機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件 模塊9 柔性傳動(dòng)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)

模塊9柔性傳動(dòng)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)單元9.2鏈傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)模塊9柔性傳動(dòng)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)帶傳動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)及普通V帶輪的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)帶傳動(dòng)的力學(xué)分析和帶的疲勞強(qiáng)度計(jì)算；學(xué)習(xí)鏈傳動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，完成鏈傳動(dòng)的力學(xué)分析；學(xué)習(xí)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法。完成帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)帶傳動(dòng)在工程應(yīng)用中進(jìn)行維護(hù)；完成鏈傳動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程應(yīng)用的分析。【知識(shí)要點(diǎn)】（1）帶傳動(dòng)的組成、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用；（2）普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)、普通V帶輪的結(jié)構(gòu)；（3）帶傳動(dòng)的受力分析、應(yīng)力分析、帶的疲勞強(qiáng)度；（4）帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)、傳動(dòng)比計(jì)算、帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率；（5）帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟和方法；（6）帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)；（7）鏈傳動(dòng)的組成、類型、特點(diǎn)、鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、鏈傳動(dòng)的布置、張緊及潤(rùn)滑；（9）棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理、類型特點(diǎn)、應(yīng)用；（8）槽輪機(jī)構(gòu)工作原理、類型、特點(diǎn)和應(yīng)用；（9）不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)11.1.1帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的帶，在兩軸(或多軸)間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。環(huán)形傳動(dòng)帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動(dòng)按工作原理可分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)兩大類，其常見(jiàn)的是摩擦帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2、環(huán)形傳動(dòng)帶3及機(jī)架組成（如圖9-1）。帶是撓性件，張緊在兩輪上，當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)帶輪1（即主動(dòng)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶與帶輪間摩擦力的作用，使從動(dòng)輪2一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。圖9-1帶傳動(dòng)的工作原理單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)1.

帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用（1）按用途分按用途可將帶傳動(dòng)分為傳動(dòng)帶和輸送帶，傳動(dòng)帶主要傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力用，輸送帶主要用于輸送物品用。（2）按傳動(dòng)原理分按用途可將帶傳動(dòng)分為摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。摩擦帶傳動(dòng)主要靠傳動(dòng)帶與帶輪間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，圖9-2（a）所示，如V帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)等；嚙合帶傳動(dòng)靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽直接嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，圖9-2（b）所示的同步帶傳動(dòng)。（a）摩擦帶傳動(dòng)

（b）嚙合帶傳動(dòng)圖9-2帶傳動(dòng)單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（3）按傳動(dòng)帶的截面形狀分

根據(jù)帶的截面形狀不同(如圖所示)，可分為V帶、平帶、多楔帶和圓帶、同步帶等。V帶平帶多楔帶

圓帶

同步帶（1）V帶傳動(dòng)

V帶的截面形狀為等腰梯形，兩側(cè)面為工作面。傳動(dòng)時(shí)V帶與輪槽兩側(cè)面接觸，在同樣壓緊力的作用下，V帶的摩擦力比平帶大，傳遞功率也較大，且結(jié)構(gòu)緊湊，在機(jī)械傳動(dòng)中廣泛應(yīng)用。（2）平帶傳動(dòng)

平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。常用的平帶有膠帶、編織帶和強(qiáng)力錦綸帶等。平帶傳動(dòng)多用于中心距較大的場(chǎng)合。（3）多楔帶傳動(dòng)

它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶。多楔帶結(jié)構(gòu)緊湊，可傳遞很大的功率。故適用于傳遞功率大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。（4）圓帶傳動(dòng)

圓帶橫截面為圓形。只用于低速、小功率傳動(dòng)，如儀表等。（5）同步帶傳動(dòng)

同步帶縱截面為齒形。兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，故主要應(yīng)用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如數(shù)控機(jī)床等。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)帶傳動(dòng)是利用具有彈性的撓性帶來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，因此具有以下特點(diǎn)：（1）能實(shí)現(xiàn)較大距離的軸間傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)較方便，且成本低廉；（2）過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，從而起到保護(hù)其他傳動(dòng)件免受損壞的作用；（3）傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，可緩沖吸振；（4）由于帶與帶輪之間存在滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保持不變，且需要張緊裝置；（5）傳動(dòng)效率較低，帶的壽命一般較短，不宜在易燃易爆場(chǎng)合下工作。帶傳動(dòng)適用于要求傳動(dòng)平穩(wěn)，但傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格且中心距較大的場(chǎng)合。一般情況下，帶速為5~25m/s，傳動(dòng)的功率P≤100kW，平均傳動(dòng)比i≤5,傳動(dòng)效率為94﹪~97﹪。高速帶傳動(dòng)的帶速可達(dá)60~100m/s，傳動(dòng)比i≤7。同步齒形帶的帶速為40~50m/s，傳動(dòng)比i≤10，傳遞功率可達(dá)200kW，效率高達(dá)98﹪~99﹪。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)9.1.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶和大楔角V帶等。其中普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣。1.普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)（a）簾布結(jié)構(gòu)

（b）線繩結(jié)構(gòu)圖9-5V帶的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖11-7所示。V帶由包布層、伸張層、強(qiáng)力層、壓縮層組成。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)型式有簾布結(jié)構(gòu)(圖9-5a)和線繩結(jié)構(gòu)(圖9-5b)。簾布結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度高，但柔韌性及抗彎曲強(qiáng)度不如線繩結(jié)構(gòu)好。線繩結(jié)構(gòu)的普通V帶使用壽命長(zhǎng)，適用于轉(zhuǎn)速高，帶輪直徑較小的場(chǎng)合。按截面尺寸由小到大的順序分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。在同樣條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)V帶繞過(guò)帶輪時(shí)外層受拉伸變長(zhǎng)，內(nèi)層受壓縮變短，兩層之間存在一層長(zhǎng)度不變的中性層，稱為節(jié)面。節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬bp（見(jiàn)右圖）。V帶裝在帶輪上，和節(jié)寬相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑，用dd表示。在規(guī)定的張緊力下，V帶在帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld

。V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度已標(biāo)準(zhǔn)化，帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度可查詢相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。普通V帶的標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成。帶的標(biāo)記通常壓印在帶的外表面上，以便選用時(shí)識(shí)別。例如，A型普通V帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1400mm，其標(biāo)記為

A—1400GB/T11544—2012詳細(xì)介紹見(jiàn)配套資源1表9-1~3及說(shuō)明文字。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.

普通V帶輪的結(jié)構(gòu)（1）帶輪的材料普通帶輪材料常采用鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等，其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣。當(dāng)帶速v≤25m/s時(shí)采用HT150；當(dāng)υ=25～30m/s時(shí)采用HT200；當(dāng)v≥25～45m/s時(shí)，可采用球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼，也可采用鋼板沖壓后焊接帶輪。傳遞功率較小時(shí)，帶輪可采用鑄鋁或工程塑料。（2）帶輪的結(jié)構(gòu)V帶輪由輪緣（帶輪的外緣部分）、腹板（輪緣與輪轂相連的部分）和輪轂（帶輪與軸相配的部分）三部分組成。輪槽尺寸見(jiàn)表11-4。V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為四種型式：①S型—實(shí)心帶輪，如圖9-7（a）所示；②P型—腹板帶輪，如圖9-7（b）所示；③H型—孔板帶輪，如圖9-7（c）所示；④E型—橢圓輪輻帶輪，如圖9-7（d）所示。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)圖9-7V帶輪的結(jié)構(gòu)單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)9.1.3帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析1.帶傳動(dòng)的受力分析傳動(dòng)帶以一定的張緊力套在兩帶輪上。當(dāng)傳動(dòng)不工作時(shí)，帶在帶輪兩邊拉力相等，均為初拉力F0；工作時(shí)，帶與帶輪之間產(chǎn)生摩擦力Fu，進(jìn)入主動(dòng)輪一邊的帶被進(jìn)一步拉緊，稱為緊邊，拉力由F0增大到F1；進(jìn)入從動(dòng)輪一邊的帶相應(yīng)的被放松，稱為松邊，拉力由F0減小到F2。因?yàn)榄h(huán)形帶的總長(zhǎng)度近似不變，所以緊邊拉力的增加量F1-F0應(yīng)等于松邊拉力的減少量F0-F2，即單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)帶兩邊的拉力之差F

稱為帶傳動(dòng)的有效拉力。即帶所傳遞的有效圓周力，考慮各種因素的影響，可得

式中：e—自然對(duì)數(shù)的底，e≈2.718；?—帶與帶輪接觸面間的摩擦系數(shù)；α—小帶輪的包角（rad），即帶與小帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角。由此可知，帶所傳遞的圓周力與初拉力、摩擦系數(shù)和包角等因素有關(guān)。（1）圓周力F與初拉力F0成正比，增大初拉力F0，帶與帶輪間正壓力增大，則傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就越大，故F越大。但F0過(guò)大會(huì)加劇帶的磨損，致使帶過(guò)快松弛，縮短其工作壽命。（2）摩擦系數(shù)?越大，摩擦力也越大，F(xiàn)就越大。?與帶和帶輪的材料、表面狀況、工作環(huán)境等因素有關(guān)。（3）圓周力F隨包角α的增大而增大。由于大帶輪的包角α2大于小帶輪的包角α1，故打滑首先發(fā)生在小帶輪上，所以只需考慮小帶輪的包角α1。一般要求α1≥120o。帶傳動(dòng)在不打滑條件下所能傳遞的最大圓周力為單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析（1）由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：

；松邊拉應(yīng)力：（2）由離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力σC工作時(shí)，繞在帶輪上的傳動(dòng)帶隨帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心拉力FC，F(xiàn)C作用于帶的全長(zhǎng)上，產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力為式中：q—傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量（kg/m）；ν—傳動(dòng)帶的速度（m/s）；A—帶的橫截面面積（mm2）；σC—離心拉應(yīng)力（Mpa）。圖9-9帶的應(yīng)力分布單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（3）由帶彎曲變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力σb

傳動(dòng)帶繞過(guò)帶輪時(shí)發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力為

式中：E—帶的彈性模量(MPa)；h—帶的高度(mm)；dd—帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)；σb—彎曲拉應(yīng)力(Mpa)。帶是在交變應(yīng)力情況下工作的，故易產(chǎn)生疲勞破壞。最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊進(jìn)入小帶輪處，其值為

σmax=σ1+σc+σb1

為保證帶具有足夠的疲勞壽命，帶的疲勞強(qiáng)度為

σmax=σ1+σc+σb1≤[σ]

式中：[σ]—帶的許用應(yīng)力(Mpa)。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)9.1.4帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比1.彈性滑動(dòng)現(xiàn)象如圖9-10所示，傳動(dòng)帶是彈性體，受到拉力后會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)量隨拉力大小的變化而改變。當(dāng)帶由緊邊繞過(guò)主動(dòng)輪進(jìn)入松邊時(shí)，帶所受的拉力由F1減小為F2，其彈性伸長(zhǎng)量也由△L1減小為△L2，帶相對(duì)于輪面向后收縮了△L1-△L2，帶與帶輪輪面間出現(xiàn)局部相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致帶的速度逐漸小于主動(dòng)輪的圓周速度；當(dāng)帶由松邊繞過(guò)從動(dòng)輪進(jìn)入緊邊時(shí)，拉力逐漸增加，帶逐漸被拉長(zhǎng)，帶沿輪面產(chǎn)生向前的彈性滑動(dòng)，使帶的速度逐漸大于從動(dòng)輪的圓周速度。這種由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是摩擦型帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有的特性，是不可避免的。圖9-10帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.傳動(dòng)比主動(dòng)輪與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比，稱為帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，即式中：

n1、n2—主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（r/min）。i—傳動(dòng)比在帶傳動(dòng)中，由于存在彈性滑動(dòng)現(xiàn)象，使從動(dòng)輪的圓周速度v2低于主動(dòng)輪的圓周速度v1，其速度的降低率用滑動(dòng)率ε表示，即

式中：

d1、d2—主、從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑(mm)。可得帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為；從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為因帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率ε=0.01～0.02,其值很小，所以在一般傳動(dòng)計(jì)算中可不予考慮。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)9.1.5

V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1.帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由帶傳動(dòng)的工作情況分析可知，帶傳動(dòng)的主要失效形式是：帶在帶輪上打滑，傳動(dòng)帶的磨損和疲勞斷裂。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的使用壽命。2.

單根普通V帶傳遞的功率在載荷平穩(wěn)、傳動(dòng)比i=1、包角α1=180o及特定帶長(zhǎng)的條件下，單根普通V帶在不打滑并具有一定壽命時(shí)所能傳遞的功率稱為基本額定功率。基本額定功率PO見(jiàn)表11-5。當(dāng)實(shí)際工作條件與確定PO值的特定條件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)查得的單根V帶的基本額定功率PO值加以修正。修正后即得實(shí)際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率[PO]，其計(jì)算公式為[PO]=（PO+ΔPO）KαKL式中：ΔPO—功率增量，考慮實(shí)際傳動(dòng)比i≠1時(shí)，V帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同的條件下，可傳遞的功率應(yīng)比基本額定功率PO大；

Kα—為包角系數(shù)，考慮α≠180o時(shí)包角對(duì)傳遞功率的影響；

KL

—為帶長(zhǎng)修正系數(shù)，考慮帶為非特定長(zhǎng)度時(shí)帶長(zhǎng)對(duì)傳遞功率的影響。詳細(xì)參數(shù)掃碼見(jiàn)配套資源表。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)3.V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟和方法設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，一般已知的條件是：傳動(dòng)的工作情況，傳遞的功率P，兩輪轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i）以及空間尺寸要求等。具體的設(shè)計(jì)任務(wù)是：確定普通V帶的型號(hào)，計(jì)算和選擇帶與帶輪的各個(gè)參數(shù)，計(jì)算帶的根數(shù)，計(jì)算初拉力和軸上壓力，畫出帶輪零件圖等。（1）確定計(jì)算功率計(jì)算功率PC是根據(jù)傳遞的額定功率P，并考慮載荷性質(zhì)以及每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素的影響而確定的，即

PC=KAP式中：KA—工作情況系數(shù)。

P—電動(dòng)機(jī)的額定功率（KW）。（2）選擇V帶的型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率PC和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1，選擇V帶型號(hào)。當(dāng)所選的坐標(biāo)點(diǎn)在圖中兩種型號(hào)分界線附近時(shí)，可先選擇兩種型號(hào)分別進(jìn)行計(jì)算，然后擇優(yōu)選用。普通V帶的選型圖見(jiàn)配套資源9-9中圖。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（3）確定兩帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2小帶輪的基準(zhǔn)直徑是重要的自選參數(shù)，直徑過(guò)小可使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，但彎曲應(yīng)力大，降低帶的使用壽命。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1≥ddmin，ddmin的值查表11-2。忽略彈性滑動(dòng)的影響，dd2=dd1·n1/n2。dd1

、dd2宜取標(biāo)準(zhǔn)值（查表11-2）若帶速過(guò)高，則會(huì)因離心力過(guò)大，使帶與帶輪間的摩擦力減小，傳動(dòng)中容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。另外帶繞過(guò)帶輪的次數(shù)也增多，降低傳動(dòng)帶的工作壽命。若帶速過(guò)小，則當(dāng)傳遞功率一定時(shí)，傳遞的圓周力過(guò)大，從而使帶的根數(shù)增多。一般取v=5~25m/s為最佳。如帶速超過(guò)上述范圍，應(yīng)重選小帶輪直徑dd1。（4）驗(yàn)算帶速v小帶輪直徑確定后，應(yīng)驗(yàn)算帶速，即單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（5）初定中心距α和帶的基準(zhǔn)帶長(zhǎng)Ld帶傳動(dòng)的中心距小則結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)帶較短，包角減少，且?guī)У睦@轉(zhuǎn)次數(shù)增多，降低了帶的使用壽命，致使傳動(dòng)能力降低。如果中心距過(guò)大則結(jié)構(gòu)尺寸增大，當(dāng)帶速較高時(shí)帶會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)可按下式初步確定中心距αo0.7（dd1+dd2）≤αo≤2（dd1+dd2）由帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系可得帶的基準(zhǔn)帶長(zhǎng)計(jì)算公式：L0為帶的基準(zhǔn)帶長(zhǎng)計(jì)算值，查相關(guān)表即可選定帶的基準(zhǔn)帶長(zhǎng)Ld，實(shí)際中心距α可由下式近似確定考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距應(yīng)有一定的調(diào)整范圍，一般取αmin=α-0.015Ldαmax=α+0.03Ld單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（6）校驗(yàn)小帶輪包角α1一般應(yīng)使α1≥120o，若不滿足此條件，可適當(dāng)增大中心距或減小兩帶輪的直徑差，也可以加張緊輪等，但這樣做會(huì)降低帶的使用壽命。（7）確定V帶根數(shù)z帶的根數(shù)應(yīng)取整數(shù)。為使各帶受力均勻，根數(shù)不宜過(guò)多，一般應(yīng)滿足z＜10。如計(jì)算結(jié)果超出范圍，應(yīng)改選V帶型號(hào)或加大帶輪直徑后重新設(shè)計(jì)。單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（8）計(jì)算單根V帶的初拉力F0單根V帶的初拉力F0為由于新帶易松弛，對(duì)不能調(diào)整中心距的普通V帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為計(jì)算值的1.5倍由于新帶易松弛，對(duì)不能調(diào)整中心距的普通V帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為計(jì)算值的1.5倍。（9）計(jì)算作用在帶輪軸上的壓力FQ作用在帶輪軸上的壓力FQ會(huì)影響軸、軸承的強(qiáng)度和壽命。計(jì)算時(shí)，一般按靜止?fàn)顟B(tài)下帶輪兩邊均作用初拉力F0進(jìn)行計(jì)算，如圖9-11所示，可得圖9-11作用在帶輪軸上的壓力單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（10）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參見(jiàn)11.2.2。設(shè)計(jì)出帶輪結(jié)構(gòu)后，需要繪制帶輪零件圖。（11）設(shè)計(jì)結(jié)果列出帶型號(hào)、帶的基準(zhǔn)帶長(zhǎng)Ld、帶的根數(shù)z、帶輪直徑dd1和dd2、中心距α、軸上壓力FQ等。設(shè)計(jì)實(shí)例單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)9.1.6帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)1.

帶傳動(dòng)的張緊裝置為了產(chǎn)生和調(diào)整帶的初拉力，帶傳動(dòng)應(yīng)設(shè)有張緊裝置。帶在初始安裝時(shí)需要張緊，并且在工作一段時(shí)間后會(huì)因塑性變形而松弛，使初拉力減小，傳動(dòng)能力下降，這時(shí)必須要重新張緊，以保證帶傳動(dòng)的正常工作。（1）調(diào)整中心距定期張緊裝置定期調(diào)整中心距，以達(dá)到重新張緊的目的。圖9-12（a）所示的滑道式適用于水平或接近水平布置的傳動(dòng)；圖9-12（b）所示的擺架式適用于垂直或接近垂直布置的傳動(dòng)。一般通過(guò)調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)中心距。

（a）滑道式

（b）擺架式

圖9-12帶的定期張緊裝置

單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)（2）采用張緊輪當(dāng)帶傳動(dòng)的中心距不可調(diào)整時(shí)，可采用張緊輪裝置。如圖9-14所示。張緊輪一般設(shè)置在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大輪處。若設(shè)置在外側(cè)時(shí)，則應(yīng)使其靠近小帶輪，這樣可以增加小帶輪的包角，提高帶的疲勞強(qiáng)度。圖9-14張緊輪裝置自動(dòng)張緊裝置自動(dòng)張緊將裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在浮動(dòng)擺架上，利用電動(dòng)機(jī)及擺架的自重張緊傳動(dòng)帶，通過(guò)載荷的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，如圖9-13所示。這種方法常用于小功率的傳動(dòng)。圖9-13帶的自動(dòng)張緊裝置單元9.1帶傳動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.

帶傳動(dòng)的安裝和維護(hù)（1）安裝帶輪時(shí)，兩帶輪軸線必須互相平行，其V型槽對(duì)稱面應(yīng)重合。否則會(huì)加速帶的磨損，甚至脫落，降低帶的使用壽命。（2）新帶使用前，最好預(yù)先拉緊一段時(shí)間后再使用。同組使用的V帶應(yīng)型號(hào)相同、長(zhǎng)度相等，不同廠家生產(chǎn)的V帶、新舊V帶不能同組使用。（3）安裝傳動(dòng)帶時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整中心距的方法來(lái)裝帶和張緊，不得強(qiáng)行將帶從帶輪上撬入或撬出。（4）應(yīng)定期對(duì)V帶進(jìn)行檢查，如果有一根松弛或損壞則應(yīng)全部更換新帶。（5）帶傳動(dòng)不需潤(rùn)滑，禁止往帶上加潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，及時(shí)清理帶輪槽內(nèi)及傳動(dòng)帶上的油污。（6）帶傳動(dòng)裝置的外面應(yīng)加防護(hù)罩，以保障操作人員安全。防止帶與酸、堿或油接觸而腐蝕傳動(dòng)帶。帶傳動(dòng)的工作溫度不應(yīng)超過(guò)60°，不宜在陽(yáng)光下暴曬。（7）如果帶傳動(dòng)裝置需閑置一段時(shí)間后再用，應(yīng)將傳動(dòng)帶放松。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)9.2.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.鏈傳動(dòng)的組成和類型如圖9-15所示，鏈傳動(dòng)是一種具有中間撓性件（鏈條）的嚙合傳動(dòng)，主要由主動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪2和中間撓性件（鏈條）3組成。鏈傳動(dòng)是通過(guò)鏈條的鏈節(jié)與鏈輪上的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)械傳動(dòng)。圖9-15鏈傳動(dòng)單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)按用途不同，鏈可分為三類：傳動(dòng)鏈，在各種機(jī)械傳動(dòng)裝置中用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；起重鏈，主要用在起重機(jī)械中提升重物；牽引鏈，在運(yùn)輸機(jī)械中驅(qū)動(dòng)輸送帶。傳動(dòng)鏈起重鏈牽引鏈單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)在機(jī)械傳動(dòng)裝置中，一般應(yīng)用較多的是傳動(dòng)鏈。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，傳動(dòng)鏈又有齒形鏈和滾子鏈兩種。齒形鏈?zhǔn)怯梢唤M帶有兩個(gè)齒的鏈板左右交錯(cuò)并列鉸接而成。齒形鏈板的兩外側(cè)為直邊，其夾角為60°或70°。齒楔角為60°的齒形鏈傳動(dòng)較易制造，應(yīng)用較廣。工作時(shí)鏈齒外側(cè)邊與鏈輪輪齒相嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。齒形鏈傳動(dòng)平穩(wěn)，承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，允許速度可高達(dá)40m/s，且噪音小，故又稱無(wú)聲鏈，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、價(jià)格高，多用于高速或精度要求高的場(chǎng)合，如汽車、磨床等。滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、套筒、銷軸和滾子組成。滾子與套筒、銷軸與套筒均為間隙配合而形成動(dòng)聯(lián)接，套筒與內(nèi)鏈板、銷軸與外鏈板間均是過(guò)盈配合而構(gòu)成內(nèi)、外鏈節(jié)。工程上常用的是滾子鏈，故我們以介紹滾子鏈為主。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)2.

鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用鏈傳動(dòng)主要特點(diǎn)：（1）鏈傳動(dòng)是具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)時(shí)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率（0.95~0.98）較高；（2）鏈傳動(dòng)不需要很大的初拉力，故對(duì)軸的壓力??；（3）傳動(dòng)中有一定的動(dòng)載荷和沖擊，噪音較大，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，適用于低速傳動(dòng)；

（4）能實(shí)現(xiàn)中心距較大的傳動(dòng)，比齒輪傳動(dòng)輕便得多，但不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低；（6）對(duì)工作條件要求較低，能在高溫、多油等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動(dòng)主要用于要求工作可靠，兩軸相距較遠(yuǎn)，不宜采用齒輪傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但不要求瞬時(shí)傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場(chǎng)合，如自行車、摩托車等。鏈傳動(dòng)還廣泛用于農(nóng)業(yè)、礦山、冶金、運(yùn)輸機(jī)械以及機(jī)床和輕工機(jī)械中。一般鏈傳動(dòng)的適用范圍為：傳遞功率P≤100kW，傳動(dòng)比i≤8，鏈速v≤15m/s。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)11.2.2鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)1.滾子鏈和鏈輪（1）滾子鏈的結(jié)構(gòu)滾子鏈如圖所示，滾子鏈由內(nèi)鏈板l、外鏈板2、銷軸3、套筒4及滾子5組成。滾子鏈的銷軸與外鏈板、套筒與內(nèi)鏈板分別用過(guò)盈配合連接；滾子與套筒、套筒與銷軸之間為間隙配合，構(gòu)成了鉸鏈連接，使鏈條成為中間撓性件。當(dāng)內(nèi)外鏈板相對(duì)撓曲時(shí)，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子活套在套筒上以減輕鏈輪齒廓的磨損。內(nèi)外鏈板均制成∞字形以使它的各個(gè)橫剖面具有接近等強(qiáng)度，同時(shí)也減輕了鏈條的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化(GB/T1243—2006)，分為A、B兩個(gè)系列。A系列用于重載高速和重要場(chǎng)合的傳動(dòng)，應(yīng)用廣泛。B系列用于一般傳動(dòng)。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)滾子鏈的主要參數(shù)：節(jié)距p：相鄰兩銷軸之間的距離。大小等于鏈號(hào)×25.4/16mm。節(jié)距越大，鏈的各部分尺寸相應(yīng)增大，承載能力越強(qiáng)，但重量也隨之增大。排距pt：多排鏈中每?jī)膳胖芯€之間的距離。多排鏈承載能力與排數(shù)成正比。鏈節(jié)數(shù)Lp：整條鏈所具有的鏈節(jié)總數(shù)，通常鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)。鏈條長(zhǎng)度L：L=pLp/1000，單位為m。雙排鏈當(dāng)傳遞功率較大時(shí)，可采用雙排鏈或多排鏈。其中雙排鏈用得比較多。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)滾子鏈接頭形式：（a）開口銷式：當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，且節(jié)距較大時(shí)，接頭采用開口銷固定；（b）彈簧夾式：當(dāng)節(jié)距較小，接頭采用彈簧片固定；（c）過(guò)渡鏈節(jié)：當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，接頭必須采用過(guò)渡鏈節(jié)連接。鏈節(jié)最好采用偶數(shù)。

（a）

用開口銷

（b）用彈簧卡

（c）用過(guò)渡鏈節(jié)圖9-18滾子鏈的接頭形式

單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)：套筒滾子鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)工廠生產(chǎn)。其基本參數(shù)和尺寸已在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定。滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1243—2006，分為A、B兩個(gè)系列，A系列用于重載高速和重要的傳動(dòng)，B系列用于一般傳動(dòng)，常用的是A系列。鏈號(hào)排數(shù)整鏈鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)滾子鏈的標(biāo)記方法為：例如：A系列滾子鏈，節(jié)距為19.05mm，雙排，鏈節(jié)數(shù)為100，其標(biāo)記方法為：

12A—2×100GB/T1243—2006

單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)（2）鏈輪鏈輪的主要參數(shù)為齒數(shù)z、節(jié)距p（與鏈節(jié)距相同）和分度圓直徑d。分度圓是指鏈輪上銷軸中心所處的被鏈條節(jié)距等分的圓，其直徑為圖9-20滾子鏈鏈輪的端面齒形目前最流行的齒形為三弧一直線齒形。當(dāng)選用這種齒形時(shí)，并用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工時(shí)，鏈輪齒形在零件圖上不畫出，只需注明鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸，如齒數(shù)z、節(jié)距p、配用鏈條滾子外徑di、分度圓直徑d、齒頂圓直徑da及齒根圓直徑df，并注明“齒形按3RGB/T1244—2006制造”。滾子鏈鏈輪及齒槽的主要參數(shù)和計(jì)算公式參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖11-23所示。小直徑鏈輪通常制成實(shí)心式，如圖9-21（a）所示；中等直徑的鏈輪可制成孔板式，如圖9-21（b）所示；直徑很大的鏈輪（d≥200mm）制成組合式，可將齒圈焊接到輪轂上，如圖9-21（c）所示；或采用螺栓連接，如圖9-21（d）所示。鏈輪輪轂部分的尺寸可參考帶輪。（a）

實(shí)心式

（b）

孔板式

（c）

組合式

（d）組合式圖9-21鏈輪結(jié)構(gòu)

鏈輪輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和良好的耐磨性，常用材料為中碳鋼（35＃、45＃鋼），不重要場(chǎng)合則用Q235A、Q275A鋼，高速重載時(shí)采用合金鋼，低速時(shí)大鏈輪可采用鑄鐵。由于小鏈輪的嚙合次數(shù)多，小鏈輪的材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪，并應(yīng)進(jìn)行熱處理。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)9.2.3鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性分析設(shè)主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2，則鏈的平均速度為：1.

鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析式中：

z1、z2—主、從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)；p—鏈節(jié)距（mm）；n1、n2—主、從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速（r/min）；v—鏈的平均速度（m/s）。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：圖9-22鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)上兩式求得的鏈和鏈傳動(dòng)比均為平均值。實(shí)際上鏈速和鏈傳動(dòng)比在每一瞬時(shí)都是變化的，而且是按每一鏈節(jié)的嚙合過(guò)程作周期性變化。在圖11-24中，假設(shè)鏈條的上邊始終處于水平位置，鉸鏈A已進(jìn)入嚙合。主動(dòng)輪以角速度ω1回轉(zhuǎn)，其圓周速度v1=d1ω1/2，將其分解為沿鏈條前進(jìn)方向的分速度v和使鏈條上下運(yùn)動(dòng)的垂直分速度vˊ，則v和vˊ的值分別為式中：

β—主動(dòng)輪上鉸鏈A的圓周速度方向與鏈條前進(jìn)方向的夾角。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)每一鏈節(jié)自嚙入鏈輪后，在隨鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)沿圓周方向送進(jìn)一個(gè)鏈節(jié)的過(guò)程中，每一鉸鏈轉(zhuǎn)過(guò)360°/z1。當(dāng)鉸鏈中心轉(zhuǎn)至鏈輪的垂直中心線位置時(shí)，其鏈速達(dá)最大值，vmax=v1=d1ω1/2；當(dāng)鉸鏈處于-180°/z1和+180°/z1時(shí)鏈速為最小，vmin=d1ω1/2cos

(180°/z1)。由此可知，鏈輪每送進(jìn)一個(gè)鏈節(jié)，其鏈速v經(jīng)歷“最小—最大—最小”的周期性變化。這種由于鏈條繞在鏈輪上形成多邊形嚙合傳動(dòng)而引起傳動(dòng)速度不均勻的現(xiàn)象，稱為多邊形效應(yīng)。此外，鏈條在垂直方向的分速度vˊ也作周期性變化，使鏈條上下抖動(dòng)。用同樣的方法對(duì)從動(dòng)輪進(jìn)行分析可知，從動(dòng)輪的角速度ω2是變化的，所以鏈速和鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比（i12=ω1/ω2）也是變化的。由上述分析可知，鏈傳動(dòng)工作時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊、引起附加的動(dòng)載荷，因此鏈傳動(dòng)不適用于高速傳動(dòng)。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)2.

鏈傳動(dòng)的失效形式鏈條的結(jié)構(gòu)比鏈輪要復(fù)雜，強(qiáng)度也不如鏈輪高，一般鏈傳動(dòng)的失效形式是鏈條的失效。（1）鏈條的疲勞破壞在鏈傳動(dòng)中，由于鏈條松邊和緊邊的拉力不等，在其反復(fù)作用下經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板、滾子、套筒等組件會(huì)發(fā)生疲勞破壞。在正常潤(rùn)滑條件下的閉式傳動(dòng)中，一般是鏈板首先發(fā)生疲勞斷裂，其疲勞強(qiáng)度成為限定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。（2）鏈條鉸鏈磨損鏈條與鏈輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，鏈條的各元件在工作過(guò)程中都會(huì)有不同程度的磨損，但主要磨損發(fā)生在鉸鏈的銷軸與套筒的承壓面上。磨損使鏈節(jié)變長(zhǎng)，容易產(chǎn)生跳齒和脫鏈，使傳動(dòng)失效。一般在開式傳動(dòng)或潤(rùn)滑不良的鏈傳動(dòng)中，極易產(chǎn)生磨損，降低鏈條壽命。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)（3）鏈條鉸鏈的膠合在潤(rùn)滑不良或鏈輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，鏈節(jié)嚙入時(shí)受到的沖擊能量增大，工作表面的溫度過(guò)高，銷軸和套筒間的潤(rùn)滑油膜被破壞而產(chǎn)生膠合。（4）鏈條的靜力拉斷在低速（v<0.6m/s），重載或嚴(yán)重過(guò)載的場(chǎng)合，當(dāng)載荷超過(guò)鏈條的靜力強(qiáng)度時(shí)導(dǎo)致鏈條被拉斷。（5）跳齒和脫鏈在鏈條鉸鏈磨損后鏈節(jié)會(huì)變長(zhǎng)，或者在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏈傳動(dòng)會(huì)發(fā)生跳齒和脫鏈的失效。單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)9.2.4鏈傳動(dòng)的布置、張緊及潤(rùn)滑1.

鏈傳動(dòng)的布置鏈傳動(dòng)的布置對(duì)傳動(dòng)的工作狀況和使用壽命有較大影響。按兩鏈輪中心連線位置不同，可分為水平布置、傾斜布置和垂直布置，如圖9-23所示。通常情況下鏈傳動(dòng)的兩軸線應(yīng)平行布置，兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，否則易引起脫鏈和不正常磨損。鏈條應(yīng)使主動(dòng)邊（緊邊）在上，從動(dòng)邊（松邊）在下，以免鏈松邊垂度過(guò)大與輪齒相干涉或緊、松邊相碰。如果兩鏈輪中心的連線不能布置在水平面上，其與水平面的夾角應(yīng)小于45°。盡量避免中心線垂直布置，以防止下鏈輪嚙合不良。

（a）水平布置

（b）傾斜布置

（c）垂直布置圖9-23鏈傳動(dòng)的張緊單元9.2鏈傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)2.

鏈傳動(dòng)的張緊鏈傳動(dòng)需適當(dāng)張緊，以免垂度過(guò)大而引起嚙合不良。一般情況下鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)成中心距可調(diào)整的形式，通過(guò)調(diào)整中心距來(lái)張緊鏈輪。也可采用張緊輪，如圖11-25所示。張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊，靠近小帶輪處。圖9-24鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑裝置3.鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑可緩和沖擊、減少摩擦、減輕磨損、延長(zhǎng)使用壽命。具體的潤(rùn)滑裝置見(jiàn)圖9-24。采用的潤(rùn)滑油要有較大的運(yùn)動(dòng)粘度和良好的油性，一般可選用L-AN32、L-AN46、L-AN68等油。潤(rùn)滑油應(yīng)加于松邊，以便潤(rùn)滑油滲入各運(yùn)動(dòng)接觸面。對(duì)于不便使用潤(rùn)滑油的場(chǎng)合，可用潤(rùn)滑脂，但應(yīng)定期涂抹，定期清洗鏈輪和鏈條。單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)9.3.1棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)工作原理和類型(a)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)

(b)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)圖9-26棘輪機(jī)構(gòu)（1）棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖9-26所示，棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪1、驅(qū)動(dòng)棘爪2、搖桿3、止動(dòng)棘爪4和機(jī)架等組成。片彈簧5用來(lái)使止動(dòng)棘爪和棘輪保持接觸。棘輪裝在軸上，用鍵與軸聯(lián)接在一起。搖桿和棘輪的回轉(zhuǎn)軸線重合。當(dāng)搖桿3逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪2插入棘輪1的齒槽中，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，而止動(dòng)棘爪4則在棘輪的齒背上滑過(guò)。當(dāng)搖桿3順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪2在棘輪的齒背上滑過(guò)，而止動(dòng)棘爪4則阻止棘輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使棘輪靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)搖桿連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪做單向的間歇運(yùn)動(dòng)。單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)（2）棘輪機(jī)構(gòu)的類型常用結(jié)構(gòu)一：齒式棘輪機(jī)構(gòu)

①單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)如圖所示，這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是搖桿正向擺動(dòng)時(shí)，棘爪驅(qū)動(dòng)棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過(guò)某一角度；搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止。②雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)都能使棘輪做同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)棘爪可做成鉤（稱為鉤頭雙動(dòng)式棘輪）或直頭（直頭雙動(dòng)式棘輪）。單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

③可變向棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)，可使棘輪做雙向間歇運(yùn)動(dòng)。圖（a）采用具有矩形齒的棘輪，其特點(diǎn)是當(dāng)棘爪1處于實(shí)線位置時(shí)，棘輪2做逆時(shí)針間歇運(yùn)動(dòng)；當(dāng)棘爪1處于虛線位置時(shí)，棘輪做順時(shí)針間歇運(yùn)動(dòng)。圖（b）采用回轉(zhuǎn)棘爪，當(dāng)棘爪1按圖示位置放置時(shí)，棘輪2將做逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；若將棘爪提起，并繞本身軸線轉(zhuǎn)180°后再插入棘輪齒槽時(shí)，棘輪將作順時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。（a）（b）單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)常用結(jié)構(gòu)二：摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪轉(zhuǎn)角是相鄰兩齒所夾中心角的倍數(shù)，即棘輪轉(zhuǎn)角是有級(jí)可調(diào)的。如果需要無(wú)級(jí)性改變轉(zhuǎn)角，可采用摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是通過(guò)棘爪和棘輪之間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)2.棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法（1）調(diào)節(jié)搖桿擺角的大小，控制棘輪的轉(zhuǎn)角圖9-30所示的棘輪機(jī)構(gòu)是利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪作間歇運(yùn)動(dòng)?？衫谜{(diào)節(jié)螺釘改變曲柄長(zhǎng)度r，以實(shí)現(xiàn)搖桿擺角大小的改變，從而控制棘輪的轉(zhuǎn)角。圖9-30牛頭刨床工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)單元9.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)（2）利用遮板調(diào)節(jié)棘輪的轉(zhuǎn)角如圖9-31所示，在棘輪的外面罩一遮板（遮板不隨棘輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)），改變遮板位置遮住部分棘齒，使棘爪行程的一部分在遮板上滑過(guò)，不與棘齒接觸，通過(guò)變更遮板的位置即可改變棘輪轉(zhuǎn)角的大小。