第五章：機(jī)械傳動(dòng)

第五章：機(jī)械傳動(dòng)帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)2/2/20231第一節(jié)：帶傳動(dòng)一、帶傳動(dòng)的工作原理及類型二、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用三、帶傳動(dòng)的受力分析與打滑現(xiàn)象四、帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)與傳動(dòng)比五、V型帶及帶輪2/2/20232一、帶傳動(dòng)的工作原理及類型帶傳動(dòng)的組成主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、傳動(dòng)帶。傳動(dòng)帶按其截面形狀分類平帶、V型帶、圓帶、同步帶。傳動(dòng)的類型開口傳動(dòng)；交叉?zhèn)鲃?dòng)；角度傳動(dòng)。2/2/20233二、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用適用通常用于傳遞中小功率；常用于多級(jí)傳動(dòng)中的高速級(jí)；傳動(dòng)比i≤7，傳動(dòng)效率

=0.94~0.97。優(yōu)點(diǎn)中心距較大的傳動(dòng)；過載時(shí)，出現(xiàn)打滑，起到過載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝精度低，成本低。2/2/20234缺點(diǎn)傳動(dòng)裝置尺寸較大；不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；帶的壽命較短；傳動(dòng)效率較低。2/2/20235三、帶傳動(dòng)的受力分析與打滑現(xiàn)象帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的打滑現(xiàn)象影響圓周力的因素2/2/20236帶傳動(dòng)的受力分析F0F0

O1O2F0F0a

靜止時(shí)，帶兩邊的拉力都等于初拉力F02/2/20237n1F2F2n2

FfO1O2FfF1F1a啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)1-F0=F0-F2主動(dòng)輪，F(xiàn)2+Ff=F1從動(dòng)輪，F(xiàn)1=Ff+F2圓周力，F(xiàn)e=F1-F22/2/20238啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)1-F0=F0-F2所以，F(xiàn)0=（F1+F2）/2（1）圓周力，F(xiàn)e=Ff=F1-F2（2）由（1）式減（2）式，得F2=F0-Fe/2

∴F1=F0+Fe/22/2/20239帶傳動(dòng)的打滑現(xiàn)象因?yàn)?，P=Fe·v若v一定，P增大時(shí)，圓周力Fe也增大。但在具體條件下，摩擦力Ff是有一極限值，相應(yīng)的帶傳遞功率P也有一定值。當(dāng)帶傳遞的功率超過此定值時(shí)，帶與帶輪將發(fā)生明顯的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑時(shí)，帶和從動(dòng)輪不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至完全不動(dòng)，使傳動(dòng)失效。打滑將造成帶的嚴(yán)重磨損。2/2/202310

影響圓周力的因素

根據(jù)歐拉公式：F1=F2efα圓周力，F(xiàn)e=Ff=F1-F2以及F2=F0-Fe/2

∴由上式可知，影響圓周力的因素有：初始拉力F0、包角α、摩擦系數(shù)f。2/2/202311四、帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)與傳動(dòng)比帶的彈性滑動(dòng)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比2/2/202312帶的彈性滑動(dòng)v主＞v帶＞v從，這是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有的特性，無法避免。

帶的彈性滑動(dòng)就是帶一邊繞行主動(dòng)輪，一邊徐徐向后收縮。2/2/202313帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比

由于彈性滑動(dòng)的影響，從動(dòng)輪的圓周速度v2低于主動(dòng)輪的圓周速度v1，其降低量用滑動(dòng)率ε表示。2/2/202314

因?yàn)樗匀袈匀ウ?，則2/2/202315五、V型帶及帶輪V型帶的結(jié)構(gòu)V型帶的型號(hào)和規(guī)格V型帶輪的材料V型帶輪的結(jié)構(gòu)2/2/202316第二節(jié)：齒輪傳動(dòng)工作原理一、齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用二、傳動(dòng)比和齒廓曲線三、漸開線齒廓2/2/202317一、齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用類型按軸的相對(duì)位置劃分；按齒向劃分；按工作條件劃分。特點(diǎn)及應(yīng)用保證恒定的傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長；不適用于軸間距遠(yuǎn)的傳動(dòng)。2/2/202318二、傳動(dòng)比和齒廓曲線傳動(dòng)比o1aω1r1′nvk2Kvk1bCnω2r2′vk1=ω1O1K

zvk2=ω2O2K

o22/2/202319

過O2作O2Z∥nn，與O1K的延長線交于Z點(diǎn)，因△Kab與△KO2Z的對(duì)應(yīng)邊互相垂直，所以△Kab∽△KO2Z，故有由上式可得2/2/202320又因△O1O2Z∽△O1CK故有由此得到欲保證傳動(dòng)比i12恒定，O2C/O1C應(yīng)為常數(shù)。2/2/202321互相嚙合傳動(dòng)的一對(duì)齒廓，在任一瞬時(shí)的傳動(dòng)比，與連心線被其嚙合齒廓在接點(diǎn)的公法線nn所分的兩線段成反比。齒廓公法線nn與兩連心線的交點(diǎn)C稱為嚙合節(jié)點(diǎn)。要保持恒定的傳動(dòng)比，則不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點(diǎn)所作的齒廓公法線nn必須與連心線交于定點(diǎn)C。2/2/202322三、漸開線齒廓漸開線的形成漸開線的性質(zhì)漸開線齒廓的嚙合特性2/2/202323漸開線的形成FnvkKαkrkB

θkⅡAorbⅠ

r2/2/202324漸開線的性質(zhì)1、發(fā)生線長度等于基圓上被滾過的弧長，即BK=AB；2、發(fā)生線即為漸開線在K點(diǎn)的法線；3、基圓越大，漸開線越平直；4、基圓以內(nèi)無漸開線；2/2/2023255、壓力角k，為漸開線上某一點(diǎn)法線與該點(diǎn)速度方向所夾之銳角。

規(guī)定

中國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的壓力角α=20°，（在分度圓上的壓力角為之）。2/2/202326漸開線齒廓的嚙合特性1、漸開線齒廓能保證定傳動(dòng)比因?yàn)闈u開線上任意一點(diǎn)都于基圓相切，所以，過兩齒廓的接觸點(diǎn)，作兩齒廓的公法線與兩齒輪的連心線交于定點(diǎn)。常數(shù)2/2/2023272、中心距可分性由于齒輪加工完成后，其基圓半徑已確定。即使在實(shí)際安裝中，使兩輪中心距稍有改變，也不會(huì)影響兩輪的傳動(dòng)比。漸開線齒輪的這一傳動(dòng)特性，稱為中心距可分性。常數(shù)2/2/2023283、齒廓間正壓力方向不變過接觸點(diǎn)齒廓的公法線總是兩基圓的公切線，所以，在嚙合的全過程中，所有接觸點(diǎn)都在公切線上。稱為齒輪傳動(dòng)嚙合線。嚙合線為直線，故齒廓間的正壓力方向保持不變，因而傳動(dòng)平穩(wěn)。2/2/202329第三節(jié)：直齒圓柱齒輪傳動(dòng)一、漸開線直齒圓柱齒輪及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)三、根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)和變位齒輪的概念2/2/202330一、漸開線直齒圓柱齒輪及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸齒輪的各部分名稱標(biāo)準(zhǔn)齒輪外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算公式2/2/202331齒輪的各部分名稱dadbddfdk

o2/2/202332標(biāo)準(zhǔn)齒輪

在分度圓上齒厚s等于齒槽寬e，且齒頂高系數(shù)ha＊與頂隙系數(shù)c＊為標(biāo)準(zhǔn)值，以及模數(shù)m也為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪，稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。此時(shí)有2/2/202333外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

幾何尺寸計(jì)算公式見表14-32/2/202334二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的

嚙合傳動(dòng)正確嚙合條件標(biāo)準(zhǔn)中心距漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件2/2/202335正確嚙合條件要保證兩對(duì)齒輪能同時(shí)在嚙合線上接觸，必須滿足

即所以2/2/202336標(biāo)準(zhǔn)中心距一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距，稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距。用a表示a=r1′+r2′=r1+r2=m(z1+z2)/2對(duì)于單一齒輪而言，只有分度圓，而無節(jié)圓。一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，才有節(jié)圓。節(jié)圓與分度圓可能重合，也可能不重合。2/2/202337漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件

兩對(duì)齒廓嚙合點(diǎn)間的距離B1B2≥pb基節(jié)，方可保證一對(duì)齒下班時(shí)，另一對(duì)齒已準(zhǔn)時(shí)或提前接班。漸開線齒輪傳動(dòng)的重合度：重合度高，則平穩(wěn)性好，每對(duì)輪齒承受載荷越小。2/2/202338三、根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)和變位齒輪的概念漸開線齒廓的切齒方法根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)變位齒輪的概念2/2/202339漸開線齒廓的切齒方法有鑄造、沖壓、熱扎法。而最常用的是切削法，有仿形法和范成法。仿形法：用仿形刀具，逐個(gè)齒槽銑出。范成法：利用一對(duì)齒輪相互嚙合傳動(dòng)時(shí)，其兩輪齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工齒輪。可同時(shí)加工多個(gè)齒槽，加工效率高。2/2/202340根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)用范成法加工齒輪時(shí)，如果齒輪的齒數(shù)太少，則刀具的齒頂會(huì)將被切齒輪的齒根漸開線切去一部分。這種現(xiàn)象稱為根切。為避免發(fā)生根切現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)應(yīng)有一個(gè)最少的限度。這個(gè)齒數(shù)稱為最少齒數(shù)，用zmin表示。2/2/202341當(dāng)壓力角α=20°及齒頂高系數(shù)ha＊=1，zmi