机电一体化毕业设计（论文）机电传动装置的应用.doc

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1、南昌工学院毕业论文题目： 机电传动装置的应用学 院 机械工程学院 姓 名 学 号 专 业 机电一体化技术 届 别 2011届 指导教师 职 称 助教 二O一 一 年 四 月毕业论文（设计）题 目机电传动装置的应用学生姓名王永清专业机电一体化技术学 号08021010426指导老师 邹金红职 称助教所在学院机械工程学院诚信承诺本人慎重承诺和声明：在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）：王永清2011年 4 月 12 日 摘 要 本文主要内容包

2、括机电传动装置的类型以及各类型在机械领域的应用，并引以现实机器实例进行说明。并阐述了机械传动装置在当今社会的应用和发展趋势。 进入21世纪，随着科学技术的发展和社会的进步，机电传动装置已广泛应用于社会个行业，人们对机电传动装置的要求也越来越高。机电传动装置除了要实现基本的工作要求，还要加油美观、操作简便、维修容易、安全、节能、环保、智能、遥控等附件功能。机械传动装置的改进在今后的机械领域的发展是至关重要的。【关键词】机电 传动装置 机械 伺服 应用 机构AbstractThis paper mainly content including mechanical transmission dev

3、ice types as well as various types in the field of mechanism and the application of the machine architectures reality illustrated with examples. And expatiates the mechanical transmission device in todays society application and development trend.Entering the 21st century, with the development of sc

4、ience and technology and social progress, electromechanical transmission device has been widely applied in social a industry, people on electromechanical transmission device request more and more is also high. Electromechanical transmission devices in addition to realize basic requirements, but also

5、 refueling appearance, convenient operation, maintenance easy, safe, energy-saving, environmental protection, intelligent, remote control and other accessories function. Mechanical transmission device improvement in the field of mechanism is critical.key words Electromechanical transmission device m

6、echanical servo application institutions目 录前 言11机电传动装置的概述22滚珠丝杠副及其应用33齿轮传动及其应用84同步带传动及其应用126气压传动及其应用207发展前景23参考文献25致谢26前 言随着科学技术的发展和社会的进步，机电传动装置已广泛应用于社会个行业，人们对机电传动装置的要求也越来越高。机电传动装置除了要实现基本的工作要求，还要加油美观、操作简便、维修容易、安全、节能、环保、智能、遥控等附件功能。在日常生活和工业、农业等各项生产活动中，对机电传动装置表现出极大的需求。与传统的机械系统相比，机电一体化系统中的动力驱动呈现出分散化、智能化

7、的特征。这种驱动模块不仅具有动力驱动元件（如电机。液压缸、气缸等）和一定的机械结构（如减速器、连杆等），同时集成有功率驱动元件、传感器和电子控制单元等。使其具有通信功能和在线程序下载功能，能完成控制计算机传来的各种指令，极大的提高了系统柔性1机电传动装置的概述在各种机械系统中都大量存在各种运动构件，它们分别具有传动、操作和执行功用。根据其功用不同，我们把它们分别称为传动系统（包括变速装置、起停与换向装置、制动及安全保护装置）、执行系统、操纵系统，总称机械运动系统。传动系统处于能量流系统的中间位置，它主要用于将原动机的运动和动力传递给执行机构。传动系统主要由变速装置、起停与换向装置、制动装置以及

8、安全保护装置组成。传动系统的任务有：1） 将动力机输出的速度降低或提高，以适合工作（执行）机构的需要。2） 直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常变速的要求。3）将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力。4）将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转回非旋转运动。5）实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构。6）由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。机电一体化的机械结构在满足伺服系统对

9、其稳、准、快要求的前提下，从整体上说应逐步向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。因此在进行结构设计时应综合考虑各个零部件的制造、安装精度，结构刚度，稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体零部件的设计提出了更高、更严的要求。机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能，从而要求传动机构满足以下几个方面:转动惯量小、刚度大、阻尼合适，此外还要求摩擦小、抗振性好、间隙小，特别是其动态特性与伺服电动机等其他环节的动态特性相匹配。常用的机械传动部件有齿轮传动、带传动、链传动、螺旋传动以及各种非线性传动部件等。其主要功能是传递转矩和转速。因此，它实质上是一种转矩、转速变换器。机电一体化系统中的传动机构通常

10、采用滚珠丝杠副、精密齿轮副、挠行传动机构、间歇传动机构等。为获得良好的伺服性能，传动系统应满足如下性能要求：1.足够的刚度所谓刚度，就是指抵抗变形的能力。对机械系统来说，满足刚度要求具有如下优点:（1）减少机构弹性变形，从而减少伺服系统的动力损失，可达到明显的节能效界。（2）机械装置固有频率高，不易产生共振。（3）能增强闭环伺服系统的稳定性。2.惯量小在刚度满足要求的前提下，应尽量减少传动机构的质量和转动惯量。大惯量会使系统的机械常数增大，固有频率降低，从而使系统负载大、响应慢、灵敏读低，易产生谐振。3.阻尼适中大阻尼能抑制振动的最大振幅，且使振动快速衰减，但同时也使系统的稳态误差增大，精度降

11、低，因此阻尼应适中。 2滚珠丝杠副及其应用 滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。工作时弯管式丝杠副与丝母之间设有滚珠转动沟道,滚珠对沟道产生轴向负载,滚珠在丝杠轴周围做滚动运动之后,进入镶在丝母内部的弯管口内,并沿弯管再次向负载区循环,从而

12、进行无限滚动运动。这些都取决于其具有以下几个方面的优良特性： 1)传动效率高在滚珠丝杠副中，自由滚动的滚珠将力与运动在丝杠与螺母之间传递。这一传动方式取代了传统螺纹丝杠副的丝杠与螺母间直接作用方式，因而以极小滚动摩擦代替了传统丝杠的滑动摩擦。使滚珠丝杠副传动效率达到90%以上，整个传动副的驱动力矩减少至滑动丝杠的1/3左右，发热率也因此得以大幅降低。2)定位精度高滚珠丝杠副发热率低，温升小以及在加工过程中对丝杠采取预拉伸并预紧消除轴向间隙等措施，使丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度。3)传动可逆性滚珠丝杠副没有滑动丝杠粘滞摩擦，消除了在传动过程中可能出现的爬行现象，滚珠丝杠副能够实现两种传动

13、方式将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力4)使用寿命长由于对丝杠滚道形状的准确性、表面硬度、材料的选择等方面加以严格控制，滚珠丝杠副的实际寿命远高于滑动丝杠。5)同步性能好由于滚珠丝杠副运转顺滑、消除轴向间隙以及制造的一致性，采用多套滚珠丝杠副方案驱动同一装置或多个相同部件时，可获得很好的同步工作。滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。它以滚珠的滚动代替丝杆螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的性能。组成及工作原理： 图2.1滚珠丝杠螺母副的结构原理图% U+ Js: WH- e: yR组成：主要由丝杆、螺母、滚珠和滚道（回珠器）、螺母座等组成。

14、 ( a+ e. a7 Y7 ?8 N+ f. 工作原理：在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽，当它们套装在一起时便形成螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管作周而复始的循环运动。回珠管两端还起挡珠的作用，以防滚珠沿滚道掉出。, j/ Q4 z+ e0 B |; F: S 特点：$ v: 5 N2 Y v8 r$ B) a$ 1 F传动效率高：机械效率可高达92%98%。 I1 z8 G/ J V! N) s0 o摩擦力小：主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。 9 i2 E/ N* T7 y7 ?轴向间隙可消除：也是由于滚珠的作用，提高了系统的刚性。经预紧后可消除间隙

15、。 |+ R# D$ |6 ( k 使用寿命长、制造成本高：主要采用优质合金材料，表面经热处理后获得高的硬度。2 n$ W# 7 h: o$ w; z% n6 G. D滚珠丝杆螺母副的消隙 B7 j( H8 : e双螺母垫片调隙：4 a+ O# K* N* 修磨垫片厚度消隙: e/ M7 4 u7 ?* y7 E0 X$ & w/ n9 j: e/ M7 4 u7 ?* y7 E0 X$ & w/ n 滚珠丝杆螺母副采用双螺母结构（类似于齿轮副中的双薄片齿轮结构）。通过改变垫片的厚度使螺母产生轴向位移，从而使两个螺母分别与丝杆的两侧面贴合。当工作台反向时，由于消除了侧隙，工作台会跟随CNC的运

16、动指令反向而不会出现滞后。 8 E! P3 d$ p0 v 4 M; J双螺母螺纹调隙： S8 i/ P2 u2 f用锁紧螺母消隙5 k2 W$ n1 a, q5 ?6 h; P. r x1 B% Z# e+ l差齿式调整法% l% 5 2 0 O5 t3 M1 H 图示为利用两个锁紧螺母调整预紧力的结构。两个工作螺母以平键与外套相联，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。当两个锁紧螺母转动时，正是由于平键限制了工作螺母的转动，才使得带外螺纹的工作螺母能相对于锁紧螺母轴向移动。间隙调整好后，对拧两锁紧螺母即可。结构紧凑，工作可靠，应用较广。 6 Y& x D( f0 - W5 I; 4 T8 :

17、O双螺母齿差调隙： 4 7 W a# x0 z s# |) J 两个工作螺母的凸缘上分别切出齿数为Z1、Z2的齿轮，且Z1、Z2相差一个齿，即： Z2-Z1=1，两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合，内齿圈紧固在螺母座上。 5 x+ a6 L! A! G; d! g$ y4 u3 b. b设其中的一个螺母Z1转过一个齿时，丝杆的轴向移动量为S1，则有： : s5 U. k( x$ K/ VZ1:1=T:S1 则S1=T/Z1! H. I V+ d( c如果两个齿轮同方向各转过一个齿，则丝杆的轴向位移为：S=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z2: ( O- 6 f9 j% M( 8 o,

18、 d例：当Z1=99，Z2=100时，S1。可以达到很高的调整精度。 v0 s9 D6 p; L7 L& W G& 9 a滚珠丝杆螺母副的安装% 2 V/ A6 I2 9 j0 D 滚珠丝杆螺母副所承受的主要是轴向载荷。它的径向载荷主要是卧式丝杆的自重。安装时，要保证螺母座的孔与工作螺母之间的良好配合，并保证孔与端面的垂直度等。这时主要是根据载荷的大小和方向选择轴承。另外安装和配置的形式还与丝杆的长短有关，当丝杆较长时，采用两支撑结构；当丝杆较短时，采用单支撑结构。滚珠丝杠两端支撑形式4 ?6 J6 c4 K5 O图a：一端固定，一端自由：适用于短丝杆及垂直丝杆。 ( n/ P* g5 n8

19、+ u6 q9 u* F3 d# q图b：一端固定，一端浮动：一端同时承受轴向力和径向力，另一端径向力，当丝杆受热伸长时，可以通过一端做微量的轴向浮动。 / M. k5 , 6 Z2 图c：两端固定的支撑形式：通常在它的一端装有碟形弹簧和调整螺母，这样既能对滚珠丝杆施加预紧力，又能在丝杆热变形后保持不变的预紧力.3齿轮传动及其应用齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最

20、广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。齿轮传动的类型很多。（1）根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型：圆柱；锥齿轮传动；交错轴斜齿轮传动。（2）根据齿轮的工作条件，可分为：开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑。半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭。闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙

21、不易进入，安装精确，齿轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮传动。齿轮传动的设计准则针对齿轮五种失效形式，应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动（如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等），还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算（参阅GB64131986）。至于抵抗其它失效能力，目前虽然一般不进行计算，但应采取的措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力。1、闭式齿轮传动由实践得知，在闭式齿轮传动中，通常以

22、保证齿面接触疲劳强度为主。但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮（如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮）或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。功率较大的传动，例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制温升，还应作散热能力计算。2、开式齿轮传动开式（半开式）齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算，但如前所述，对齿面抗磨损能力的计算方法迄今尚不够完善，故对开式（半开式）齿轮传动，目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。为了延长开式（半开式）齿轮传动

23、的寿命，可视具体需要而将所求得的模数适当增大。（一）齿轮传动的特点 在现实生活中，齿轮传动能得到广泛的应用，是因为有以下一些特点： 1.传动平稳，能保证两齿轮瞬时传动比为常数； 2.能实现两平行、相交和相错轴之间的各种传动； 3.传递功率范围广和圆周速度范围广； 4.结构紧凑、寿命长、工作可靠； 5.制造和安装精度要求高； 6.对冲击和振动较敏感，且低精度齿轮传动噪声大； 7.不适合距离较远的两轴之间的传动。 （二）齿轮传动的基本要求 齿轮传动要适应机械装置和机器的要求，就必须满足 1.要求传动平稳，保证两齿轮瞬时传动比为常数； 2.、要求轮齿具有一定的承载能力。 （三）不同齿轮传动的特点和应

24、用 （一）圆锥齿轮传动 锥齿轮传动，同样具备圆柱宜齿轮传动的特点。传动功率范围大、效率高、结构紧凑等待点。由图可知，圆锥齿轮传动不同于平面机构的圆柱齿轮传动，而是主间机构，是用来传递两相交之间的运动和动力的。其轮齿分布在截锥体上，齿形由大端到小端逐渐变小。为了计算和测量方便，通常取锥齿轮的大端参数为标准值。其值可按照圆柱齿轮进行选择。由于锥齿轮的轮齿分布在截锥体上，因而圆柱齿轮中有关的圆柱，在锥齿轮中均相应地变成圆锥，例如分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥等。 一对锥齿轮轴间的夹角称为轴交角，可根据机械装置的传动要求来确定。在一般机械中多取90。 锥齿轮传动有直齿和曲齿等多种形式，由于直齿锥齿轮传动

25、设计、制造和安装均简单，故应用最广泛。曲齿与直齿相比传动乎稳，承载能力高，常用于高速重载传动，如汽车、拖拉机、飞机中的锥齿轮传动，但设计和制造比较复杂。 （二）蜗杆传动 1.蜗杆传动的组成和特点 蜗杆传动式由少齿数、大螺旋角、分度圆直径很小、齿宽较大、形状像螺杆的斜齿轮，与齿顶为圆弧形，轮齿为弧齿形的斜齿轮想啮合的。主要用于实现两交错轴间的运动和动力传递，通常=90，蜗杆为主动轮。由于蜗杆的齿数很少，所以蜗杆传动具有很大的传动比，一般可达i=2080，有时甚至达i=1000以上。其结构紧凑、工作平稳、噪声低，也可以实现自锁。但是蜗杆传动存在效率低、摩擦大、产生热量大的缺点，所以不适合用于大功率

26、和长时间连续工作的场合。 2.蜗杆传动的失效形式和设计准则 蜗轮传动在节点处，啮合面间有较大的相对滑动，滑动速度沿蜗杆螺旋线方向，其值为 式中蜗杆的圆周速度（m/s）； 蜗杆分度圆柱直径（mm）； 蜗杆转速（r/min）； R反映蜗杆轮齿旋向的导程角。 由上述可知，由于蜗杆传动中蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度较大、效率低、摩擦发热大，其主要失效形式与圆柱齿轮不同，而是蜗轮齿面产生胶合、点蚀和磨损。在一般闭式传动中容易出现胶合或者点蚀，开式传动中主要是轮齿的磨损和弯曲折断。因此，对于闭式蜗杆传动。通常按照接触疲劳强度设计，按照牙齿根弯曲疲劳强度校核蜗轮轮齿。对于连续工作的闭式蜗杆传动，因摩擦产生

27、的热量会使蜗杆、蜗轮的温度不断升高，材料软化，从而导致更严重的破坏。 3.蜗杆传动的类型 蜗杆传动的类型，按照蜗杆的外形可以分为，圆柱面蜗杆、圆弧面蜗杆、锥面蜗杆三种类型。根据蜗杆齿面形状分，圆柱面蜗杆可以分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆和延伸渐开线蜗杆。其中，阿基米德蜗杆因容易制造，所以得到了广泛应用。 蜗杆传动还有左旋和右旋之分与单头和双头之分。蜗杆和涡轮的轮齿旋向相同。 下面阐述了几种齿轮传动的主要性能参数和应用的特点，作为在设计中选择合适的传动装置的参考。 直齿轮传动：其效率在闭式的时候取值范围是0.950.98，开式的时候取值范围是0.920.94；功率Pi(kw)750；速度v/(m/

28、s)25；单级传动比（减速）10，常用5；适用于中载、中速，常用于各类减速器、机床及一般机械装置中。 斜齿轮传动：其效率在闭式的时候取值范围是0.950.98，开式的时候取值范围是0.920.94；功率Pi(kw)50000；速度v/(m/s)130；单级传动比（减速）10，常用5；适用于重载、高速。常用于重要减速器、汽车、机床主轴等级运动精度要求高的机械装置中。 锥齿轮传动：其效率在闭式的时候取值范围是0.950.98，开式的时候取值范围是0.920.94；功率Pi(kw)750；速度v/(m/s)直齿5，曲齿540；单级传动比（减速）8，常用3；适用于两相交轴间实现运动力空间传递，常用于减

29、速器、汽车差速器、机床变速箱等装置中。 蜗杆传动：其效率在闭式的时候取值范围是0.700.92，开式的时候取值范围是0.500.70，自锁蜗杆0.400.45；功率Pi(kw) 750，通常50；单级传动比（减速）8i100，分度机构可达1000；适用于两相错轴间实现运动和动力空间传递，常用于要求传动比达、有自赖性能要求的减速器、控制机构及一些仪器等装置中。4同步带传动及其应用（1）同步带传动的特点 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和具有相应齿的带轮所组成。运转时，带的凸齿与带轮齿槽相啮合，来传递运动和动力。与其他传动粗比，同步带传动具有如下优点: 1.工作时无滑动，有准确

30、的传动比 同步带传动是一种啮合传动，虽然同步带是弹性体，但由于其中承受负载的承载绳具有在拉力作用下不伸长的特性，故能保持带节距不变，使带与轮齿槽能正确啮合，实现无滑差的同步传动，获得精确的传动比。 2.传动效率高，节能效果好 由于同步带作无滑动的同步传动，故有较高的传动效率，一般可达0. 98。它与三角带传动相比，有明显的节能效果，可用如下实例作证明。 从以上数例看出，同步带传动在节能上有很大潜力，因此采用同步带传动可获得较高的经济效益。 3，传动比范围大，结构紧凑 同步带传动的传动比一般可达到10左右，而且在大传动比情况下，其结构比三角带传动紧凑。因为同步带传动是啮合传动，其带轮直径比依靠摩

31、擦力来传递动力的三角带带轮要小得多，此外由于同步带不需要大的张紧力，使带轮轴和轴承的尺寸都可减少。所以与三角带传动相比，在同样的传动比下，同步带传动具有较紧凑的结构。4，维护保养方便，运转费用低 由于同步带中承载绳采用伸长率很小的玻璃纤维、钢丝等材料制成，故在运转过程中带仲长很小，不需要像三角带、链等经常调整张紧力。此外，同步带在运转中也不需要任何润滑，所以维护保养很方便，运转费用比三角带、链、齿轮要低碍多。 5，恶劣环境条件下能正常工作 在具有灰尘杂质、水及腐蚀介质的恶劣工作条件下，链条易生锈、磨损，三角带会产生打滑，而同步带传动却能适应这些条件。由于它是啮合传动，在有雨水情况下不会打滑，而

32、且水是橡胶良好的润滑剂，反而可减少带的磨损。在有灰尘杂质时，由于同步带带齿进入带轮轮槽时，带齿将挤压原留在轮槽内的空气，使受压的空气向轮槽两侧排出，这种空气挤压将同时起到清理啮合表面、带走灰尘杂质的作用，从而减少了同步带的磨损。此外同步带有较高的耐腐蚀性，耐热性，在高温、有腐蚀气体情况下仍能正常工作。（2）同步齿轮形带带轮传动的应用 由于同步齿形带传动具有上述优点，所以自问世以来发展迅速，国内外同步齿形带传动的应用已相当广泛已成为机床、汽车、飞机、纺织、轻工、冶金、电子、化工、商业机械、办公机械、烟草机械等行业的重要传动部件随着数控技术及自动化技术的发展，对传动精度的要求也在不断地提高，因此同

33、步齿形带传动的应用将会更加广泛 （3）同步齿形带传动一带轮国家标准GB11361-89 我国于1989年参照ISO5294-1979颁布实施了同步齿形带传动一带轮国家标准GB11361-89该标准中对带轮的齿形和节距的主要规定是：(1)齿形可为渐开线齿形也可为梯形齿齿形两种，推荐优先选用渐开线齿形，(2)节距为周节制，周节制节距是以英制节距为准，将英制换算成为国际单位制的，共有MXL，XXL，XL，L，H，XH，XXH七种型号，其节距分别为2.032，3.157，5.080，9.525，12.700，22.225，31.7505液压传动及其应用一、液压传动的工作原理及组成 液压传动的工作原理，

34、可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明 图1:液压千斤顶工作原理图 1杠杆手柄 2小油缸 3小活塞 4，7单向阀 5吸油管 6，10管道 8大活塞 9大油缸 11截止阀 12油箱 图1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使

35、油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。基本工作原理: 液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换 . 由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。 二、液压传动系统的组成 一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1.动力装置:它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的是液压泵。 2.执行装置：它是把液压能转换成机械能的装置。其形

36、式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。 3.控制调节装置：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、截止阀等。 4.辅助装置：例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。 5.工作介质：传递能量的流体，即液压油等。自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压

37、技术不断应用于各种自动机及自动生产线。 本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机

38、械设备上得到了广泛的使用。机械的传动方式一切机械都有其相应的传动机构借助于它达到对动力的传递和控制的目的。机械传动通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。 电气传动利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式 液压传动利用液体静压力传递动力液体传动液力传动利用液体静流动动能传递动力流体传动气压传动气体传动气力传动 液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸

39、的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采

40、用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足

41、某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。第四节 液压传动在机械中的应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在1930年以后才开始采用

42、。特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中：1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或

43、插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。其精度可达0.010.02mm。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。液压传动在其他机械工业部门的

44、应用情况见表1-1所示。表1-1 液压传动在各类机械行业中的应用实例 行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等6气压传动及其应用气压传动与控制简称“

45、气动技术”，它是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动化作业的重要手段之一。气压传动是以气体为介质，在密闭容器里进行能量的传递。气压传动的工作原理和组成通过下面一个典型气压传动系统来理解气动系统如何进行能量传信号传递，如何实现控制自动化以气动剪切机为例，介绍气压传动的工作原理:空气压缩机产生的压缩空气经后冷却器、分水排水器、贮气罐、分水滤气器、减压阀、油雾器、到达换向阀，部分气体经节流通路进入换向阀的下腔，使上腔弹簧压缩，换向阀阀芯位于上端；大部分压缩空气经换向阀后进入气缸的上腔，而气缸的下腔经换向阀与大气相通，故气缸活塞处于最下端位置。当上料装置把工料送入剪切机并到达规定位置时，工料压下行程阀，此时换向阀阀芯下腔压缩空气经行程阀排入大气，在弹簧的推动下，换向阀阀芯向下运动至下端；压缩空气则经换向阀后进入气缸的下腔，上腔经换向阀与大气相通,气缸活塞向上运动,带动剪刀上行剪断工料。工料剪下后，即与行程阀脱开。行程阀阀芯在弹簧作用下复位、出路堵死。换向阀阀芯上移气缸活塞向下运动，又恢复到剪断前的状态。 在气压传动系统中，根据气动元件和装置的不同功能，可将气压传动系统分成以下四个组成部分1）气源装置 气源装置将原动机提供的机械能转变为气体的压力能，为系统提供压缩空气。它主要由空气压缩机构成，还配有贮气罐、气源净化处理