第四章机械传动知识

1、第五章第五章 机械传动知识机械传动知识第一节第一节 机构及运动副机构及运动副第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动第三节第三节 螺旋传动螺旋传动第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构第五节第五节 齿轮传动齿轮传动第一节第一节 机构及运动副机构及运动副一、机器和机构一、机器和机构1.机器机器机器就是人工的物体组合，它的各部分之间具有一定的相对机器就是人工的物体组合，它的各部分之间具有一定的相对运动，并能用来作出有效的机械功或转换机械能。运动，并能用来作出有效的机械功或转换机械能。机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料

2、、信息。凡将其他形式能量变换为机械能的机器称为原动机，信息。凡将其他形式能量变换为机械能的机器称为原动机，如内燃机、电动机如内燃机、电动机(分别将热能和电能变换为机械能分别将热能和电能变换为机械能)等都是等都是原动机。凡利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机原动机。凡利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为工作机，如发电机器称为工作机，如发电机(机械能变换为电能机械能变换为电能)、起重机、起重机(传传递物料递物料)、金属切削机床、金属切削机床(变换物料外形变换物料外形)、录音机、录音机(变换和传变换和传递信息递信息)等都属于工作机。等都属于工作机。下一页返回第一节第一节 机构及运动

3、副机构及运动副图图5-1所示为单缸四冲程内燃机，由气缸体所示为单缸四冲程内燃机，由气缸体1、活塞、活塞2、进气、进气阀阀3、排气阀、排气阀4、连杆、连杆5、曲轴、曲轴6,凸轮凸轮7、顶杆、顶杆8,齿轮齿轮9和和10等组成。燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴的连等组成。燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴的连续转动。凸轮和顶杆是用来启闭进气阀和排气阀的。为了保续转动。凸轮和顶杆是用来启闭进气阀和排气阀的。为了保证曲轴每转两周进、排气阀各启闭一次，曲轴与凸轮轴之间证曲轴每转两周进、排气阀各启闭一次，曲轴与凸轮轴之间安装了齿数比为安装了齿数比为1:2的齿轮。这样，当燃气推动活塞运动时，的齿

4、轮。这样，当燃气推动活塞运动时，各构件协调地动作，进、排气阀有规律地启闭，加上汽化、各构件协调地动作，进、排气阀有规律地启闭，加上汽化、点火等装置的配合，就把热能转换为曲轴回转的机械能。点火等装置的配合，就把热能转换为曲轴回转的机械能。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副图图5-2所示为一工业机器人，由铰接臂机械手所示为一工业机器人，由铰接臂机械手1、计算机控、计算机控制器制器2、液压装置、液压装置3和电力装置和电力装置4组成。当机械手的大臂、小组成。当机械手的大臂、小臂和手按指令有规律地运动时，手端夹持器臂和手按指令有规律地运动时，手端夹持器(图中未示出图中未示出)便便将

5、物料搬运到预定的位置。在这部机器中，机械手是传递运将物料搬运到预定的位置。在这部机器中，机械手是传递运动和执行任务的装置，是机器的主体部分，电力装置和液压动和执行任务的装置，是机器的主体部分，电力装置和液压装置提供动力，计算机实施控制。装置提供动力，计算机实施控制。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副2.机构机构机器的主体部分是由许多运动构件组成的。用来传递运动和机器的主体部分是由许多运动构件组成的。用来传递运动和力的、使构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称力的、使构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构，如机器中的带传动机构、齿轮传动机构等。通常所为机构

6、，如机器中的带传动机构、齿轮传动机构等。通常所说的机械，是机构和机器的总称。在一般情况下，为了传递说的机械，是机构和机器的总称。在一般情况下，为了传递运动和力，机构各构件间应具有确定的相对运动。在图运动和力，机构各构件间应具有确定的相对运动。在图5-1所示内燃机中，活塞、连杆、曲轴和气缸体组成一个曲柄滑所示内燃机中，活塞、连杆、曲轴和气缸体组成一个曲柄滑块机构，可将活塞的往复运动变为曲柄的连续转动。块机构，可将活塞的往复运动变为曲柄的连续转动。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副凸轮、顶杆和气缸体组成凸轮机构，将凸轮轴的连续转动变凸轮、顶杆和气缸体组成凸轮机构，将凸轮轴的连

7、续转动变为顶杆有规律的间歇移动。曲轴和凸轮轴上的齿轮与气缸体为顶杆有规律的间歇移动。曲轴和凸轮轴上的齿轮与气缸体组成齿轮机构，使两轴保持一定的速比。一部机器可以包含组成齿轮机构，使两轴保持一定的速比。一部机器可以包含一个或若干个机构，例如鼓风机、电动机只包含一个机构，一个或若干个机构，例如鼓风机、电动机只包含一个机构，而内燃机则包含曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮机构等若干而内燃机则包含曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮机构等若干个机构。机器中最常用的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮个机构。机器中最常用的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系和间歇运动机构等。机构、轮系和间歇运动机构等。上一页 下一页返

8、回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分:动力部分、传动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。动力部分可采用人力、畜力、动部分、控制部分、执行部分。动力部分可采用人力、畜力、风力、液力、电力、热力、磁力、压缩空气等作动力源，其风力、液力、电力、热力、磁力、压缩空气等作动力源，其中利用电力和热力的原动机中利用电力和热力的原动机(电动机和内燃机电动机和内燃机)使用最广。传使用最广。传动部分和执行部分由各种机构组成，是机器的主体。控制部动部分和执行部分由各种机构组成，是机器的主体。控制部分包括各种控制机构分包括各种控制机

9、构(如内燃机中的凸轮机构如内燃机中的凸轮机构)、电气装置、电气装置、计算机和液压系统、气压系统等。计算机和液压系统、气压系统等。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副机构与机器的区别在于机构与机器的区别在于:机构只是一个构件系统，而机器除构机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其他装置件系统之外还包含电气、液压等其他装置;机构只用于传递运机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还应当具有变换或传递动和力，机器除传递运动和力之外，还应当具有变换或传递能量、物料、信息的功能。但是，在研究构件的运动和受力能量、物料、信息的功能。但是，在研究构件的运动和

10、受力情况时，机器与机构之间并无区别。因此，习惯上用情况时，机器与机构之间并无区别。因此，习惯上用“机械机械”一同作为机器和机构的总称。一同作为机器和机构的总称。二、运动副二、运动副一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。如一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。如图图5-3所所示，在示，在xOy坐标系中，构件坐标系中，构件S可随其上任一点可随其上任一点A沿沿x轴、轴轴、轴y方向移动和绕方向移动和绕A点转动。这种相对于参考系构件所具有的独点转动。这种相对于参考系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。所以一个作平面运动的自由构件立运动称为构件的自由度。所以一个作平面运动的自由构件有三个自由度。

11、有三个自由度。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式与某些构件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生与某些构件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连接。这种使两构件直接接触并能产生一定一定相对运动的连接。这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。例如轴与轴承的连接、活塞与相对运动的连接称为运动副。例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两个轮齿间的连接等都构成运动副，气缸的连接、传动齿轮两个轮齿间的连接等都构成运动副，构件组成运

12、动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来少，两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。实现。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副1.低副低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。如轴与滑动轴承、两构件通过面接触组成的运动副称为低副。如轴与滑动轴承、铰链连接、滑块与导槽、螺母与螺杆等。平面机构中的低副铰链连接、滑块与导槽、螺母与螺杆等。平面机构中的低副有转动副和移动副两

13、种。有转动副和移动副两种。(1)转动副。若组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动副。若组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动，这种运动副称为转动副或称铰链，如转动，这种运动副称为转动副或称铰链，如图图5-4所示。所示。(2)移动副。若组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动副。若组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副，如移动，这种运动副称为移动副，如图图5-5所。所。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副2.高副高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如轴与滚动两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮

14、合等。轴承、凸轮机构和齿轮啮合等。图图5-6(a)中的车轮与钢轨、中的车轮与钢轨、图图5-6(b)中的凸轮与从动件、图中的凸轮与从动件、图5-6(c)中的轮齿与轮齿分中的轮齿与轮齿分别在接触处别在接触处A组成高副。组成平面高副二构件间的相对运动组成高副。组成平面高副二构件间的相对运动是沿接触处切线是沿接触处切线t-t方向的相对移动和在平面内的相对转动方向的相对移动和在平面内的相对转动高副的显著特点是能传递较复杂的运动，但因为是点或线接高副的显著特点是能传递较复杂的运动，但因为是点或线接触，承受载荷时接触位置单位面积上的压力较高，因此组成触，承受载荷时接触位置单位面积上的压力较高，因此组成高副的

15、构件易磨损，使用寿命短。高副的构件易磨损，使用寿命短。上一页 下一页返回第一节第一节 机构及运动副机构及运动副低副呈面接触，承受载荷的单位面积压力较低，比高副的承低副呈面接触，承受载荷的单位面积压力较低，比高副的承载能力大载能力大;低副的接触表面一般是圆柱面和平面，容易制造和低副的接触表面一般是圆柱面和平面，容易制造和维修。但是，低副不能传递较复杂的运动，由于采用滑动摩维修。但是，低副不能传递较复杂的运动，由于采用滑动摩擦，摩擦损失比高副大，效率低。在机器及机构中常用滚动擦，摩擦损失比高副大，效率低。在机器及机构中常用滚动轴承来代替滑动轴承，用滚动导轨来代替滑动导轨。轴承来代替滑动轴承，用滚动

16、导轨来代替滑动导轨。除上述平面运动副之外，机械中还经常见到如除上述平面运动副之外，机械中还经常见到如图图5-7(a)所所示的球面副和图示的球面副和图5-7(b)所示的螺旋副。这些运动副两构件所示的螺旋副。这些运动副两构件间的相对运动是空间运动，故属于空间运动副。空间运动副间的相对运动是空间运动，故属于空间运动副。空间运动副已超出本节讨沦的范围，故不赘述。已超出本节讨沦的范围，故不赘述。上一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动一、平带传动的形式及使用特点一、平带传动的形式及使用特点1.平带传动形式平带传动形式平带传动有以下几种形式，见平带传动有以下几种形式，见表表5-1。(1)开口式

17、传动开口式传动:用于两轴轴线平行且旋转方向相同的场合。用于两轴轴线平行且旋转方向相同的场合。(2)交叉式传动交叉式传动:用于两轴轴线平行且旋转方向相反的场合。用于两轴轴线平行且旋转方向相反的场合。(3)半交叉式传动半交叉式传动:用于两轴轴线互不平行且空间交错的场合。用于两轴轴线互不平行且空间交错的场合。2.平带传动的使用特点平带传动的使用特点结构简单，适宜用于两轴中心距较大的场合结构简单，适宜用于两轴中心距较大的场合;富有弹性，具有富有弹性，具有缓冲作用，能吸振，传动平稳无噪声缓冲作用，能吸振，传动平稳无噪声;在过载时可产生打滑，在过载时可产生打滑，因此能防止薄弱零部件的损坏，起到安全保护作用

18、因此能防止薄弱零部件的损坏，起到安全保护作用;不能保持不能保持准确的传动比，外廓尺寸较大，效率较低。准确的传动比，外廓尺寸较大，效率较低。下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动212112DDnni上一页 下一页返回3.传动比传动比平带传动的传动比为带轮的转速平带传动的传动比为带轮的转速n1,n2之比，与两带轮的直之比，与两带轮的直径成反比，即径成反比，即 (5-1)式中式中n1、n2带轮的转速，带轮的转速，r/min; D1、D2带轮的直径，带轮的直径，mm。 通常平带传动采用的传动比为通常平带传动采用的传动比为i5。第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动二、二、V带传动特

19、点与型号带传动特点与型号V带是一种没有接头的环状带，通常几根同时使用。带是一种没有接头的环状带，通常几根同时使用。V带同平带同平带相比，主要特点是传动能力强带相比，主要特点是传动能力强(在相同条件下，约为平带的在相同条件下，约为平带的3倍倍)。V带又分为普通带又分为普通V带、窄带、窄V带、宽带、宽V带、大楔角带、大楔角V带、汽车带、汽车V带带等多种类型，其中普通等多种类型，其中普通V带应用最广。本节主要介绍普通带应用最广。本节主要介绍普通V带带传动的计算。传动的计算。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动V带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成，见带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组

20、成，见图图5-8。抗拉体。抗拉体是承受负载拉力的主体，其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲是承受负载拉力的主体，其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉仲和压缩，外壳用橡胶帆布包围成型。抗拉体由帘布时的拉仲和压缩，外壳用橡胶帆布包围成型。抗拉体由帘布或线绳组成，绳芯结构柔软易弯有利于提高使用寿命。抗拉或线绳组成，绳芯结构柔软易弯有利于提高使用寿命。抗拉体的材料可采用化学纤维或棉织物，前者的承载能力较强。体的材料可采用化学纤维或棉织物，前者的承载能力较强。如如图图5-9所示，当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变所示，当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线称为节线的任一条周线称为节线;由全部节

21、线构成的面称为节面。带的由全部节线构成的面称为节面。带的节面宽度称为节宽节面宽度称为节宽(bd)，当带受纵向弯曲时，该宽度保持不，当带受纵向弯曲时，该宽度保持不变。变。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动dbh上一页 下一页返回V带的刘面尺寸带的刘面尺寸(国家标准国家标准)共分为共分为Y,Z,A,B,C,D,E一七种型一七种型号。而线绳结构的号。而线绳结构的V带，目前只生产带，目前只生产Y,Z,A,B四种型号。四种型号。Y型型V带的截面积最小，带的截面积最小，E型的截面积最大。型的截面积最大。V带的截面积愈大，带的截面积愈大，传递的功率也愈大。传递的功率也愈大。楔角楔角

22、 为为40相对高度相对高度 约为约为0. 7的的V带称为普通带称为普通V带带普通普通V带已标准化，按截面尺寸的不同，分为一七种型号，带已标准化，按截面尺寸的不同，分为一七种型号，见见表表5-2。第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动在在V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V带的节面宽度带的节面宽度bd相对应的带轮直径称相对应的带轮直径称为基准直径为基准直径d。带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上。带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度的周线长度称为基准长度Ld。普通普通V带的长度系列和带长修正系数带的长度系列和带长修正系数KL见见表表5-3。V带具有一定的厚度，为了制

23、造与测量的方便，以其内周长带具有一定的厚度，为了制造与测量的方便，以其内周长作为标准长度作为标准长度L0，但是在传动计算和设计时，则要用计算长，但是在传动计算和设计时，则要用计算长度度L，即，即V带中性层的长度。计算长度带中性层的长度。计算长度L与标准长度与标准长度L0相差一相差一个修正值个修正值L，即，即 L=L0+L (5-2)L值可查国家标准值可查国家标准GB/T 1171-1996一般用普通一般用普通V带。带。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动dbh上一页 下一页返回V带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，以供识别带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，

24、以供识别和选用。例如和选用。例如: B2240”即表示即表示B型型V带，标准长度为带，标准长度为2 240 mm。楔角楔角 为为40、相对高度、相对高度 约为约为0. 9的的Y带称为窄带称为窄Y带带窄窄Y带是用合成纤维绳作抗拉体的新型带是用合成纤维绳作抗拉体的新型V带。与普通带。与普通V带带相比，当高度相同时，窄相比，当高度相同时，窄V带的宽度约缩小带的宽度约缩小1 /3，而承载能，而承载能力可提高到力可提高到1. 52. 5倍，适用于传递动力大而又要求传动倍，适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。装置紧凑的场合。第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动212112ZZnni上一页 下

25、一页返回三、链传动的类型三、链传动的类型(一一)链传动及其传动比链传动及其传动比链传动是由一个具有特殊齿形的主动链轮，通过传动链带动链传动是由一个具有特殊齿形的主动链轮，通过传动链带动另一个具有特殊齿形的从动链轮传递运动和动力的一套传动另一个具有特殊齿形的从动链轮传递运动和动力的一套传动装置。装置。图图5-10所示的链传动是由主动链轮所示的链传动是由主动链轮1、传动链、传动链2和从和从动链轮动链轮3组成的。当主动链轮转动时，从动链轮也就跟着旋组成的。当主动链轮转动时，从动链轮也就跟着旋转。转。链传动的传动比，就是主动链轮的转速链传动的传动比，就是主动链轮的转速n1与从动链轮的转速与从动链轮的转

26、速n2之比，等于两链轮齿数之比，等于两链轮齿数Z1 、Z2的反比，即的反比，即 (5-3)第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动(二二)链的类型链的类型链传动的类型很多，按用途不同，链分为以下三类。链传动的类型很多，按用途不同，链分为以下三类。(1)传动链传动链:在一般机械中用来传递运动和动力。在一般机械中用来传递运动和动力。(2)起重链起重链:用于起重机械提升重物。用于起重机械提升重物。(3)牵引链牵引链:用于运输机械驱动输送带等。用于运输机械驱动输送带等。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动1.链链传递动力用的链，按结构的不同主要有滚子链和齿形链两种。传递动力用

27、的链，按结构的不同主要有滚子链和齿形链两种。滚子链是由内链板滚子链是由内链板1、外链板、外链板2,轴销轴销3,套简套简4和滚子和滚子5所组成所组成(图图5-11)，也称为套简滚子链。其中内链板紧压在套简两，也称为套简滚子链。其中内链板紧压在套简两端，销轴与外链板铆牢，分别称为内、外链节。这样内、外端，销轴与外链板铆牢，分别称为内、外链节。这样内、外链节就构成一个铰链。滚子与套简、套简与销轴均为间隙配链节就构成一个铰链。滚子与套简、套简与销轴均为间隙配合。当链条啮人和啮出时，内、外链节作相对转动合。当链条啮人和啮出时，内、外链节作相对转动;同时，滚同时，滚子沿链轮轮齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损

28、。内、外链板子沿链轮轮齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内、外链板均制成均制成“8”字形，以减轻重量并保持链板各横截面的强度大字形，以减轻重量并保持链板各横截面的强度大致相等。致相等。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动链的各零件由碳素钢或合金钢制成，并经热处理，以提高其链的各零件由碳素钢或合金钢制成，并经热处理，以提高其强度和耐磨性。强度和耐磨性。滚子链上相邻两滚子中心的距离称为链的节距，以滚子链上相邻两滚子中心的距离称为链的节距，以p表示，表示，它是链的主要参数。节距越大，链各零件的尺寸越大，所能它是链的主要参数。节距越大，链各零件的尺寸越大，所能传递的功率也越大。传

29、递的功率也越大。滚子链可制成单排链滚子链可制成单排链(图图5-11)和多排链，如双排链和多排链，如双排链(图图5-12，图中，图中pt为排距为排距)或三排链等。或三排链等。表表5-4根据国家标准根据国家标准GB/T 1243-2006传动用短节距精传动用短节距精密滚子键、套简链、附件和链轮密滚子键、套简链、附件和链轮列出了几种列出了几种A系列滚子链系列滚子链的主要参数。的主要参数。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动链长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条连链长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条连成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用开口销或

30、成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用开口销或弹簧夹锁紧弹簧夹锁紧图图5-13(a) ,(b) 。若链节数为奇数时，则需。若链节数为奇数时，则需采用过渡链节采用过渡链节图图5-13(c)。在链条受拉时，过渡链节还要。在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，因此通常应避免采用过渡链节。承受附加的弯曲载荷，因此通常应避免采用过渡链节。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成(图图5-14)。齿形。齿形链板的两侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。铰链板的两侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相

31、啮合。铰链可做成滑动副或滚动副，图链可做成滑动副或滚动副，图5-14(b)所示为棱柱式滚动副，所示为棱柱式滚动副，链板的成型孔内装人棱柱，两组链板转动时，两棱柱相互滚链板的成型孔内装人棱柱，两组链板转动时，两棱柱相互滚动，可减少摩擦和磨损。与滚子链相比，齿形链运转平稳，动，可减少摩擦和磨损。与滚子链相比，齿形链运转平稳，噪声小，承受冲击载荷的能力高噪声小，承受冲击载荷的能力高;但结构复杂，价格较贵，也但结构复杂，价格较贵，也较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。齿形链多用于高较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。齿形链多用于高速速(链速可达链速可达40 m/s)或运动精度要求较高的传动。或运动

32、精度要求较高的传动。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动2.链轮链轮国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径re,齿沟圆齿沟圆弧半径弧半径ri和齿沟角和齿沟角的最大和最小值，如的最大和最小值，如图图5-15所示，其详所示，其详细参数由国家标准细参数由国家标准GB/T 1243-2006传动用短节距精密传动用短节距精密滚子链、套简链、附件和链轮滚子链、套简链、附件和链轮规定。各种链轮的实际端面规定。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设

33、计有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地曲线设计有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进人和退出啮合，并便于加工。符合上述要求的端面齿形曲进人和退出啮合，并便于加工。符合上述要求的端面齿形曲线有多种，最常用的是线有多种，最常用的是“三圆弧一直线三圆弧一直线”齿形。齿形。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动图图5-15(b)所示的端面齿形由三段圆弧所示的端面齿形由三段圆弧(aa,ab,cd)和一段和一段直线直线(bc)组成。这种组成。这种“三圆弧一直线三圆弧一直线”齿形基本上符合上述齿形基本上符合上述齿槽形状规范，且具有较好的啮合性能，并便于加工。齿槽形状规范

34、，且具有较好的啮合性能，并便于加工。滚子链链轮轴面齿形两侧呈圆弧形，如滚子链链轮轴面齿形两侧呈圆弧形，如图图5-16所示，以便所示，以便于链节进人和退出啮合。于链节进人和退出啮合。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动链轮上被链节距等分的圆称为分度圆，其直径用链轮上被链节距等分的圆称为分度圆，其直径用d表示表示(图图5-15)。若已知节距。若已知节距p和内数和内数z时，链轮主要尺寸的计算式为时，链轮主要尺寸的计算式为上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不必绘制

35、端面齿形，但须绘出链轮轴面齿形，以便车削链轮毛坯。轴面齿形的具但须绘出链轮轴面齿形，以便车削链轮毛坯。轴面齿形的具体尺寸见有关设计手册。体尺寸见有关设计手册。链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢料一般优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢(如如Q235 ,Q275 ,34 ,ZG310-570等等)、灰铸铁、灰铸铁(如如HT200)等。重要的链轮可采用合金钢。等。重要的链轮可采用合金钢。链

36、轮的结构如链轮的结构如图图5-17所示。小直径链轮可制成实心式所示。小直径链轮可制成实心式图图5-17(a);中等直径的链轮可制成孔板式中等直径的链轮可制成孔板式图图5-17(b);直径直径较大的链轮可设讨成组合式较大的链轮可设讨成组合式图图5-17(c)，若轮齿因磨损而，若轮齿因磨损而失效，可仅更换齿圈。失效，可仅更换齿圈。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动四、链传动的应用特点四、链传动的应用特点通常，链传动的传动比通常，链传动的传动比i8;中心距中心距a 56m ,最大中心距最大中心距可达可达15m;传递功率传递功率P100 kW;圆周速度圆周速度:v15 m/s

37、;传传动效率为动效率为0. 950. 98。当两轴平行、中心距较远、传递功率较大且均匀的传动比要当两轴平行、中心距较远、传递功率较大且均匀的传动比要求较准确时，不宜采用带传动和齿轮传动时，可采用链传动。求较准确时，不宜采用带传动和齿轮传动时，可采用链传动。同时在低速、重载和高温条件下及不良环境下也可采用链传同时在低速、重载和高温条件下及不良环境下也可采用链传动。动。上一页 下一页返回第二节第二节 带传动及链传动带传动及链传动与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的均匀的传动比均匀的传动比;需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可需

38、要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减少轴承的摩擦损失减少轴承的摩擦损失;结构紧凑结构紧凑;能在温度较高、有油污等恶能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低精度要求较低;中心距较大时其传动结构简单，可以在两轴中中心距较大时其传动结构简单，可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。链传动的主要缺点是心相距较远的情况下传递运动和动力。链传动的主要缺点是:瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差;链条链条的铰链磨损后，使得节距变大，易造成脱

39、落现象的铰链磨损后，使得节距变大，易造成脱落现象;工作中有一工作中有一定的冲击和噪声定的冲击和噪声;安装和维护要求较高。安装和维护要求较高。目前，链传动广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、目前，链传动广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。机床及摩托车中。上一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动所谓螺旋传动，是用内、外螺纹组成的螺旋副传递运动和动所谓螺旋传动，是用内、外螺纹组成的螺旋副传递运动和动力的传动。螺旋传动可方便地把主动件的回转运动转变为从力的传动。螺旋传动可方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。例如车床的大拖板，借助开合螺母与动件的直线往复运动。例如

40、车床的大拖板，借助开合螺母与长螺杆的啮合，实现其纵向直线往复运动长螺杆的啮合，实现其纵向直线往复运动(图图5-18);转动刨转动刨床刀架螺杆可使刨刀上下移动床刀架螺杆可使刨刀上下移动;转动铣床工作台丝杠，可使工转动铣床工作台丝杠，可使工作台作直线移动等。作台作直线移动等。螺旋传动与其他将回转运动转变为直线运动的传动装置螺旋传动与其他将回转运动转变为直线运动的传动装置(如曲如曲柄滑块机构柄滑块机构)相比，具有结构简单，工作连续平稳，承载能力相比，具有结构简单，工作连续平稳，承载能力大，传动精度高等优点。缺点是由于螺纹之间产生较大的相大，传动精度高等优点。缺点是由于螺纹之间产生较大的相对滑动，因而

41、磨损大，效率低。对滑动，因而磨损大，效率低。下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动一、螺旋传动的类型一、螺旋传动的类型螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动。按使用要求的螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动。按使用要求的不同可分为三类不同可分为三类:1.传力螺旋传力螺旋以传递动力为主，要求用较小的力矩转动螺杆以传递动力为主，要求用较小的力矩转动螺杆(或螺母或螺母)而使而使螺母螺母(或螺杆或螺杆)产生轴向运动和较大的轴向力，这个轴向力可产生轴向运动和较大的轴向力，这个轴向力可以用来做起重和加压等工作。例如以用来做起重和加压等工作。例如图图5-19(a)的起重器，图的起重器，图5-19(b)的

42、压力机的压力机(加压或装拆用加压或装拆用)等。等。2.传导螺旋传导螺旋以传递运动为主，并要求具有很高的运动精度，它常用作机以传递运动为主，并要求具有很高的运动精度，它常用作机床刀架或工作台的进给机构床刀架或工作台的进给机构图图5-19(c)。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动3.调整螺旋调整螺旋用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，如用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，如图图5-20(a)和图和图5-20(b)所示，用于调整带传动的初拉力。调整螺旋不所示，用于调整带传动的初拉力。调整螺旋不经常转动。经常转动。螺杆和螺母的材料除要求有足够的强度、耐磨性外，还要求螺杆和螺母的材

43、料除要求有足够的强度、耐磨性外，还要求两者配合时摩擦系数小。一般螺杆可选用两者配合时摩擦系数小。一般螺杆可选用Q275 ,45 ,50钢钢等等;重要螺杆可选用重要螺杆可选用T12,40Cr,65Mn钢等，并进行热处理。钢等，并进行热处理。常用的螺母材料有铸造锡青铜常用的螺母材料有铸造锡青铜ZCuSn10Pb5和和ZCuSn5Pb5Zn5，重载低速时可选用强度高的铸造铝青铜，重载低速时可选用强度高的铸造铝青铜ZCuAl10Fe3;在低速轻载，特别是不经常运转时，也可选在低速轻载，特别是不经常运转时，也可选用耐磨铸铁。用耐磨铸铁。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动二、螺旋传动的形式二

44、、螺旋传动的形式常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动等。传动等。1.螺母位移螺母位移螺母位移应用在机床溜板位移上的实例如螺母位移应用在机床溜板位移上的实例如图图5-21所示。螺所示。螺杆杆1在机架在机架3中可以转动而不能移动，螺母中可以转动而不能移动，螺母2与螺杆与螺杆1啮合并啮合并与溜板与溜板(工作台工作台)4相连接，螺母相连接，螺母2只能移动而不能转动。当摇只能移动而不能转动。当摇动手轮使螺杆动手轮使螺杆1转动时，螺母转动时，螺母2即可带动溜板即可带动溜板(工作台工作台)4沿机沿机架架3的导轨移动。螺杆每转一周，螺母带

45、动溜板的导轨移动。螺杆每转一周，螺母带动溜板(工作台工作台)位位移一个导程。移一个导程。螺母位移的传动，多应用于进给机构等传动机构中。螺母位移的传动，多应用于进给机构等传动机构中。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动2.螺杆位移螺杆位移螺杆位移应用在台虎钳上的实例如螺杆位移应用在台虎钳上的实例如图图5-22所示。螺杆所示。螺杆1上装上装有活动钳口有活动钳口2并与螺母相啮合，螺母并与螺母相啮合，螺母4与固定钳口与固定钳口3连接。转连接。转动手柄时，螺杆动手柄时，螺杆1相对螺母相对螺母4做螺旋运动，产生的位移带动活做螺旋运动，产生的位移带动活动钳口动钳口2一起位移。这样，活动钳口一起位

46、移。这样，活动钳口2相对固定钳口相对固定钳口3之间可之间可做合拢或张开的动作。从而可以夹紧或松开工件。做合拢或张开的动作。从而可以夹紧或松开工件。螺杆位移的传动，通常应用于千分尺、千斤顶、螺旋压力机螺杆位移的传动，通常应用于千分尺、千斤顶、螺旋压力机等传动机构中。等传动机构中。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动3.滚动螺旋滚动螺旋在螺旋和螺母之间设有封闭循环的滚道，滚道间充以钢珠，在螺旋和螺母之间设有封闭循环的滚道，滚道间充以钢珠，这样就使螺旋面的摩擦成为滚动摩擦，这种螺旋称为滚动螺这样就使螺旋面的摩擦成为滚动摩擦，这种螺旋称为滚动螺旋或滚珠丝杠。滚动螺旋按滚道回路形式的不同，分

47、为外循旋或滚珠丝杠。滚动螺旋按滚道回路形式的不同，分为外循环和内循环两种环和内循环两种(图图5-23)。钢珠在回路过程中离开螺旋表。钢珠在回路过程中离开螺旋表面的称为外循环，钢珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的称为外循环，钢珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的称为内循环。内循环螺母上开有侧孔，孔内镶有反向器面的称为内循环。内循环螺母上开有侧孔，孔内镶有反向器将相邻两螺纹滚道联通起来，钢珠越过螺纹顶部进人相邻滚将相邻两螺纹滚道联通起来，钢珠越过螺纹顶部进人相邻滚道，形成一个循环回路。因此一个循环回路里只有一圈钢珠道，形成一个循环回路。因此一个循环回路里只有一圈钢珠和一个反向器。一个螺母常设

48、置和一个反向器。一个螺母常设置24个回路。外循环螺母只个回路。外循环螺母只需前后各设一个反向器即可，但为了缩短回路滚道的长度也需前后各设一个反向器即可，但为了缩短回路滚道的长度也可在一个螺母中分为两个或三个回路。可在一个螺母中分为两个或三个回路。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动滚动螺旋的主要优点是滚动螺旋的主要优点是:摩擦损失小，效率在摩擦损失小，效率在90%以上以上;磨损磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定的预变形来增很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定的预变形来增加刚度，因此其传动精度很高加刚度，因此其传动精度很高;不具有自锁性，可以变直线运不具有自锁性，可以变

49、直线运动为旋转运动，其效率也可达到动为旋转运动，其效率也可达到80%以上。以上。滚动螺旋的缺点是滚动螺旋的缺点是:结构复杂，制造困难结构复杂，制造困难;有些机构中为防止有些机构中为防止逆转需另加自锁机构。由于其明显的优点，滚动螺旋早已在逆转需另加自锁机构。由于其明显的优点，滚动螺旋早已在汽车和拖拉机的转向机构中得到应用。目前在要求高效率和汽车和拖拉机的转向机构中得到应用。目前在要求高效率和高精度之处多已广泛应用滚动螺旋，例如飞机机翼和起落架高精度之处多已广泛应用滚动螺旋，例如飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降和数控机床等。的控制、水闸的升降和数控机床等。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动

50、螺旋传动三、螺旋传动时转速与移距的关系三、螺旋传动时转速与移距的关系螺旋传动主要是把旋转运动变换为直线运动。不管是螺母位螺旋传动主要是把旋转运动变换为直线运动。不管是螺母位移或螺杆位移，其位移量移或螺杆位移，其位移量L和螺旋传动时的转速和螺旋传动时的转速n之间的关系之间的关系为为 L=nS (5-9)式中式中S螺纹的导程螺纹的导程(如螺纹线数为如螺纹线数为l，则可用螺距代人，则可用螺距代人)，mm ; n螺杆螺杆(或螺母或螺母)转速，转速，r/min。上一页 下一页返回第三节第三节 螺旋传动螺旋传动例例5-1图图5-18所示的螺母位移溜板所示的螺母位移溜板(工作台工作台)机构中，机构中，S =

51、 4 mm, n = 50 r/min。试求螺母每分钟带动溜板。试求螺母每分钟带动溜板(工作台工作台)的位移量的位移量L。解解:L=nS=(50 x 4 ) mm/min=200mm/min上一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构一、平面连杆机构一、平面连杆机构平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的机构。低副是面接触，耐磨损而组成的机构。低副是面接触，耐磨损;加上转动副和移动副加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精

52、度。因此，平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛造精度。因此，平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛使用。连杆机构的缺点是使用。连杆机构的缺点是:低副中存在间隙，数目较多的低副低副中存在间隙，数目较多的低副会引起运动积累误差会引起运动积累误差;而且它的设计比较复杂，不易精确地实而且它的设计比较复杂，不易精确地实现复杂的运动规律。现复杂的运动规律。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为平面四杆最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。最机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。最常用的是由四根杆常用的是由四根杆(四个构件四

53、个构件)组成的平面四杆机构。组成的平面四杆机构。下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构(一一)铰链四杆机构的基本形式和特性铰链四杆机构的基本形式和特性全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。如简称铰链四杆机构。如图图5-24所示，机构的固定构件所示，机构的固定构件4称为称为机架，与机架用转动副相连接的杆机架，与机架用转动副相连接的杆1和杆和杆3称为连架杆，不与称为连架杆，不与机架直接连接的杆机架直接连接的杆2称为连杆。连架杆称为连杆。连架杆1或杆或杆3如能绕机架上如能绕机架上的转动副中心的转

54、动副中心A或或D做整周转动，则称为曲柄做整周转动，则称为曲柄;若仅能在小于若仅能在小于360的某一角度内摆动，则称为摇杆。的某一角度内摆动，则称为摇杆。对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本形照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本形式式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。上一页 下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一为曲柄，另一个为摇在铰链四杆

55、机构中，若两个连架杆，一为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄1为原为原动件，并作匀速转动动件，并作匀速转动;而摇杆而摇杆3为从动件，作变速往复摆动。为从动件，作变速往复摆动。图图5-25(a)所示为牛头刨床横向自动进给机构。当所示为牛头刨床横向自动进给机构。当na轮轮1转转动时，驱动动时，驱动na轮轮2(曲柄曲柄)转动，再通过连杆转动，再通过连杆3使摇杆使摇杆4往复摆往复摆动，摇杆另一端的棘爪便拨动棘轮动，摇杆另一端的棘爪便拨动棘轮5，带动送进丝杆，带动送进丝杆6作单向作单向间歇运动。图间歇运动。图5-25(b)是其中的

56、曲柄摇杆机构的运动简图。是其中的曲柄摇杆机构的运动简图。图图5-26所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动，通过连杆缓慢地匀速转动，通过连杆2，使摇杆，使摇杆3在一定角度范围内摆在一定角度范围内摆动，从而调整天线俯仰角的大小。动，从而调整天线俯仰角的大小。上一页 下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构2.双曲柄机构双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。图图5-27(a)所示为旋转式水泵。它由相位依次相差所示为旋转式水泵。它由相位依次相差90的的

57、四个双曲柄机构组成，图四个双曲柄机构组成，图5-27(b)是其中一个双曲柄机构的是其中一个双曲柄机构的运动简图。当原动曲柄运动简图。当原动曲柄1等角速顺时针转动时，连杆等角速顺时针转动时，连杆2带动从带动从动曲柄动曲柄3作周期性变速转动，因此相邻两从动曲柄作周期性变速转动，因此相邻两从动曲柄(隔板隔板)间间的夹角也周期性地变化。转到右边时，相邻两隔板间的夹角的夹角也周期性地变化。转到右边时，相邻两隔板间的夹角及容积增大，形成真空，于是从进水口吸水，转到左边时，及容积增大，形成真空，于是从进水口吸水，转到左边时，相邻两隔板的夹角及容积变小，压力升高，从出水口排水，相邻两隔板的夹角及容积变小，压力

58、升高，从出水口排水，从而起到泵水的作用。从而起到泵水的作用。上一页 下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构双曲柄机构中，用得最多的是平行四边形机构，或称平行双双曲柄机构中，用得最多的是平行四边形机构，或称平行双曲柄机构，如图曲柄机构，如图5-28(a)中的中的AB1C1D所示。这种机构的对所示。这种机构的对边长度相等，组成平行四边形。当杆边长度相等，组成平行四边形。当杆1等角速转动时，杆等角速转动时，杆3也也以相同角速度同向转动，连杆以相同角速度同向转动，连杆2则作平移运动。必须指出，则作平移运动。必须指出，这种机构当四个铰链中心处于同一直线这种机构当四个铰链中心处于同一

59、直线(如图中如图中AB1C1D所示所示)上时，将出现运动不确定状态。例如在图上时，将出现运动不确定状态。例如在图5-28(a)中，当曲中，当曲柄柄1由由AB2转到转到AB3时，从动曲柄时，从动曲柄3可能转到可能转到DC3，也可能，也可能转到转到DC3。为了消除这种运动不确定状态，可以在主、从动。为了消除这种运动不确定状态，可以在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构，如图曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构，如图5-28(b)所示。所示。上一页 下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构当上面一组平行四边形机构转到当上面一组平行四边形机构转到AB C D共线

60、位置时，下面共线位置时，下面一组平行四边形构一组平行四边形构AB1C1D却处于正常位置，故机构仍然保却处于正常位置，故机构仍然保持确定运动。持确定运动。图图5-29所示机车驱动轮联动机构，则是利用所示机车驱动轮联动机构，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种位置的运动不第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种位置的运动不确定状态。确定状态。上一页 下一页返回第四节第四节 平面连杆及凸轮机构平面连杆及凸轮机构3.双摇杆机构双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。图图5-30所示为飞机起落架机构的运动简图。飞机着陆前，需要将所