工业设计机械基础第2版教学PPT作者阮宝湘第七章课件.ppt

第七章 常用机构,1,第一节 运动副、机构与机构运动简图,一、运动副及其分类,运动副 机械中既保持接触、又能产生确定相对运动的可动联接构件。,如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接、两啮合齿轮的联接等。,平面运动副 分平面低副和平面高副两种基本类型。空间运动副 常见的有螺旋副和球面副。,图7-1 平面低副a)转动副 b)移动副,1平面低副 两构件面接触构成的运动副。,又分为 转动副 (也称铰链)，移动副。,图7-2 平面高副a)车轮与钢轨 b)两轮齿间 c)凸轮与推杆间,2平面高副 两构件点接触或线接触所构成的运动副。,2022/12/10,教材配套课件,2,1,1,低副与高副的对比：低副接触压强低，承载大、磨损慢、寿命长，且构件的形状简单，容易制造，成本低。 高副接触压强高，材料和加工要求高，但能实现某些复杂精确的运动。,图7-3 常见的空间运动副a）球面副 b）螺旋副,3球面副与螺旋副,常见的空间运动副,二、机构及其运动简图,图7-4 机械中的运动转换 a)钉鞋机的进针 b)气动门的开关 c)脚踏缝纫机,1. 机械中的机构,机构 能实现运动转换和动力传递的零构件组合。,2022/12/10,教材配套课件,3,1,1,2. 机构中的三类构件,机构中的构件分为以下三种类型。,图7-5 液体搅拌机1机架 2曲柄 3连杆 4摇杆,机架 机构中被视为固定不动的构件。 机构中其他构件在它的支承下运动。 机构整体在产品中运动时，其机架并非真正的“固定不动”；但独立分析该机构时，不必考虑机构的整体运动，因而可“视”机架为“固定不动”。 图7-5中的构件1是机架,原动件 机构中由外部给定其运动的构 件，也称为输入构件。 机构中其他构件的运动由它驱动。 图7-5中曲柄2的转动由外部输入，是原动件。,从动件 机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件；若从动件把运动输出本机构，称为输出构件。 图7-5中连杆3、摇杆4都是从动件。,2022/12/10,教材配套课件,4,1,1,3. 机构运动简图,机构运动简图及其作用,图7-6 横截面形状不同的连杆,机构中各构件间的相对运动，取决于运动副的类型、数目、所在平面内的构件尺寸等几个因素。而与构件外形、断面尺寸、组成构件的零件数、运动副的结构形式等无关。,如连杆机构中的连杆，与构件间运动关系有关的只是 “连杆长度”，而与截面形状、是单个还是多个零件组成无关。,机构运动简图 排除实际机构中与运动关系无关的因素，用一定比例的简单线条和规定的符号，来表示运动副及构件间运动关系的图形。,运动副的表示方法,转动副 用一个小圆圈表示。,图7-7 转动副的表示方法,在代表转动副中机架（固定件）的线条上，需画上一列斜线。,2022/12/10,教材配套课件,5,1,1,移动副 用与移动方向一致的 一条直线或两条平行线表示， 图7-8是几种表示方法。,图7-8 移动副的表示方法,平面高副 简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，如图7-9所示。,球面副与螺旋副 球面副、螺旋副的简图分别如图3-10a、b所示。,图7-9 平面高副的表示方法,图7-10 球面副和螺旋副的表示方法 a）球面副 b）螺旋副,2022/12/10,教材配套课件,6,1,1,构件的表示方法,构件简图的表示方法是：在构件的相应位置上将运动副用符号标出，再用简单线条连成一体以表明是同一构件即可。,图7-11a是几种二运动副构件（指一个构件上有两个运动副）的示例， 图7-11b是几种三运动副构件（指一个构件上有三个运动副）的示例。 图7-11的部分图形中，在线条交接的内角涂以形如“、”的焊缝标记，或在一个封闭的图形内画上斜向“剖面线”，这是表示同一构件的两种符号。,图7-11 运动简图中构件的表示方法a）二运动副构件示例 b）三运动副构件示例,常用机构运动简图 国标GB/T 4460-1984 给出了典型机构的运动简图，表7-1为摘自该国标的部分常用机构的运动简图。,2022/12/10,教材配套课件,7,1,1,表7-1 常用机构的运动简图（摘自GB/T 4460-1984）,2022/12/10,教材配套课件,8,1,1,机构运动简图的绘制步骤 机构运动简图的一般绘制步骤如下：,分析机构，确定机架、原动件、从动件。从原动件开始，按照运动传递的顺序，分析构件间的运动关系，确定从 动件的个数、运动副的类型和数目。在表示机构运动的投影平面内选择适当的比例尺，根据构件和运动副的 位置关系和构件尺寸，以规定的符号绘制出运动简图。绘制机构运动简图的通行习惯还有： 以大写英文字母A、B、C、依次标注各转动副， 以阿拉伯数字1、2、3、依次标注各构件， 用箭头表示原动件的运动方向。,2022/12/10,教材配套课件,9,1,1,例7-1 绘制图7-12a所示抽水唧筒的机构运动简图。,图7-12 抽水唧筒及其机构简图,a)抽水唧筒 b)抽水唧筒的机构运动简图 1手柄 2连杆 3活塞杆 4抽水筒,绘制说明,唧筒的机构分析：,机架是抽水筒4；原动件是手柄1；其余连杆2和活塞杆3为从动件。,运动与运动副分析,操作手柄1以转动副A为中心 摆动，依次带动连杆2和活塞 杆3运动；该机构在A、B、C三处有三 个转动副，活塞杆3与抽水筒 4形成移动副。,绘制运动简图,取转动副A点为基准点，选择合适比例尺，根据图7-12a中构件的尺寸和几个运动副的位置，绘制出抽水唧筒的运动简图如图7-12b所示。,2022/12/10,教材配套课件,10,1,1,第二节 平面连杆机构,平面连杆机构是构件用低副联接起来、实现平面运动转换的机构。由四个构件组成者称为四杆机构，应用广泛，是复杂多杆机构的基础。 平面连杆机构的优点是：面接触压强低，磨损慢，圆柱、平面等接触表面易于加工，能实现转动、摆动、移动等基本运动间的转换。 缺点是：低副中的间隙会引起运动误差，不易精确地实现复杂运动。,一、四杆机构的基本类型,分为铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类，后者可看成由前者演化而来。,1. 铰链四杆机构,图7-13 铰链四杆机构1、3连架杆 2连杆 4机架,以4个铰链联接4个构件而成的机构。,其中固定不动的构件4为机架，与机架相连的构件1、3称为连架杆，不与机架相连的构件2称为连杆。连架杆中能作整圈回转的称为曲柄，不能作整圈回转、只能作往返摆动的称为摇杆。,铰链四杆机构有三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。,2022/12/10,教材配套课件,11,1,1,曲柄摇杆机构,铰链四杆机构的两个连架杆之一是曲柄、另一是摇杆者，为曲柄摇杆机构。,曲柄摇杆机构能实现以下两种运动转换：以曲柄为原动件，可将曲柄的连续转动转换为摇杆的往返摆动，反之，以摇杆为原动件，可将摇杆的往返摆动转换为曲柄的连续转动。,图7-14 破碎机的破碎机构,图7-15 脱粒机及其机构运动简图 a脚踏脱粒机 b机构运动简图,曲柄为原动件：搅拌机 破碎机,摇杆为原动件：脚踏缝纫机 脚踏脱粒机,2022/12/10,教材配套课件,12,1,1,双曲柄机构,铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。,双曲柄机构中的任一个曲柄均可作为原动件，带动从动曲柄旋转。,图7-16 双曲柄机构的运动特性及其应用示例 a）双曲柄机构的运动特性 b）惯性筛,但双曲柄机构具有如下运动特性：原动曲柄匀速转动时，从动曲柄以每圈为周期作变速转动。,图7-16b所示的惯性筛中，原动曲柄AB匀速转动，从动曲柄DC则在每一圈转动中周期性地变换快慢，从而达到筛分物料的目的。,2022/12/10,教材配套课件,13,1,1,平行双曲柄机构或称平行四边形机构 两曲柄长度相等，且连杆机架的长度也相等的双曲柄机构。,图7-17 平行四边形机构的运动特性及其应用示例a)平行双曲柄机构b)机车车轮联动机构,平行四边形机构运动有两个特性：原动从动曲柄的转动保持同步。运动中两曲柄保持平行，连杆与“机架” 也保持平行。 它因此获得广泛应用，如火车车轮的联动机构。,图7-18 电风扇摇头机构示意图,双摇杆机构,双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。,双摇杆机构中的任一个活动件（摇杆或连杆）均可作为原动件，使两个摇杆均实现往返摆动。 如电风扇的一种摇头机构。,2022/12/10,教材配套课件,14,1,1,2. 滑块四杆机构,图7-19 曲柄滑块机构a）对心曲柄滑块机构 b）偏置曲柄滑块机构1曲柄 2连杆 3滑块 4机架,含有移动副四杆机构称为滑块四杆机构，简称滑块机构。其基本形式有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。,图3-19中与机架4用移动副相连、又与连杆2用转动副相连的构件3，称为滑块。 曲柄滑块机构 由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构。 若滑块转动副中心的移动方向线通过曲柄转动中心，称为对心曲柄滑块机构，见图7-19a。否则是偏置曲柄滑块机构， e称为偏心距，见图7-19b。 滑块行程 滑块往返两极限点的距离（图7-19中H）。,2022/12/10,教材配套课件,15,1,1,曲柄滑块机构应用很广泛,如内燃机里的曲柄滑块机构和自动送料机构等。,图7-20 曲柄滑块机构的应用示例a)内燃机中的曲柄滑块机构b)自动送料机构1曲轴2连杆 3活塞4滑块 5曲柄,二、四杆机构的应用示例,图7-21 儿童游乐场中的“摇马”a)“摇马” 的不同姿态 b)内藏机构的对应位置,四杆机构在日用品、车辆、科教仪器、游乐设施、玩具等方面有多姿多彩的应用。,例7-2 儿童游乐场中的“摇马”,2022/12/10,教材配套课件,16,1,1,例7-3 汽车前窗刮雨器,曲柄摇杆机构，主动件为曲柄AB。,图7-22 汽车前窗刮雨器,例7-4 平行四边形机构应用二例,图7-23 平行四边形机构应用二例b）载重汽车摆椅的移动机构c)万能绘图仪的丁字尺移动机构,例7-5 公共汽车的车门开关机构,图7-30 公共汽车的车门开关机构1主动曲柄 2连杆 3从动曲柄4机架 5右车门 6左车门7活塞门 8气缸,2022/12/10,教材配套课件,17,1,1,第三节 凸轮机构和螺旋机构,一、凸轮机构,1. 凸轮机构的组成、特点与分类,凸轮机构的组成,图7-25 凸轮机构及其组成示例a)内燃机配气机构b)冲床送料机构c)机床进退刀机构1凸轮 2从动件,从图7-25的三个例子可知：凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。凸轮是一个具有曲线轮廓或曲线凹槽的构件，凸轮与从动件构成高副。凸轮通常是原动件，它作转动、摆动或往返移动，驱动从动件按预设的规律作连续或间歇的转动、移动或摆动。,2022/12/10,教材配套课件,18,1,1,凸轮机构的特点,优点 依靠凸轮轮廓便可使从动件实现预设的运动，包括较复杂的曲线运动。与四杆机构比较，凸轮机构设计方便，结构简单紧凑、工作可靠。,缺点 凸轮与从动件是点、线接触，易磨损，传递的力量小。复杂凸轮轮廓的加工困难，成本也高。但数控加工技术已使这一困难缓解。,凸轮机构广泛用作自动、半自动的控制机构，实现复杂运动轨迹的机构等；在玩具、娱乐设施中的应用也很常见。,凸轮机构的分类,按凸轮的形状 分为移动凸轮、盘形凸轮、圆柱凸轮等类型。 按从动件的形状 分为尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件等类型。 按从动件的运动 分为直动从动件、摆动从动件两类，,按上述三种分类法分类的凸轮机构简图参看表7-2。,2022/12/10,教材配套课件,19,1,1,表7-2 凸轮机构的分类,2022/12/10,教材配套课件,20,1,1,2. 凸轮机构的应用示例,例7-6 自动送料机构,图7-26 凸轮自动送料机构1圆柱凸轮 2从动件(推杆),例7-7 绕线机引线机构,图7-27 绕线机引线机构1盘形凸轮 2从动件(引线杆) 3绕线轴,例7-8 变速箱换档操纵机构,图7-28 变速箱的换档操纵机构,图7-29 用靠模仿形加工手柄1移动凸轮(靠模) 2滚子 3溜板箱体,1圆柱凸轮 2从动拨叉 3可动齿轮,例7-9 仿形加工的“靠模”,2022/12/10,教材配套课件,21,1,1,3. 从动件位移线图与简单凸轮轮廓设计简介,凸轮机构的几个基本参数,图7-30 凸轮机构及其基本参数 a）凸轮机构 b）位移线图,以对心尖顶直动从动件的盘形凸轮为例，结合图7-30介绍如下基本参数。,基圆,近休止角,推程和推程角,远休止角,回程与回程角,从动件的位移线图,凸轮机构要求实现从动件的预定运动，其中位移特性是基本的，位移特性用位移线图来表示。,以凸轮的转动角度为横坐标，以从动件位移s为纵坐标，得到的“凸轮转角从动件位移”曲线、即“s”曲线称为从动件的位移线图。,2022/12/10,教材配套课件,22,1,1,简单凸轮轮廓的设计示例,图7-31 简单凸轮轮廓设计示例a)位移线图 b)位移线图的等分 c)凸轮轮廓的作图,设计要求 推杆实现运动 匀速推程h10mm， 推程角0135， 远休止角S75 匀速回程角060近休止角S 90 凸轮匀速逆时针转动，凸轮基圆半径 r0 20mm，设计该凸轮的轮廓。,凸轮轮廓的作图设计,画推杆位移线图如图7-40a。,位移线图上等分推程和回程。,以 r0 20mm画出基圆， 按位移线图上各等分点依次画出 径向线01、02、，在径向线上依次量取00、11、22、99分别与位移 线图上的位移相等，在图上得到1、2各点。,以光滑曲线连接1、2各点，得到凸轮的推程轮廓；同法得到凸轮的回程轮廓。 作圆弧67和90，分别得到远休止段和近休止段的凸轮轮廓。 至此，得到完整封闭的凸轮轮廓如图7-40c。作图设计完成。,2022/12/10,教材配套课件,23,1,1,二、螺旋机构,2. 螺纹类型和螺纹参数,螺纹的类型,按旋行方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹 两种，常用的是右旋螺纹。,按螺旋线数同，分为单线螺纹、双线螺 纹和多线螺纹。,图7-32 螺纹的线数a)单线螺纹 b)双线螺纹 c)三线螺纹,螺杆螺纹为外螺纹，螺母螺纹为内螺纹。,按螺纹的牙型，分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿型螺纹等。,图7-33 螺纹的牙型 a）三角形螺纹 b）矩形螺纹 c）梯形螺纹 d）锯齿形螺纹,2022/12/10,教材配套课件,24,1,1,螺纹的主要参数,图7-34 螺纹的主要参数,大径d 即技术标准中的螺纹公称直径，螺纹牙的最大直径。小径d1 螺纹牙的最小直径。中径d2 螺纹牙厚与牙间宽度相等的假想圆柱的直径。螺距P0 螺纹相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。导程Ph 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。导程Ph与螺距P0之间的关系为： Ph nP0 ，左式中的n是螺纹的线数。,2022/12/10,教材配套课件,25,1,1,2. 螺旋机构的类型,图7-35 四种不同运动形式的螺旋机构,螺旋机构的基本构件为螺母、螺杆和机架。,按构件的运动形式分类,螺杆转动， 螺母移动螺母转动， 螺杆移动螺母固定， 螺杆转动并移动螺杆固定， 螺母转动并移动,螺旋机构中螺纹副的构件转动360，对应移动距离为一个导程Ph 。因构件转角与移动距离成正比，因此构件转角，对应的移动距离s为：,（7-1）,这个式子称为螺旋机构的运动方程。,2022/12/10,教材配套课件,26,1,1,差动螺旋机构与复式螺旋机构,图7-36 差动螺旋机构或复式螺旋机构1螺杆 2可移动螺母 3机架,若螺旋机构包含两个螺纹副、一个移动副，如图7-36所示，螺纹副A、B的导程分别为PhA 、PhB，则转动螺杆时，螺母在机架上的运动，分为两种情况：,差动螺旋机构,螺纹副A与B旋向相同，为差动螺旋机构。,运动方程为,（7-2）,上式说明：若差值（PhA PhB ）很小，则转动差动螺旋机构时，构件的移动量将很小，因此适宜用来作精密调节。,复式螺旋机构,螺纹副A与B旋向相反，为复式螺旋机构。,运动方程为,（7-3）,上式说明：转动复式螺旋机构时，构件的移动量等于两个单螺纹副移动量的叠加，明显加大，因此能适合某些特殊的要求。,2022/12/10,教材配套课件,27,1,1,按摩擦副的摩擦形式分类,图7-37 不同类型摩擦副的螺旋机构a)滑动摩擦副 b)滚动摩擦副,分为滑动摩擦螺旋副、滚动摩擦螺旋副等类型。,3. 螺旋机构的应用,螺旋机构结构简单、制造方便，可获得大传动比和力的增益，机构具自锁性能，因而应用广泛。主要用于传递运动和动力、转变运动形式、调节与测量等，常用于起重、挤压、锁紧、进给、调节装置中。,例7-10 千斤顶、压力机,图7-38 传递运动和动力的螺旋机构示例a）螺旋千斤顶结构图 b）螺旋千斤顶机构简图 C）螺旋压力机机构简图,又如图5-7b所示的台钳等。,2022/12/10,教材配套课件,28,1,1,例7-10 机床走刀、进刀机构,图7-39 转变运动形式的螺旋机构示例a)机床纵向走刀机构 b)机床横向进刀机构,例7-11 轮子与轴承拆卸工具,图7-40 螺旋机构的拆卸工具a）拆轮器 b）滚动轴承拆卸工具,例7-12 绘图圆规、钢索拉紧器和铣床快速夹紧装置,图7-41 复式螺旋机构示例,2022/12/10,教材配套课件,29,1,1,第四节 间歇运动机构,间歇运动机构 能将原动件的连续转动转为从动件周期运动和停歇的机构。本节介绍较常见的间歇运动机构：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。,一、棘轮机构,1. 棘轮机构的基本组成,图7-42 棘轮机构的基本组成 1棘轮 2驱动棘爪 3扭簧 4原动件（摇杆） 5止回棘爪,原动摇杆4顺时针摆动棘爪2推动棘轮1同向转一角度；摇杆4逆时针摆动, 驱动棘爪2在棘轮1的齿背上滑过，止回棘爪5阻止棘轮反转，使棘轮停歇不动。 因此摇杆4不断往返摆动，棘轮1作单方向时动时停的间歇运动。 扭簧3让棘爪贴靠在棘轮齿面上，以保工作的可靠。,2. 棘轮机构的类型,棘轮机构分齿啮式和摩擦式两大类，还有外啮合、内啮合、双动、可调等形式，下面仅介绍外齿啮式棘轮机构的几种应用示例。,2022/12/10,教材配套课件,30,1,1,3. 棘轮机构的应用示例,棘轮机构结构简单、制造方便，工作可靠， 但运动有撞击及声响，适用于转速不高、转角小和功率小的场合。,图7-43 棘轮机的应用示例a)起重安全装置 b)自动线步进装 c)自行车上的“飞” d)手动起重器具 e)排球网拉紧机,2022/12/10,教材配套课件,31,1,1,二、槽轮机构,1槽轮机构的工作过程,图7-44 单销外啮合槽轮机构及其工作过a)圆销开始进入槽轮的径向槽 b)圆销开始脱离槽轮的径向槽1拨盘 2槽轮 3机架,图7-45 槽轮机构的应用示例 a)电影放映机的槽轮卷片机构 b)自动机床的换刀装置,图7-44的单销外啮合槽轮机构是该机构的基本形式。 工作过程：原动件拨盘1转动，圆销A拨动槽轮2反向间歇地转动。主、从动件上的锁止弧abc和efg配合，使槽轮2停止中能被锁住不动。,2.槽轮机构的应用示例,槽轮机构结构简单，制造方便，转位迅速，常用于低转速下的自动转位与分度。,2022/12/10,教材配套课件,32,1,1,三、不完全齿轮机构,1不完全齿轮机构的工作过程和类型,图7-46 不完全 齿轮机构的类型a)外啮合不完全齿轮机构 b)内啮合不完全齿轮机构 c)不完全齿轮齿条机构,主动轮上只有一个或几个齿，其余部分为锁止弧，从动轮由主动轮带动间歇地转动与锁止。,2不完全齿轮机构的特点与应用示例,图7-47 用不完全齿轮的工作台转位机构,工作可靠，从动轮停歇次数、时间等参数选择范围大。但加工复杂，运动有冲击，在低速、轻载场合用于工作台的间歇转位、进给以及计数装置中。,2022/12/10,教材配套课件,33,1,1,第五节 机构的扩展与组合,把某机构安置在产品的运动部件上，该机构在空间运动着，其从动件的运动就是运动合成的结果。这是机构扩展的常见的方式之一。,把一个机构的从动件作为另一机构的原动件，称为机构的“串联”；由两个或多个机构的从动件控制一个输出件的运动，称为机构的“并联”。采用串联、并联等方法加以组合得到机构称为组合机构。,动态广告、展示、游艺游乐活动、玩具等设计领域内，常要应用组合机构。,例7-14 自动伞,例7-15 转圈奔跑的马,图7-49 转圈奔跑的马,图7-48 自动伞的机构示意,经常接触，弄弄清楚吧！,你也想出点什么花样吗？,2022/12/10,教材配套课件,34,1,1,第八章 机械传动基础,第一节 带传动,一、带传动的组成、特点及类型,1. 带传动的组成与速比,图8-1 带传动的组成与速比,带传动由主动轮、从动轮和传动带所组成。 一般的传动带（同步齿形带除外）安装时需紧套在两个带轮上，依靠带轮与传动带间的摩擦力传递运动。,转速比（简称速比，也称为传动比）i：主动轮与从动轮的转速之比。,带传动的传动比为,（8-1）,式中 n1 、 n2 主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数）， D1 、D2主、从动轮的直径，单位为mm。,式（8-1）表明，带传动中两轮的转速比与两轮的直径成反比。,2022/12/10,教材配套课件,35,1,1,2. 带传动的特点,传动带具有挠形，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，制造和安置的精度要求不高，使用维护方便； 传动带损坏后容易更换，因此加工制造及运行成本均比较低； （3）能简便地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）带传动的机械传动效率较低； （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。,2022/12/10,教材配套课件,36,1,1,3. 带传动的主要类型,图8-2 带传动的类型,以传动带的截面形状分类，带传动主要有：,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 平带的截面为扁宽的矩形。,常见的平带有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。,平带传动在力学性能方面不如V带传动，但平带厚度薄，挠曲性比V带好。,因此有以下两个优势： 平带柔软，更能适应高速运转中的高频度挠曲。,除普通开口传动外，平带还能实现交叉传动（主、从动轮反向转动）、半交叉传动（两轮轴空间位置交错）。而这是V带传动不能实现的。,图8-3 平带传动的几种形式,a）开口传动b）交叉传动 c）半交叉传动,2022/12/10,教材配套课件,37,1,1,V带传动 V带的截面为梯形。,图8-4 传动带与带轮间的径向力与正压力a）平带传动 b）V带传动,V带与带轮的梯形环槽，应由两侧面接触，槽底留有间隙、互不接触。,“楔槽增压” 带与带轮间径向压力相同，238的V带传动能力，约为平带的3倍。,V带横向尺寸小，几根V带并用，结构依然紧凑，传动能力进一步提高，更为平带所不及。,V带传动的适用条件： 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 截面为圆形，见图8-2c。,成本低廉，只能传递1Kw以下小功率，用于家用脚踏缝纫机等小产品上。,同步带传动 纵截面具有齿形，见图8-2d。,特点：工作可靠，传动能力高，线速度可达到v50m/s；传动比准确， 可高达i1220 ；轴与轴承受力小；但成本高。,多用于电子计算机、录音机、数控机床、纺织机械等产品中。,2022/12/10,教材配套课件,38,1,1,二、V带传动,1. V带的构造与型号, V带构造 V带为无接头的环形 带，是标准化零件。,图8-5 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带截面楔角在非工作状态下为40，在带轮上绷紧后为3238。,图8-5为两种常用的 V带构造。, V带的型号 GB/T 11544-1997规定，普通V带分为：Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，见表8-1。,表8-1 普通V带的截面尺寸,2022/12/10,教材配套课件,39,1,1,V带的中性层 长度和宽度均不因V带在带轮上绷紧而变化的一层。节面宽度（简称节宽）bP V带中性层的宽度。, V带的基准长度系列,V带的基准长度Ld 沿V带中性层量得的环形长度，见表8-2。,表8-2 普通V带基准长度的标准系列 （mm）, V带标记 普通V带的标记由型号、基准长度和标准号三部分组成。 例如基准长度1800mm的B型普通V带标记为：“B 1800 GB/T 11544-1997”。 厂家常将V带的标记、制造年月日和厂名压印在V带的顶面上。,2022/12/10,教材配套课件,40,1,1,2. V带轮,V带轮的材料与结构 V带轮的选材随其圆周速度v由低到高分别采用灰铸铁和铸钢。传递小功率时，为减轻带轮重量，可采用铸铝合金或工程塑料。,V带轮的结构，从外到里分三部分：外圈轮缘1，中部轮辐2，内圈轮毂3。 随基准直径d的大小不同而有三种具体形式,见图8-6。,图8-6 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,2022/12/10,教材配套课件,41,1,1, 普通V带轮的轮槽尺寸,表8-3 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T 13575.1-1992）,V带在带轮上绷紧后楔角会减小，因此V带槽的楔角也应40，且随V带型号及基准直径而变。考虑各种技术因素，国标GB/T 13575.1-1992对V带轮槽的截面形状和尺寸有具体详细的规定，见表8-3。,2022/12/10,教材配套课件,42,1,1,2022/12/10,教材配套课件,43,1,1,3. V带传动的张紧装置,V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8-7 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）能自动调节的张紧装置,2022/12/10,教材配套课件,44,1,1,第二节 链传动,一、链传动的组成、速比及特点,1链传动的组成,图8-8 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和齿性链两大类。,图8-9 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。但齿形链重量大，价格贵。本节介绍应用广泛的滚子链。,2022/12/10,教材配套课件,45,1,1,2链传动的速比及运动特性,链传动的平均速比,链传动是齿啮性传动，从较长一段时间来考虑其平均速比i，应该有,（8-2）,式中 n1 、n2 主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数）， z1 、z2 主、从动轮的齿数 。,式（8-2）表明，链传动的平均速比与主动轮、从动轮的齿数成反比。,链传动的运动特性,链传动中，链条移动的速度时时在变化着；因此，链传动的平均速比虽与链轮齿数成反比，但瞬时速比（也称为瞬时传动比）却有所波动； 在链传动中，链条会产生上下方向的颤动，这种颤动是链传动的有害因素。 链轮的转速越高、链轮齿数越少、链条节距越大，则链传动的瞬时速比不均匀性和链条的颤动就越严重。,2022/12/10,教材配套课件,46,1,1,3链传动的特点 与带传动对比，链传动的特点如下：,（1）对环境的要求低，能在高温、多尘、无防护的条件下工作，这是突出优点。 （2）相对于带传动，有平均传动比恒定不变的优点。（3）低速传动中，能传递大圆周力不打滑（对比带传动）；但高速传动中，链 条速度的波动、颤动和噪声均大，不如带传动平稳；且无过载保护性能。 （4）链条不需要在链轮上绷紧，有利于降低轴与轴承的受力。 （5）传递功率相同，结构比带传动紧凑，但制造和安装的要求较高。 （6）一般只宜布置在基本铅垂的平面内，链轮轴的方向受到限制，这是突出的 局限和不足。 与齿轮传动对比，除了对环境要求低、成本低、适宜中心距较大以外，齿轮传 动的优越性均无可置疑。 从上述链传动的优缺点可知，自行车用链传动真可谓是扬长避短了。 链传动的适用条件为：功率 P 100Kw，传动比 i6，链速 v 15m/s，中心距 a 5m； 链传动的效率为 0.920.98 。,2022/12/10,教材配套课件,47,1,1,二、滚子链传动,1滚子链的构造与型号,图8-10 滚子链的构造与双排滚子链a）滚子链的构造 b）双排滚子链1内链板 2外链板 3销轴 4套筒 5滚子,滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4及滚子5组成。,链节距p 滚子链上相邻两滚子的中心距离。,传动链是标准件，以链节距p为基本参数。,传递的功率较大，又要求结构紧凑，可采用双排或多排链。,标准滚子链分为A、B两个系列，常用的是A系列。 A系列滚子链的主要参数见表8-4。该标准采用英寸为长度单位。 1英寸25.4mm，（1/16）英寸（25.4/16）mm1.5875mm，表中的“链号”数乘以1.5875mm就是该链号滚子链的链节距p 。,2022/12/10,教材配套课件,48,1,1,表8-4 A系列滚子链的主要参数（摘自 GB/T 1243-1997）,滚子链的标记为： 链号排数节数 标准号 。 例如A系列、节距19.05mm、单排、92节的滚子链，其标记为： 12A192 GB/T 1243-1997 。,链的长度用链节数表示。,2022/12/10,教材配套课件,49,1,1,传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹即可将链条联接成链环（图8-11a、b）。如链节数为奇数，须用有弯链板的“过渡链节”联成环形（图8-11c），从而降低链的承载能力，,图8-11 滚子链联结封闭环形的接头形式,a)开口销 b)弹簧卡 c)过渡链节,2滚子链链轮,图8-12 链轮的结构形式a)小尺寸整体式 b)中尺寸孔板式 c)大尺寸组合式,滚子链链轮的齿形已标准化，设计图上不必画端面齿形，只注明如 “齿形按 3RGB/T 1244-1995规定制造”等即可。但设计图上需画出链轮的轴向齿形和尺寸，可参照BG/T 1243-1997。,链轮的结构随尺寸而异，参看图8-12。,链轮材料要求强度和耐磨性，小链轮应选用较优材料。,2022/12/10,教材配套课件,50,1,1,3链传动的布置,尽量布置在铅垂平面内， 使链条的链节能顺畅地与 链轮齿啮合。应紧边在上、松边在下。 若松边在上，则在链子脱 离主动链轮处可能出现“咬 链”现象，影响正常传动。两链轮的轴线在同一水平 面内（或接近如此）。若 需要斜向布置，两轴中心 连线与水平线的夹角应 小于45。安装时，松边的初始下垂量取两轴中心距的12。使用一段时间后，松 边的下垂量加大。会造成啮合不良。解决问题的方法之一，是将两链轮的中 心距调大；解决方法之二，是减除一个链节。 在松边安置一个张紧轮则是解决此问题的更佳方法。链传动主、从动轮的转向相同。将两轮之一安置在链环的外侧，可使两轮转 向相反。但同时需要安置称为“游轮”的张紧轮。,图8-13 链传动的布置,2022/12/10,教材配套课件,51,1,1,第三节 齿轮传动,一、齿轮传动的类型与特点,1齿轮传动的类型,按两轴线的空间位置，齿轮传动分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动三大类。,按齿向不同分为直齿、斜齿、人字齿、曲线齿等类型；,根据啮合形式分为外啮合、内啮合两类。,图8-14 齿轮传动的类型,2022/12/10,教材配套课件,52,1,1,2 . 齿轮传动的特点,齿轮传动在现代机械中应用最为广泛，其特点如下：,传动精度高 前面讲过，带传动不能保证传动比准确，链传动也不能实现恒定的瞬时传动比；但现代常用的渐开线齿轮，其传动比在理论上是准确、恒定不变的；这不但对精密机械与仪器是关键要求，也是高速重载下减少动载影响、实现平稳传动的重要条件。 适用范围宽 传递的功率范围极宽，可以从0.001W到60 000kW；圆周速度可以很低，也可高达150m/s，均为带传动、链传动难以比拟。 可实现平行轴、相交轴、交错轴等空间任意两轴间的传动，也为带传动、链传动所难以企及。 工作可靠，使用寿命长。 传动效率较高，一般为 0.940.99。 齿轮传动的不足方面有： 制造和安装要求较高，因而成本也较高； 对环境要求较严，除低速、低精度情况外，需要安置在箱罩中防 尘防垢，还需有润滑装置； 不适用于相距较远两轴间的传动； 减振性和抗冲击性不如带传动等柔性传动好。,2022/12/10,教材配套课件,53,1,1,二、渐开线直齿圆柱齿轮,1. 齿轮的传动比与渐开线齿轮,轮齿齿廓与齿轮传动比,图8-16 古代齿轮传动不能保持瞬时传动比的恒定,古代齿轮的齿廓是直线或其他简单线形，齿形不严格不精确。传动中每转过一个齿都发生一次撞击，瞬时传动比波动较大，传动很不平稳。在转速高、功率大的现代传动中，根本不能用。,渐开线齿轮的恒定传动比,图8-16 渐开线与渐开线齿轮a）渐开线及其形成 b）渐开线齿轮,直线AB紧靠在半径rb 的圆周上做纯滚动，AB上任一点K的轨迹CKK称为该圆的渐开线. 该圆称为此渐开线的基圆，rb为基圆半径，AB称为发生线。,采用渐开线作为齿廓曲线的齿轮称为渐开线齿轮。,2022/12/10,教材配套课件,54,1,1,由渐开线的形成过程可知： 渐开线上任一点的法线就是通过该点的渐开线发生线，此直线与基圆相切。 基圆以内没有渐开线。,几何学的分析可以证明：从理论上说，渐开线齿轮传动具有恒定的传动比。,由于制造有误差、齿廓会磨损，实际齿廓不可能是绝对精确的渐开线，所以传动比也并非绝对准确与恒定。但这些因素的影响毕竟轻微得多，也便于控制了。 可见，渐开线齿轮的出现，使齿轮传动的性能取得了质的飞跃，因此在现代获得了广泛的应用。,渐开线齿轮还有两个明显的优点，使它在应用中一直独占鳌头：切齿刀具的通用性好，有利于简化加工设备和降低制造成本，两轴的中心距略有安装误差对传动比没有影响，便于安装使用。,2022/12/10,教材配套课件,55,1,1,2. 渐开线齿轮的参数与尺寸关系,齿轮各部分的名称,图8-17 齿轮各部分的名称及表示符号,齿顶圆 直径da 、半径ra。齿根圆 直径df 、半径rf。齿厚 圆周上的轮齿厚度（弧 长）。齿根处齿厚最大、接近 齿顶齿厚趋窄。齿槽宽 圆周上的齿槽宽度（弧 长）。在不同齿根处齿槽宽最 窄、接近齿顶齿槽宽驱宽。齿距 圆周上相邻两同侧齿廓的 间距（弧长）。圆大对应大齿距。,分度圆 齿厚与齿槽宽相等的圆。 分度圆是重要概念，与分度圆相 关的参数均用不带下标的字母来表示，分别为直径d 、半径r、分度圆齿厚s 、 分度圆齿槽宽e 、分度圆齿距p等。应该有以下关系：,se （8-3） pse2s2e （8-4）,齿顶高 ha。 齿根高 hf。 全齿高 h。,hha hf （8-5）,2022/12/10,教材配套课件,56,1,1,直齿圆柱齿轮的基本参数,基本参数有齿数z 、模数m 、压力角、齿顶高系数ha* 、顶隙系数c* 等。,齿数z 齿轮传动的传动比与主动轮、从动轮的齿数成反比，即,（8-6）,式中 n1 、n2 主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数）， z1 、z2 主、从动轮的齿数 。,模数m 齿轮上轮齿的大小，可用其径向尺寸全齿高来表示，也可用其周向尺寸齿距来表示。这些参数间具有确定的关系，任选其一即可。 设以分度圆齿距p作为表示轮齿大小的参量，是否方便呢？ 分度圆齿距p是一段弧长，与分度圆直径d、齿数z的关系为,zpd，,即,（8-7）,式（8-7）中包含无理数 3.14159。为了让需要测量的分度圆直径d是有理数，则分度圆齿距p将是个无理数；而用无理数来表示轮齿的大小显然不便，为此，特定义另外一个表示轮齿大小的参数，称为模数，用m表示：,（8-8）,或,d zm （8-9）,2022/12/10,教材配套课件,57,1,1,式（8-8）表明：模数m