凸轮机构、带传动和链传动、齿轮传动

一、凸轮机构 凸 轮 机 构定 义 ： 凸 轮 机 构 是 由 凸 轮 ， 从 动 件 和 机 架 三个 基 本 构 件 组 成 的 高 副 机 构 。作 用 ： 将 凸 轮 的 转 动 或 移 动 转 变 为 从 动 件 的移 动 或 摆 动 。 凸 轮 机 构 的 分 类按 凸 轮 形 状 ：盘 形 凸 轮圆 柱 凸 轮移 动 凸 轮 凸 轮 机 构 的 分 类按 从 动 件 的 形 状 ：尖 端 从 动 件 凸 轮滚 子 从 动 件 凸 轮平 顶 从 动 件 凸 轮 凸 轮 机 构 的 分 类按 从 动 件 的 运 动 形 式 ：移 动 从 动 件 ： 从 动 件 相 对 机 架 作 往 复 直 线运 动 。偏 移 放 置 ： 即 不 对 心 放 置 的 移 动 从 动 件 ，相 对 机 架 作 往 复 直 线 运 动 。摆 动 从 动 件 ： 从 动 件 相 对 机 架 作 往 复 摆 动 。 凸 轮 机 构 的 压 力 角压 力 角 不 计 摩 擦 时 ， 凸 轮 对 从 动 件 的 作用 力 （ 法 向 力 ） 与 从 动 件 上 受 力 点 速 度 方向 所 夹 的 锐 角 。有 效 分 力 ：有 害 分 力 ： sincos 12 nnFF FF压 力 角 越 小 传 力 越 好 。自 锁 当 凸 轮 机 构 处 于 压 力 角 大 到 使 有 效 分 力 不 足 以 克 服 摩 擦 阻 力的 位 置 ， 不 论 推 力 多 大 ， 都 不 能 使 从 动 件 运 动 。临 界 压 力 角 机 构 开 始 出 现 自 锁 时 的 压 力 角 。 凸 轮 机 构 的 运 用 二、带传动和链传动 带 传 动定 义 ： 带 传 动 是 利 用 张 紧 在 带 轮 上 的 柔 性 带进 行 运 动 或 动 力 传 递 的 一 种 机 械 传 动 。根 据 传 动 原 理 的 不 同 ， 有 靠 带 与 带 轮 间 的 摩擦 力 传 动 的 摩 擦 型 带 传 动 ， 也 有 靠 带 与 带轮 上 的 齿 相 互 啮 合 传 动 的 同 步 带 传 动 。 带 传 动 的 组 成带 传 动 一 般 是 由 主 动 轮 、 从 动 轮 、 紧 套 在两 轮 上 的 传 动 带 及 机 架 组 成 。 当 原 动 机 驱动 主 动 带 轮 转 动 时 ， 由 于 带 与 带 轮 之 间 摩擦 力 的 作 用 ， 使 从 动 带 轮 一 起 转 动 ， 从 而实 现 运 动 和 动 力 的 传 递 。 带 传 动 的 特 点 ：1） 能 吸 收 振 动 ， 缓 和 冲 击 ,传 动 平 稳 ， 噪 音 小 ；2） 由 于 带 传 动 依 靠 摩 擦 力 传 动 ， 带 与 带 轮 之 间 存 在 弹性 滑 动 ， 故 不 能 保 证 恒 定 的 传 动 比 ， 传 动 精 度 和 传 动效 率 低 ；3） 过 载 时 ， 带 会 在 带 轮 上 打 滑 ， 防 止 其 他 机 件 损 坏 ，起 到 过 载 保 护 作 用 ；4） 结 构 简 单 ， 制 造 、 安 装 和 维 护 方 便 ， 成 本 低 ；5） 由 于 带 工 作 时 需 要 张 紧 ， 带 对 带 轮 轴 有 很 大 的 压 轴力 ；6） 带 传 动 装 置 外 廓 尺 寸 大 ， 结 构 不 够 紧 凑 ；7） 带 的 寿 命 较 短 ， 需 要 经 常 更 换 ；8） 不 适 用 于 高 温 、 易 燃 及 有 腐 蚀 介 质 的 场 合 。 带 传 动 的 打 滑 是 指 由 于 传 递 载 荷 的 需 要 ， 当 带 传 动 所 需 有效 圆 周 力 超 过 带 与 带 轮 面 间 摩 擦 力 的 极 限时 ， 带 与 带 轮 面 在 整 个 接 触 弧 段 发 生 显 著的 相 对 滑 动 。 带 打 滑 时 从 动 轮 转 速 急 剧 下降 ， 使 传 动 失 效 ， 同 时 也 加 剧 了 带 的 磨 损 ，应 避 免 打 滑 。 带 传 动 的 类 型按 传 动 原 理 分 ： 摩 擦 带 传 动 ： 靠 传 动 带 与 带 轮 间 的 摩 擦 力 实 现 传 动 ， 如 V带 传 动 、 平 带 传 动 、 圆 形 带 、 多 楔 带 传 动 等 ； 啮 合 带 传 动 ： 靠 带 内 侧 凸 齿 与 带 轮 外 缘 上 的 齿 槽 相 啮 合实 现 传 动 ， 如 同 步 带 传 动 。 带 传 动 的 类 型按 传 动 带 的 截 面 形 状 分 ：（ 1） 平 带 ： 平 带 的 截 面 形 状 为 矩 形 ， 内 表 面 为 工 作 面 。 带 传 动 的 类 型按 传 动 带 的 截 面 形 状 分 ：（ 2） V 带 ： 截 面 形 状 为 梯 形 ， 两 侧 面 为 工 作 表 面 。 （ 3） 多 楔 带 ： 它 是 在 平 带 基 体 上 由 多 根 V带 组 成 的 传 动 带 。可 传 递 很 大 的 功 率 。（ 4） 圆 形 带 ： 横 截 面 为 圆 形 。 只 用 于 小 功 率 传 动 。 （ 5） 齿 形 带 （ 同 步 带 ） ：（ 6） 齿 孔 带 ： 带 传 动 的 类 型按 传 动 带 的 用 途 分 ：（ 1） 传 动 带 : 传 递 动 力 用（ 2） 输 送 带 : 输 送 物 品 用 带 传 动 的 运 用摩 擦 带 传 动 适 用 于 要 求传 动 平 稳 、 传 动 比 要 求不 准 确 、 中 小 功 率 的 远距 离 传 动 。 链 传 动定 义 ： 链 传 动 是 通 过 链 条 将 具 有 特 殊 齿 形 的主 动 链 轮 的 运 动 和 动 力 传 递 到 具 有 特 殊 齿形 的 从 动 链 轮 的 一 种 传 动 方 式 。 链 传 动 的 特 点优 点 ：与 带 传 动 相 比 ， 无 弹 性 滑 动 和 打 滑 现 象 ， 平 均 传 动 比 准确 ， 工 作 可 靠 ， 效 率 高 ；传 递 功 率 大 ， 过 载 能 力 强 ， 相 同 工 况 下 的 传 动 尺 寸 小 ；所 需 张 紧 力 小 ， 作 用 于 轴 上 的 压 力 小 ；能 在 高 温 、 潮 湿 、 多 尘 、 有 污 染 等 恶 劣 环 境 中 工 作 。 缺 点 ：仅 能 用 于 两 平 行 轴 间 的 传 动 ；成 本 高 ， 易 磨 损 ， 易 伸 长 ， 传 动 平 稳 性 差 ，运 转 时 会 产 生 附 加 动 载 荷 、 振 动 、 冲 击 和 噪 声 ， 不 宜 用在 急 速 反 向 的 传 动 中 。 链 传 动 的 分 类根 据 用 途 的 不 同 ， 链 传 动 可 分 为传 动 链起 重 链牵 引 链传 动 链 主 要 用 来 传 递 动 力 ； 起 重 链 主 要 用 在起 重 机 中 提 升 重 物 ； 牵 引 链 主 要 用 在 运 输机 械 中 移 动 重 物 。 三、齿轮传动 齿 轮 传 动定 义 ：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 。 齿 轮 传 动 的 组 成齿 轮 传 动 是 由 主 动 齿 轮 1、 从 动 齿 轮 2和 机 架所 组 成 。作 用 ： 传 递 空 间 任 意 两 轴 （ 平 行 、 相 交 、 交错 ） 的 旋 转 运 动 ， 或 将 转 动 转 换 为 移 动 。齿 轮 传 动1 主 动 齿 轮 2 从 动 齿 轮 齿 轮 传 动 的 类 型平 面 齿 轮 传 动 （ 轴 线 平 行 ） 外 啮 合 齿 轮 传 动直 齿 轮平 行 轴 斜 齿 圆 柱 齿 轮 传 动人 字 齿 轮 传 动 空 间 齿 轮 传 动 （ 轴 线 不 平 行 ）按 相 对运 动 分 按 齿 廓 曲 线 分 ： 圆 锥 齿 轮 传 动蜗 轮 蜗 杆 传 动交 错 轴 斜 齿 轮 传 动渐 开 线 齿 轮 、 摆 线 齿 轮 、 圆 弧 齿 轮 、 抛 物 线 齿 轮 传 动 。按 速 度 高 低 分 ：按 传 动 比 分 ： 按 封 闭 形 式 分 ：齿轮传动 高 速 、 中 速 、 低 速 齿 轮 传 动 。定 传 动 比 、 变 传 动 比 齿 轮 传 动 。开 式 齿 轮 传 动 、 闭 式 齿 轮 传 动 。 内 啮 合 齿 轮 传 动齿 轮 齿 条 传 动 平 面 齿 轮 机 构 直 齿 轮内 啮 合 齿 轮 传 动两 齿 轮 的 转 动 方向 相 同 齿 轮 齿 条 传 动一 小 齿 轮 与 一 直 径为 无 穷 大 齿 轮 的 一部 分 啮 合 传 动外 啮 合 齿 轮 传 动两 齿 轮 的 转 动 方向 相 反 平 面 齿 轮 机 构 平 行 轴 斜 齿 圆 柱 齿 轮 传动 轮 齿 与 其 轴 线 倾 斜 一 个 角 度 平 面 齿 轮 机 构 人 字 齿 轮 传 动由 两 个 螺 旋 角 方 向 相 反 的 斜 齿 轮 组 成 空 间 齿 轮 机 构 （ 圆 ） 锥 齿 轮 传 动用 于 两 相 交 轴 之 间 的 传 动 空 间 齿 轮 机 构 交 错 轴 斜 齿 轮 传 动用 于 传 递 两交 错 轴 之 间的 运 动 空 间 齿 轮 机 构 蜗 杆 传 动 用 于 传 递两 交 错 轴 之间 的 运 动 ，其 两 轴 的 交错 角 一 般 为90 齿 轮 传 动 的 特 点优 点 1)由 于 采 用 合 理 的 齿 形 曲 线 ，所 以 齿 轮 传 动 能 保 证 两 轮 瞬 时 传动 比 恒 定 ， 传 递 运 动 准 确 可 靠 。 2)适 用 的 传 动 功 率 和 圆 周 速 度范 围 较 大 。 3)传 动 效 率 较 高 ， 一 般 圆 柱 齿轮 的 传 动 效 率 可 达 98%， 使 用 寿命 也 较 长 。 4)结 构 紧 凑 、 体 积 小 。 缺 点 1)当 两 传 动 轴 之 间 的 距 离 较 大 时 ，若 采 用 齿 轮 传 动 结 构 就 会 复 杂 ， 所 以齿 轮 传 动 不 适 用 于 距 离 较 远 的 传 动 。 2)没 有 过 载 保 护 作 用 。 3)在 传 递 直 线 运 动 时 ， 不 如 液 压 传动 和 螺 旋 传 动 平 稳 。 4)制 造 和 安 装 精 度 要 求 较 高 、 成 本也 高 。 齿 轮 各 部 分 名 称1、 齿 顶 圆 ： da、 ra2、 齿 根 圆 ： df、 rf3、 齿 厚 ： sk4、 齿 槽 宽 ： ek5、 齿 距 ： pk= sk +ek6、 齿 顶 高 ha7、 齿 根 高 h f8、 齿 全 高 h= ha+hf10、 齿 宽 b9、 分 度 圆 ： 人 为 规 定 的 计 算 基 准 圆表 示 符 号 ： d、 r、 s、 e， p= s+e 齿 轮 的 主 要 参 数1、 齿 数 z2、 模 数 m分 度 圆 周 长 ： d=zp d=zp/人 为 规 定 ： m=p/于 是 有 ： d=mz， r = mz/2模 数 的 单 位 ： mm， 它 是 决 定 齿 轮 尺 寸 的 一 个 基 本参 数 。 齿 数 相 同 的 齿 轮 ， 模 数 大 ， 尺 寸 也 大 。作 者 ： 潘 存 云 教 授 m=4 z=16m=2 z=16m=1 z=16 渐 开 线 齿 轮 传 动 特 点理 论 上 可 作 为 齿 轮 齿 廓 的 曲 线 有 许 多 种 ， 但 实 际 上 由 于 轮 齿的 加 工 、 测 量 和 强 度 等 方 面 的 原 因 ， 可 选 用 的 齿 廓 曲 线 仅有 渐 开 线 、 摆 线 、 圆 弧 线 和 抛 物 线 等 几 种 ， 其 中 渐 开 线 齿廓 应 用 最 广 。 直 线 BK沿 半 径为 rb的 圆 作 纯 滚 动 时 ,直 线 上 任 意 一 点 K的 轨 迹 称 为 该 圆 的渐 开 线 。 该 圆 称 为渐 开 线 的 基 圆 .r b 基 圆 半 径 BK 渐 开 线 发 生 线 渐 开 线 齿 轮 传 动 特 点（ 1） 渐 开 线 齿 廓 传 动 比 恒 定 不 变常 数 1212212112 zzrrnni bb 渐 开 线 齿 轮 传 动 特 点（ 2） 渐 开 线 齿 轮 传 动 中 心 距 的 可 分 性1212 bbrri 当 一 对 渐 开 线 齿 轮 制 成 后 ， 两 轮 的 基 圆 半 径 已 确 定 ， 则即 使 安 装 时 两 轮 中 心 距 有 一 些 变 化 ， 根 据 传 动 比 公 式 可知 ， 其 传 动 比 一 定 不 变 。 渐 开 线 齿 轮 中 心 距 的 改 变 不 影响 传 动 比 的 这 种 性 质 ， 称 为 渐 开 线 齿 轮 传 动 中 心 距 的 可分 性 。 它 有 利 于 加 工 、 安 装 和 使 用 ， 给 制 造 和 安 装 带 来极 大 的 方 便 ， 也 是 渐 开 线 齿 轮 得 到 广 泛 应 用 的 原 因 之 一 。 渐 开 线 齿 轮 传 动 特 点（ 3） 啮 合 时 传 递 压 力 的 方 向 不 变 由 于 一 对 渐 开 线 齿 轮 啮 合 时 ， 啮 合 点 一 定 在 啮 合 线 N1N2上 ， N 1N2又 是 公 法 线 ， 所 以 齿 廓 之 间 传 递 的 压 力 一 定 沿 着 公 法 线 N1N2的 方向 。 这 表 明 ， 一 对 渐 开 线 齿 轮 在 啮 合 时 ， 无 论 啮 合 点 在 何 处 ， 其 受力 方 向 始 终 不 变 ， 从 而 使 传 动 平 稳 。 这 是 渐 开 线 齿 轮 传 动 的 又 一 特点 。