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2013注评《机电设备评估基础》复习:机器上常用的传动机构

2013/08/05  来源: 正保会计网校  字体:  打印

第二章 传动装置与电机

  知识点二、机器上常用的传动机构及其传动关系

  (一)螺旋传动机构

  螺旋传动机构是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的装置。主要是将回转运动变为直线运动。

  
  

  牙形剖面形状分类

  螺纹分类

按牙形剖面形状 三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹 
按螺旋线的方向 右旋和左旋螺纹 
按螺旋线的数目 单线、双线、三线和多线螺纹 
  
  
  

  螺纹分类

按牙形剖面形状 三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹 
按螺旋线的方向 右旋和左旋螺纹 
按螺旋线的数目 单线、双线、三线和多线螺纹 

  螺距:相邻两牙在中线上对应两点的距离,用p表示。

  导程:同一条螺旋线相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离,用s表示。

  螺距和导程之间的关系是:s=kp(其中k是螺纹的线数)。

  【拓展】对于右旋螺纹而言,顺时针旋转,螺杆进入螺母;对于左旋螺纹而言,逆时针旋转,螺杆进入螺母。

  2.传动速度

  轴线运动的线速度v与回转运动的转速n之间的关系是:

  V=ns

  螺旋传动中,轴向位移L与转速n以及时间t之间的关系为:

  L=nst

  3.螺旋传动的特点

  优点:

  ①结构简单;

  ②降速比大,可以实现微调和降速传动;

  ③省力,如千斤顶;

  ④在一定条件下实现逆行自锁,即能够将回转运动变为轴线方向的直线运动,而不能相反,即无论轴线方向的力多大,都不能产生回转,当然也不可能实现轴向运动;

  ⑤工作连续、平稳,无噪声。

  缺点:摩擦大,效率低(如果有自锁要求,效率低于50%)。

  4.滚珠螺旋传动机构

  主要由丝杠、螺母、滚珠和反向器组成。

  滚珠在回路过程中离开螺旋表面的就叫外循环;滚珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的叫内循环(内循环有反向器)。

  内循环相比外循环,结构更为紧凑,返回通道短,减少滚珠数量,减少摩擦,提高效率,但是反向器加工复杂。

  

  滚珠螺旋传动的特点

  优点:机械效率高(0.90-0.95);摩擦小,能长时间保持精度,使用寿命长;启动转矩接近于运动转矩,传动灵敏磨损小;给予适当预紧可以消除间隙,提高传动精度和轴向刚度。

  缺点:不能逆向自锁;制造工艺复杂,成本较高。

  (二)带传动机构

  
  平带

  
  三角带

  
  圆形带传动

  
  齿形带

  根据带的截面形状,可以分为平带传动、三角带传动、圆形带传动和齿形带传动四种。

  平带传动

  轴线关系:主从带轮运动方向关系

  

  【典型】三角带传动

  

  【注意】三角带的截面为梯形;传动能力比平带强,在相同条件下,约为平带的3倍;工作面是两个侧面。

  传动比:从动轮转速与主动轮转速之比,等于主动轮直径与从动轮直径之比,乘以滑动系数。

  在不考虑胶带与带轮之间的滑动时,传动比为:

  

  优点:传动平稳,结构简单,维护方便,传递距离比较远,具有吸振和过载保护能力;

  缺点:外廓尺寸大,效率较低,传动带寿命较短,传动精度不高。

  (三)齿轮传动

  

  齿轮传动是一种啮合传动。

  

  传动比等于从动轮转速和主动轮转速之比,或者等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。

  【注意】传动比等于被动轮转速和主动轮转速之比。

  

  根据两轴位置的不同,可以分为两根轴平行(a、b、c、d),相交(f、g)或交错(h)等各种情况。

  
  

  齿轮传动的优点:

  (1)可靠,瞬时传动比恒定;

  (2)适用载荷和速度范围大;

  (3)机械效率高,寿命长,结构紧凑;

  (4)可传递在空间任意配置的两轴之间运动。

  齿轮传动的缺点:

  (1)振动和噪音较大,且不可无级调速;

  (2)传动轴之间的距离不能过大;

  (3)加工复杂,制造成本较高。

  轮系:一系列齿轮所组成的传动系统。

  根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定,将轮系分为定轴轮系和周转轮系两类。

  定轴轮系:轮系运转时,所有齿轮的轴线的位置都是固定不变的。也称为普通轮系。

  

  2.周转轮系:轮系运转时,至少有一个齿轮的轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动。又分为行星轮系(有一个中心轮是固定不动的)和差动轮系(没有固定的中心轮)。

  

  混合轮系:由定轴轮系和周转轮系组合而成。

  

  轮系的作用:

  (1)可以得到很大的传动比(速度变化比较大);

  (2)可以连接相距较远的两轴;

  (3)可以获得不同的传动比;

  (4)可以获得从动轴不同的旋转方向;

  (5)能够实现运动的合成和分解(如汽车的后桥差速器)。

  (四)链传动机构

  由一个具有特殊齿形的主动链轮,通过闭合链条带动另一个与主动链轮具有相同齿形的从动链轮,进行传递运动和动力的机构。典型的是自行车的传动。

  

  传动比等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。(这和齿轮传动一致)

  

  链传动的优点

  (1)与带传动比较,传递功率大,能保证准确的平均传动比并且外廓尺寸比较小;

  (2)与齿轮传动比较,中心距较大;

  (3)可在低速、重载条件下工作;

  (4)效率较高,可以达到0.95-0.98,最大可以达到0.99.

  链传动的缺点

  (1)不能保证瞬时转速和瞬时传动比;

  (2)噪声较大,急速反向性能差,不能用于高速传动。

  (五)蜗杆传动机构

  通过蜗杆与蜗轮间的啮合,传递运动和动力的机构(由蜗轮、蜗杆与机架组成)。

  

  传动比等于蜗杆线数(主动件)与蜗轮齿数(从动件)之比。

  

  其中,k为蜗杆的线数,而z为蜗轮的齿数。

  蜗杆传动特点:

  1.降速效果好;

  2.传动平稳;

  3.可自锁(即蜗杆主动可以带动蜗轮,反之,蜗轮主动不能带动蜗杆);

  4.效率低(一般为0.7-0.8,要求自锁时,效率小于0.5)。

  【总结】相关传动机构的比较表

名称 传动形式 传动关系 特点 
螺旋传动 回转运动变为直线运动 L=nst 结构简单、降速比大、省力、普通螺旋机构能自锁、平稳无噪音;
滚动螺旋机构:效率高、磨损小、灵敏平稳、较高的精度和轴向刚度、不能自锁、制造复杂成本高。 
带传动 不改变传动形式 i=n2/n1=d1/d2 优点:传动平稳,结构简单,维护方便,传递距离比较远,具有吸振和过载保护能力;
缺点:外廓尺寸大,效率较低,传动带寿命较短,传动精度不高。 
齿轮传动 i=n2/n1=z1/z2 优点:可靠,瞬时传动比恒定;适用载荷和速度范围大;机械效率高,寿命长,结构紧凑;可传递在空间任意配置的两轴之间运动。
缺点:振动和噪音较大,且不可无级调速;传动轴之间的距离不能过大;加工复杂,制造成本较高。 
链传动 i=n2/n1=z1/z2 优点:与带传动比较,传递功率大,能保证准确的平均传动比并且外廓尺寸比较小;与齿轮传动比较,中心距较大;可在低速、重载条件下工作;效率较高。
缺点:不能保证瞬时转速和瞬时传动比;噪声较大,急速反向性能差,不能用于高速传动。 
蜗杆传动 i=n2/n1=k/z 降速效果好、传动平稳、可自锁、效率低。 

  (六)平面连杆机构

  连杆机构是使用铰链、滑道等方式将构件相互连接而成的机构。

  

  1.四连杆机构:四根杆件由四个铰链连接而成。

  机架(或静件):相对静止的构件(AD)。

  连架杆:与机架直接相连的两根杆件(AB和CD)。

  连杆:与机架相对、由两根连杆连接的杆件(BC)。

  曲柄:能够相对于机架作整周回转的连架杆(AB)。

  摇杆:不能作整周回转的连架杆(CD)。

  
  

  曲柄摇杆机构

  根据有没有曲柄和有一个还是两个曲柄,可以将铰链四杆机构分为:

  (1)曲柄摇杆机构

  
  

  (2)双曲柄机构

  

  (3)双摇杆机构

  其中,曲柄摇杆机构:可将曲柄的整周回转转变成摇杆的往复摆动,例如上面的破碎机;也可将摇杆的往复摆动转变成为曲柄的连续转动,例如脚踏缝纫机。

  

  2.曲柄滑块机构:由铰链四杆机构的演化得来的。将曲柄的连续旋转变为滑块的往复直线运动,或反之。

  
  

  (七)凸轮机构

  

  将凸轮(主动件)的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动(由凸轮、从动杆及机架组成)。

  按照凸轮的形状可以分为盘形(平板)凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。

  
  

  正确选择凸轮轮廓,可以实现复杂的运动规律。由于凸轮与从动件是点接触或线接触,所以容易磨损,不适宜于传递动力,而主要用于控制和调节机构中。

  (八)间歇运动机构

  主动件连续运转,从动件能够实现“动作-停止-动作”的运动。

  1.棘轮机构:由棘爪、棘轮和机架组成。

  作用:将棘爪的往复摆动转变为棘轮的单向间歇运动。为了防止棘轮自动反转,采用止退棘爪。

  
  

  2.槽轮机构:由拨盘、槽轮与机架组成。

  作用:将拨盘的连续转动转变为从动件槽轮的间歇转动。

  

  槽轮静止的时间长,如需静止的时间缩短些,则可增加拨盘上圆销的数目。

  
  

  特点:槽轮结构简单,常用于自动机床的换刀装置及电影放映机的输片机构等。

  (九)传动链的传动比及效率

  由各种传动副,例如齿轮、带、链、螺旋等连接成为的传递运动和动力的系统,称为传动链。

  传动比:由机构串联而得到的传动链的传动比,即传动链末端转速与首端转速之比,等于链中各个运动副传动比的连乘积。

  【提示】对于全部由齿轮组成的传动链,其传动比等于主动轮齿数连乘积与从动轮齿数连乘积之比。

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