第五章：机械传动

2021-12-91第五章：机械传动带传动与齿轮传动2021-12-92第一节：带传动一、带传动的工作原理及类型二、带传动的特点和应用三、带传动的受力分析与打滑现象四、带传动中的弹性滑动与传动比五、V型带及带轮2021-12-93一、带传动的工作原理及类型 带传动的组成 主动轮、从动轮、传动带。 传动带按其截面形状分类 平带、V型带、圆带、同步带。 传动的类型 开口传动；交叉传动；角度传动。2021-12-94二、带传动的特点和应用 适用 通常用于传递中小功率；常用于多级传动中的高速级；传动比i7，传动效率 =0.940.97。 优点 中心距较大的传动；过载时，出现打滑，起到过载保护作用；结构简单，制造、安装精度低，成本低。2021-12-95 缺点 传动装置尺寸较大； 不能保证准确的传动比； 带的寿命较短； 传动效率较低。2021-12-96三、带传动的受力分析与打滑现象 带传动的受力分析 带传动的打滑现象 影响圆周力的因素2021-12-97带传动的受力分析 F0 F0 O1 O2 F0 F0 a 静止时，带两边的拉力都等于初拉力F02021-12-98 n1 F2 F2 n2 Ff O1 O2 Ff F1 F1 a 啟动时，F1-F0=F0-F2 主动轮，F2+Ff=F1 从动轮， F1=Ff+F2 圆周力，Fe=F1-F22021-12-99 啟动时，F1-F0=F0-F2 所以， F0=（F1+F2）/2 （1） 圆周力，Fe=Ff=F1-F2 （2） 由（1）式减（2）式，得 F2=F0 - Fe/2 F1=F0+Fe/22021-12-910带传动的打滑现象 因为，P=Fev 若 v 一定，P增大时，圆周力Fe也增大。但在具体条件下，摩擦力Ff是有一极限值，相应的带传递功率P也有一定值。 当带传递的功率超过此定值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时，带和从动轮不能正常转动，甚至完全不动，使传动失效。打滑将造成带的严重磨损。2021-12-911影响圆周力的因素 根据欧拉公式：F1=F2ef 圆周力， Fe=Ff=F1-F2 以及 F2=F0 - Fe/2 由上式可知，影响圆周力的因素有： 初始拉力F0、包角、摩擦系数f。 1120eeFFffe2021-12-912四、带传动中的弹性滑动与传动比 带的弹性滑动 带传动的传动比2021-12-913带的弹性滑动 v主v带v从 ，这是带传动正常工作时 固有的特性，无法避免。 带的弹性滑动就是带一边绕行主动轮，一边徐徐向后收缩。2021-12-914带传动的传动比 由于弹性滑动的影响，从动轮的圆周速度 v2 低于主动轮的圆周速度 v1 ，其降低量用滑动率表示。%21%100121vvv2021-12-915 因为 所以 若略去，则ddnnddnnndndndndndii122112211122112211)1 (12021-12-916五、V型带及带轮 V型带的结构 V型带的型号和规格 V型带轮的材料 V型带轮的结构2021-12-917第二节：齿轮传动工作原理一、齿轮传动的类型、特点及应用二、传动比和齿廓曲线三、渐开线齿廓2021-12-918一、齿轮传动的类型、特点及应用 类型 按轴的相对位置划分；按齿向划分；按工作条件划分。 特点及应用 保证恒定的传动比，传动平稳；传动效率高；结构紧凑，寿命长；不适用于轴间距远的传动。2021-12-919二、传动比和齿廓曲线 传动比 o1 a 1 r1 n vk2 K vk1 b C n 2 r2 vk1= 1O1K z vk2 =2 O2K o22021-12-920 过O2作O2Znn，与O1K的延长线交于Z点，因Kab与KO2Z的对应边互相垂直，所以KabKO2Z，故有 由上式可得KKZKKKaKbKKZOiOOvvOkk1211222112122021-12-921又因O1O2ZO1CK故有由此得到欲保证传动比i12恒定，O2C/O1C应为常数。CCKKZCCKKZOOOiOOO12121121212021-12-922 互相啮合传动的一对齿廓，在任一瞬时的传动比，与连心线被其啮合齿廓在接点的公法线nn所分的两线段成反比。 齿廓公法线nn与两连心线的交点C称为啮合节点。 要保持恒定的传动比，则不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线nn必须与连心线交于定点C。2021-12-923三、渐开线齿廓 渐开线的形成 渐开线的性质 渐开线齿廓的啮合特性2021-12-924渐开线的形成 Fn vk K k rk B k A o rb r2021-12-925渐开线的性质1、发生线长度等于基圆上被滚过的弧长， 即 BK=AB；2、发生线即为渐开线在K点的法线；3、基圆越大，渐开线越平直；4、基圆以内无渐开线；2021-12-9265、压力角k，为渐开线上某一点法线与 该点速度方向所夹之锐角。 规定 中国规定标准齿轮的压力角=20，（在分度圆上的压力角为之）。rOKOBrrrbkbkcoscos2021-12-927渐开线齿廓的啮合特性1、渐开线齿廓能保证定传动比 因为渐开线上任意一点都于基圆相切，所以，过两齿廓的接触点，作两齿廓的公法线与两齿轮的连心线交于定点。 常数CCOOi1221122021-12-9282、 中心距可分性 由于齿轮加工完成后，其基圆半径已确定。即使在实际安装中，使两轮中心距稍有改变，也不会影响两轮的传动比。渐开线齿轮的这一传动特性，称为中心距可分性。 常数rrOOibbCC121221122021-12-9293、齿廓间正压力方向不变 过接触点齿廓的公法线总是两基圆的公切线，所以，在啮合的全过程中，所有接触点都在公切线上。称为齿轮传动啮合线。啮合线为直线，故齿廓间的正压力方向保持不变，因而传动平稳。2021-12-930第三节：直齿圆柱齿轮传动一、渐开线直齿圆柱齿轮及标准齿轮的 几何尺寸二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动三、根切现象、最少齿数和变位齿轮的概念2021-12-931一、渐开线直齿圆柱齿轮及标准齿轮的几何尺寸 齿轮的各部分名称 标准齿轮 外啮合标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式2021-12-932齿轮的各部分名称 da db d df dk o 2021-12-933标准齿轮 在分度圆上齿厚 s 等于齿槽宽 e ，且齿顶高系数 ha 与顶隙系数 c 为标准值，以及模数 m 也为标准值的齿轮，称为标准齿轮。此时有22mpes2021-12-934外啮合标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式见表14 - 32021-12-935二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 正确啮合条件 标准中心距 渐开线齿轮连续传动的条件2021-12-936正确啮合条件 要保证两对齿轮能同时在啮合线上接触，必须满足 即 所以2121221121coscosmmmmmppbb2021-12-937标准中心距 一对标准齿轮分度圆相切时的中心距，称为标准中心距。用a表示 a = r1+r2 = r1+r2 = m(z1+z2)/2 对于单一齿轮而言，只有分度圆，而无节圆。一对齿轮啮合时，才有节圆。节圆与分度圆可能重合，也可能不重合。2021-12-938渐开线齿轮连续传动的条件 两对齿廓啮合点间的距离B1B2pb基节，方可保证一对齿下班时，另一对齿已准时或提前接班。 渐开线齿轮传动的重合度： 重合度高，则平稳性好，每对轮齿承受载荷越小。1cos2121mBBpBBb2021-12-939三、根切现象、最少齿数和变位齿轮的概念 渐开线齿廓的切齿方法 根切现象和最少齿数 变位齿轮的概念2021-12-940渐开线齿廓的切齿方法 有铸造、冲压、热扎法。而最常用的是切削法，有仿形法和范成法。 仿形法：用仿形刀具，逐个齿槽铣出。 范成法：利用一对齿轮相互啮合传动时，其两轮齿廓互为包络线的原理来加工齿轮。可同时加工多个齿槽，加工效率高。2021-12-941根切现象和最少齿数 用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，则刀具的齿顶会将被切齿轮的齿根渐开线切去一部分。这种现象称为根切。 为避免发生根切现象，标准齿轮的齿数应有一个最少的限度。这个齿数称为最少齿数，用zmin表示。2021-12-942 当压力角=20及齿顶高系数ha=1， zmin =17。 当压力角=20及齿顶高系数ha=0.8， zmin =14。2021-12-943变位齿轮的概念 加工出齿数少于最少齿数而又不发生根切的齿轮即为变位齿轮，是非标准齿轮。 是通过刀具和齿轮坯相对位置的变位，加工出齿厚不等于齿槽宽的齿轮。2021-12-944第四节：轮系一、轮系的类型二、传动比的计算2021-12-945一、轮系的类型 定轴轮系 周转轮系 混合轮系2021-12-946二、传动比的计算 平面定轴轮系 空间定轴轮系 周转轮系