1、9 机械传动,9.1 机械传动基本概念,9.1.1、机械传动的组成和作用 组成：原动机、传动机械、 工作机等 作用：传递动力和运动,9.1 机械传动基本概念,9.1.2机械传动的分类,9.1 机械传动基本概念,1） 传动比(i)：主动件的转速n1(r/min)和从动件的转速n2(r/min)之比。,2 ）传动功率和传动效率,9.1.2 机械传动的基本参数,9.2 V带传动,9.2 V带传动,平皮带,多楔带,同步齿形带,9.2.1 带传动的类型,9.2 V带传动,1. 特点 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。,2. 应用 适用于一般工
2、作环境下，传递中小功率，对传递比无严格要求，且中心距较多的两轴间。,9.2.2 带传动的特点和应用,9.2 V带传动,1） 三角胶带的基本尺寸,包角：带与带弧接触所对应的中心角。,皮带速度和传动比,中心距和带长,9.2.3 带传动中的参数,9.2 V带传动,2) 三角皮带的标准 按承载能力分Y、Z、A、B、C、D、E 以内周长度为公称长度 B2240 GB/T1171-96 B 为带型 2240 为内周长度 对应的国家标准：GB/T1171-96,9.2 V带传动,紧边： 松边：,3) 带的受力分析 1 传递圆周力产生的拉应力,9.2 V带传动,2 离心力产生的拉应力,9.2 V带传动,3 带
3、弯曲产生的弯曲应力,因此：,9.2 V带传动,9.2 V带传动,4） 带的弹性滑动,滑动系数：,传动比：,9.2 V带传动,5） 带传动的失效形式 A) 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。 防止方法：增大初拉力Fo 保证小轮有一定大小的包角。,9.2 V带传动,B) 疲劳失效 产生原因：皮带应力交变 造成后果：带断裂 防止方法：控制带中最大应力。,9.3 齿轮传动,9.3 齿轮传动,特点-应用范围广传递功率可达数万千瓦圆周速度可达150m/s(最高300m/s)直径可达10m以上单级传动比可达8或更大。 优缺点:工作可靠寿命长传动比恒
4、定效率高结构紧凑功率速度范围广;制造需专门设备成本高精度低时振动噪声大不宜用于轴间距较大的场合。,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。,9.3.2 齿廓啮合的基本条件,9.3 齿轮传动,9.3 齿轮传动,1) 渐开线的生成,9.3.2 齿廓啮合的基本条件,9.3 齿轮传动,2) 压力角,Fa,9.3 齿轮传动,3 )渐开线齿廓的瞬时传动比恒定,9.3 齿轮传动,9.3.4 直齿圆柱齿轮的基本尺寸,9.3 齿轮传动,基本参数： 1 模数：m=P/ 2 压力角 =20o 3 齿数(Z)：d=Zm 4 齿顶高：ha=m 5 径向间隙：C=0.25m,9.3 齿轮传动,9.
5、3.5 渐开线齿轮正确啮合的条件,1) 齿轮的失效形式 轮齿折断 齿面疲劳磨损 齿面咬合 齿面磨损 齿面的塑性流动,9.3.6 齿轮的失效形式和材料选择,9.3 齿轮传动,轮齿的折断-疲劳折断过载折断 -全齿折断局部折断 -改进措施:增大齿根过度曲线半径降低表面粗糙度减轻加工损伤采用表面强化处理采用变位,1) 齿轮的失效形式-轮齿折断,9.3 齿轮传动,-润滑良好闭式传动常见失效形式 -发生于节线附近靠近齿根侧 -过程:裂纹-润滑油挤入-裂纹扩大-片状脱落 -影响因素:粘度硬度变位加工质量工作环境 -危害:平稳性下降振动噪声加剧难以正常工作,1) 齿轮的失效形式疲劳磨损,9.3 齿轮传动,严重
6、的粘着磨损 产生的原因:高速重载时,由于速度高而产生高温,使润滑油膜破裂，低速重载时也可能发生。,1) 齿轮的失效形式齿面咬合,9.3 齿轮传动,原因:较硬的粗糙的齿轮表面与较软的齿轮表面啮合时划伤表面外界硬质颗粒进入啮合面 危害:破坏齿形齿厚减薄断裂发生,1) 齿轮的失效形式磨粒磨损,9.3 齿轮传动,产生的原因：过大的齿面摩擦力 危害：破坏齿形 改善措施：适当提高齿面硬度，采用粘度较大的润滑油,1) 齿轮的失效形式齿面塑性流动,9.3 齿轮传动,9.3 齿轮传动,2） 齿轮材料 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。 基本要求:足够的硬度足够
7、的弯曲疲劳强度 良好的加工和热处理工艺性价格便宜 锻钢：(35，40，45)Cr、35SiMn 铸钢：ZG270-500、ZG310-570 铸铁：HT200、HT300、QT500-7 非金属材料：尼龙,9.3 齿轮传动,3）齿轮的热处理 1.整体淬火后低温回火 适用于中碳钢或中碳合金钢 2.表面淬火后低温回火 适用于中碳钢或中碳合金钢 3.渗碳淬火 适用于低碳钢或低碳合金钢 4.渗氮 5.碳氮共渗 6.正火和调质,9.4 蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,9.4 蜗杆传动,用于交叉轴间的传动 最大功率750KW,最高滑动速度35m/s (通常15m/s以下) 优点-结构紧凑工作平稳无噪声冲击振动小大
8、传 动比(i=8100, 通常1550,甚至到1000 )传动零件数目少重量轻 缺点-效率低(但目前多头蜗杆传动效率可达98%）要求贵重减磨材料用于减速传动,蜗杆为原动件,个别情 况用于增速传动,特点和应用,9.4 蜗杆传动,1.按蜗杆形状分 -圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动 2.按刀具加工位置不同 -阿基米德蜗杆(ZA)渐开线蜗杆(ZI)法向直齿廓蜗杆(ZN) 3.按蜗杆螺旋线方向-左旋右旋(一般采用右旋) 4.按蜗杆头数-单头蜗杆多头蜗杆,分 类,9.4 蜗杆传动,9.4 蜗杆传动,失效形式 -蜗轮轮齿的材料通常较蜗杆材料软得多 -(一般发生于蜗轮上,与齿轮相似)疲劳点蚀胶合磨损轮齿折
9、断 -蜗轮轮齿磨损比齿轮轮齿大得多 -点蚀通常只发生于蜗轮轮齿上,材料的选择 蜗轮蜗杆不能都用硬材料,其中之一(通常为蜗轮)应用减磨性良好的软材料,9.5 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。,9.5 轮系及减速机,一 、定轴轮系的计算 规定： 外啮合，i为负。 内啮合，i为正。,9.5 轮系及减速机,9.5 轮系及减速机,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。,9.5 轮系及减速机,二 、动轴轮系,9.5 轮系及减速机,转速比：,9.5 轮系及减速机,例：设Z1=27，Z2=17，Z3=61，n1=600rpm,求：传动比i1,H和转臂H的转速nH,解：n3=0，从而有,9.5 轮系及减速机,齿轮减速机：圆柱齿轮减速机,蜗杆减速机：圆柱蜗杆减速机,行星减速机：摆线针轮减速机,
