第三章-機(jī)械傳動(dòng)

ＧｏｎｇｃｈｅｎｇＪｉｘｉｅＪｉｃｈｕ工程機(jī)械基礎(chǔ)高技能人才培養(yǎng)創(chuàng)新示范教材主編林利顧炳峰主審杜曉虹力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料與熱處理機(jī)械傳動(dòng)常用機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)第一章第二章第三章第四章第五章第六章互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)

第三章機(jī)械傳動(dòng)1.了解摩擦輪傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用；2.掌握齒輪傳動(dòng)的種類、特點(diǎn)和計(jì)算；3.掌握輪系的方向判定和計(jì)算。學(xué)習(xí)目標(biāo)

摩擦輪傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)力矩鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)第四節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第第五節(jié)第六節(jié)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)第七節(jié)輪系三國時(shí)期的諸葛亮發(fā)明的木牛流馬，就使用了相當(dāng)復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。鏈，在我國古代出現(xiàn)很早，商代的馬具上已有青銅鏈條，西安出土的秦代銅車馬上，有十分精美的金屬鏈條。但這都不能算是鏈傳動(dòng)。作為動(dòng)力傳動(dòng)的鏈條，出現(xiàn)在東漢時(shí)期，東漢時(shí)畢嵐率先發(fā)明翻車，用以引水。西漢時(shí)出現(xiàn)的手搖紡車，是一種典型的繩帶傳動(dòng)。元代的水運(yùn)大紡車，也是用繩帶傳動(dòng)的。圖3-1木牛流馬圖3-2翻車圖3-3水運(yùn)大紡車第一節(jié)摩擦輪傳動(dòng)

圖3-5摩擦輪傳動(dòng)的應(yīng)用1.摩擦輪傳動(dòng)工作原理一、摩擦輪傳動(dòng)的工作原理和傳動(dòng)比

a)外接圓柱式b)內(nèi)接圓柱式圖3-6兩軸平行的摩擦輪傳動(dòng)2.傳動(dòng)比

機(jī)構(gòu)中瞬時(shí)輸入速度與輸出速度的比值稱為機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。對(duì)于摩擦輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比就是主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的比值。傳動(dòng)比用符號(hào)i表示，表達(dá)式為：

(

3-1

)

式中

n1

——主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，r/min;

n2

——從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，r/min。兩摩擦輪的轉(zhuǎn)速之比等于它們直徑的反比，表達(dá)式為：

(3-6)式中主動(dòng)輪直徑，mm;從動(dòng)輪直徑，mm二、摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

(1)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，適用于兩軸中心距較近的傳動(dòng)。(2)傳動(dòng)時(shí)噪聲小，并可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速、變向。(3)過載時(shí)，兩輪接觸處會(huì)產(chǎn)生打滑，因而可防止薄弱零件的損壞，起到安全保護(hù)作用。(4)在兩輪接觸處有產(chǎn)生打滑的可能，所以不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。(5)傳動(dòng)效率較低，不宜傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，主要適用于高速、小功率傳動(dòng)的場合。三、摩擦輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用場合按兩輪軸線相對(duì)位置摩擦輪傳動(dòng)可分為兩軸平行和兩軸相交兩類。第二節(jié)螺旋傳動(dòng)

圖3-8螺旋傳動(dòng)應(yīng)用一、螺紋的種類和應(yīng)用常用螺紋的牙型及應(yīng)用特點(diǎn)表3-11.按螺紋牙型的不同分類

2.按螺旋線方向分類根據(jù)螺旋線方向不同，螺紋分為左旋螺紋和右旋螺紋。方法一：右旋螺紋：順時(shí)針旋入的螺紋（或右邊高），應(yīng)用廣泛。左旋螺紋：逆時(shí)針旋入的螺紋（或左邊高）。方法二：用右手來判定：伸出右手，手心對(duì)著自己，四指與軸線平行，看螺紋的傾斜方向是否與大拇指的指向一致，一致就為右旋螺紋，不一致就為左旋螺紋。圖3-9螺紋的牙型3.按螺旋線的線數(shù)分類根據(jù)螺旋線的線數(shù)（頭數(shù)），分為單線螺紋、雙線螺紋和多線螺紋。4.按螺旋線形成的表面分類根據(jù)螺旋線形成的表面，分為內(nèi)螺紋和外螺紋。

二、普通螺紋的主要參數(shù)圖3-10普通螺紋的主要參數(shù)三、普通螺紋的代號(hào)與標(biāo)記

1.普通螺紋代號(hào)粗牙普通螺紋用字母M及公稱直徑表示細(xì)牙普通螺紋用字母M及公稱直徑×螺距表示2.普通螺紋標(biāo)記①細(xì)牙螺紋必須標(biāo)出螺距，而粗牙普通螺紋不標(biāo)螺距。②右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號(hào)，左旋螺紋則用LH表示。③旋合長度有L、N、S三種，中等旋合長度N不標(biāo)注。④內(nèi)螺紋用大寫字母，外螺紋用小寫字母。⑤內(nèi)、外螺紋配合的公差帶代號(hào)中，前者為內(nèi)螺紋公差帶代號(hào)，后者為外螺紋公差帶代號(hào)，中間用“/”分開。螺紋連接的基本類型表3-2

五、螺紋連接的基本類型

螺紋連接的基本類型表3-2六、螺紋連接的預(yù)緊與防松1.預(yù)緊目的

保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。2.防松目的

實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。3.防松方法按其工作原理可分為摩擦防松、機(jī)械防松、永久防松和化學(xué)防松4大類。第三節(jié)帶傳動(dòng)

圖3-16帶傳動(dòng)應(yīng)用一、帶傳動(dòng)的組成和原理1.帶傳動(dòng)的組成

a)摩擦型帶傳動(dòng)b)嚙合型帶傳動(dòng)1-帶輪（主動(dòng)輪）；2-帶輪（從動(dòng)輪）；3-撓性帶圖3-17帶傳動(dòng)的組成2.帶傳動(dòng)的主要類型帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用表3-3二、V帶傳動(dòng)

圖3-19V帶帶輪a)線繩結(jié)構(gòu);

b)簾布結(jié)構(gòu)

三、V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)

圖3-21普通V帶的橫截面尺寸圖3-22

V帶帶輪的基準(zhǔn)直徑圖3-20

V帶的結(jié)構(gòu)圖3-23主要參數(shù)示意圖四、普通V帶傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝精度要求不高，使用維護(hù)方便，適用于兩軸中心距較大的場合（2）傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低，有緩沖吸振作用（3）在過載時(shí)，傳動(dòng)帶在帶輪上打滑，可以防止薄弱零件的損壞，起安全保護(hù)作用。缺點(diǎn)：（1）不能保證的準(zhǔn)確的傳動(dòng)比（2）外廓尺寸大，傳動(dòng)效率低五、V帶傳動(dòng)的安裝維護(hù)及張緊裝置1.V帶傳動(dòng)的張緊

圖3-24調(diào)整中心距

圖3-25采用張緊輪圖3-26

V帶安裝位置

2.帶傳動(dòng)的安裝和維護(hù)

(1)安裝V帶時(shí)，先將中心距縮小后將帶套人，然后慢慢調(diào)整中心距，直至張緊。(2)安裝V帶時(shí)，兩帶輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪相對(duì)應(yīng)的輪槽的對(duì)稱平面應(yīng)重合，其誤差不得超過20分。(3)多根V帶傳動(dòng)時(shí)，為避免各帶受力不均，各帶的配組公差應(yīng)在同一檔次。(4)新舊帶不能同時(shí)混合使用，更換時(shí)，要求全部同時(shí)更換。(5)定期對(duì)V帶進(jìn)行檢查，以便及時(shí)調(diào)整中心距或更換V帶。(6)為了保證安全，同時(shí)也防止油、酸、堿等對(duì)v帶的腐蝕，帶傳動(dòng)應(yīng)加防護(hù)罩。

六、同步帶傳動(dòng)1.同步帶傳動(dòng)的組成a)同步帶b)同步帶輪c)同步帶傳動(dòng)

圖3-27同步帶組成2.同步帶傳動(dòng)的工作原理1-主動(dòng)輪;2-從動(dòng)輪;3-傳動(dòng)帶

圖3-28同步帶工作原理a)紡織機(jī)b)有線文字傳真機(jī)c)汽車上的應(yīng)用圖3-30同步帶應(yīng)用

同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)表3-4

3.同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)第四節(jié)鏈傳動(dòng)

圖3-31鏈傳動(dòng)應(yīng)用一、鏈傳動(dòng)的組成及類型

2.鏈傳動(dòng)的類型

主動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪2和鏈條3圖3-32鏈傳動(dòng)的組成

1.鏈傳動(dòng)的組成（1）按用途的不同，鏈傳動(dòng)分為傳動(dòng)鏈、起重鏈和輸送鏈。（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，傳動(dòng)鏈又可分為滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈和成形鏈。二、鏈傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比。（2）傳動(dòng)功率大。（3）傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)0.95~0.98。（4）可用于兩軸中心距較大的情況。（5）能在低速、重載和高溫條件下，以及塵土飛揚(yáng)、淋水、淋油等不良環(huán)境中工作。（6）作用在軸和軸承上的力小。缺點(diǎn)：（1）瞬時(shí)傳動(dòng)比是變化的，傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷和沖擊。（2）鏈條的鉸鏈磨損后，傳動(dòng)中鏈條容易脫落。（3）工作時(shí)有噪聲。（4）對(duì)安裝和維護(hù)要求較高。（5）無過載保護(hù)作用。

圖3-34滾子鏈的結(jié)構(gòu)圖3-39節(jié)距三、滾子鏈和鏈輪滾子鏈（套筒滾子鏈）：滾子鏈它由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4、滾子5組成。四、滾子鏈的主要參數(shù)五、鏈傳動(dòng)的失效形式(1)鏈板的疲勞破壞；(2)滾子和套筒的沖擊破壞；(3)鉸鏈的磨損；(4)銷軸與套筒的膠合；(5)鏈條的過載拉斷。七、鏈傳動(dòng)的布置，安裝和張緊，潤滑

（1）兩輪軸線應(yīng)布置在同一水平面內(nèi)，或兩輪中心線與水平面成45。以下的傾斜角。（2）應(yīng)盡量避免垂直傳動(dòng)，不得已時(shí)使上、下鏈輪左右偏離一段距離e。（3）緊邊放在上邊，避免松邊在上邊時(shí)鏈條下垂而出現(xiàn)咬鏈現(xiàn)象。1.鏈傳動(dòng)的布置六、齒形鏈a)外鏈板b)內(nèi)鏈板圖3-41外鏈板和內(nèi)鏈板

2.鏈傳動(dòng)安裝和張緊(1)安裝鏈傳動(dòng)時(shí)，兩鏈輪軸線必須平行，并且兩鏈輪旋轉(zhuǎn)平面應(yīng)位于同一平面內(nèi)，否則會(huì)引起脫鏈和不正常的磨損。(2)為了防止鏈傳動(dòng)松邊垂度過大，引起嚙合不良和抖動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)采取張緊措施。張緊方法有：當(dāng)中心距可調(diào)時(shí)，可增大中心距，一般把兩鏈輪中的一個(gè)鏈輪安裝在滑板上，以調(diào)整中心距；當(dāng)中心距不可調(diào)時(shí)，可去掉2個(gè)鏈節(jié)，或采用張緊輪張緊，張緊輪應(yīng)放在松邊外側(cè)靠近小輪的位置上。(3)良好的潤滑可減輕磨損、緩和沖擊和振動(dòng)，延長鏈傳動(dòng)的使用壽命。采用的潤滑油要有較大的運(yùn)動(dòng)粘度和良好的油性。對(duì)于不便使用潤滑油的場合，可用潤滑脂，但應(yīng)定期涂抹，定期清洗鏈輪和鏈條。(4)在鏈傳動(dòng)的使用過程中，應(yīng)定期檢查潤滑情況及鏈條的磨損情況。

3.鏈傳動(dòng)的潤滑

潤滑方式有:1)滴油2)浸油3)油環(huán)4)飛濺5)噴油。

圖3-42鏈傳動(dòng)的張緊

圖3-43潤滑方式

第五節(jié)齒輪傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)是指用主、從動(dòng)齒輪直接嚙合，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。在所有機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣，可用來傳遞任意位置的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

圖3-44齒輪傳動(dòng)應(yīng)用

一、齒輪傳動(dòng)的類型

圖3-45齒輪傳動(dòng)的類型

二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用1.傳動(dòng)比（3-9）式中:

n1、n2——主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速；

z1、z2——主從動(dòng)輪的齒數(shù)。2.應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；（2）傳遞功率和圓周速度范圍較寬；

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比；（4）傳動(dòng)效率高，使用壽命長，維護(hù)簡便。缺點(diǎn)：（1）制造和安裝精度要求高，工作時(shí)有噪聲；

（2）不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；

（3）不適宜中心距較大的場合。三、漸開線齒廓嚙合的基本定律1.漸開線的形成圖3-47漸開線形成圖圖3-48漸開線齒輪2.漸開線齒廓的性質(zhì)3.漸開線齒廓嚙合的基本定律圖3-50齒輪各部分的名稱四、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式表3-6名稱代號(hào)計(jì)算公式齒形角α標(biāo)準(zhǔn)齒輪為20°齒數(shù)z通過傳動(dòng)比計(jì)算確定模數(shù)m通過計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定齒厚ss=p/2=πm/2齒槽寬ee=p/2=πm/2齒距pp=πm基圓齒距pbpb=pcosα=πmcosα齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=m名稱代號(hào)計(jì)算公式齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=1.25m齒高h(yuǎn)h=ha+hf=2.25m分度圓直徑dd=mz齒頂圓直徑dada=d+2ha=m(z+2)齒根圓直徑dfdf=d-hf=m(z-2.5)基圓直徑dbdb=dcosα標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2五、直齒圓柱內(nèi)嚙和齒輪直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。①兩齒輪的模數(shù)必須相等，ｍ１＝ｍ2；②兩齒輪分度圓上的齒形角必須相等，α１＝α2。六、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)圖3-53直齒圓柱齒輪內(nèi)嚙合七、其他齒輪傳動(dòng)簡介1.斜齒圓柱齒輪2.直齒錐齒輪及其傳動(dòng)圖3-56斜齒輪圖3-59錐齒輪八、齒輪輪齒的失效形式3.齒輪齒條傳動(dòng)

失效——齒輪傳動(dòng)過程中，若輪齒發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，齒輪失去了正常的工作能力。常見的失效形式有:圖3-61齒面點(diǎn)蝕圖3-62齒面磨損圖3-60齒輪齒條圖3-63齒面膠合圖3-64輪齒折斷圖3-65齒面塑性變形第六節(jié)蝸桿傳動(dòng)圖3-66蝸桿傳動(dòng)應(yīng)用一、蝸桿傳動(dòng)的組成1.蝸桿結(jié)構(gòu)

蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，通常由蝸桿（主動(dòng)件）帶動(dòng)蝸輪（從動(dòng)件）轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圖3-68蝸桿與軸圖3-67蝸桿傳動(dòng)2.蝸輪結(jié)構(gòu)二、蝸桿的分類圖3-69蝸輪圖3-70圓柱蝸桿

圖3-71蝸輪蝸桿旋向判別三、蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定1.判斷蝸桿或蝸輪的旋向右手法則：手心對(duì)著自己，四指順著蝸桿或蝸輪軸線方向擺正，若齒向與右手拇指指向一致，則該蝸桿或蝸輪為右旋，反之則為左旋。

圖3-72渦輪回轉(zhuǎn)方向的判別2.判斷蝸輪的回轉(zhuǎn)方向

左、右手法則：左旋蝸桿用左手，右旋蝸桿用右手，用四指彎曲表示蝸桿的回轉(zhuǎn)方向，拇指伸直代表蝸桿軸線，則拇指所指方向的相反方向即為蝸輪上嚙合點(diǎn)的線速度方向。圖3-73蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)四、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)五、蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；由于蝸桿齒連續(xù)不斷地與蝸輪齒嚙合，所以傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲；蝸桿傳動(dòng)可以自鎖，有安全保護(hù)作用。缺點(diǎn)：摩擦發(fā)熱大，效率低；蝸輪需要用有色金屬材料制造，成本較高。

a)風(fēng)扇冷卻b)蛇形水管冷卻c)壓力噴油冷卻圖3-74蝸桿傳動(dòng)的散熱方式1.蝸桿傳動(dòng)的潤滑目的：減摩與散熱，以提高蝸桿傳動(dòng)的效率，防止膠合及減少磨損。潤滑方式：油池潤滑、噴油潤滑。

2.蝸桿傳動(dòng)的散熱蝸桿傳動(dòng)失效形式和齒輪傳動(dòng)的類似。六、蝸桿傳動(dòng)的失效形式3.蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)(1)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。(2)傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲。(3)當(dāng)蝸桿的螺旋角小于輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)能自鎖。(4)傳動(dòng)效率低。(5)為了減少摩擦，蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）制造，