機械傳動知識PPT課件

.,1,第四章機械傳動與常用機構,.,2,機械的組成部分,制藥機械由三部分組成動力部分為機械提供動力源，交流電動機，轉速為3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min執(zhí)行部分直接完成生產所需的工藝動作傳動部分將動力部分的功率和運動傳遞給執(zhí)行部分的中間環(huán)節(jié)，把高速運動變成低速運動，把連續(xù)運動變成間歇運動，把小轉矩變成大轉矩,.,3,傳動部分的分類,機械傳動、液力傳動、電力傳動和磁力傳動。其中機械傳動最為常見機械傳動可分為摩擦傳動依靠構件的接觸面的摩擦力來傳遞動力和運動的，如帶傳動嚙合傳動依靠構件間的相互嚙合傳遞動力和運動的，如齒輪傳動、蝸桿傳動推動螺旋推動機構、連桿機構、凸輪機構等,.,4,帶傳動,帶傳動是由兩個帶輪（主動輪和從動輪）和一根緊繞在兩輪上的傳動帶組成，靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力來傳遞運動和動力的一種撓性摩擦傳動。,.,5,傳動帶的分類,按截面的形狀分為平帶、V形帶（三角帶）、圓形帶等,.,6,帶傳動特點,優(yōu)點：（）具有良好的彈性，能起吸振緩沖作用，因而傳動平穩(wěn)，噪音??；（）過載時，帶與帶輪會出現打滑，防止其它零件損壞；（）結構簡單，成本低，加工和維護方便；（）、適用于兩軸中心距較大的傳動。缺點：（）外廓尺寸較大，結構不夠緊湊；（）由于帶的彈性滑動，不能保證準確的傳動比；（）帶的壽命較短，一般20003000小時；（）摩擦損失較大，傳動效率較低，一般平帶傳動為0.940.98，帶傳動為0.920.97,.,7,V形帶,結構由包布、頂膠、抗拉體、底膠等部分組成，按抗拉體結構可分為繩芯帶和簾布芯帶兩種。簾布芯帶，制造方便，抗拉強度好；繩芯帶柔韌性好，抗彎強度高，適用于轉速較高，載荷不大和帶輪直徑較小的場合。,.,8,V形帶輪,在一般機械傳動中，應用最為廣泛的是帶傳動。帶的橫截面呈等腰梯形，傳動時，以兩側為工作面，但帶與輪槽槽底不接觸。在同樣的張緊力下，帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力，這是帶傳動性能上的最大優(yōu)點。,.,9,V形帶輪,帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成輪緣指帶輪的外圈環(huán)形部分V形帶兩側面的夾角為40輪槽楔角應為32、34、36、38.輪轂指帶輪的內圈環(huán)形部分輪輻指輪緣和輪轂間的相連部分，根據輪輻結構的不同分為輻板式、輪輻式和實心式,.,10,V形帶輪,帶輪材料多采用灰鑄鐵，牌號一般選用HT150或HT200，也可選用鋼或非金屬材料（塑料、木材）。鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為25m/s，速度更高時，可采用鑄鋼或鋼板沖壓而成。塑料帶輪的重量輕，摩擦系數大，常用于機床中。,.,11,帶傳動的失效形式,打滑由于過載。帶在帶輪上打滑而不能正常轉動帶的疲勞破壞帶在變應力條件下工作，當應力的循環(huán)次數達到一定值時，帶將發(fā)生損壞，如脫層、撕裂和拉斷,.,12,帶的張緊裝置,定期調整帶傳動的中心距來張緊帶。調整時，用調節(jié)螺釘改變電動機的位置，然后用螺栓固定電動機。主要適用于水平或近似水平布置的帶傳動。,.,13,帶的張緊裝置,通過機座繞固定軸轉動使帶張緊，適合垂直或近似垂直的傳動。裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上，利用電機與擺架的自重實現自動張緊,.,14,帶的張緊裝置,通過調節(jié)壓在皮帶松邊的張緊輪，達到張緊目的。V帶傳動用張緊輪裝置時，張緊輪應安裝在帶松邊內側，盡量靠近大輪，防止因張緊造成小輪包角過小，而且也避免帶的反向彎曲。,.,15,V帶傳動的使用與維護,安裝帶前應減小兩輪中心距，然后再進行調緊，不得強行撬入。工作時，帶輪軸線應相互平行，各帶輪相對應的型槽的對稱平面應重合，誤差不得超過20。在同一平面內，以免傳動時加速帶的磨損或從輪槽中脫出。膠帶不宜與酸、堿、礦物油等介質接觸，也不宜在陽光下曝曬，以防帶迅速老化變質，降低帶的使用壽命。定期檢查膠帶。如有一根損壞應全部換新帶，不能新舊帶混合使用，否則會引起受力不均而加速新帶的損壞。為了保證安全生產，帶傳動要安裝防護罩。,.,16,同步齒形帶傳動,無滑動，能保證正確的傳動比,且較高10初拉力較小，軸和軸承上所受的載荷小帶的厚度小，單位長度的質量小，允許的線速度較高40m/s帶的柔性好，所用帶輪的直徑可以較小。,.,17,鏈傳動,鏈傳動的組成由主動輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條組成?？挎湕l與鏈輪之間的嚙合來傳遞兩平行軸之間的運動和動力，屬于具有嚙合性質的強迫傳動。,.,18,鏈傳動的特點,能保證準確的平均傳動比。作用在軸上的壓力較小。能在高溫、油污等惡劣環(huán)境工作。不能保證瞬時傳動比恒定，有沖擊和噪音。鏈傳動的傳動比i8，中心距a56m，傳遞功率P100KW，圓周速度v15m/s，傳動效率閉式=0.950.98，開式0.90.93,.,19,鏈條,常用鏈條有滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈滾子鏈由內鏈板，外鏈板，銷軸，套筒和滾子組成。,.,20,鏈條,滾子鏈可做成多排，排數越多，傳動能力越大。,.,21,鏈輪,鏈輪的齒形應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)而自由的進入和退出齒合，并便于加工小直徑的鏈輪為實心中等直徑的鏈輪為孔板式大直徑的鏈輪為組合式，組合式鏈輪齒圈磨損后可更換,.,22,鏈輪,鏈輪應有足夠的接觸強度和耐磨性小齒輪的齒數多，所以要求的材質比大齒輪高材質為Q235、Q237、45、ZG310-570、HT200、重要的齒輪可使用合金鋼如12Cr、40Cr、35CrMo,.,23,鏈傳動的失效形式,鏈的疲勞破壞鏈條絞鏈的磨損鏈條多次沖擊破斷鏈條過載拉斷鉸鏈膠合鏈輪齒廓的磨損及塑性變形,.,24,鏈傳動布置,.,25,鏈傳動張緊裝置,增大兩輪的中心距用張緊裝置張緊,.,26,齒輪傳動,齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結構緊湊、效率高、壽命長等特點。,.,27,齒輪傳動,.,28,齒輪傳動,.,29,圓柱齒輪傳動,用于平行軸間的傳動，一般傳動比單級可到8,最大20，兩級可到45,最大60，三級可到200，最大300。傳遞功率可到10萬千瓦,轉速可到10萬轉分，圓周速度可到300米/秒。單級效率為0.960.99。直齒輪傳動適用于中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩(wěn)，適用于中、高速傳動。人字齒輪傳動適用于傳遞大功率和大轉矩的傳動。,.,30,圓柱齒輪傳動,圓柱齒輪傳動的嚙合形式有3種:外嚙合齒輪傳動，由兩個外齒輪相嚙合，兩輪的轉向相反；內嚙合齒輪傳動，由一個內齒輪和一個小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉向相同；齒輪齒條傳動，可將齒輪的轉動變?yōu)辇X條的直線移動，或者相反。,.,31,齒輪的工作條件,開式齒輪傳動式齒輪傳動，齒輪暴露在外，不能保證良好的潤滑。半開式齒輪傳動，齒輪浸入油池，有護罩，但不封閉。閉式齒輪傳動，齒輪、軸和軸承等都裝在封閉箱體內，潤滑條件良好，灰沙不易進入，安裝精確，齒輪傳動有良好的工作條件，是應用最廣泛的齒輪傳動。,.,32,齒輪傳動,基本要求是其瞬時角速度之比（傳動比）必須保持相對的恒定傳動平穩(wěn)就是要求齒輪傳動的瞬時傳動比不變，否則當主動輪以等角速度回轉時，從動輪的角速度為變量，因而產生慣性力，就產生了附加動載荷，從而引起沖擊、振動和噪聲。故齒輪傳動要滿足一定的規(guī)律，即齒廓嚙合基本定律,.,33,齒輪傳動,齒廓嚙合基本定律：為保證齒輪傳動的瞬時傳動比恒定不變，則兩輪不論在何處接觸，過接觸點所作兩輪的公法線必須與兩輪的連心線交于一定點。定點稱為節(jié)點，分別以1、2為圓心，過節(jié)點所作的兩個相切的圓稱為節(jié)圓。N1N2稱為嚙合線，嚙合線與兩節(jié)圓公切線之間的夾角稱為嚙合角。根據齒廓嚙合定律制出的齒廓曲線有漸開線、擺線和圓弧線三種。其中漸開線齒廓易于制造，便于安裝，應用最為廣泛。,.,34,直齒圓柱齒輪,.,35,直齒圓柱齒輪,1、齒數ZP*Z=周長=*d2、模數mm=P/3、分度圓壓力角標準值2004、齒頂高系數ha*、頂隙系數c*,.,36,齒輪輪齒的失效形式,輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因為在輪齒受載時，齒根處產生的彎曲應力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應力集中作用，當輪齒重復受載后，齒根處就會產生疲勞裂紋，并逐步擴展，致使輪齒疲勞折斷,.,37,齒輪輪齒的失效形式,在齒輪傳動中，齒面隨著工作條件的不同會出現不同的磨損形式。例如當嚙合齒面間落入磨料性物質（如砂粒、鐵屑等）時，齒面即被逐漸磨損而至報廢。這種磨損稱為磨粒磨損,.,38,齒輪輪齒的失效形式,點蝕是齒面疲勞損傷的現象之一。在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，常見的齒面失效形式多為點蝕。所謂點蝕就是齒面材料變化著的接觸應力作用下，由于疲勞而產生的麻點狀損傷現象,.,39,齒輪輪齒的失效形式,對于高速重載的齒輪傳動（如航空發(fā)動機減速器的主傳動齒輪），齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤滑效果差，當瞬時溫度過高時，相嚙合的兩齒面就會發(fā)生粘在一起的現象，由于此時兩齒面又在作相對滑動，相粘結的部位即被撕破，于是在齒面上沿相對滑動的方向形成傷痕，稱為膠合,.,40,齒輪材料,常用材料為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。齒面硬度HB350常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB齒面硬度HB350，常用材料：45、40Cr、40CrNi齒面硬度高HRC48-55，接觸強度高，耐磨性好。常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo,.,41,齒輪結構,當齒輪的齒根圓到鍵槽底面的距離e很小，如圓柱齒輪e2.5mn，圓錐齒輪的小端e1.6m，為了保證輪轂鍵槽足夠的強度，應將齒輪與軸作成一體，形成齒輪軸,.,42,齒輪結構,對于齒頂圓直徑da500mm時，可采用輻板式結構，以減輕重量、節(jié)約材料。通常多選用鍛造毛坯，也可用鑄造毛坯及焊接結構。對于齒輪直徑da500mm時，采用輪輻式結構。受鍛造設備的限制，輪輻式齒輪多為鑄造齒輪。,.,43,蝸桿傳動,蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成蝸桿傳動用以傳遞交錯軸間的運動和動力交錯角一般為90一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。,.,44,蝸桿傳動特點,傳動比大，結構緊湊。蝸桿頭數用Z1表示（一般Z1=14），蝸輪齒數用Z2表示。從傳動比公式I=Z2/Z1可以看出，當Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉Z2轉蝸輪才轉一轉，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中取傳動比I=5-83；蝸桿傳動結構緊湊，體積小、重量輕。發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。,.,45,蝸桿傳動特點,傳動平穩(wěn)，無噪音。因為蝸桿齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時是連續(xù)不斷的具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿轉動。蝸桿傳動效率低，一般認為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動，其效率在0.5以下，一般效率只有0.70.9。功率在50到60之間。,.,46,平面連桿機構,平面連桿機構是將各構件用轉動副或移動副聯接而成的平面機構。各構件上各點的運動平面均相互平行的機構，又稱平面低副機構。低副具有壓強小、磨損輕、易于加工和幾何形狀能保證本身封閉等優(yōu)點，故平面連桿機構廣泛用于各種機械和儀器中。最簡單的平面連桿機構是由四個構件組成的，簡稱平面四桿機構。它的應用非常廣泛，而且是組成多桿機構的基礎。,.,47,平面四桿機構,全部用回轉副組成的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構機構的固定件4稱為機架；與機架用回轉副相聯接的桿1和桿3稱為連架桿；不與機架直接聯接的桿2稱為連桿。能作整周轉動的連架桿，稱為曲柄1。僅能在某一角度擺動的連架桿，稱為搖桿3。,.,48,曲柄搖桿機構,在鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。,.,49,雙曲柄機構,兩連架桿都是曲柄（整周轉),主動曲柄勻速轉，從動曲柄變速轉,.,50,雙曲柄機構,兩連架桿都是曲柄（整周轉),主動曲柄勻速轉，從動曲柄變速轉,.,51,雙曲柄機構,.,52,雙搖桿機構,特點：兩連架桿都是搖桿（擺動）,.,53,雙搖桿機構,.,54,平面四桿機構的演化,轉動副轉化成移動副,.,55,平面四桿機構的演化,對心曲柄滑塊機構，e為0.,.,56,平面四桿機構的演化,偏置曲柄滑塊機構，e為偏距,.,57,自動送盒機構,曲柄滑塊機構,.,58,選取不同構件為機架,曲柄搖桿機構中,.,59,選取不同構件為機架,曲柄滑塊機構,.,60,.,61,變換構件形態(tài),曲柄滑塊機構中，當將滑塊改為機架時，就演化成定塊機構，稱為移動導桿機構。,.,62,擺動導桿機構,將此機構中的桿狀構件2做成塊狀，將3做成桿狀構件，被稱為擺動導桿，此機構被稱為擺動導桿機構,.,63,偏心輪,在曲柄滑塊機構（曲柄搖桿機構）中，若曲柄很短，可將轉動副B的尺寸擴大到超過曲柄長度，則曲柄AB就演化成幾何中心B不與轉動中心A重合的圓盤，該圓盤稱為偏心輪，含有偏心輪的機構稱為偏心輪機構。,.,64,偏心輪,單沖壓片機的上沖運動機構,.,65,平面連桿機構的特點,平面連桿機構是以低副連接而成的平面機構，能實現多種運動形式。如：轉動，擺動，移動，平面運動，具有工程實際的重要價值運動副為低副，面接觸，幾何形狀簡單，便于加工，成本低。承載能力大，便于潤滑，壽命長。連桿的曲線具有多樣性,.,66,平面連桿機構的特點,只用于速度較低的場合只能近似實現給定的運動規(guī)律，運動傳遞的累積誤差較大設計復雜,.,67,凸輪機構,凸輪機構是通過凸輪與從動件間的接觸來傳遞運動和動力，是一種常見的高副機構，結構簡單，只要設計出適當的凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現任何預定的復雜運動規(guī)律。,.,68,自動機床進刀凸輪機構,當圓柱凸輪1繞其軸線轉動時，通過其溝槽與擺桿一端的滾子接觸，并推動擺桿2繞固定軸O按特定的規(guī)律作往復擺動，同時通過擺桿2另一端的扇形齒輪驅動刀架3實現進刀或退刀運動。,.,69,自動機床進刀凸輪機構,.,70,凸輪機構的要求,凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，當它運動時通過其上的曲線輪廓與從動件的高副相接觸，使從動件獲得預期的運動凸輪機構是由凸輪、從動件和機架這三個基本構件所組成的一個高副機構。,.,71,凸輪的類型,按凸輪的形狀分類盤形凸輪：最基本的形式，結構簡單，應用最為廣泛移動凸輪：凸輪相對機架做直線運動圓柱凸輪：空間凸輪機構,.,72,凸輪的類型,按從動件的形狀分類尖端從動件曲面從動件滾子從動件平底從動件,.,73,尖端從動件,尖端能以任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。,.,74,曲面從動件,也稱為擺動從動件,.,75,滾子從動件,凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。,.,76,平底從動件,從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。,.,77,凸輪結構的特點,只需設計適當的凸輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，是這種機構的最大優(yōu)點結構簡單、緊湊，工作可靠，容易設計高副接觸，易磨損，多用于傳力不大的場合,.,78,間歇運動機構,機械中尤其是自動機械中，常要求某些執(zhí)行構件實現周期性時動時停的間歇運動。將主動件的連續(xù)運動轉化為從動件有停歇的周期性運動的機構。這樣可對正在生產中產品在不同工位上同時實現不同的加工或其它的操作，當被加工的產品依次經過所有工位后，也就完成了幾個相應工序的工作,.,79,間歇運動的型式,運動形式上分為間歇轉位運動（分度運動）和直線間歇進給運動運動過程上分為周期性運動和非周期性運動常用的間歇運動機構有：棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構、星輪機構、曲柄導桿機構等；此外還有氣動、液動步進機構和機電一體化的機構,.,80,間歇運動的要求,停歇位置準確可靠換位迅速平穩(wěn)調節(jié)性能好定位精度可長期保持，結構簡單緊湊，制造工藝好,.,81,棘輪機構,它由主動擺桿、棘爪、棘輪、止回棘爪和機架組成。,.,82,棘輪機構,主動件空套在與棘輪固連的從動軸上，并與驅動棘爪用轉動副相聯。當主動件順時針方向擺動時，驅動棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉過一定角度，此時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當主動件逆時針方向轉動時，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時針方向轉動，而驅動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以，這時棘輪靜止不動。因此，當主動件作連續(xù)的往復擺動時，棘輪作單向的間歇運動。,.,83,棘輪機構的類型,按結構分類：輪齒式棘輪機構、摩擦式棘輪機構。按嚙合方式分類：外嚙合棘輪機構、內嚙合棘輪機構。按運動形式分類：單向間歇轉動棘輪機構、單向間歇移動棘輪機構、雙動式棘輪機構、雙向式棘輪機構。,.,84,外嚙合輪齒式棘輪機構,.,85,內嚙合輪齒式棘輪機構,.,86,端齒式棘輪結構,.,87,滾子摩擦式棘輪機構,.,88,槽輪機構,由具有圓柱銷的主動銷輪，具有直槽的從動槽輪及機架組成。主動銷輪作順時針等速連續(xù)轉動，當圓銷未進入徑向槽時，槽輪因其內凹的鎖止弧被銷輪外凸的鎖止弧鎖住而靜止；當圓銷開始進入徑向槽時，兩鎖止弧脫開，槽輪在圓銷的驅動下逆時針轉動；當圓銷開始脫離徑向槽時，槽輪因另一鎖止弧又被