精品課程《機械常識》學(xué)習(xí)任務(wù)常用機械傳動機構(gòu)

一臺完整的機器一般由動力部分、執(zhí)行部分和傳動部分所組成。動力部分為機器提供動力源，應(yīng)用最多的是交流電動機，其轉(zhuǎn)速約為3000、1500、1000、750(r/min)等幾種。而各種機器工作需要的轉(zhuǎn)速是多種多樣的，其運動形式也有旋轉(zhuǎn)式、往復(fù)式等多種。執(zhí)行部分是直接完成生產(chǎn)所需的工藝動作的部分，它的結(jié)構(gòu)形式完全取決于機械本身的用途(例如壓片機中的轉(zhuǎn)盤及沖模)。一部機器可能有一個執(zhí)行部分或多個執(zhí)行部分。傳動部分是將動力部分的功率和運動傳遞到執(zhí)行部分的中間環(huán)節(jié)。例如把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，把連續(xù)運動變?yōu)殚g歇運動，把高轉(zhuǎn)速變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速，把小轉(zhuǎn)矩變?yōu)榇筠D(zhuǎn)矩等。

按工作原理可將傳動分為機械傳動、液力傳動、電力傳動和磁力傳動等。其中機械傳動最為常見。按照傳動原理，機械傳動可分為摩擦傳動、嚙合傳動和推動三大類：摩擦傳動是依靠構(gòu)件接觸面的摩擦力來傳遞動力和運動的，如帶傳動、摩擦輪傳動。嚙合傳動是依靠構(gòu)件間的相互嚙合來傳遞動力和運動的，如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等。推動系統(tǒng)主要是螺旋推動機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)及組合機構(gòu)（齒輪-連桿、齒輪-凸輪、液壓連桿機構(gòu)等）。4.1帶傳動組成：

帶的類型：帶傳動組成1―主動輪；2―從動輪；3―傳動帶帶的類型帶傳動有以下特點：①由于帶具有彈性與撓性，故可緩和沖擊與振動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音??；②可用于兩軸中心距較大的傳動；③由于它是靠摩擦力來傳遞運動的，當機器過載時，帶在帶輪上打滑，故能防止機器其他零件的破壞；④結(jié)構(gòu)簡單，便于維修；⑤帶傳動在正常工作時有滑動現(xiàn)象，它不能保證準確的傳動比。另外，由于帶摩擦起電，不宜用在有爆炸危險的地方；⑥帶傳動的效率較低(與齒輪傳動比較)，約為87%~98%。通常V形帶用于功率小于100kw、帶速5~30m/s、傳動比i≤7（少數(shù)可達10）、傳動比要求不十分準確的中小功率傳動。帶傳動的失效形式①打滑由于過載，帶在帶輪上打滑而不能正常轉(zhuǎn)動。②帶的疲勞破壞帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，當應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達到一定值時，帶將發(fā)生疲勞破壞，如脫層、撕裂和拉斷。V形帶的布置、使用和維修

帶傳動的張緊裝置1―電動機；2―固定螺栓；3―導(dǎo)軌；4―調(diào)整螺栓；5―擺動機座；6―小軸；7―張緊輪同步齒形帶傳動它有如下特點：①平均傳動比準確；②帶的初拉力較小，軸和軸承上所受的載荷較??；③由于帶薄而輕，強力層強度高，故帶速可達40m/s，傳動比可達10，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率可達200kw，因而應(yīng)用日益廣泛；④效率較高，約為0.98；⑤帶及帶輪價格較高，對制造安裝要求高。同步齒形帶常用于要求傳動比準確的中小功率傳動中，其傳動能力取決于帶的強度。齒形帶傳動1―節(jié)線；2―節(jié)圓4.2鏈傳動鏈傳動組成：鏈傳動1―主動鏈輪；2―從動鏈輪；3―鏈條鏈傳動的特點如下：①嚙合傳動與帶傳動相比，摩擦損耗小，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，且能保持準確的平均傳動比；②因有鏈條作中間撓性構(gòu)件，與齒輪傳動相比，具有能吸振緩沖并能適用于較大中心距傳動；③傳遞運動的速度不宜過高，只能在中、低速下工作，瞬時傳動比不均勻，有沖擊噪聲。通常，鏈傳動的傳動比i≤8；中心距a≤5~6m；傳遞功率P≤100Kw；圓周速度υ≤l5m/s；傳動效率約為，閉式η=0.95~0.98，開式η=0.9~0.93。鏈傳動的失效形式鏈輪比鏈條的強度高、工作壽命長，故設(shè)計時主要應(yīng)考慮鏈條的失效。鏈傳動的主要失效形式有以下幾種。①鏈條疲勞損壞②鏈條鉸鏈磨損③多次沖擊破壞④膠合⑤靜力拉斷鏈傳動的布置和張緊裝置1、鏈傳動的布置

鏈傳動的布置2、鏈傳動的張緊①增大兩輪中心距；②用張緊裝置張緊，如圖4-6所示，張緊輪直徑稍小于小鏈輪直徑，并置于松邊靠近小鏈輪。

鏈的張緊裝置(a)靠掛重自動張緊；(b)靠彈簧自動張緊；(c)靠螺栓調(diào)節(jié)的托板張緊4.3齒輪傳動

漸開線齒廓

齒輪機構(gòu)的類型直齒圓柱齒輪1、直齒圓柱齒輪各部分的名稱及符號2、直齒圓柱齒輪的模數(shù)分度圓上的周節(jié)p對π的比值稱為模數(shù)，用m(mm)表示，即模數(shù)是齒輪幾何尺寸計算的基礎(chǔ)。顯然，m越大，則p越大，輪齒就越大，輪齒的抗彎曲能力也越高，所以模數(shù)m又是輪齒抗彎能力的重要標志。圖4-9所示為不同模數(shù)的齒形大小。

齒輪各部分名稱及符號

不同模數(shù)的齒形齒輪輪齒的失效形式齒輪最重要的部分為輪齒。它的失效形式主要有以下幾種。（1）輪齒折斷（2）齒面磨損（3）齒面點蝕（4）齒面膠合

齒面磨損圖

輪齒齒面點蝕

齒面膠合齒輪材料常用的是鍛鋼，其次是鑄鋼、鑄鐵，在特殊情況下采用有色金屬、粉末冶金制品及工程塑料。齒輪的結(jié)構(gòu)

齒輪軸

圓柱齒輪4.4蝸桿傳動蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的(圖4-15)，用于傳遞交錯軸之間的運動和動力，通常兩軸交錯角為90°。在一般蝸桿傳動中，都是以蝸桿為主動件。蝸桿傳動具有以下特點。①傳動比大，且準確。通常稱蝸桿的螺旋線數(shù)為螺桿的頭數(shù)，若蝸桿頭數(shù)為z1，蝸輪齒數(shù)為z2，則蝸桿傳動的傳動比為通常蝸桿頭數(shù)很少(z1=1~4)，蝸輪齒數(shù)很多(z2=30~80)，所以蝸桿傳動可獲得很大的傳動比而使機構(gòu)比較緊湊。單級蝸桿傳動的傳動比i≤100~300；傳遞動力時常用i=5~83。

蝸桿傳動②傳動平穩(wěn)、無噪聲。因蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時嚙合的齒對較多。③可以實現(xiàn)自鎖。④傳動效率比較低。⑤因嚙合處有較大的滑動速度，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦磨損，引起發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，所以蝸輪一般常用青銅等貴重金屬制造。由于普通蝸桿傳動效率較低，所以一般只適用于傳遞功率值在50~60kW以下的場合。4.5平面連桿機構(gòu)

機構(gòu)都是由構(gòu)件組合而成的，其中每個構(gòu)件都以一定的方式至少與另一個構(gòu)件相聯(lián)接，這種聯(lián)接既使兩個構(gòu)件直接接觸，又使兩構(gòu)件能產(chǎn)生一定的相對運動。每兩個構(gòu)件間的這種直接接觸所形成的可動聯(lián)接稱為運動副。構(gòu)成運動副的兩個構(gòu)件間的接觸不外乎點、線、面3種形式。面與面相接觸的運動副在承受載荷方面與點、線相接觸的運動副相比，其接觸部分的壓強較低，故面接觸的運動副稱為低副，而點、線接觸的運動副稱為高副，高副比低副易磨損。

構(gòu)成運動副的兩構(gòu)件之間的相對運動，若為平面運動則稱為平面運動副，若為空間運動則稱為空間運動副。兩構(gòu)件之間只作相對轉(zhuǎn)動的運動副稱為轉(zhuǎn)動副或回轉(zhuǎn)副，兩構(gòu)件之間只作相對移動的運動副，則稱為移動副。連桿機構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接所組成。在連桿機構(gòu)中，若各運動構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運動，則稱為平面連桿機構(gòu)；若各運動構(gòu)件不都在相互平行的平面內(nèi)運動，則稱為空間連桿機構(gòu)。由于平面連桿機構(gòu)較空間連桿機構(gòu)應(yīng)用更為廣泛，故本節(jié)著重介紹平面連桿機構(gòu)。平面四桿機構(gòu)的基本形式所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)，如圖所示在鉸鏈四桿機構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動，可將四桿機構(gòu)分為3種基本型式。（1）曲柄搖桿機構(gòu)

鉸接四桿機構(gòu)顎式粉碎機構(gòu)攪拌器機構(gòu)（2）雙曲柄機構(gòu)（3）雙搖桿機構(gòu)

雙曲柄機構(gòu)

慣性篩機構(gòu)

平行四邊形機構(gòu)

機車車輪聯(lián)動機構(gòu)

鶴式起重機機構(gòu)及其運動簡圖

平面四桿機構(gòu)的演化除了上述三種鉸鏈四桿機構(gòu)外，在工程實際中還廣泛應(yīng)用著其它類型的四桿機構(gòu)。這些四桿機構(gòu)都可以看作是由鉸鏈四桿機構(gòu)通過下述不同方法演化而來的。（1）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副

曲柄滑塊機構(gòu)（2）選取不同構(gòu)件為機架自動送盒機構(gòu)

鉸鏈四桿機構(gòu)

含有一個移動副的四桿機構(gòu)（3）變換構(gòu)件的形態(tài)（4）擴大轉(zhuǎn)動副的尺寸

擺動導(dǎo)桿機構(gòu)

偏心輪機構(gòu)單沖壓片機上沖運動機構(gòu)平面連桿機構(gòu)的特點①連桿機構(gòu)中構(gòu)件間以低副相連，低副兩元素為面接觸，在承受同樣載荷的條件下壓強較低，因而可用來傳遞較大的動力。又由于低副元素的幾何形狀比較簡單(如平面、圓柱面)，故容易加工。②構(gòu)件運動形式具有多樣性。

連桿曲線③在主動件運動規(guī)律不變的情況下，要改變連桿機構(gòu)各構(gòu)件的相對尺寸，就可以使從動件實現(xiàn)不同的運動規(guī)律和運動要求。④連桿曲線具有多樣性。⑤在連桿機構(gòu)的運動過程中，一些構(gòu)件(如連桿的質(zhì)心在作變速運動，由此產(chǎn)生的慣性力不好平衡，因而會增加機構(gòu)的動載荷，使機構(gòu)產(chǎn)生強迫振動。所以連桿機構(gòu)一般不適于用在高速場合。⑥連桿機構(gòu)中運動的傳遞要經(jīng)過中間構(gòu)件，而各構(gòu)件的尺寸不可能做得絕對準確，再加上運動副間的間隙，故運動傳遞的累積誤差比較大。4.6凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的組成凸輪機構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過高副接觸帶動從動件實現(xiàn)預(yù)期運動規(guī)律的一種高副機構(gòu)。它廣泛地應(yīng)用于各種機械，特別是自動機械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。配氣機構(gòu)1―凸輪；2―氣閥；3―套筒

進刀機構(gòu)1―凸輪；2―從動件；3―刀架凸輪的類型1、按照凸輪的形狀分(1)盤形凸輪(2)移動凸輪(3)圓柱凸輪

2、按照從動件的形狀分(1)尖端從動(2)曲面從動件

移動凸輪凸輪機構(gòu)(3)滾子從動件

(4)平底從動件

凸輪機構(gòu)的特點結(jié)構(gòu)十分簡單、緊湊。具有多用性和靈活性，從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀，只要適當?shù)卦O(shè)計凸輪的輪廓曲線，就可以使從動件獲得各種預(yù)期的運動規(guī)律。通過設(shè)計凸輪廓線，可以很容易地實現(xiàn)幾乎任意要求的從動件的運動規(guī)律，是這種機構(gòu)的最大優(yōu)點。凸輪機構(gòu)的缺點在于:凸輪廓線與從動件之間是點或線接觸的高副，易于磨損，故多用在傳力不太大的場合。4.7間歇運動機構(gòu)在許多自動或半自動機械中，常常需要某些機構(gòu)在原動件做連續(xù)運動時，從動件做周期性的運動和停歇，即間歇運動。間歇運動在形式上可分為間歇轉(zhuǎn)位運動(分度運動)和直線間歇進給運動兩類；根據(jù)運動過程中停歇時間的規(guī)律，間歇運動又可分為周期性和非周期性兩類。常用的間歇運動機構(gòu)有:棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、星輪機構(gòu)、曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)等。除了上述機構(gòu)外，還有氣動、液壓步進機構(gòu)等。近年來也出現(xiàn)了微電腦控制與機械機構(gòu)相配合的機電一體化機構(gòu)，以實現(xiàn)更為復(fù)雜的間歇運動。間歇運動機構(gòu)應(yīng)滿足如下要求:①停歇位置準確可靠:主要通過一定型式的定位機構(gòu)來保證；②換位迅速平穩(wěn):生產(chǎn)中的換位一般是在空行程的輔助操作時間內(nèi)進行，換位迅速有利于提高生產(chǎn)效率。換位平穩(wěn)是要盡量減小從動件運動開始和終了時的加速度，降低慣性沖擊和噪聲。換位平穩(wěn)是換位迅速的必要條件；③調(diào)節(jié)性能好:方便調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的工藝要求；④定位精度能夠長期保持，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造工藝性好。棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)主要用于將周期性的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動，也常用于防逆轉(zhuǎn)裝置。根據(jù)棘輪機構(gòu)的主動件與從動件傳遞運動的方式，棘輪機構(gòu)的種類分為:

①