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二、機器上常用的傳動機構(gòu)及其傳動關(guān)系
(一)螺旋傳動機構(gòu)
螺旋傳動機構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳動運動和動力的裝置。主要用于將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€用運動,同時傳遞運動和動力。
螺紋分類:
按牙形分:三角形、矩型、梯形和鋸齒形。
按旋向分:左旋、右旋。一般機器中大都采用右旋螺紋。
按螺旋線的數(shù)目分:單線、雙線、三線和多線。
螺紋主要參數(shù):
導(dǎo)程s:指同一螺旋線上的相鄰兩牙在中線上對應(yīng)兩點之間的軸向距離。
螺距p,相鄰兩牙在中線上對應(yīng)兩點之間的軸向距離。S=kp
在普通螺旋機構(gòu)中,位移與轉(zhuǎn)速之間關(guān)系為:L=nst
螺旋傳動能實現(xiàn)自鎖,但傳動效率低。
為了克服螺旋傳動效率低的特點,采用以滾動摩擦代替滑動摩擦的滾珠螺旋傳動。
組成:絲杠、螺母、滾珠。
分類:外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)
外循環(huán)是滾珠在回路過程中離開螺旋表面的。內(nèi)循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程中始終不脫離螺旋表面。
特點:1、傳動效率高,摩擦損失小。η=0.90~0.95
2、磨損小,能長時間保持精度,壽命長。
3、啟動轉(zhuǎn)矩接近運動轉(zhuǎn)矩,傳動靈敏、平穩(wěn)。
4、有較高的傳動精度和軸向剛度。
5、不能自鎖,傳動具有可逆性。
6、制造工藝復(fù)雜,成本高。
常用于數(shù)控機床。
(二)帶傳動機構(gòu)
帶傳動傳動是利用膠帶與帶輪間的摩擦傳遞運動和力。
分類:平帶、三角帶、圓形帶和齒形帶。
目前機器中用的最多的是三角帶,它是具有梯形截面的無接頭膠帶,通常幾根同時使用。三角帶與平帶相比,主要是傳動能力強(約為平帶的三倍)。因為平帶的工作面是內(nèi)表面,而三角帶的工作面是兩個側(cè)面。
下圖所示為帶傳動在車床上的應(yīng)用及傳動簡圖。
傳動比:被動輪轉(zhuǎn)速與主動輪轉(zhuǎn)速之比。
i=n2/n1=d1/d2
如考慮帶與帶輪間的滑動,則:i=(d1/d2)ε ε-滑動系數(shù)
帶傳動特點:1、運動平穩(wěn)無噪聲,可以緩沖沖擊和吸振;
2、結(jié)構(gòu)簡單,傳動距離遠(yuǎn);
3、制造和安裝簡單,維護方便,不需潤滑;
4、過載打滑,可起保護作用;
5、外尺寸大,效率低,壽命短,傳動精度不高。
(三)齒輪傳動機構(gòu)
齒輪傳動是一種嚙合傳動,如圖2-7所示。
傳動比:i=n2/n1= z1/z2
齒輪傳動的分類:
為滿足機器工作的需要,通常在主動軸和從動軸之間采用一系列相互嚙合的齒輪系統(tǒng)來傳遞運動,這種由一系列齒輪所組成的齒輪系統(tǒng)稱為輪系。根據(jù)輪系中各齒輪的軸線在空間位置是否固定,將基本輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。
(1)定軸輪系:當(dāng)輪系運轉(zhuǎn)時,若各齒輪幾何軸線的位置都是固定不變的,則稱為定軸輪系。
(2)周轉(zhuǎn)輪系:輪系運轉(zhuǎn)時,其中至少有一個齒輪的幾何軸線是繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動的輪系,稱為周轉(zhuǎn)輪系。
具有運動軸線的齒輪稱為行星輪。
在輪系運轉(zhuǎn)中,軸線位置不變的齒輪稱為中心輪或太陽輪。
支承行星輪并使行星輪圍繞太陽輪轉(zhuǎn)動的支承件H稱為轉(zhuǎn)臂、系桿或行星架。
周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、中心輪和轉(zhuǎn)臂組成。
周轉(zhuǎn)輪系分為行星輪系(有一個中心輪固定不變)和差動輪系(中心輪都能轉(zhuǎn)動)兩類。
混合輪系:由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組合而成。
輪系的功用:
1.可以得到很大的傳動比
2.可以變速
3.可以連接相距較遠(yuǎn)的兩軸
4.可以獲得從動軸不同的旋轉(zhuǎn)方向
5.能夠?qū)崿F(xiàn)運動的合成和分解
(四)鏈傳動機構(gòu)
鏈傳動機構(gòu)是由一個具有特殊齒形的主動鏈輪,通過閉合鏈條帶動另一個與主動鏈輪具有相同齒形的從動鏈輪,進行傳遞運動和動力的機構(gòu)。
組成:主、從動鏈輪、鏈條。功用:傳遞運動和動力。如圖2-13
傳動比:
由上式得出:鏈傳動的傳動比與和鏈輪齒數(shù)成反比。
與帶傳動、齒輪傳動相比鏈傳動的特點:
1、優(yōu)點
(1)與帶傳動相比平均傳動比準(zhǔn)確,傳動功率大,輪廓尺寸小。
(2)與齒輪傳動相比,傳動中心距大。
(3)能在低速、重載、高溫以及環(huán)境惡略條件下工作。
(4)效率高,最大可達(dá)0.99。
2、缺點
(1)不能保持恒定的瞬時傳動比;
(2)鏈單位長度重量大,引起噪聲。急速反向性能差,不能用于高速傳動。
(五)蝸桿蝸輪傳動
蝸桿蝸輪傳動是通過蝸桿與蝸輪間的嚙合來傳遞運動和動力的機構(gòu)。
蝸桿蝸輪正確嚙合條件:蝸桿軸向模數(shù)、軸向壓力角分別等于蝸輪端面模數(shù)和端面壓力角。
主要特點:
1、降速效果好。
2、傳動平穩(wěn)。
3、有自鎖作用(在一定條件下)。
4、效率低。一般為0.7~0.8,有自鎖時0.5。
(六)平面連桿機構(gòu)
連桿機構(gòu)是用鉸鏈、滑道方式,將構(gòu)件相互聯(lián)接成的機構(gòu),用以實現(xiàn)運動變換和傳遞動力。
平面連桿機構(gòu)中各構(gòu)件都是桿狀,所以統(tǒng)稱為連桿機構(gòu)?;蛩臈U機構(gòu)。如圖2-16破碎機破碎機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。為方便起見,只畫出能表達(dá)其運動特性的簡圖,稱為機構(gòu)運動簡圖。如圖2-17 AB稱為曲柄,CD稱為搖桿,BC稱為連桿,AD稱為機架。
四桿機構(gòu)分類:曲柄搖桿機構(gòu);雙曲柄機構(gòu);雙搖桿機構(gòu)。
(七)凸輪機構(gòu)
凸輪機構(gòu)功用:將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為從動件的往復(fù)移動或擺動。
分類:1、平板凸輪。2、移動凸輪。3、圓柱凸輪。
特點:機構(gòu)簡單,緊湊;容易磨損,多用于傳遞動力不大的控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)。
(八)間歇運動機構(gòu)
間歇運動機構(gòu)是將主動件連續(xù)的運動轉(zhuǎn)變?yōu)檫\作—停止—動作的機構(gòu)。
分類:棘輪機構(gòu)和槽輪機構(gòu)。
1、 棘輪機構(gòu)。如圖2-27O1A連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動變成棘輪的間歇運動。
2、 槽輪機構(gòu)。如圖2-28撥盤1連續(xù)的轉(zhuǎn)動變成槽輪的間歇運動。應(yīng)用如電影放映機。
(九)傳動鏈的傳動比及效率
各種傳動副連接成為傳遞運動和動力的系統(tǒng)叫傳動鏈。
每條傳動鏈有首端件和末端件。按一定規(guī)律組成就是傳動比。
分析過程:找出傳動鏈的首、末端件,然后計算傳動比。如圖2-29為一傳動鏈,首端件:Ⅰ軸;末端件Ⅵ軸。Ⅰ、Ⅱ軸傳動比i1;Ⅱ、Ⅲ軸傳動比i2;Ⅲ、Ⅵ傳動比i3;Ⅳ、Ⅴ軸傳動比i4;Ⅴ、Ⅳ傳動比i5。
總傳動比i總= i1 i2 i3 i4 i5
例3教材。
已知:電動機轉(zhuǎn)速以及各個齒輪的齒數(shù),ε=0.98
試求:1.主軸最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速;
2.主軸轉(zhuǎn)動一圈,螺母P移動距離。
總傳動效率是各個軸間的傳動效率乘積。
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