1 武強(qiáng)傳動系統(tǒng)講解

1、南昌工學(xué)院畢業(yè)論文 題目： 機(jī)電傳動裝置的應(yīng)用學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 姓 名 武強(qiáng) 學(xué) 號 08021010428 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 屆 別 2010屆 指導(dǎo)教師 鄒金紅 職 稱 助教 二O一O 年 11 月 6日 南昌工學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信承諾書畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目機(jī)電傳動裝置的應(yīng)用學(xué)生姓名武強(qiáng)專業(yè)機(jī)電一體化學(xué) 號08021010428指導(dǎo)老師鄒金紅職 稱助教所在學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院誠信承諾本人慎重承諾和聲明：在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受

2、學(xué)校的處理。學(xué)生（簽名）：武強(qiáng)2010年11月 6 日 摘 要機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新一直是人們孜孜以求的研究目標(biāo)，也是日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐對設(shè)計(jì)人員提出的永恒的問題。機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)最富有創(chuàng)新性的工作，也是目前計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械中研究的一個熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的機(jī)械傳動是通過構(gòu)件和構(gòu)件之間的運(yùn)動副來傳遞運(yùn)動和動力的若按機(jī)構(gòu)中各個構(gòu)件的運(yùn)動平面是否平行或重合來分，機(jī)械傳動的基本機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)械和空間機(jī)構(gòu)。若所有構(gòu)件的運(yùn)動平面都是平行或重合的，則機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)否則為空間機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)也可以按組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動副的性質(zhì)進(jìn)行分類。若機(jī)構(gòu)中的所有運(yùn)動副均為低副，則機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)；若機(jī)構(gòu)中至少有一個運(yùn)動副為高副，則機(jī)

3、構(gòu)為高副機(jī)構(gòu)；若機(jī)構(gòu)中至少有一個構(gòu)件是只能承受拉力而不能承受壓力的撓性構(gòu)件，則機(jī)構(gòu)為撓性傳動機(jī)構(gòu)?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)構(gòu) 構(gòu)件 機(jī)械傳動 運(yùn)動副 傳動AbstractInstitution innovation has always been cobest research aim is everyday life and production practice of design researchers propose the eternal questions. Mechanism motion scheme design is mechanical design the most innovat

4、ive work, also present computer auxiliary machinery to study in a hot issue.The traditional mechanical transmission is through the component and the component between the motion pair to deliver the movement and motivationIf press institutions in components of sport planar parallel or overlapping whe

5、ther to points, mechanical transmission of basic institution can be divided into planar machinery and space agency. If all the components are parallel plane of movement, the institution or overlapping for planar mechanism or for a space agency.Institutions are also can press the component and compos

6、ed institutions motion pair the properties of classification. If the institutions of all sports vice are low, the institutions for low deputy vice institution, If the institution of at least one motion pair for high, the institutions for high deputy vice institution, If the institution of at least o

7、ne component is can only sustain tension and cannot withstand the pressure of the flexible components, the institutions for flexible transmission mechanism.【Key words】institutions component mechanical drive motion pair transmission目 錄前言11 傳動系統(tǒng)22 傳動機(jī)構(gòu)32.1傳動機(jī)構(gòu)的性能要求33 傳動機(jī)構(gòu)類型的應(yīng)用33.1皮帶傳動和鏈傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用33.3齒輪傳

8、動的特點(diǎn)與應(yīng)用73.4間歇傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用93.4.1槽輪機(jī)構(gòu)93.5液壓與氣壓傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用123.5.1液壓傳動的特點(diǎn)123.5.2氣壓傳動的特點(diǎn)123.5.3液壓與氣壓傳動的發(fā)展133.5.4液壓與氣壓傳動的應(yīng)用134新型傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用154.1諧波齒輪傳動154.2活齒傳動154.3擺線針輪傳動165傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展17參考文獻(xiàn)18致 謝19121前言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域。由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化。使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生

9、產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化。使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。傳動系統(tǒng)在將來的機(jī)電發(fā)展中有著重要的地位。當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機(jī)電系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與傳動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展

10、。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,機(jī)電一體化技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意。 1 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)處于能量流系統(tǒng)的中間位置，它主要用于將原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳動系統(tǒng)主要是由變速裝置、起停與換向裝置、制動裝置以及安全保護(hù)裝置組成。如圖1-1所示，

11、離合器、變速器、制動裝置、主傳動軸以及萬向節(jié)構(gòu)成普通貨車的傳動系統(tǒng)。圖1-1普通貨車的傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)的任務(wù)有：1 將動力機(jī)輸出的速度降低或升高，以適合工作（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)的需要。2 直接用動力機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)貨不可能時，采用變速傳動來滿足工作（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)經(jīng)常變速的要求。3 將動力機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，變換為工作(執(zhí)行）機(jī)構(gòu)所需要的力矩或力。4 將動力機(jī)輸出的等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ?執(zhí)行)機(jī)構(gòu)所要求的按某種規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。5 實(shí)現(xiàn)有一個或多個動力機(jī)驅(qū)動若干個相同速度的工作(執(zhí)行）機(jī)構(gòu)。6 由于受到動力機(jī)或工作(執(zhí)行）機(jī)構(gòu)機(jī)體外形、尺寸等的限制，或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)構(gòu)不宜與動力機(jī)直接

12、聯(lián)系，也需要用傳動裝置來連接。根據(jù)機(jī)構(gòu)和原理的不同，傳動系統(tǒng)可分為機(jī)械傳動、液壓傳動及氣動傳動、電磁傳動系統(tǒng)。本節(jié)將簡要介紹構(gòu)成傳動系統(tǒng)的一些主要傳動機(jī)構(gòu)與傳動裝置的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及設(shè)計(jì)問題。2 傳動機(jī)構(gòu)2.1傳動機(jī)構(gòu)的性能要求機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)通常采用滾珠絲杠副、精密齒輪副、繞性傳動機(jī)構(gòu)、間歇傳動機(jī)構(gòu)等。為獲得良好的伺服性能，傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足如下性能要求：1) 足夠的剛度所謂剛度，就是指抵抗變形的能力。對機(jī)械系統(tǒng)來說，滿足剛度有如下優(yōu)點(diǎn)：1 減少機(jī)構(gòu)彈性變形，從而減少伺服系統(tǒng)的動力損失，可達(dá)到明顯的節(jié)能效果。2 機(jī)械裝置固有頻率高，不易產(chǎn)生共振。3 能增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2）慣量

13、小在剛度滿足的前提下，應(yīng)盡量減少傳動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。大慣量會使系統(tǒng)的機(jī)械常數(shù)增大，固有頻率降低，從而使系統(tǒng)負(fù)載大、響應(yīng)慢、靈敏度低，易產(chǎn)生諧振。3）阻尼適中大阻尼能抑制振動的最大振幅，且使振動快速衰減，但同時也使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低，因此阻尼應(yīng)適中。3 傳動機(jī)構(gòu)類型的應(yīng)用3.1皮帶傳動和鏈傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用皮帶傳動是把各種環(huán)形帶緊套在主動輪和從動輪上，依靠摩擦力進(jìn)行傳動的一種傳動方式，一般常用的有V帶（三角帶)、平帶等。和其他傳動相比，帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，已于制造，可用于中心距較大的場合，在過載時可以打滑，具有保護(hù)功能，傳動平穩(wěn)，噪聲較小。皮帶在傳動過程中存在彈性變形，無法保證準(zhǔn)確的傳

14、動比，效率較低等缺點(diǎn)。傳動帶設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：保證在傳動時不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。鏈傳動得到廣泛應(yīng)用，鏈速度可達(dá)40 m/s，傳動功率可達(dá)數(shù)千千瓦，傳動比可達(dá)15。但在一般條件下，傳動功率不大于100 KW，鏈速不大于15 m/s，傳動比不大于8。鏈傳動兼有齒輪傳動與帶傳動的特點(diǎn)，鏈傳動的安裝精度和制造精度比齒輪傳動要求低，承載能力大，緩沖減振能力強(qiáng)。和帶傳動比，鏈傳動的傳動比精確，傳動效率高，尺寸緊湊。齒形帶傳動，亦稱同步齒形帶傳動，如圖3-3所示，它是依靠嚙合傳動的，在齒面上有與帶輪嚙合的梯形型齒的皮帶，綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)。齒形帶通常是以鋼絲繩為強(qiáng)力層、以聚氨酯或橡

15、膠為基體、工作面上帶齒的環(huán)狀帶。工作時，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進(jìn)行嚙合傳動。由于強(qiáng)力層承載后變形小，能保持齒形帶的周節(jié)不變，故帶與帶輪之間沒有相對滑動，從而保證了同步傳動。因此，它在機(jī)電一體化系統(tǒng)所代表的精密儀器、計(jì)算機(jī)外設(shè)、數(shù)控設(shè)備等各類產(chǎn)品中得以廣泛應(yīng)用。與一般的帶傳動相比，齒形帶傳動的優(yōu)點(diǎn)是:1 傳動過程中無相對滑動，可保持恒定的傳動比，傳動精度較高。2 工作平穩(wěn)，傳遞速度高，線速度可達(dá)4080 m/s。3 帶輪直徑小，傳動比變化范圍較大，可達(dá)1020。4 不靠摩擦傳動，所以預(yù)緊力小，傳動軸的徑向壓力小，且傳動效率高，可達(dá)98%。5 噪音小，不需潤滑。缺點(diǎn)是：1 成本高于帶傳動。2

16、中心距離要求嚴(yán)格，安裝要求高。3 工作溫度范圍為-2080 ，散熱性差。齒形帶的主要參數(shù)是帶齒的間距，如圖3-1所示。齒形帶上相鄰兩對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線的弧長稱為齒形帶的間距，/ 稱為齒形帶的模數(shù)，是齒形的基本特性尺寸，模數(shù)一般為110.齒形帶也是標(biāo)準(zhǔn)件，具體設(shè)計(jì)可查相關(guān)手冊。圖31齒形帶傳動局部示意圖通常，帶傳動用于中、小功率電動機(jī)與工作機(jī)械之間的動力傳遞。目前V帶傳動應(yīng)用最廣，一般帶速為v=525m/s，傳動比i7，傳動效率0.900.95。近年來平帶傳動的應(yīng)用已大為減少。但在多軸傳動或高速情況下，平帶傳動仍然是很有效的。用于傳遞動力較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。圓帶的牽引能力小，常用于儀器和家用器

17、械中。鏈傳動由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成圖3-2所示，以鏈作中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞力。與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用于軸的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失；結(jié)構(gòu)緊湊；能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低；中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。目前，鏈傳動廣泛應(yīng)用于工況較為惡劣、傳動比精度要求不是很高的農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、冶金、起重、運(yùn)輸、石油、化工、森工和環(huán)衛(wèi)機(jī)械及摩托車

18、中。圖3-2 鏈傳動的形式3.2連桿傳動與凸輪傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)是由剛性連桿或桿件通過剛性運(yùn)動副元素相互連接而成的機(jī)械傳動裝置，這些運(yùn)動副包括旋轉(zhuǎn)副、移動副、圓柱副以及球面副。其中圓柱副和球面副用于空間連桿機(jī)構(gòu)。在工程實(shí)踐中，用的較多的是平面連桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動件或從動件系統(tǒng)、機(jī)架等組成，凸輪通過直接接觸將于定的運(yùn)動傳給從動件。凸輪機(jī)構(gòu)按其結(jié)構(gòu)、凸輪形狀、凸輪曲面（廓線）和從動件形狀的不同，而有很多種類，使得凸輪機(jī)構(gòu)能夠適合于各種工作需要，成為應(yīng)用最廣泛的機(jī)構(gòu)之一。一般情況下，凸輪機(jī)構(gòu)主要用于傳遞給定的運(yùn)動，而不用作傳遞大的功率。雖然凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用受到一定的限制，但還是被廣泛

19、應(yīng)用于各種機(jī)械中，特別是自動機(jī)械，自動線中的機(jī)械控制裝置中如表3.1所示。在很多情況下，凸輪機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動也可以由連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這兩種機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的比較見表3.2所示。表3.1凸輪機(jī)構(gòu)各種機(jī)械中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在對開印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)用表3.2 凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)比較凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)所要求的大量輸入、輸出運(yùn)動只能實(shí)現(xiàn)要求的有限輸入、輸出運(yùn)動設(shè)計(jì)相對簡單設(shè)計(jì)相對困難體積小、結(jié)構(gòu)緊湊占據(jù)的空間較大凸輪廓線的制造精度對輸出動態(tài)響應(yīng)的影響較大輕微的制造誤差對輸出動態(tài)響應(yīng)的影響很小制造費(fèi)用較昂貴制造費(fèi)用較便宜易于達(dá)到動平衡動平衡的

20、分析困難而復(fù)雜易發(fā)生表面磨損鉸鏈的磨損較輕3.3齒輪傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用齒輪傳動在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。設(shè)計(jì)時，除了要確定齒輪傳動形式、傳動比的匹配、各級傳動比的最佳分配等因數(shù)外，還應(yīng)考慮提高齒輪傳動精度的問題。齒輪傳動時為了形成潤滑油膜和避免齒輪摩擦發(fā)熱膨脹，齒廓之間必須留有齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。但側(cè)隙會產(chǎn)生齒間沖擊，影響傳動的平穩(wěn)性(出現(xiàn)傳動死區(qū))。若死區(qū)在閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，是系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩。適當(dāng)控制側(cè)隙可以提高齒輪傳動的精度。3.3.1 圓錐齒輪傳動錐齒輪傳動，同樣具備圓柱宜齒輪傳動的特點(diǎn)。傳動功率范圍大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等待點(diǎn)。由圖可知，圓錐齒輪傳動不同于平面機(jī)

21、構(gòu)的圓柱齒輪傳動，而是主間機(jī)構(gòu)，是用來傳遞兩相交之間的運(yùn)動和動力的。其輪齒分布在截錐體上，齒形由大端到小端逐漸變小。為了計(jì)算和測量方便，通常取錐齒輪的大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。其值可按照圓柱齒輪進(jìn)行選擇。由于錐齒輪的輪齒分布在截錐體上，因而圓柱齒輪中有關(guān)的圓柱，在錐齒輪中均相應(yīng)地變成圓錐，例如分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐等。一對錐齒輪軸間的夾角稱為軸交角，可根據(jù)機(jī)械裝置的傳動要求來確定。在一般機(jī)械中多取90。錐齒輪傳動有直齒和曲齒等多種形式，由于直齒錐齒輪傳動設(shè)計(jì)、制造和安裝均簡單，故應(yīng)用最廣泛。曲齒與直齒相比傳動乎穩(wěn)，承載能力高，常用于高速重載傳動，如汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)中的錐齒輪傳動，但設(shè)計(jì)和制造比

22、較復(fù)雜。3.3.2 蝸桿傳動1.蝸桿傳動的組成和特點(diǎn)蝸桿傳動式由少齒數(shù)、大螺旋角、分度圓直徑很小、齒寬較大、形狀像螺桿的斜齒輪，與齒頂為圓弧形，輪齒為弧齒形的斜齒輪想嚙合的。主要用于實(shí)現(xiàn)兩交錯軸間的運(yùn)動和動力傳遞，通常=90，蝸桿為主動輪。由于蝸桿的齒數(shù)很少，所以蝸桿傳動具有很大的傳動比，一般可達(dá)i=2080，有時甚至達(dá)i=1000以上。其結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、噪聲低，也可以實(shí)現(xiàn)自鎖。但是蝸桿傳動存在效率低、摩擦大、產(chǎn)生熱量大的缺點(diǎn)，所以不適合用于大功率和長時間連續(xù)工作的場合。2.蝸桿傳動的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則圓柱蝸桿傳動的失效形式主要是齒面產(chǎn)生膠合、點(diǎn)蝕和磨損，一般很少發(fā)生斷齒。由于蝸輪材料的強(qiáng)

23、度較弱，點(diǎn)蝕和磨損多發(fā)生在蝸輪齒面上。在閉式傳動中，蝸桿傳動主要由于膠合或點(diǎn)蝕失效；在開式傳動中，由于齒面滑動速度較大、環(huán)境不潔和潤滑不良，主要是磨損失效。 由上述可知，由于蝸桿傳動中蝸桿與蝸輪齒面間的相對滑動速度較大、效率低、摩擦發(fā)熱大，其主要失效形式與圓柱齒輪不同，而是蝸輪齒面產(chǎn)生膠合、點(diǎn)蝕和磨損。在一般閉式傳動中容易出現(xiàn)膠合或者點(diǎn)蝕，開式傳動中主要是輪齒的磨損和彎曲折斷。因此，對于閉式蝸桿傳動。通常按照接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按照牙齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核蝸輪輪齒。對于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動，因摩擦產(chǎn)生的熱量會使蝸桿、蝸輪的溫度不斷升高，材料軟化，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的破壞。3.3.3 蝸桿傳動的類型蝸

24、桿傳動的類型，按照蝸桿的外形可以分為，圓柱面蝸桿、圓弧面蝸桿、錐面蝸桿三種類型。根據(jù)蝸桿齒面形狀分，圓柱面蝸桿可以分為阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿和延伸漸開線蝸桿。其中，阿基米德蝸桿因容易制造，所以得到了廣泛應(yīng)用。蝸桿傳動還有左旋和右旋之分與單頭和雙頭之分。蝸桿和渦輪的輪齒旋向相同。下面闡述了幾種齒輪傳動的主要性能參數(shù)和應(yīng)用的特點(diǎn)，作為在設(shè)計(jì)中選擇合適的傳動裝置的參考。直齒輪傳動：其效率在閉式的時候取值范圍是0.950.98，開式的時候取值范圍是0.920.94；功率Pi(kw)750；速度v/(m/s)25；單級傳動比（減速）10，常用5；適用于中載、中速，常用于各類減速器、機(jī)床及一般機(jī)械裝置中

25、。斜齒輪傳動：其效率在閉式的時候取值范圍是0.950.98，開式的時候取值范圍是0.920.94；功率Pi(kw)50000；速度v/(m/s)130；單級傳動比（減速）10，常用5；適用于重載、高速。常用于重要減速器、汽車、機(jī)床主軸等級運(yùn)動精度要求高的機(jī)械裝置中。錐齒輪傳動：其效率在閉式的時候取值范圍是0.950.98，開式的時候取值范圍是0.920.94；功率Pi(kw)750；速度v/(m/s)直齒5，曲齒540；單級傳動比（減速）8，常用3；適用于兩相交軸間實(shí)現(xiàn)運(yùn)動力空間傳遞，常用于減速器、汽車差速器、機(jī)床變速箱等裝置中。蝸桿傳動：其效率在閉式的時候取值范圍是0.700.92，開式的時

26、候取值范圍是0.500.70，自鎖蝸桿0.400.45；功率Pi(kw)=750，通常50；單級傳動比（減速）8i100，分度機(jī)構(gòu)可達(dá)1000；適用于兩相錯軸間實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力空間傳遞，常用于要求傳動比達(dá)、有自賴性能要求的減速器、控制機(jī)構(gòu)及一些儀器等裝置中。3.4間歇傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用在機(jī)械、電子、輕工等行業(yè)的生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)率或滿足某些工藝規(guī)范上的要求，很多情況下需要執(zhí)行部件作周期性停歇的單方向運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)間歇送料、運(yùn)輸、分度轉(zhuǎn)位、加工、計(jì)數(shù)、檢測等工藝規(guī)范的操作。常用的間歇傳動機(jī)構(gòu)有槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)位凸輪機(jī)構(gòu)、非完整齒輪機(jī)構(gòu)及伺服電機(jī)分度等。3.4.1槽輪機(jī)構(gòu)常用的槽輪機(jī)構(gòu)如圖3-3

27、所示，由具有圓柱銷的主動銷輪，具有直槽的從動槽輪及機(jī)架組成。主動銷輪以順時針等角速度1連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)圓銷未進(jìn)入徑向槽時，槽輪應(yīng)其內(nèi)凹鎖止弧被銷輪外凸鎖止弧鎖住而靜止；當(dāng)圓銷開始進(jìn)入徑向槽時，兩鎖止弧脫開，槽輪在圓銷的驅(qū)動下逆時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)圓銷開始脫離徑向槽時，槽輪因另一鎖止弧被鎖止而靜止，從而實(shí)現(xiàn)從動槽輪的單向轉(zhuǎn)動。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率較高。但曹輪在啟動和停止時的加速變化大且有沖擊，隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不適用于高速運(yùn)動。目前使用的槽輪機(jī)構(gòu)有三種基本形式，即平面外槽輪機(jī)構(gòu)、平面內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)和空間球面槽輪機(jī)構(gòu)。33平面外槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)物圖槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)，

28、有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型，如圖3-4所示。本節(jié)僅介紹常用的外槽輪機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)由具有徑向槽的槽輪2和具有圓銷G的撥桿1及機(jī)架所組成。原動件l作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動件2時而轉(zhuǎn)動，時而靜止。當(dāng)撥桿l的圓銷A未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖止弧夕被撥桿1的外凸鎖止弧卡住，故槽輪2靜止不動。圖3-4，a所示是圓銷A開始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時的位置，這時鎖止弧盧開始被松開，因而圓銷A能驅(qū)使槽輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)圓銷開始脫離槽輪的徑向槽時，槽輪的另一鎖止弧又被撥桿1的外凸圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不轉(zhuǎn)，直至撥桿1的圓銷A再次進(jìn)入槽輪的另一徑向槽時，兩者又重復(fù)上述運(yùn)動過程。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，原動撥桿1與從動槽輪

29、轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，原動撥桿l與從動槽輪2轉(zhuǎn)向相同。圖3-4槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)具有構(gòu)造簡單、制造容易、工作可靠和機(jī)構(gòu)效率高等特點(diǎn)；但槽輪機(jī)構(gòu)在工作時有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加及槽數(shù)的減少而加劇，故適用范圍受到一定的限制。槽輪機(jī)構(gòu)常用于某些自動機(jī)械(如自動機(jī)床、電影放映機(jī)等)和輕工機(jī)械中作轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。圖3-5所示為槽輪機(jī)構(gòu)在電影放映機(jī)中的應(yīng)用。圖3-5槽輪機(jī)構(gòu)在電影放映機(jī)中的應(yīng)用3.4.2棘輪機(jī)構(gòu)圖3-6所示為機(jī)械中常用的外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)，它由止回棘爪1、主動擺桿2、棘爪3、棘輪4和機(jī)架組成。主動擺桿2空套在與棘輪4固連的從動軸上，并與驅(qū)動棘爪3用轉(zhuǎn)動副相連。當(dāng)主動擺桿沿順時針方向擺動時，驅(qū)動棘

30、爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過一定角度，此時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當(dāng)主動擺桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時，止回棘爪阻止棘輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以，這是棘輪4靜止不動。因此，當(dāng)主動擺桿作連續(xù)的往復(fù)擺動時，棘輪作單向的間歇運(yùn)動。一般情況下，凡是能使棘爪實(shí)現(xiàn)往返擺動的裝置，均可作為棘機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置。1止回棘爪；2主動擺桿；3棘爪；4棘輪圖36外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動可靠，主、從動關(guān)系可互換，動程可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，動停時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是動程只能進(jìn)行有級調(diào)節(jié)，有噪聲

31、、沖擊、磨損，不宜用于高速場合。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)使用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。它的特點(diǎn)是傳動平穩(wěn)、無噪音，動程可無級調(diào)節(jié)。但因其靠摩擦力傳動，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但其傳動精度不高，只是由于低速輕載的場合。3.5液壓與氣壓傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用液壓與氣壓傳動雖然都是以流體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量的傳遞和轉(zhuǎn)換，其系統(tǒng)的組成也基本相同，但由于使用的工作介質(zhì)不同，使得這兩種系統(tǒng)有各自不同的特點(diǎn)。3.5.1液壓傳動的特點(diǎn)液壓傳動的特點(diǎn)主要有以下幾方面。1 易于獲得很大的力和力矩。2 調(diào)速范圍大，以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。3 質(zhì)量輕體積小，動作靈敏。4 傳動平穩(wěn)，易于頻繁換

32、向。5 易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6 便于采用電液聯(lián)合控制以實(shí)現(xiàn)自動化。7 液壓元件能夠自動潤滑，元件的使用壽命長。8 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。9 由于液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性，使傳動無法保證嚴(yán)格的傳動比。10 液壓傳動有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），因此，傳動效率相對較低。11 液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。12 液壓傳動在出現(xiàn)故障時不易診斷。3.5.2氣壓傳動的特點(diǎn)氣壓傳動的特點(diǎn)主要有以下幾方面。1 氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，它取之不盡用之不竭，用后的空氣可以排放大氣中去，不會污染環(huán)境。2 氣壓傳動的工作介質(zhì)黏度很低，所以流動阻力很小

33、，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。3 氣壓傳動對工作環(huán)境適應(yīng)性好，在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)輻射、震動等惡劣工作環(huán)境下，仍能可靠地工作。4 氣壓傳動的動作速度、反應(yīng)快。5 氣壓傳動在一定的超負(fù)載工況下運(yùn)行也能保證系統(tǒng)安全，并不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。6 氣壓傳動系統(tǒng)的工作壓力低，因此氣壓傳動適用于小功率的場合。在相同輸出力的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置尺寸大。7 由于空氣的可壓縮性大，氣壓傳動系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的位置和速度控制精度帶來很大影響。8 氣壓傳動系統(tǒng)的噪聲大，尤其是排氣時，須加消聲器。9 氣壓傳動工作介質(zhì)本身沒有潤滑性，氣壓傳動元件需另加油霧器進(jìn)行潤滑，而液壓系統(tǒng)無此問題。

34、3.5.3液壓與氣壓傳動的發(fā)展隨著液壓機(jī)械自動化程度的不斷提高，液壓元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，原件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近10年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、數(shù)字缸、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓、高速、大功率、節(jié)能高效、低噪聲、使用壽命長、高度集成化等方面取得了重大進(jìn)展。液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)（CAT）和計(jì)算機(jī)實(shí)時控制也是當(dāng)前液壓技術(shù)的發(fā)展方向。由于空氣具有無污染、防火、防爆、防電磁干擾，吸收震動和沖擊等優(yōu)點(diǎn)，近年來氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已

35、從交通運(yùn)輸、采礦、鋼鐵、機(jī)械等工業(yè)迅速擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等工業(yè)部門。和液壓技術(shù)一樣，當(dāng)今氣動技術(shù)亦發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內(nèi)的自動化技術(shù)，作為柔性制造系統(tǒng)（FMS)，在包裝設(shè)備、自動生產(chǎn)線和機(jī)器人等方面成為不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動化以及FMS的發(fā)展，要求氣動技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、智能化，降低總成本并與電子工業(yè)相適應(yīng)為目標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)電液氣綜合技術(shù)的研究和開發(fā)。顯然，氣動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當(dāng)前的發(fā)展特點(diǎn)，與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的自適應(yīng)元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，使氣動系統(tǒng)從開關(guān)控制進(jìn)入到反饋控制。計(jì)算機(jī)的廣泛普及與應(yīng)用為氣動技術(shù)的發(fā)展提供了更廣闊

36、的前景。3.5.4液壓與氣壓傳動的應(yīng)用工農(nóng)業(yè)個部門使用液壓與氣壓傳動的出發(fā)點(diǎn)是不同的，如機(jī)床上采用液壓傳動是利用其無級變速方便，運(yùn)動平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向等優(yōu)點(diǎn)；工程機(jī)械、壓力機(jī)械主要是利用其結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率大的特點(diǎn)；航空工業(yè)主要是利用其體積小、重量輕、動態(tài)性能好、有良好的操縱控制性能的特點(diǎn)；采礦、鋼鐵和化工工業(yè)等采用氣壓傳動主要是利用其空氣工作介質(zhì)具有防爆、防火等特點(diǎn)。液（氣）壓傳動在一些機(jī)械工業(yè)部門的應(yīng)用情況如下表3.3和圖3-7所示。表3.3液（氣）壓傳動在各個行業(yè)的應(yīng)用行業(yè)名稱應(yīng)用場合舉例機(jī)床工業(yè)磨床、銑床、拉床、刨床、壓力機(jī)、自動車床、組合車床、數(shù)控機(jī)床、加工

37、中心等工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等起重運(yùn)輸機(jī)械起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、皮帶運(yùn)輸機(jī)、液壓千斤頂?shù)鹊V山機(jī)械開采機(jī)、鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、破碎機(jī)、提升機(jī)、液壓支架建筑機(jī)械打樁機(jī)、平地機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)和農(nóng)用機(jī)的懸掛裝置等冶金機(jī)械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)輕工機(jī)械注塑機(jī)、打包機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車、汽車轉(zhuǎn)向器、減振器等傳播港口機(jī)械起貨機(jī)、起錨機(jī)、舵機(jī)等鑄造機(jī)械砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等智能機(jī)械折臂式小汽車裝卸器、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)、模擬駕駛艙、機(jī)器人等圖3-7液氣壓傳動在各個行業(yè)的應(yīng)用4新型傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用4.1

38、諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動是利用機(jī)構(gòu)中的一個或幾個構(gòu)件的可控彈性變形來傳遞機(jī)械運(yùn)動的波式傳動中的一種。在圖4-1a所示的諧波齒輪機(jī)構(gòu)中，滾輪、轉(zhuǎn)臂和鋼輪可以看成剛性構(gòu)件，柔輪的變形卻比較大，而機(jī)構(gòu)正是利用柔輪的變形進(jìn)行工作的。在鋼輪上有內(nèi)齒輪，柔輪上有內(nèi)齒輪，理想的齒廓應(yīng)該是三角形齒廓，但由于三角形齒廓難以加工，現(xiàn)在仍采用漸開線齒廓。轉(zhuǎn)臂和滾轉(zhuǎn)組成發(fā)生器，滾輪與柔輪的內(nèi)壁壓緊，相對于行星輪系的系桿。當(dāng)發(fā)生器裝入柔輪之后，柔輪與發(fā)生器接觸的地方產(chǎn)生徑向變形，使柔輪上的輪齒與鋼輪上的輪齒嚙合，其他地方的輪齒則處于嚙合和脫離嚙合的過度狀態(tài)，如圖4-1b所示。 發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動，則柔輪發(fā)生變形的部位也隨之

39、轉(zhuǎn)動，柔輪上的齒依次進(jìn)入和脫離嚙合，傳動得以進(jìn)行。顯然，柔輪上的齒數(shù)ZG必須小于鋼輪上的齒數(shù)Zk。為了利于柔輪的力平衡和使齒輪的嚙合能夠順利進(jìn)行，齒數(shù)差（Zk-ZG）應(yīng)該是滾輪數(shù)目的整數(shù)倍。在轉(zhuǎn)動過程中，柔輪的中心線始終與鋼輪和轉(zhuǎn)臂的軸線重合，柔輪的運(yùn)動輸出十分方便，不在需要孔銷式W機(jī)構(gòu)。(a) (b)圖4-1諧波齒輪傳動 4.2活齒傳動活齒傳動是借鑒諧波傳動而得到的設(shè)計(jì)，利用剛性輪齒在齒輪體上的相對移動或擺動等運(yùn)動來變換齒輪的傳動性能。圖4-2所示為擺動活齒傳動的結(jié)構(gòu)模型和傳動原理圖。擺動活齒傳動同樣由激波器H、或齒輪G和太陽輪K三個基本構(gòu)件組成?；铨X輪G由活齒架及一組擺動活齒組成，擺動活齒

40、與活齒架上的柱銷組成轉(zhuǎn)動副，擺動活齒的數(shù)目以ZG表示，在圖4-2b中ZG=6。太陽輪K是一個具有包絡(luò)曲線齒形的內(nèi)齒輪，它與機(jī)架以轉(zhuǎn)動副連接或固結(jié)，太陽輪的齒數(shù)以Zk表示，圖4-2b中Zk=10。 (a) (b）圖4-2活齒傳動擺動活齒傳動的傳動原理為：如圖4-2a所示，當(dāng)驅(qū)動力輸入后輸入軸帶動激波器H以等角速度H順時針轉(zhuǎn)動，激波器的輪廓曲線通過與擺動活齒的內(nèi)側(cè)滾柱組成的高副推動擺動活齒繞轉(zhuǎn)動中心O1轉(zhuǎn)動，使擺動活齒的外側(cè)滾柱與太陽輪的工作齒廓嚙合。如果活齒架G固定，則擺動活齒通過外側(cè)滾柱與太陽輪K的齒廓嚙合，推動太陽輪K以等角速度k順時針方向轉(zhuǎn)動；如果太陽輪K固定，則擺動活齒在滾柱外側(cè)與太陽輪

41、的齒形嚙合的同時，通過轉(zhuǎn)動副O(jiān)1推動活齒輪G以等角速度G逆時針方向轉(zhuǎn)動?；铨X傳動同樣也不需要孔銷式W機(jī)構(gòu)。4.3擺線針輪傳動擺線針輪傳動的特點(diǎn)是其嚙合齒廓為擺線。擺線的形成如圖4-3a所示，半徑為r2的發(fā)生圓2套在半徑為r1的基圓1上，并作純滾動。發(fā)生圓上的點(diǎn)P的軌跡P1-P5為一條外擺線。考慮到運(yùn)動輸出裝置的安裝，一般不用這樣的外擺線，而用與發(fā)生圓固結(jié)且在發(fā)生圓外的點(diǎn)M的軌跡M1-M5（稱為短幅外擺線）作為擺線針輪傳動的齒廓曲線。如果以點(diǎn)M作為發(fā)生圓上的“點(diǎn)齒”，以該短幅外擺線作為基圓上的齒廓，兩者便是一對共軛齒廓，發(fā)生圓和基圓便是嚙合的節(jié)圓。在實(shí)際傳遞中，由于“點(diǎn)齒”是不存在的，所以必須用

42、具有一定直徑的針齒來代替。擺線針輪傳動的實(shí)際齒廓應(yīng)該是以短幅外擺線上的點(diǎn)為圓心、針齒的半徑為半徑所作的圓族的內(nèi)包絡(luò)線。擺線針輪傳動的傳動比由式iHG=H/G=ZG/ZG-Zk計(jì)算，其中ZG為擺線輪的齒數(shù)，Zk為針齒的數(shù)目，通常Zk-ZG=1。在圖4-3b中，ZG=8，Zk=9，傳動比為8，系桿的轉(zhuǎn)向與行星轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向相反。擺線針輪傳動的運(yùn)動輸出機(jī)構(gòu)一般也是孔銷式W機(jī)構(gòu)，如圖4-3b所示。（a) (b)4-3擺線針輪傳動5傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)代傳動技術(shù)是機(jī)電工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。它主要包括機(jī)械傳動技術(shù)、流體傳動技術(shù)和電氣傳動技術(shù)。本文主要介紹機(jī)械與流體傳動技術(shù)，其中流體傳動技術(shù)主要包括利用流體(液體和氣體)壓力和液體動能進(jìn)行能量傳遞的液壓、氣動和液力傳動技術(shù)?，F(xiàn)代傳動技術(shù)主要承擔(dān)能量傳遞、改變運(yùn)動形態(tài)、實(shí)現(xiàn)對能量的分配和控制、保證傳動精度和效率等功能，它是機(jī)電產(chǎn)品向高速化、自