第5章常用機械傳動裝置5.1齒輪傳動

5.2蝸桿傳動

5.3帶傳動

5.4鏈傳動

復(fù)習思考題

5.1齒輪傳動

5.1.1概述

1.齒輪傳動的類型齒輪傳動(GearDrives)的類型很多,應(yīng)用廣泛。齒輪傳動的類型可根據(jù)兩齒輪軸線的相對位置、嚙合方式和齒向的不同來分類。

1)平行軸齒輪傳動平行軸齒輪傳動是用來傳遞兩平行軸之間轉(zhuǎn)動的齒輪傳動。輪齒均勻分布在圓柱體表面上的齒輪傳動,稱為圓柱齒輪傳動。

(1)直齒圓柱齒輪傳動。齒輪的輪齒走向與齒輪軸線相平行的齒輪,稱為直齒圓柱齒輪,又稱正齒輪或簡稱直齒輪。其中,輪齒排列在圓柱體外表面的稱為外齒輪,輪齒排列在圓柱體內(nèi)表面的稱為內(nèi)齒輪,輪齒排列在直線平板(相當于半徑無窮大的圓柱體)上的則稱為齒條。

直齒圓柱齒輪傳動又分為:①外嚙合齒輪傳動,為兩個外齒輪互相嚙合,兩齒輪的轉(zhuǎn)動方向相反,如圖5-1(a)所示。②內(nèi)嚙合齒輪傳動。一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪互相嚙合,兩齒輪的轉(zhuǎn)動方向相同,如圖5-1(b)所示。③齒輪齒條傳動。一個外齒輪與齒條互相嚙合,可將齒輪的圓周運動變?yōu)辇X條的直線移動,或?qū)⒅本€運動變?yōu)閳A周運動,如圖5-1(c)所示。

圖5-1直齒圓柱齒傳動

(2)斜齒圓柱齒輪傳動。齒輪的輪齒走向相對于齒輪軸線偏斜一定角度的圓柱齒輪,稱為斜齒圓柱齒輪,簡稱斜齒輪。斜齒輪也有外嚙合傳動、內(nèi)嚙合傳動和齒輪齒條傳動三種。一對軸線相平行的斜齒輪相嚙合,構(gòu)成平行軸斜齒輪傳動,如圖5-2所示。

圖

5-2斜齒圓柱齒輪傳動

(3)人字齒輪傳動。人字齒輪可以看做是由輪齒偏斜方向相反的兩個斜齒輪組成的,可制成整體式和拼合式,如圖5-3所示。

圖

5-3人字齒輪傳動

2)空間齒輪傳動用來傳遞兩不平行軸之間的轉(zhuǎn)動的齒輪傳動,稱為空間齒輪傳動。按照兩軸線的相對位置不同,又可將空間齒輪傳動分為兩類:

(1)傳遞兩相交軸之間的齒輪傳動。這種齒輪的輪齒排列在軸線相交的兩個圓錐體的表面上,故稱為圓錐齒輪。按其輪齒的形狀,可分為如下三種:①

直齒圓錐齒輪,如圖5-4(a)所示,這種錐齒輪應(yīng)用最為廣泛。

②斜齒圓錐齒輪,因不易制造,故很少應(yīng)用。③圓弧圓錐齒輪，如圖5-4(b)所示,這種齒輪可用在高速、重載的場合,但需用專門的機床加工。

圖5-4圓錐齒輪

(2)傳遞兩交錯軸之間的齒輪傳動。螺旋齒輪機構(gòu)常用于傳遞兩交錯軸之間的運動,如圖5－5所示。另外,按齒輪防護方式的不同,齒輪傳動又可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動。開式齒輪傳動適用于低速及不重要的場合,閉式齒輪傳動適用于高速及重要的場合。

圖

5-5螺旋齒輪

(2)傳遞兩交錯軸之間的齒輪傳動。螺旋齒輪機構(gòu)常用于傳遞兩交錯軸之間的運動,如圖5－5所示。另外,按齒輪防護方式的不同,齒輪傳動又可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動。開式齒輪傳動適用于低速及不重要的場合,閉式齒輪傳動適用于高速及重要的場合。

2.齒輪傳動的特點齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最廣泛的一種傳動形式。和其他傳動形式相比,齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力,具有工作可靠、保證定傳動比傳動、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等優(yōu)點。其主要缺點是制造及安裝精度要求較高,加工齒輪需要專用設(shè)備和刀具,成本較高,精度低時傳動的噪聲和振動較大,不宜用于兩軸間距離較大的傳動。

3.齒輪傳動的原理和速比

齒輪傳動是一種嚙合傳動。如圖5-6所示,當一對齒輪相互嚙合而工作時,主動齒輪1繞其軸線O1轉(zhuǎn)動時，其上輪齒(1,2,3,…)通過力F的作用逐個地推動從動齒輪2上的輪齒(1′,2′,3′,…),使從動齒輪繞其軸線O2轉(zhuǎn)動,從而將主動軸的運動和動力傳遞給從動軸。

圖

5-6齒輪傳動

對于圖5-6中的一對齒輪傳動,設(shè)主動齒輪的轉(zhuǎn)速為n1,齒數(shù)為z1,從動齒輪的轉(zhuǎn)速為n2,齒數(shù)為z2,則主動齒輪每分鐘轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為n1z1,從動齒輪每分鐘轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為n2z2。因為在兩齒輪嚙合傳動過程中,主動齒輪每轉(zhuǎn)過一個輪齒,從動輪相應(yīng)地也轉(zhuǎn)過一個輪齒,所以在每分鐘內(nèi)兩輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)相等,即n1zl=n2

z2

由此可得一對齒輪傳動的速比為

(5-1)

4.齒輪的精度國家標準GB/T10095.1-2001對各類齒輪的精度作了規(guī)定,精度等級由高到低依次為0～12,共13級。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳遞功率、圓周速度等合理確定齒輪的精度等級。對于一般用途的齒輪,其精度在6～9級范圍內(nèi)選取。

5.1.2漸開線齒廓

1.漸開線齒廓曲線齒輪傳動應(yīng)滿足傳動平穩(wěn)和具有足夠的承載能力這兩個基本要求。為使傳動平穩(wěn),要求傳動的速比必須恒定不變。否則,當主動輪以等角速度回轉(zhuǎn)時,從動輪的角速度將是變化的,因而會產(chǎn)生慣性力,引起沖擊和振動,甚至導(dǎo)致輪齒的損壞。當然,就轉(zhuǎn)過整個的周數(shù)而言,不論輪齒的齒廓形狀如何,齒輪傳動的速比是不變的,即與它們的齒數(shù)成反比。但若使其每一瞬間的速比都保持恒定不變,則必須選用適當?shù)凝X廓曲線。在理論上可以設(shè)計出許多種這樣的齒廓曲線,但是目前生產(chǎn)中應(yīng)用的只有漸開線、擺線和圓弧曲線齒廓。

2.漸開線的形成及特性如圖5-7(a)所示,在一個半徑為rb的圓盤的圓周上繞一根線繩,使其一端固定在圓盤的圓周上,另一端拴一支筆。拉緊線頭逐漸展開,這時筆尖在紙上畫出一條曲線,這條曲線就稱為漸開線,漸開線齒輪的每個輪齒兩側(cè)都是一對反向漸開線的一段,如圖5-7(b)所示。此時,我們稱這個圓盤的圓周為基圓,則基圓半徑為rb。線繩在展開過程中始終與基圓相切,任取一位置K,這時線繩與基圓相切于N點,即N點為切點,所以KN垂直于基圓半徑ON。圖

5-7漸開線的形成

從漸開線的形成過程可以看出,它具有如下主要特性:

(1)弧長AN等于線段KN的長度。

(2)漸開線上任意一點K的法線必與基圓相切。圖5-7(a)中線段KN是漸開線上K點的法線,即基圓的切線必為漸開線上某點的法線。

(3)漸開線的形狀取決于基圓的大小。同一基圓上的漸開線形狀完全相同,由圖5-8可見,基圓半徑越小,漸開線越彎曲;基圓半徑越大,漸開線越平直,當基圓半徑趨于無窮大時,漸開線就變成直線。故齒條可看做是基圓半徑為無窮大時的齒輪。

(4)漸開線是從基圓開始向外逐漸展開的,所以基圓內(nèi)無漸開線。圖

5-8基圓大小對漸開線形狀的影響

3.漸開線齒廓的壓力角

所謂壓力角，是指漸開線齒廓上任意一點K的正壓力方向線與該點的速度方向之間所夾的銳角,稱為該點的壓力角,用αK表示。圖5-9中,有△ONK中有

(5-2)

圖

5-9漸開線齒廓的壓力角

圖

5-10輪齒嚙合特點

4.漸開線齒廓的嚙合特點一對漸開線齒廓在嚙合過程中有下列特點。

1)滿足定傳動比要求如圖5-10所示,在△O1N1P和△O2N2P中,根據(jù)相似三角形的性質(zhì),

可得出如下結(jié)論:

由此可以導(dǎo)出兩漸開線齒輪傳動的瞬時速比等于兩齒輪基圓半徑的反比。當一對漸開線齒輪制成后,兩輪的基圓半徑已經(jīng)確定,所以一對漸開線齒輪傳動的瞬時速比為一常數(shù),即能保證瞬時速比恒定。

3)漸開線齒廓間正壓力方向恒定不變?nèi)鐖D5-10所示,當一對漸開線齒輪嚙合時,嚙合點一定沿著兩輪基圓的內(nèi)公切線移動。由于兩基圓同側(cè)內(nèi)公切線只有一條,由漸開線的性質(zhì)可知,漸開線上任一點的法線恒與基圓相切,而齒廓之間傳遞的正壓力一定沿著公法線的方向。嚙合線、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線、正壓力方向線四線重合,因此,漸開線齒廓間正壓力方向恒定不變,從而使傳動平穩(wěn),這是漸開線齒輪傳動的又一個重要優(yōu)點。

5.1.3直齒圓柱齒輪傳動

1.直齒圓柱齒輪各部分名稱及主要參數(shù)如圖5-11所示,漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱及幾何關(guān)系如下:

(1)齒數(shù)(TeethNumber)：在齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒輪的齒數(shù),用z表示。

(2)齒頂圓(AddendumCircle)：過齒輪頂端的圓稱為齒頂圓,齒頂圓半徑用ra表示。

(3)齒厚(Thickness)、齒槽寬(SpaceWidth)和齒距(CircularPitch):在任一圓上量得的同一輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長稱為齒厚,用sk表示;在任一圓上量得的齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長稱為齒槽寬,用ek表示;在任一圓上量得的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長稱為齒距,用pk表示,顯然有

pk=sk+ek

(5-3)

(4)齒根圓(DedendumCircle):過齒輪槽底的圓稱為齒根圓,齒根圓半徑用rf表示。圖

5-11齒輪各部分尺寸和符號

(5)分度圓(StandardPitchCircle)和模數(shù)(Module):為確定一個齒輪各部分的幾何尺寸,在齒輪上選擇一個圓作為計算的基準,該圓稱為分度圓。分度圓上對應(yīng)的各參數(shù)分別用r,d,s,e和p表示。而且p=s+e,對于標準齒輪有s=e。由于分度圓的周長=πd=zp,于是得式中,π是無理數(shù),給齒輪設(shè)計、制造和檢測帶來麻煩。為此,國家標準對p/π進行了有理化,并稱為模數(shù),用m表示,單位為mm,即m=p/π,從而

d=mz

(5-4)圖

5-12不同模數(shù)齒輪的比較

表5-1標準模數(shù)系列

(6)壓力角(PressureAngle):由漸開線的特性可知,漸開線上各點的壓力角是不相等的。分度圓上的壓力角用α表示,我國規(guī)定α=20°(某些場合:α=14.5°,15°,22.5°,25°)。齒廓曲線是漸開線上壓力角為20°左右的一段漸開線,而不是任意的漸開線段。由漸開線上K點壓力角的定義可得分度圓上的壓力角為(5-5)由漸開線的特性可知,漸開線的形狀由基圓決定,所以α是決定漸開線齒廓形狀的又一個基本參數(shù)。因此,分度圓就是齒輪上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。

(7)齒頂高(Addendum):齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒頂高,ha=h*am。其中,h*a是齒頂高系數(shù)。

(8)齒根高(Dedendum):齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒根高,hf=(h*a+c*)m。其中,h*a是齒頂高系數(shù),c*是頂隙系數(shù)。

(9)全齒高(WholeDepth):齒根圓與齒頂圓之間的徑向距離稱為全齒高,h=ha+hf=(2h*a+c*)m。

于是得齒頂圓直徑和齒根圓直徑的計算公式為

標準正常齒制:h*a=1,c*=0.25。標準短齒制:h*a=0.8,c*=0.3。我們將模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)均定為標準值,且分度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪稱為標準齒輪(StandardSpurGear)。對于標準齒輪有

2.幾何尺寸的計算現(xiàn)將外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式列于表5-2。

表5-2外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式

3.標準直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件

1)正確的嚙合條件一對標準直齒圓柱齒輪,只有當兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等,且等于標準值時才能正確嚙合。也就是當m1=m2=m,α1=α2=20°時才能正確嚙合。相嚙合的一對標準漸開線圓柱齒輪,因考慮輪齒的熱變形、潤滑和裝配等原因,在齒槽與齒厚的齒廓間留有一定的齒側(cè)間隙,稱為側(cè)隙。側(cè)隙的大小由齒厚制造公差保證,如果正確安裝,在理論上無齒側(cè)間隙存在。將兩標準齒輪安裝成分度圓正好相切,側(cè)隙為零時的中心距稱為標準中心距,用a表示，即(5-6)

2)連續(xù)傳動條件當齒輪嚙合傳動時,在前一對輪齒即將脫離嚙合的瞬間,后一對輪齒必須進入嚙合。否則,傳動就會出現(xiàn)中斷現(xiàn)象,發(fā)生沖擊,無法保持傳動的連續(xù)平穩(wěn)性。為了保證傳動平穩(wěn)地進行,就要求一對齒輪在任一瞬時必須有一對或一對以上的輪齒處于嚙合狀態(tài)。對于標準齒輪,一般都能滿足這一連續(xù)傳動的條件。

而且,相嚙合的齒數(shù)越多,傳動的連續(xù)平穩(wěn)性就越好。

圖

5-13輪齒的根切

3)避免根切和干涉的條件用范成法加工齒數(shù)較少的齒輪時,輪齒齒根部分往往被刀具多切去一部分,如圖5-13中的陰影部分所示,這種現(xiàn)象稱為根切(Undercutting)。根切后的齒輪不僅強度降低,而且不能滿足連續(xù)傳動的條件。仿形法銑齒加工的齒輪,雖然能避免加工時產(chǎn)生根切現(xiàn)象,但在齒輪嚙合時,輪齒根部將與相嚙合齒輪的頂部相抵觸,兩輪輪齒相互卡住,發(fā)生干涉。根切和干涉現(xiàn)象都必須避免。對標準直齒圓柱齒輪,避免根切和干涉的條件是:齒輪的齒數(shù)必須大于或等于17,即

z≥175.1.4斜齒圓柱齒輪傳動的特點及應(yīng)用假想將一個直齒圓柱齒輪的輪齒沿軸線扭轉(zhuǎn)一個角度,便得到斜齒圓柱齒輪(HelicalGear),其輪齒形狀的變化如圖5-14所示。

圖

5-14斜齒與直齒的比較

實際上,斜齒圓柱齒輪的輪齒是按螺旋線的形式分布在圓柱體上的,分度圓柱上的螺旋線和齒輪軸線方向的夾角稱為斜齒圓柱齒輪的螺旋角。圖5-15是一斜齒圓柱齒輪沿分度圓柱面的展開圖,其中帶剖面線部分表示齒厚,空白部分表示齒槽,β為齒輪的螺旋角。β角愈大,則輪齒傾斜愈厲害;當β=0時,就變成直齒圓柱齒輪。所以,螺旋角β是斜齒圓柱齒輪的一個重要參數(shù)。

圖

5-15斜齒圓柱齒輪沿分度圓柱面的展開圖

直齒圓柱齒輪在嚙合傳動過程中,每一瞬時,輪齒齒面上的接觸線都是平行于軸線的直線(見圖5-16(a))。因此,在嚙合開始或終了時,一對嚙合的輪齒是沿著整個齒寬突然開始嚙合或突然脫離嚙合的,故傳動的平穩(wěn)性差。斜齒圓柱齒輪在嚙合傳動過程中,輪齒的接觸線都是與其軸線不平行的斜線(見圖5-16(b)),從嚙合開始時起,接觸線長度由零逐漸增大,到某一位置后又逐漸減小,直至脫離嚙合。因此,輪齒受力也是逐漸增加或逐漸減小的,所以斜齒輪傳動較為平穩(wěn)。

圖

5-16輪齒接觸線

由圖5-16還可看出,斜齒圓柱齒輪上每一個輪齒參加嚙合的周期比直齒圓柱齒輪的嚙合周期長。因此,在斜齒圓柱齒輪傳動中,同時嚙合的齒的對數(shù)較多,從而使傳動更為平穩(wěn),承載能力也大為提高。總之,斜齒圓柱齒輪傳動的平穩(wěn)性和承載能力都高于直齒圓柱齒輪傳動,所以它適用于高速和重載傳動的場合。但斜齒圓柱齒輪承受載荷時會產(chǎn)生附加的軸向分力,而且螺旋角愈大,軸向分力也愈大,這是不利的方面。改用人字齒輪可以消除附加軸向力,但人字齒輪加工難度大。

5.1.5圓錐齒輪傳動的特點及應(yīng)用

圓錐齒輪傳動用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力,兩軸的交角可以是任意的,通常是90°。錐齒輪有直齒、斜齒和曲齒三種形狀的輪齒,直齒圓錐齒輪由于其設(shè)計、制造和安裝均較為方便,因此應(yīng)用最廣泛。圓柱齒輪的輪齒是均勻分布在圓柱體上的,而圓錐齒輪的輪齒是均勻分布在圓錐體上的,且輪齒向錐頂方向逐漸縮小,如圖5-17所示。

圖

5-17圓錐齒輪

5.2蝸桿傳動

5.2.1蝸桿傳動原理及其速比的計算蝸桿傳動(WormDrives)是一種傳遞空間交錯軸間運動和動力的機構(gòu),它們的軸線通常在空間交錯成90°角,主要由蝸桿(Worm)和蝸輪(WormGear)組成,如圖5－18所示。

普通蝸桿是一個具有梯形螺紋的螺桿。與螺桿相同,其螺紋有左旋、右旋和單頭、多頭之分。常用蝸輪是在一個沿齒寬方向具有弧形輪緣的斜齒輪。一對相嚙合的蝸桿傳動,其蝸桿、蝸輪輪齒的旋向相同,且螺旋角之和為90°,即β1+β2=90°(β1為蝸桿螺旋角,β2為蝸輪螺旋角)。

圖5－18蝸桿傳動蝸桿傳動以蝸桿為主動件,蝸輪為從動件。設(shè)蝸桿頭數(shù)為z1,通常取z1=1,2,4,蝸桿頭數(shù)過多時不易加工,蝸輪齒數(shù)為z2,通常取z2=27～80。當蝸桿轉(zhuǎn)動一周時,蝸輪轉(zhuǎn)過z1個齒,即轉(zhuǎn)過z1/z2圈。當蝸桿轉(zhuǎn)速為n1時,蝸輪的轉(zhuǎn)速為n2=n1z1/z2。所以蝸桿傳動的速比應(yīng)為(5-7)蝸桿傳動中,蝸輪的轉(zhuǎn)向可用左右手螺旋定則判斷:首先根據(jù)蝸桿的旋向,確定判別法則，左旋用左手法則,右旋用右手法則,四指沿蝸桿運動方向,拇指的反向就是蝸輪圓周速度方向(轉(zhuǎn)向)。

5.2.2蝸桿傳動的主要特點

(1)傳動比大,機構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)較少,由式(5-7)可知,蝸桿傳動能獲得較大的傳動比,因此,單級蝸桿傳動所得到的速比要比齒輪傳動大得多。一般為i=5～80,在分度機構(gòu)中，i可達1000以上,而且結(jié)構(gòu)很緊湊。

(2)傳動平穩(wěn),噪聲低。由于蝸桿的輪齒沿螺旋線連續(xù)分布,因此,它與蝸輪的嚙合是連續(xù)的,傳動平穩(wěn)。

(3)有自鎖作用。如果蝸桿的螺紋升角較小,只能蝸桿驅(qū)動蝸輪,蝸輪卻不能驅(qū)動蝸桿,這種現(xiàn)象稱為自鎖。在圖5-19所示的簡易起重設(shè)備中,應(yīng)用了蝸桿傳動的自鎖性能。當加力于蝸桿使之轉(zhuǎn)動時,重物就被提升;當蝸桿停止加力時,重物也不因自重而下落。

圖

5-19蝸桿的自鎖作用

蝸桿傳動的主要缺點如下:

(1)輪齒間相對滑動速度較大,易發(fā)生齒面磨損和膠合,效率低。蝸桿傳動工作時,因蝸桿與蝸輪的齒面之間存在著劇烈的滑動摩擦,所以易發(fā)生齒面磨損和發(fā)熱,傳動效率較低(一般η=0.5～0.9,對具有自鎖性的傳動：η=0.4～0.5)。由于蝸桿傳動存在這一缺點,故其傳動的功率不宜太大(50kW以下)。

(2)成本較高。為了減磨,蝸輪通常用減磨材料(銅合金、鋁合金)制造,提高了蝸桿傳動的成本。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展和新型蝸桿傳動技術(shù)的不斷出現(xiàn),蝸桿傳動的優(yōu)點得到進一步的發(fā)揚,而其缺點得到較好的克服。因此,蝸桿傳動已普遍應(yīng)用于各類運動與動力傳動裝置中。5.3帶

傳

動

5.3.1帶傳動的工作原理及其速比

1.帶傳動的組成帶傳動(BeltDrives)是一種常用的機械傳動裝置。它由固聯(lián)于主動軸上的主動帶輪1、固聯(lián)于從動軸上的從動帶輪3和張緊在兩輪上閉合的柔性傳動帶2組成，如圖5-20所示。

圖

5-20摩擦帶傳動的工作原理

2.帶傳動的工作原理

帶傳動按傳動原理的不同可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。摩擦型帶傳動依靠帶的張緊作用,使帶與帶輪互相壓緊,從而使帶與兩輪的接觸面產(chǎn)生摩擦力。當主動輪轉(zhuǎn)動時,由于帶和帶輪間存在摩擦力,因此便拖動從動帶輪一起轉(zhuǎn)動,并傳遞動力,如平帶和三角帶傳動。嚙合型帶傳動的原理是當主動帶輪轉(zhuǎn)動時,由于帶和帶輪間的嚙合,因此便拖動從動帶輪一起轉(zhuǎn)動,并傳遞動力,如同步帶傳動。

3.帶傳動的速比對于帶傳動,如果不考慮帶的彈性變形,并假定帶在帶輪上不發(fā)生滑動,那么,主、從動帶輪的圓周速度是相等的,即

若以D1、D2分別表示主、從動帶輪的直徑,則

根據(jù)速比的定義,可得帶傳動的速比公式為

(5-8)式(5-8)表明,帶傳動中的兩輪轉(zhuǎn)速與帶輪直徑成反比。

5.3.2帶傳動的類型

1.平帶傳動平帶(見圖5-21(a))由多層膠帆布構(gòu)成,其橫截面為扁平矩形,工作面是與輪緣相接觸的環(huán)形內(nèi)表面。平帶傳動結(jié)構(gòu)簡單,帶輪也容易制造,在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。

圖

5-21傳動帶的類型

2.三角帶傳動三角帶的橫截面為等腰梯形(見圖5-21(b)),其工作面是與帶輪輪槽接觸的帶的兩側(cè)面。在一般機械傳動中,應(yīng)用最廣的帶傳動是三角帶傳動,在同樣的張緊力下,三角帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。

3.圓帶傳動圓帶截面為圓形,應(yīng)用較少(見圖5-21(c))。

4.多楔帶傳動多楔帶相當于由多條三角帶組合而成,工作面是帶楔的側(cè)面(見圖5-21(d))。多楔帶傳動兼有平帶傳動和三角帶傳動的優(yōu)點,柔韌性好、摩擦阻力大,主要用于傳遞大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。

5.同步帶傳動

同步帶是帶齒的環(huán)形帶(見圖5-21(e)),與之相配合的帶輪工作表面也有相應(yīng)的輪齒。同步帶傳動是一種嚙合傳動,其優(yōu)點是:無滑動,既能緩沖、吸振,又能使主動帶輪和從動帶輪圓周速度同步,保證固定的傳動比;帶的柔韌性好,所用帶輪直徑較小。但對制造與安裝精度要求高,成本也較高。5.3.3帶傳動的特點與應(yīng)用帶傳動的主要優(yōu)點如下：

(1)帶具有良好的彈性,可以緩沖、吸振,尤其三角帶沒有接頭,傳動平穩(wěn),噪聲小。

(2)適用于兩軸中心距較大的傳動。

(3)當機器過載時,帶就會在帶輪上打滑,能起到對機器的過載保護作用。

(4)結(jié)構(gòu)簡單,制造與維護方便,成本低。

帶傳動的主要缺點如下：

(1)外廓尺寸較大,不緊湊。

(2)由于帶的彈性滑動,不能保證準確的傳動比。

(3)傳動效率較低,帶的壽命較短。

(4)需要定期張緊。根據(jù)上述特點,帶傳動多用于兩軸中心距較大,傳動比要求不嚴格的機械中。一般帶傳動的傳動比不超過5,傳遞的功率為50～100kW,帶速為5～25m／s,傳動效率為0.92～0.97。5.3.4三角帶的結(jié)構(gòu)與型號

1.三角帶的結(jié)構(gòu)普通三角帶橫截面的結(jié)構(gòu)如圖5-22所示。三角帶一般由包布層(涂膠帆布)、拉伸層、強力層和壓縮層構(gòu)成。三角帶的工作拉力主要由強力層承擔,強力層又分為膠簾布芯結(jié)構(gòu)(見圖5-22(a))和繩芯結(jié)構(gòu)(見圖5-22(b))。當帶張緊在帶輪上時,頂層膠受拉而伸長,故稱拉伸層;底層膠受壓縮短,故稱壓縮層。包布層用橡膠帆布制成,用于保護三角帶;拉伸層和壓縮層均由橡膠制成;其中簾布芯結(jié)構(gòu)的三角帶,制造方便、抗拉強度好;而繩芯結(jié)構(gòu)的三角帶,柔韌性好、抗彎強度高,適用于帶輪直徑小、

轉(zhuǎn)速較高的場合。圖

5-22三角帶的結(jié)構(gòu)

2.三角帶的型號

三角帶的型號按橫截面尺寸大小分成七種型號:O、A、B、C、D、E、F。對于不同的型號,其截面尺寸和公稱長度(內(nèi)周長)不相同。5.3.5帶傳動的張緊帶在運轉(zhuǎn)一定時間后會松弛,為了保證帶傳動能正常工作,必須重新張緊。常見的張緊裝置有定期張緊裝置、自動張緊裝置和張緊輪張緊裝置。

1.定期張緊裝置

定期張緊裝置采用定期改變中心距的方法,使張緊力達到要求,如圖5-23所示。

圖

5-23定期張緊

2.自動張緊裝置自動張緊裝置采用電動機自重自動保持張緊,如圖5-24所示。

圖

5-24自動張緊

3.張緊輪張緊裝置

張緊輪一般放在松邊的內(nèi)側(cè),使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應(yīng)盡量靠近大輪,以免影響小帶輪上的包角,如圖5-25所示。

圖

5-25張緊輪張緊

5.4鏈

傳

動5.4.1鏈傳動的工作原理及其速比鏈傳動(ChainDrives)由主、從動鏈輪(ChainWheel)和閉合的撓性鏈條(ChainCutterBar)組成,如圖5-26所示,依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。因此,鏈傳動屬于有中間撓性件的嚙合傳動。

圖

5-26鏈傳動的工作原理

鏈傳動中,設(shè)主動鏈輪的齒數(shù)為z1,從動鏈輪的齒數(shù)為z2。主動鏈輪每轉(zhuǎn)過一個齒,鏈條就移動一個鏈節(jié),而從動鏈輪也就被