达到较高的加工精度。图8-27斜齿轮及人字齿轮传动中的轴向力“人字齿轮”传动产生的方向相反的轴向力Fa互相抵消。五、锥齿轮简介五、锥齿轮简介 1.1.锥齿轮及其用途锥齿轮及其用途 锥齿轮轮齿的齿顶面、齿根面均为圆锥面，轮齿分布在圆锥体上，齿廓从大端往小端逐渐缩小。锥齿轮传动用于传递两相交轴间的运动。两锥齿轮轴成90夹角，是最常见的锥齿轮传动形式，称为正交传动。锥齿轮的齿形有直齿、斜齿、曲线齿之分。其中曲线齿锥齿轮传动平稳、承载能力高,在现代汽车、坦克、飞机等高速、重载传动中被广泛采用。图8-28锥齿轮传动及其运动特性2 2锥齿

27、轮传动的传动比锥齿轮传动的传动比 锥齿轮以大端的参数为标准值,大端模数按GB/T 123681990选取。锥齿轮的各参数均以大端齿廓为依据进行定义与计算。对于正交锥齿轮传动,即两轮分度圆锥角之和1+2=90,则传动比122212121221cottancossinsinsinddzznni（8-16）式中 n1、n2为主、从动轮的转速，单位r/min；z1、z2为主、从动轮的齿数。锥齿轮传动正确啮合的条件是：大端模数、压力角、锥距大端模数、压力角、锥距R R分别相等。分别相等。锥齿轮传动比计算式：121221ddzznni六、蜗杆传动简介六、蜗杆传动简介 1 1蜗杆传动概述蜗杆传动概述 图8-

28、29 蜗杆传动的构成与功用 蜗杆传动由互相啮合的蜗杆和蜗轮构成,用于传递空间两交错轴间的运动,交错角通常为90。蜗杆传动中蜗杆是主动件。阿基米德蜗杆和蜗轮的几何特征阿基米德蜗杆和蜗轮的几何特征 图8-30 阿基米德蜗杆的几何特性与传动原理1)阿基米德蜗杆的外形,像一根较短的梯形螺杆。蜗杆有右旋、左旋之分;有单头蜗杆、双头蜗杆、多头蜗杆等类型。2)阿基米德蜗杆纵截面内的齿形,与渐开线齿条的齿形完全一样渐开线齿条的齿形完全一样:标准齿形角2=40。3)蜗杆的齿距pZ与齿条的齿距一样,为 pZ=m。4)蜗轮外形与斜齿轮比较像,轮齿也是倾斜的,倾斜角度的大小等于蜗杆的导程角。中间平面：中间平面：通过蜗

29、杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面。中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合类似于齿轮齿条间的啮合。中间平面上的参数取标准值。中间平面上的参数取标准值。2蜗杆传动的特点与应用蜗杆传动的特点与应用 图8-31 蜗杆传动的特点和应用蜗杆传动的优点鲜明，缺点突出，因此适用条件很明确。蜗杆传动的优点鲜明，缺点突出，因此适用条件很明确。(1)(1)蜗杆传动的优点蜗杆传动的优点1 1)传动比大传动比大,结构紧凑结构紧凑，这是蜗杆传动最鲜明的优点。单级传动比常取i=880。2)蜗杆具有连续的螺旋齿形,因此传动平稳传动平稳,冲击、振动与噪声都比较小冲击、振动与噪声都比较小。3)因蜗杆副的传动比大,可用于分度机构中得到

30、高精度的微小转角分度。4)一般蜗杆的导程角较小，具有自锁性具有自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能反过来带动蜗杆。手动葫芦起重装置,利用蜗杆传动的自锁性,在操作者停止摇动时，能使重物停留在空中不会自动掉落。蜗杆传动的缺点蜗杆传动的缺点 1)1)机械效率低机械效率低,一般=0.70.8,有的自锁性蜗杆传动效率甚至更低,0.5。2)传动中摩擦发热严重摩擦发热严重,齿面磨损快齿面磨损快,需要有良好的散热、润滑条件,只适用于功率不超过50kW的小功率传动或间歇工作的设备。3)为减少磨损和摩擦,需用减摩性好的贵重有色金属需用减摩性好的贵重有色金属制造蜗轮齿圈,齿面的加工粗糙度也有较高的要求,因而成本较

31、高成本较高。1)在中间平面内，蜗杆轴向模数等于蜗轮的端面模数。2)蜗杆的分度圆直径d1应根据轴向模数从标准推荐的数值中选取。3)在中间平面内蜗轮各参数的意义、名称均与齿轮类似。4)蜗轮蜗杆正确啮合的条件是:蜗轮与蜗杆在中间平面内模数相等、压力角相等;在两轴交角为90时,蜗轮轮齿的螺旋角2与蜗杆导程角 相等,旋向相同。3.3.蜗杆传动的主要参数与传动比蜗杆传动的主要参数与传动比 5)蜗杆传动的传动比式中,n1、n2分别为蜗杆、蜗轮的转速，z1是蜗杆的头数，z2是蜗轮的齿数。1221zznni （8-17）蜗杆传动中，蜗轮的转向，不仅与蜗杆的输入转向有关，还与蜗轮与蜗杆的螺旋角方向有关。同样的蜗杆

32、转向，螺旋角方向不同，蜗轮的转向也不同。蜗轮转向的判断方法如图834所示，服从左、右手定则：左旋蜗杆用左手，左、右手定则：左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手；四指握向蜗杆转动方向；大拇指指向是蜗杆前进的方向，大右旋蜗杆用右手；四指握向蜗杆转动方向；大拇指指向是蜗杆前进的方向，大拇指的反方向即是蜗轮转向。拇指的反方向即是蜗轮转向。3.3.蜗杆传动的主要参数与传动比蜗杆传动的主要参数与传动比a）右旋蜗杆传动转向判断 b）左旋蜗杆传动转向判断 第四节第四节 轮系与减速器轮系与减速器 一、轮系一、轮系 1轮系及其种类 若干对齿轮副(包含蜗杆副)组成的传动系统称为轮系。定轴轮系定轴轮系 传动中所有齿轮轴线的

33、位置均固定不动的轮系。周转轮系周转轮系 传动中至少有一个齿轮轴绕其他齿轮的固定轴回转的轮系。图8-32 定轴轮系与周转轮系太阳轮太阳轮 周转轮系中，轴线位置固定的齿轮称为太阳轮。行星轮行星轮 齿轮轴线绕其他轮轴转动的齿轮称为行星轮。轮系分为两大类 周转轮系中还有行行星轮系星轮系、差动轮系差动轮系之分,它们的运动关系比定轴轮系复杂。本节仅讨论定轴轮系。2 2轮系的功用轮系的功用 获得大传动比获得大传动比 图8-33 二级齿轮减速轮系 (1)(1)获得大传动比获得大传动比 一对齿轮的传动比一般不宜超过5，否则大齿轮外径随传动比成比例增大,必导致整机的庞大与笨重，也会使小齿轮受力的循环次数比大齿轮多

34、得多而易于损坏。轮系则通过一级一级的连续增速或减速一级一级的连续增速或减速，可达到很大传动比，满足相应的功能要求。图示二级圆柱齿轮减速器中的轮系，通过输入轴中间轴、中间轴输出轴的两级减速，获得较大传动比，其结构相当紧凑。钟表里的轮系钟表里的轮系 在钟表里,秒针与分针的传动比为60，即秒针转60圈，分针转1圈，是一个小时；分针与时针的传动比为12，即分针转12圈，时针转1圈，是12个小时。它们都是通过二级齿轮传动实现的。图8-34 机械钟表里的多级齿轮传动 1分针大齿轮2中间小齿轮 3中间大齿轮4秒针小齿轮5分针小齿轮6中间大齿轮7中间小齿轮8时针齿轮钟表里的动力由发条提供加在分针轴上钟表里的动

35、力由发条提供加在分针轴上,分针到秒针分针到秒针,增速比增速比60;60;分针到时针分针到时针,减速比减速比1212。分针到秒针传动路线：1-2-3-4。分针到时针针传动路线：5-6-7-8。实现变速、换向传动实现变速、换向传动 图8-35 可实现变速传动的轮系 变速：变速：某汽车变速箱里的轮系,轴是输入轴,花键轴是输出轴,D是离合器，还有一根中间轴。这个轮系可以得到四种不同的传动比,实现四个档位的变速输出:1-2-3-8，1-2-4-7，1-2-5-6，离合器D直接接合。实现变速、换向传动实现变速、换向传动 图8-36 用于换向的三星轮机构 换向：换向：图示是一种简单换向输出轮系。因其中齿轮z

36、2、z3、z4的三根轴的位置互相固定而称为三星轮机构三星轮机构。当三星轮处于a位置时，输出轮z4的转向与输入轮z1相同，而当三星轮切换到b位置时，输出轮z4的转向与输入轮z1相反，达到了换向的目的。互相啮合的两个外齿轮的转向总是相反，每增加一个外啮合中间轮，传动旋转方向反转一次。传动线路中这种用于改变转向的中间轮称为惰轮惰轮，它只改变后面齿轮的转向，而不影响后面齿轮的转速。实现多路传动实现多路传动 图8-36 多路输出的轮系a）车削螺纹的传动机构 b)多头钻孔的传动机构 车床车削螺纹时需要主轴转动和刀架移动两个运动配合。轴的转动通过齿轮1、3传动使车床主轴转动，同时又通过齿轮2、4带动刀架移动

37、。多头钻孔机床中轴上的齿轮1可同时带动齿轮2、3、4、5转动,使安装在轴、四根轴头的麻花钻都同时转动起来钻孔。图4-37 采用轮系实现较大距离间的传动 实现较大距离的齿轮传动实现较大距离的齿轮传动 齿轮副“不适用于相距较远两轴间的传动”。两轴距离大了，两个齿轮就需要很大。在两轴距离相同的条件下，增加几个中间轮，可实现较大距增加几个中间轮，可实现较大距离的传动离的传动，而所占空间可缩小很多，结构重量将大为减轻。3定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 轮系的传动比，指轮系中输入轴转速与输出轴转速之比输入轴转速与输出轴转速之比，也就是轮系中始端主动轮与末端从动轮的转速之比。如始端主动轮编号为1，末端从动

38、轮编号为k，则轮系的传动比表示为i1k 若输入、输出轴的旋转方向相同，传动比为正值旋转方向相同，传动比为正值；两者转向相反，转向相反，传动比为负值传动比为负值。（非平行轴轮系各轴转向不能用正负号表示）所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积mki11（8-18）式中，m为轮系中外啮合齿轮的对数。定轴轮系的传动比i1k可由下式表示：例8-4图示轮系中各齿轮的齿数为:z1=24,z2=36,z2=20,z3=80,z3=18,z4=24,z5=30。试计算该轮系的传动比。解：在图示的轮系中，共有三对外啮合的齿轮,即m=3。根据式(8-18),该轮系的传动比为-102418202430248036)

39、1()1(34 3 21543215zzzzzzzzim计算结果为负号，说明轮5与轮1转向相反。特别注意：图中的齿轮4是个惰轮惰轮，它在分子分母中各出现一次，对传动比没有影响，只是改变转动的方向。这就是前面所说“惰轮不影响轮系传动比惰轮不影响轮系传动比”,图8-39定轴轮系传动比 若定轴轮系中包含锥齿轮、蜗轮蜗杆则,轮系中存在互不平行的轴线,各轮的转动方向将不能用简单的正负号来表示。此时可以在轮系的传动简图上,先用箭头标示出始端主动轮的转动方向,然后按传动路线逐个地分析判断各轮的转动方向,用箭头逐个加以标示,直到最后,确定出末端从动轮的转动方向。例例8-48-4 用箭头标出图8-39中各轮的转

40、向。解：解：始端主动轮1的转向可任意设定,用箭头做出标示,然后逐个分析判断,直至画出表示蜗轮10的转动方向,如图8-40所示。图8-40定轴轮系中各轮转动方向判断例8-5 二、减速器二、减速器 1减速器的类型减速器的类型工业上大量使用减速器，以使原动机的转速与工作装置的速度相匹配。图8-40 齿轮减速器的常见类型 a)单级圆柱齿轮减速器 b)二级圆柱齿轮减速器 c)锥齿轮减速器 d)蜗杆减速器 减速器是标准部件，我国已经制定了一系列有关减速器的技术标准，由专业厂家按相关标准生产的系列减速器，成本低，质量可靠，可供产品设计者选用。图8-42单级圆柱齿轮减速器的结构1螺栓2通气孔3视窗盖4箱盖5吊

41、耳6吊钩7箱座8油标尺9油塞10集油沟11定位销常见齿轮减速器的主要特点及适用条件:(1)(1)单级圆柱齿轮减速器单级圆柱齿轮减速器一般传动比i8;有直齿轮的和斜齿轮的两种,后者可适应较高的转速;还有卧式与立式之分(图8-41a),可适用于产品的不同结构要求。(2)(2)二级、三级圆柱齿轮减速器二级、三级圆柱齿轮减速器二级圆柱齿轮减速器的传动比为i=860,三级圆柱齿轮减速器的传动比为i=40400,可满足大传动比的要求。(3)(3)锥齿轮减速器锥齿轮减速器用于两相交轴间的传动,单级传动比i10;二级、三级锥齿轮减速器的传动比较大,其中的第二、第三级多采用圆柱齿轮传动。(4)(4)蜗杆减速器蜗

42、杆减速器单级蜗杆减速器的传动比可高达i=80(若传递功率较大以i30为宜),具有传动比较大、结构又紧凑的优点,但发热严重,不适用于大功率的传动。2.2.减速器的选用减速器的选用 选用标准减速器时要考虑的主要参数有:传动比、功率、结构尺寸传动比、功率、结构尺寸(中心距、安装尺寸、减速器外轮廓等)。选用步骤参照机械设计手册进行。选用步骤参照机械设计手册进行。第五节第五节 液压传动简介液压传动简介 一、液压传动的原理和组成一、液压传动的原理和组成 1液压传动的原理液压传动的原理 1操作手柄 2小活塞 3小液压缸 4单向阀 5单向阀 6大液压缸 7大活塞 8重物 9放油阀 10油池 图8-43 液压千

43、斤顶的液压系统 液压传动的工作原理是：以不可压缩的液体为介质，通过控制密封容积的变化，使压力液体按预定通路流动来传递动力。液压千斤顶很常见，通过对它的分析可以了解简单液压传动的基本原理。2液压传动系统的基本组成液压传动系统的基本组成 液压系统一般由四部分组成：图8-50 工作台往返的液压传动系统 1油箱 2滤油器 3液压泵 4溢流阀 5节流阀 6换向阀 7工作台 8液压缸 动力元件动力元件 指液压泵，系统的动力源，为系统提供压力油。执行元件执行元件 指液压缸、液压马达，作用是在压力油推动下输出力和运动，以驱动工作部件，实现系统功能。控制调节元件控制调节元件 指各种阀类元件，如溢流阀、节流阀、换

44、向阀、单向阀、伺服阀等，作用是控制系统中油液的压力、流量和流向。辅助元件辅助元件 如油箱、油管、滤油器、压力计等。二、液压传动的特点二、液压传动的特点与机械传动、电气传动比较，液压传动有以下优点：1)传动平稳,便于实现频繁换向和防止过载。2)易于获得很大的工作力或工作力矩。3)易于在较大的范围内实现无级变速。4)便于采用电液联合控制,实现自动化。5)液压元件已经实现了一定的系列化、标准化、通用化,便于选用。液压传动的缺点主要有：1)泄漏难以完全避免,不能获得精确的传动比。2)由于工作中油温和黏度的变化、油液中渗入空气、渗油等原因,难免造成执行机构出现一定程度的运动波动,并由此引起相应的振动、噪

45、声等。3)制造、安装要求较高,维修保养、故障分析与排除均需要较高的技术。4)液压传动的机械效率不高。图8-45挖掘机及其液压操纵系统a)挖掘机示意图b)挖掘机的液压操纵系统1过滤器2安全阀3液压缸4控制阀5液压泵6油箱表8-9常用机械传动形式的优缺点及主要性能参数传动形式主 要 优 点主 要 缺 点功率/kW单级传动比线速度/ms-1机械效率(%)带传动中心距范围大,可用于较远距离的传动,传动平稳,能过载保护,结构简单,成本较低 传动比不恒定,外廓尺寸大,轴和轴承承受较大径向力,带的使用寿命不长平带1500常用30V带750常用75平带5V带8常用24平带30V带 30平带9498V带95链传

46、动中心距范围大,可用于较远距离的传动,能适应高温、油、酸等恶劣环境,工作中径向力小瞬时传动比不均匀,速度较高时冲击、振动、噪声较明显,在空间布置上的限制条件较多4000常用100最大7常用2435常用12159297齿轮传动传动比精确、恒定,功率和圆周速度的范围很宽,能实现空间任意两轴间的传动,结构紧凑,效率较高,应用最广泛制造和安装精度要求较高,不适应距离较远两轴的传动,不能缓冲直齿750非直齿5000圆柱齿轮8锥齿轮 56级精度直齿轮18非直齿轮25圆柱齿轮7级精度988级精度97圆锥齿轮7级精度978级精度96蜗杆传动在小外廓尺寸下能获得大传动比,传动比恒定,传动平稳,无噪声,能自锁效率低,工作发热严重,能传动的功率较小,加工要求高,成本较高300常用508015自锁43单头73双头79多头 87螺旋传动实现旋转移动运动变换且获得大轴向力的简单机构,平稳,无噪声,传动比大,精度高,能自锁机械效率低,磨损快,运动速度也低小低3060