第八章摩擦輪傳動(dòng)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第八章第八章 摩摩 擦擦 輪輪 傳傳 動(dòng)動(dòng) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)中的滑動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)中的滑動(dòng) 第三節(jié)第三節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)的類型及基本結(jié)構(gòu)摩擦輪傳動(dòng)的類型及基本結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 摩擦輪的材料選擇摩擦輪的材料選擇 第五節(jié)第五節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算 第六節(jié)第六節(jié) 摩擦無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)介摩擦無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)介返回章目錄返回章目錄第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、摩擦輪傳動(dòng)的工作原理及應(yīng)用一、摩擦輪傳動(dòng)的工作原理及應(yīng)用 摩擦輪傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)是由兩個(gè)摩擦輪及壓緊裝置等組成，是由兩個(gè)摩擦輪及壓緊裝置等組成，依靠?jī)赡Σ凛喗佑|面間的切向摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。依靠?jī)赡Σ凛喗?/p>

2、觸面間的切向摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 工作原理是：工作原理是：摩擦輪摩擦輪A 與與摩擦輪摩擦輪B 相互壓緊后，在相互壓緊后，在接觸處產(chǎn)生接觸處產(chǎn)生壓緊力壓緊力Q，當(dāng)主動(dòng)輪，當(dāng)主動(dòng)輪A逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦力即帶動(dòng)從力即帶動(dòng)從動(dòng)輪動(dòng)輪B順時(shí)順時(shí)針回轉(zhuǎn)。針回轉(zhuǎn)。 二、摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)二、摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易 。 2、過(guò)載時(shí)打滑能夠保護(hù)零件。、過(guò)載時(shí)打滑能夠保護(hù)零件。 3、易于連續(xù)平緩地?zé)o級(jí)變速、具有較大的應(yīng)用范圍。、易于連續(xù)平緩地?zé)o級(jí)變速、具有較大的應(yīng)用范圍。 4、在運(yùn)轉(zhuǎn)中存在滑動(dòng)、傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)比不能保、在運(yùn)轉(zhuǎn)中存在滑動(dòng)、傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)比不

3、能保持準(zhǔn)確持準(zhǔn)確 。 5、結(jié)構(gòu)尺寸較大，作用于軸和軸承上的載荷大、承、結(jié)構(gòu)尺寸較大，作用于軸和軸承上的載荷大、承受過(guò)載和沖擊能力差等缺點(diǎn)，因而只適宜傳遞動(dòng)力不大受過(guò)載和沖擊能力差等缺點(diǎn)，因而只適宜傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合的場(chǎng)合 。 第二節(jié)第二節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)的滑動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)的滑動(dòng) 接觸區(qū)接觸區(qū)內(nèi)摩擦力的作用內(nèi)摩擦力的作用，造，造成成主動(dòng)輪主動(dòng)輪的表層在進(jìn)入的表層在進(jìn)入接觸區(qū)接觸區(qū)時(shí)時(shí)受到受到壓縮壓縮，離開接觸區(qū)時(shí)受到，離開接觸區(qū)時(shí)受到拉拉伸伸。從動(dòng)輪正好相反。兩摩擦輪。從動(dòng)輪正好相反。兩摩擦輪的表層都要產(chǎn)生不同程度的切向的表層都要產(chǎn)生不同程度的切向彈性變形彈性變形，造成從動(dòng)輪，造成從動(dòng)輪上指定點(diǎn)落后于

4、主動(dòng)輪上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置，引起的相對(duì)滑上指定點(diǎn)落后于主動(dòng)輪上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置，引起的相對(duì)滑動(dòng)叫做動(dòng)叫做彈性滑動(dòng)彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)使得從動(dòng)輪的速度落后。彈性滑動(dòng)使得從動(dòng)輪的速度落后于主動(dòng)輪的速度，摩擦輪的磨損和工作表面溫度升高等于主動(dòng)輪的速度，摩擦輪的磨損和工作表面溫度升高等情況。它是摩擦傳動(dòng)的固有現(xiàn)象，是不可避免的。情況。它是摩擦傳動(dòng)的固有現(xiàn)象，是不可避免的。 一、彈性滑動(dòng)一、彈性滑動(dòng) 對(duì)于圓柱滾子對(duì)于圓柱滾子平盤式端面摩擦輪傳動(dòng)和兩頂點(diǎn)平盤式端面摩擦輪傳動(dòng)和兩頂點(diǎn)不重合的圓錐摩擦輪傳動(dòng)，由于有一定的不重合的圓錐摩擦輪傳動(dòng)，由于有一定的接觸寬度接觸寬度，在兩輪的接觸線上，只有在兩輪的接觸線上，只有p點(diǎn)

5、（節(jié)點(diǎn)）的圓周速度相等，點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）的圓周速度相等，其他各點(diǎn)都有不同程度的其他各點(diǎn)都有不同程度的速度差速度差，因而兩輪間就要產(chǎn)，因而兩輪間就要產(chǎn)生生相對(duì)滑動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)，這種由于傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而引起的滑動(dòng)，這種由于傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而引起的滑動(dòng)，稱之為稱之為幾何滑動(dòng)幾何滑動(dòng)。 二、打滑和幾何滑動(dòng)二、打滑和幾何滑動(dòng) 摩擦輪傳動(dòng)時(shí)，當(dāng)從動(dòng)輪的摩擦輪傳動(dòng)時(shí)，當(dāng)從動(dòng)輪的阻抗圓周力阻抗圓周力增大到增大到超超過(guò)過(guò)接觸區(qū)所能產(chǎn)生的接觸區(qū)所能產(chǎn)生的最大摩擦力最大摩擦力fQ 值時(shí)，全部接觸區(qū)值時(shí)，全部接觸區(qū)表面將發(fā)生顯著的表面將發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為打滑打滑。打滑時(shí)的載荷即為摩擦傳動(dòng)的極限

6、載荷。打滑時(shí)的載荷即為摩擦傳動(dòng)的極限載荷。 摩擦輪傳動(dòng)時(shí)，可能發(fā)生摩擦輪傳動(dòng)時(shí)，可能發(fā)生彈性滑動(dòng)彈性滑動(dòng)，打滑打滑和和幾何幾何滑動(dòng)滑動(dòng)等不同的現(xiàn)象，其中彈性滑動(dòng)是運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不可等不同的現(xiàn)象，其中彈性滑動(dòng)是運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不可避免的，幾何滑動(dòng)則是由傳動(dòng)裝置本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所避免的，幾何滑動(dòng)則是由傳動(dòng)裝置本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，而打滑除了在起動(dòng)、停車、變速等特殊情況決定的，而打滑除了在起動(dòng)、停車、變速等特殊情況下短暫時(shí)間發(fā)生外，正常工作時(shí)必須要避免。下短暫時(shí)間發(fā)生外，正常工作時(shí)必須要避免。 彈性滑動(dòng)現(xiàn)象將造成從動(dòng)輪的速度損失、傳動(dòng)比彈性滑動(dòng)現(xiàn)象將造成從動(dòng)輪的速度損失、傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，其中的速度損失程度采用滑

7、動(dòng)率來(lái)表示：不準(zhǔn)確，其中的速度損失程度采用滑動(dòng)率來(lái)表示： %100121vvv 當(dāng)忽略彈性滑動(dòng)時(shí)，摩擦輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比：當(dāng)忽略彈性滑動(dòng)時(shí)，摩擦輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比：1211ddnni 當(dāng)需要準(zhǔn)確計(jì)算，考當(dāng)需要準(zhǔn)確計(jì)算，考慮彈性滑動(dòng)的影響時(shí)：慮彈性滑動(dòng)的影響時(shí)：)1 (1211ddnni 當(dāng)兩輪皆為鋼時(shí)，當(dāng)兩輪皆為鋼時(shí)， 0.2；當(dāng)兩輪為鋼材對(duì)夾布；當(dāng)兩輪為鋼材對(duì)夾布膠木時(shí)，膠木時(shí)， 1；當(dāng)兩輪為鋼材對(duì)橡膠時(shí)，；當(dāng)兩輪為鋼材對(duì)橡膠時(shí)， 3。 三、傳動(dòng)比三、傳動(dòng)比 主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反或相同。此種結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反或相同。此種結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，制造容易，但所需壓緊力較大，宜用于小功率傳單，制造容易

8、，但所需壓緊力較大，宜用于小功率傳動(dòng)的場(chǎng)合。動(dòng)的場(chǎng)合。 一、一、 圓柱平摩擦輪傳動(dòng)圓柱平摩擦輪傳動(dòng) 分外切和分外切和內(nèi)切兩種。內(nèi)切兩種。傳動(dòng)比：傳動(dòng)比：)1 (1221RRnni第三節(jié)第三節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)的類型及基本結(jié)構(gòu)摩擦輪傳動(dòng)的類型及基本結(jié)構(gòu) 其特點(diǎn)是帶有其特點(diǎn)是帶有2 2 角度的槽，角度的槽，側(cè)面接觸。因此，在同樣壓緊力側(cè)面接觸。因此，在同樣壓緊力的條件下，可以增大切向摩擦力，的條件下，可以增大切向摩擦力，提高傳動(dòng)功率。但易發(fā)熱與磨損，提高傳動(dòng)功率。但易發(fā)熱與磨損，傳動(dòng)效率較低，并且對(duì)加工和安傳動(dòng)效率較低，并且對(duì)加工和安裝要求較高。該傳動(dòng)適用于鉸車裝要求較高。該傳動(dòng)適用于鉸車驅(qū)動(dòng)裝置等機(jī)械

9、中。驅(qū)動(dòng)裝置等機(jī)械中。 二、圓柱槽摩擦輪傳動(dòng)二、圓柱槽摩擦輪傳動(dòng) )1 (1221RRnni兩輪錐面相切，可傳遞兩輪錐面相切，可傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)。兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)。三、圓錐摩擦輪傳動(dòng)三、圓錐摩擦輪傳動(dòng) 當(dāng)兩圓錐角當(dāng)兩圓錐角 1 2 = 90 時(shí)，其傳動(dòng)比為：時(shí)，其傳動(dòng)比為：1221sinsin11nni當(dāng)兩圓錐角當(dāng)兩圓錐角 1 2 90 時(shí)，其傳動(dòng)比為：時(shí)，其傳動(dòng)比為：1tan)90sin(sin11220221nni 用 于 傳用 于 傳遞兩垂直相交遞兩垂直相交軸間的運(yùn)動(dòng)。軸間的運(yùn)動(dòng)。其傳動(dòng)比為其傳動(dòng)比為 ：四、滾輪圓盤式摩擦輪傳動(dòng)四、滾輪圓盤式摩擦輪傳動(dòng) 式中式中r為滾輪的半徑；為

10、滾輪的半徑；a為滾輪與摩擦盤的接觸點(diǎn)到為滾輪與摩擦盤的接觸點(diǎn)到軸軸3的距離。的距離。aranni21 用于傳遞兩用于傳遞兩任意角度相交軸任意角度相交軸間的運(yùn)動(dòng)。其傳間的運(yùn)動(dòng)。其傳動(dòng)比為動(dòng)比為 ：五、滾輪圓錐式摩擦輪傳動(dòng)五、滾輪圓錐式摩擦輪傳動(dòng) 式中式中r為滾輪的半徑；為滾輪的半徑；a為滾輪為滾輪2與摩擦錐的接觸點(diǎn)與摩擦錐的接觸點(diǎn)p到摩擦錐底端到摩擦錐底端q點(diǎn)間的距離；點(diǎn)間的距離；R為摩擦錐底端的半徑。為摩擦錐底端的半徑。raRnnisin31 第四節(jié)第四節(jié) 摩擦輪的材料選擇摩擦輪的材料選擇 一、選材要求一、選材要求 摩擦輪的材料應(yīng)滿足如下要求：摩擦輪的材料應(yīng)滿足如下要求： 1、具有較大的彈性模

11、量以減少?gòu)椥曰瑒?dòng)和功率損耗；、具有較大的彈性模量以減少?gòu)椥曰瑒?dòng)和功率損耗； 2、具有較大的摩擦系數(shù)，能提供更大的摩擦力，提高、具有較大的摩擦系數(shù)，能提供更大的摩擦力，提高傳動(dòng)能力傳動(dòng)能力 ； 3、接觸疲勞強(qiáng)度高；、接觸疲勞強(qiáng)度高； 4、耐磨性能好，延長(zhǎng)工作壽命；、耐磨性能好，延長(zhǎng)工作壽命； 5、 對(duì)溫度、濕度敏感性小。對(duì)溫度、濕度敏感性小。 二、摩擦輪材料的配對(duì)二、摩擦輪材料的配對(duì)1、淬火鋼、淬火鋼淬火鋼淬火鋼 強(qiáng)度高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)和要強(qiáng)度高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)和要求結(jié)構(gòu)緊湊的摩擦輪傳動(dòng)中?？梢栽谟统刂谢蚋稍锏那蠼Y(jié)構(gòu)緊湊的摩擦輪傳動(dòng)中?？梢栽谟统刂谢蚋稍锏臓顟B(tài)下使用。狀態(tài)下使用。 2、淬火鋼、淬

12、火鋼 鑄鐵鑄鐵 強(qiáng)度較高，可以在油池中或干燥強(qiáng)度較高，可以在油池中或干燥的狀態(tài)下使用。的狀態(tài)下使用。 3、鋼、鋼夾布膠木、塑料具有較大的摩擦系數(shù)和中等的夾布膠木、塑料具有較大的摩擦系數(shù)和中等的強(qiáng)度，通常在干燥狀況下使用。強(qiáng)度，通常在干燥狀況下使用。 4、鋼、鋼木材、皮革、木材、皮革、 橡膠橡膠 雖然具有較大的摩擦雖然具有較大的摩擦系數(shù)但強(qiáng)度很低，通常用于小功率的傳動(dòng)中。系數(shù)但強(qiáng)度很低，通常用于小功率的傳動(dòng)中。 第五節(jié)第五節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算 摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算步驟是：首先選定傳動(dòng)型式和摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算步驟是：首先選定傳動(dòng)型式和摩擦輪材料副，然后通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算定出摩擦輪的主要摩擦輪材

13、料副，然后通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算定出摩擦輪的主要尺寸，最后進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。尺寸，最后進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一、圓柱摩擦輪傳動(dòng)的失效形式一、圓柱摩擦輪傳動(dòng)的失效形式 2、表面點(diǎn)蝕、表面點(diǎn)蝕 1、打滑、打滑 3、表面磨損、表面磨損 二、摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算二、摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算 計(jì)算公式見表計(jì)算公式見表82。 第六節(jié)第六節(jié) 摩擦無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)介摩擦無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)介 如圖所示，當(dāng)主動(dòng)輪如圖所示，當(dāng)主動(dòng)輪1以轉(zhuǎn)速以轉(zhuǎn)速n1回轉(zhuǎn)時(shí)，靠摩擦力的作回轉(zhuǎn)時(shí)，靠摩擦力的作用帶動(dòng)從動(dòng)輪用帶動(dòng)從動(dòng)輪2以轉(zhuǎn)速以轉(zhuǎn)速n2回轉(zhuǎn)。在節(jié)點(diǎn)回轉(zhuǎn)。在節(jié)點(diǎn)p處，兩輪的圓處，兩輪的圓周速度相等，故其傳動(dòng)比周速度相等，故其傳動(dòng)比i12=n1/n2=r2

14、/ r1。如果主動(dòng)輪。如果主動(dòng)輪沿著沿著O1-O1軸改變自己的位軸改變自己的位置，也就改變了從動(dòng)輪的工置，也就改變了從動(dòng)輪的工作半徑作半徑r2，從而也就改變了，從而也就改變了從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速?gòu)膭?dòng)輪的轉(zhuǎn)速n2。主動(dòng)輪在。主動(dòng)輪在軸軸O1-O1上連續(xù)任意的移動(dòng)，上連續(xù)任意的移動(dòng)，故可以在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)的故可以在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)的改變改變n2的值，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的值，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速 。一、摩擦無(wú)級(jí)變速原理一、摩擦無(wú)級(jí)變速原理 二、常見摩擦無(wú)級(jí)變速的形式二、常見摩擦無(wú)級(jí)變速的形式 1、按摩擦輪形狀分、按摩擦輪形狀分 u 互相垂直；互相垂直； u 互相平行；互相平行；u 同軸；同軸；u 任意。任意。 l 圓盤式；

15、圓盤式； l 圓錐式；圓錐式； l 球面式。球面式。 2、按兩摩擦輪軸線相互位置分、按兩摩擦輪軸線相互位置分 三、常用摩擦無(wú)級(jí)變速裝置三、常用摩擦無(wú)級(jí)變速裝置 1、滾輪平盤式無(wú)級(jí)變速裝置、滾輪平盤式無(wú)級(jí)變速裝置 這種結(jié)構(gòu)型式的這種結(jié)構(gòu)型式的無(wú)級(jí)變速裝置，傳無(wú)級(jí)變速裝置，傳遞相交軸的運(yùn)動(dòng)和遞相交軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)升速動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)升速或降速傳動(dòng)，可以或降速傳動(dòng)，可以逆轉(zhuǎn)，并且具有結(jié)逆轉(zhuǎn)，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便等特點(diǎn)。但傳動(dòng)存等特點(diǎn)。但傳動(dòng)存在較大的相對(duì)滑動(dòng)，磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。在較大的相對(duì)滑動(dòng)，磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。 這種結(jié)構(gòu)用于相同軸這種結(jié)構(gòu)用于相同軸線的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，可以線的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，可以用作升速或降速傳動(dòng)；主、用作升速或降速傳動(dòng)；主、從動(dòng)軸位置可調(diào)換實(shí)現(xiàn)對(duì)從動(dòng)軸位置可調(diào)換實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)速。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，稱調(diào)速。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，相對(duì)滑動(dòng)小，傳動(dòng)平穩(wěn)，相對(duì)滑動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，而且具結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，而且具有傳遞恒定功率的特性。有傳遞恒定功率的特性。 2、鋼球外錐輪式無(wú)級(jí)變速裝置、鋼球外錐輪式無(wú)級(jí)變速裝置 這種結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)型式為