工厂设备机械传动机构原理介绍和机构分析

1、设备传动原理讲讲 师：丁宝良师：丁宝良培训目标l 熟悉工厂机加生产线设备l 了解设备的结构、原理l 掌握设备传动机构部件常见故障l 第一单元：襄阳工厂机加线设备介绍l 第二单元：常用传动部件原理及失效原理课程内容一、襄阳工厂机加线设备介绍 粗加工设备 精加工设备 清洗机：中间、最终清洗机 辅助设备:压装机、涂胶机、动平衡等 检测设备: 密封性检测、尺寸检测等 输送设备：机械手、滚道等 加工设备-自动线工厂前期引进大部分该类型设备，主要用于缸体、缸盖等铣面、镗孔、钻孔、攻丝，每条自动线由多个工位组成，效率高，自动化程度高。加工设备-加工中心工厂二期项目以后主要机型：缸体、缸盖等铣面、镗孔、钻孔、

2、攻丝；其它工件的铣面、钻孔。自动化程度高、加工速度较快。 自动线、加工中心对比自动线自动线加工中心加工中心优势刚性好生产效率高易于保证加工精度精度高速度快柔性好劣势柔性差、换型困难刚性较组合机差不适合低转速大扭矩加工设备-珩磨机缸孔的精加工，可以对缸孔尺寸及内表面要求进行加工，分为粗珩和精珩两步。加工设备-专机专为特定工序设计加工设备-车床轴类零件粗加工、半精加工设备加工设备-磨床轴件精加工机床，精度高，速度快，设备复杂。有多种类型，曲轴磨、凸轮轴磨等。清洗机清洗机 清洗机是利用高压水、压缩空气去除工件表面及内部孔道的切屑、油污等污染物，保证工件表面清洁。清洗机按所处工序可分为中间清洗机和最终

3、清洗机，功能和配置有所不同。清洗机对比中间清洗机中间清洗机最终清洗机最终清洗机 设备用途清洗定位面及下个工序要加工的部位，保证工件表面无大颗粒保证成品最终质量 ，有较严格清洁度要求设备配置只有清洗和吹干功能去毛刺、清洗、漂洗、干燥 、降温功能密封检测机密封检测机用来检测工件内部加工或铸造的油道、水道、气道与外界或相互之间的密封状态。通常情况下使用压差法检测。动平衡机检测轴类零件动不平衡量及角度，根据检测结果通过去重法调整动平衡。切削液处理中心 切削液处理中心用来处理机床使用后的切削液，主要功能是去除切屑和杂油。有油处理和水处理两种。 设备的组成l 机床支撑部件l 动力及传动部件l 夹具l 流体

4、部分：切削液、液压、气动、冷却、润滑等l 辅助机构：装拆刀、排屑l 机床防护l 控制部分 在机械加工中，工件的装夹包括定位和夹紧两个工作过程。工件定位后，为了保证在加工过程中，不致由于外力的作用而产生位置的改变，必须采用一定形式的夹紧装置。我们常用的除一般的机械夹紧装置外，还有气压和液压夹紧装置。机床夹具介绍1、主压紧机构和压紧块 2、钻模板 3、零件支撑定位块4、定位销 5、缸体夹具本体 缸体加工自动线夹具介绍，采用C型夹紧机构，夹紧牢固可靠夹具介绍123541、定位销2、辅助夹紧3、挂销4、夹具本体 5、夹爪 缸体加工中心B轴夹具介绍，结构简单，便于维修夹具介绍123541、头架顶尖及拨盘

5、2、尾架3、头架卡盘4、中心架 5、尾架浮动顶尖 凸轮轴磨床夹具，采用头架卡盘为架顶尖，中心架支撑夹具介绍354121、头架卡盘 2、尾架顶尖 3、车拉刀 4、卡盘卡爪5、尾架卡盘 曲轴车床夹具介绍，采用头架卡盘为架顶尖；头尾架卡盘夹具介绍123541、顶尖 2、卡爪三爪浮动卡盘结构数控车床常用卡盘121、蓄能器2、零件3、夹爪 4、预定位块5、压紧块 凸轮轴加工专机夹紧机构123451、消除定位间隙机构2、夹紧爪3、夹紧爪 该机构为液压夹紧机构，由于是精加工缸孔，夹具在定位后要消除定位存在的间隙。XF0122精镗缸孔夹具介绍123液压系统 切削机床的液压主要负责工件、刀具的夹紧、松开动作；部

6、分机床，如拉床，液压驱动刀具加工零件。液压系统大体相同，由动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件组成1、液压油泵 2、冷却器3、油窗、油标 4、油箱 5、钟形罩 6、电机2135641、油缸 2、蓄能器3、高压软管 4、过滤器12431、压力表 2、油管 3、换向阀 4、截止阀 5、减压阀 6、压力转换开关314652切削液系统机床的切削液主要功能l 润滑作用l 冷却作用l 清洗作用l 防锈作用目前机床使用切削液有两个压力：低压负责冲洗加工区域，高压负责刀具内冷切削液系统介绍21431、冲屑管路2、冲屑喷嘴 3、增压泵 4、增压泵前过滤1、润滑油泵和电机 2、压力表 3、油箱5、润滑部位

7、6、润滑分配器2135641、电主轴 2、刀具 3、主轴 4、铣刀2134常用的主轴种类很多有单轴、有多轴等1、主轴 箱 2、主轴 3、主轴 4、刀具及接杆21341、左刀盘 2、铣刀3、夹具 4、右刀盘凸轮轴两端加工专机刀盘 1234车床刀塔加工中心盘式刀库链式刀库链式刀库链式刀库可以水平安装，有的竖直安，其容量较盘式刀库；链式刀库有的是用换刀臂进行换刀，有的直接与主轴换刀，而盘式刀库直接与主轴换刀机械传动部件机械传动部件的功能是传递转矩和转速，使执行元件与负载之间在转矩和转速方面得到最佳匹配选择传动间隙小，精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件要求：精密化、高速化、小型、轻

8、量化机械传动机构电机动力通过皮带、丝杠驱动滑台动作单元总结 本单元主要介绍了襄阳工厂发动机车间主要设备及加工内容，介绍了机床主要部分的功能及原理，让大家尽快了解机床。第二单元 传动部件 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带，借助它们间的摩擦或啮合，在两轴 （或多轴）间传动运动或动力的机械传动。 带传动l 按传动原理分：摩擦带传动、啮合带传动l 按用途分：传动带 、输送带l 按传动带的截面形状分：平带、V带、多楔带、 圆形带、齿形带带分类V带的结构和型号 V带是一种无接头的环形带。 根据国家标准，我国生产的普通V带共分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。Y型V带的截面积最小，E型的截面积最大。窄V

9、带SPZ 、SPA、 SPB 国家标准还规定，V带的节线长度为基准长度，以Ld 表示。 V带的型号由带型和基准长度两部分组成，例如标记为Z1400，即表示基准长度为1400mm的Z型V带 V带安装1、松开螺栓2、腰孔调整张紧轮位置 安装带时，应按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动，也可凭经验安装，带的张紧程度以大拇指能将带按下1015mm为宜。新带使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。带的安装l 调整中心距方式 定期张紧 自动张紧l 张紧轮方式带轮的张紧带的张紧装置 定期调整带传动的中心距来张紧带。调整时，用调节螺钉改变电动机的位置，然后用螺栓固定电动机。主要适用于水平或近似水平布置的带

10、传动。 装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电机与摆架的自重实现自动张紧 多楔带 多楔带是指以平带为基体、内表面排布有等间距纵向40梯形楔的环形橡胶传动带，其工作面为楔的侧面。主要特点l 传动功率大，空间相同时比普通V带的传动功率的高30%。l 传动系统结构紧凑，在相同的传动功率情况下，传递装置所占空间比普通V带小25%。l 带体薄，富有柔软性，适应带轮直径小的传动（小于传统的三角带带轮），也可传动多个轮子。适应高速传动，带速可达40m/s；振动小，发热少，运转平稳。l 耐热、耐油、耐磨，使用伸长小，寿命长。l 多楔带又称多槽带或多沟带。目前类型有：PH、PJ、PK、PL、PM多楔带的使用

11、多楔带规格同步带同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外覆以聚氨酯或氯丁橡胶的环形带，带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。同步带特点 传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； 传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； 传动效率高，可达0.98，节能效果明显； 维护保养方便，不需润滑，维护费用低； 速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； 可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 相对于V型带传送，预紧力较小，轴和轴承上所受载荷小同步带的分类同步带的分类同同步步带带梯形齿弧齿单面圆弧齿(H系列又称HTD带)凹顶抛物线齿（R系列)双面对称齿型（代

12、号DA)交错齿型(代号DB平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)同步带分类梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，型号 节距 (mm) 齿高 (mm) 带厚 (mm) 角度 MXL2.0320.511.1440XL5.081.272.340L 9.5251.913.640H 12.7

13、2.294.340XH 22.2256.3511.240XXH 31.759.5315.740T2.5 2.50.71.340T5 51.22.240T10 102.54.540T20 205840AT5 51.22.750AT10 102.5550AT20 205850同步带的安装 安装时应该注意以下几点：安装同步带时，如果两带轮的中心距可以移动，必须先将带轮的中心距缩短，装好同步带后，再使中心距复位。若有张紧轮时，先把张紧轮放松，然后装上同步带，再装上张紧轮。往带轮上装同步带时，切记不要用力过猛，或用螺丝刀硬撬同步带，以防止同步带中的抗拉层产生外观觉察不到的折断现象。设计带轮时，最好选用两

14、轴能互相移近的结构，若结构上不允许时，则最好把同步带与带轮一起装到相应的轴上。控制适当的初张紧力。同步带传动中，两带轮轴线的平行度要求比较高，否则同步带在工作时会产生跑偏，甚至跳出带轮。轴线不平行还将引起压力不均匀，使带齿早期磨损。同步带的失效 同步带齿折断 带边异常磨损 同步带使用中齿边严重磨损 同步带跑偏 同步带纵向开 链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传动，它同时具有刚、柔特点，是一种应用十分广泛的机械传动形式。链传动由主动链轮、从动链轮和中间挠性件(链条)组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。 链传动兼有带传动和齿轮传动的一些特点。与带传动相比，链传动能得到准确

15、的平均传动比，张紧力小，故对轴的压力小。链传动可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作，但其传动平稳性差，工作时有噪声，一般多用于中心距较大的两平行轴间的低速传动。链传动链传动的类型链传动的类型传动链传动链起重链起重链牵引链牵引链按用途不同可分按用途不同可分滚子链滚子链齿形链齿形链凸轮配气机构凸轮配气机构摩托车、单车等。摩托车、单车等。用于起重机械传动，如：叉用于起重机械传动，如：叉车等车等 。用于传送带或装配输送机械，用于传送带或装配输送机械，TU装配装配L1线悬链输送。线悬链输送。主要用于一般机械传动主要用于一般机械传动用于汽车、摩托车等汽用于汽车、摩托车等汽油发动机的正时机构。油发动机的正时

16、机构。链传动的组成链传动的组成链传动的传动比计算公式链传动的传动比计算公式1221ZZnnin1主动轮转速、 n2从动轮转速Z1主动链轮齿数、 Z2从动链轮齿数链传动的传动比与两链轮的齿数成反比链传动的传动比与两链轮的齿数成反比。滚子链结构滚子链结构滚子链是由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成滚子链是由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。 当需要传递较大载荷时，可使用多排链，常用的有双排和三排链。当需要传递较大载荷时，可使用多排链，常用的有双排和三排链。 滚子链的接头采用联接链节或过渡链节：当链节为偶数时，直接用开口销滚子链的接头采用联接链节或过渡链节：当链节为偶数时，直接用开口销或弹性锁

17、片固定联接；当链节为奇数时，要使用过渡链节联接，但抗拉强度下或弹性锁片固定联接；当链节为奇数时，要使用过渡链节联接，但抗拉强度下降，尽量不采用。降，尽量不采用。齿形链的结构齿形链是由一组齿形链板铰接而成优点：传动平稳、噪声较小、承受冲击能力强，能在高速传动下工作 。缺点：结构复杂、价格贵，易磨损。安装维护要求高。 链传动的特点缺点：瞬时传动比不恒定，工作时有噪声；磨损后容易发生跳齿；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。与带传动相比，具有以下优点：l 由于是啮合传动，没有弹性滑动与打滑现 象，所以平均传动比恒定不变。l 链条装在链轮上，不需要很大的张紧力，对轴的压力小。l 能传递较大的圆周

18、力，效率较高。l 维护容易，并有一定的缓冲减振作用。l 能在较恶劣的环境下（如高温、多尘、油污、潮湿、泥沙、易燃及有腐蚀性条件）工作。链传动的使用与维护 链传动的布置链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内。一般宜采用水平或接近水平的布置，并使松边在下边。 链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时，产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线倾斜角大于60时，通常设有张紧装置。中心距调整中心距调整张紧轮调整链传动张紧方法链传动的主要失效形式 链传动的主要失效形式有疲劳破坏、磨损、胶合、跳齿等原因链板疲劳破坏 链在松边拉力和紧边拉力的反

19、复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。滚子套筒的冲击疲劳破坏 链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定的循环次数，滚子、套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。 销轴与套筒的胶合 润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。 链条铰链磨损 铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。 过载拉断 这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。 齿轮传动用来传递任

20、意两轴间的运动和动力，是现代机械中应用最广的一种机械传动。 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1）传递动力大、效率高；（2）寿命长，工作平稳，可靠性高；（3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动；（4）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；（5）不宜作远距离传动。 齿轮传动齿轮传动的分类l 齿廓：渐开线、摆线、圆弧l 齿线与母线相对位置：直齿、斜齿、人字齿、曲线齿l 齿轮轴线相对位置：平行、相交、交错l 齿面硬度：软齿（HB350）l 工作条件：开式传动、闭式传动齿轮传动的分类齿轮传动平面齿轮传动空间齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动传递相交运动传递交错运动内啮合外啮合齿

21、轮齿条直齿斜齿曲线齿交错轴斜齿轮蜗杆涡轮准双曲面齿轮人字齿齿轮运动l 齿面硬 ：抗点蚀、抗磨损、抗胶合、抗塑性流动;l 齿芯韧：抗折断;l 应有良好的加工工艺性能及热处理性能。使之便于加工且便于提高其力学性能。齿轮的材料要求齿轮传动失效的主要形式疲劳折断齿面失效轮齿折断过载折断变形折断齿面磨料磨损齿面疲劳点蚀齿面胶合轮齿折断产生原因 齿根弯曲应力大 齿根应力集中折断类型 疲劳折断反复应力疲劳裂纹轮齿疲劳折断 过载折断齿轮为脆性材料时，受到过载或冲击时产生 变形折断制造或安装不准确，以及轴的变形引起发生部位 轮齿根部(全齿折断)、缺角(斜齿轮局部折断)采取措施 增大齿根过渡圆角、消除加工倒痕、减

22、小应力集中 增大轴及支承的刚性使受载均匀 合适热处理使齿芯具有足够韧性、强化表面Fn齿面磨料磨损发生机理 磨料(沙粒、铁屑等)进入啮合区齿面磨损 齿形破坏 齿根减薄断齿发生部位 齿面发生状况 开式齿轮传动采取措施 加强润滑 开式改闭式传动齿面疲劳点蚀产生原因 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大 滑动速度低形成油膜条件差 接触疲劳产生麻点 发生部位 偏向齿根的节线附近 闭式齿轮传动 开式传动中一般不会出现点蚀现象采取措施 提高材料硬度增强抗点蚀能力 合理选择润滑油防止裂纹扩展齿面胶合产生原因 高速重载；散热不良； 滑动速度大；齿面粘连后撕脱 发生部位 沿运动方向撕裂采取措施 减小模数，降低齿高 抗

23、胶合能力强的润滑油 材料的硬度及配对齿面塑性变形产生原因应力过大材料屈服塑性流动 齿面变形采取措施 提高齿面硬度和润滑油粘度 减小接触应力 润滑可以减小摩擦、减轻磨损，还可以起到冷却、防锈、降低噪声、改善齿轮的工作状况、延缓齿轮失效、延长齿轮的使用寿命等作用。 闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度确定采用哪一种方式。齿轮润滑 涡轮蜗杆的使用旋转分度台 螺旋传动主要是将旋转运动变成直线运动，同时进行能量和力的传递，或调整零件的相互位置，也有将直线运动变成旋转运动的。 根据螺纹副摩擦性质不同，可分为滑动螺旋、滚动螺旋。根据用途分类可分为传力螺旋、传动螺旋和调整螺旋

24、。螺旋传动 滚动螺旋传动滚动螺旋传动滚珠丝杠螺母副机构滚珠丝杠螺母副机构 滚珠丝杠副的工作原理 具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动件，以减少摩擦，当丝杠回转时，滚珠相对于螺母上的滚道滚动，因此丝杠与螺母之间基本上为滚动摩擦。为 了防止滚珠从螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，使滚珠能循环流动滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠副的特点l 传动效率高 摩擦损失小滚珠丝杠副的传动效率 为 0. 92 0. 96 l 给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时 就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好l 运动平稳，无爬行现象，传动精度高l 运动具有可逆性（可将直线运动转化为回转运动，传

25、 动效率也高达90%以上）l 磨损小，使用寿命长（滚珠、丝杆、滚珠都经过淬硬）l 制造工艺复杂l 不能自锁滚珠的循环方式可分为内循环和外循环 内循环：滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触的循环在螺母1的侧孔内，装有接通相邻滚道的反向器。滚珠循环方式外循环：滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。滚珠丝杠副轴向间隙的调整1、垫片调隙式 通常用螺钉来连接滚珠丝杠两个螺母的凸缘，并在凸缘间加垫片。调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预拉紧力的目的优点：构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便。缺点：调整费时，并且在工作中不 能随意调整，除非更换厚度不同的垫片 2、螺纹调隙式 其中一

26、个螺母的外端有凸缘而另一个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出套筒外，并用两个圆螺母固定着。旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预拉紧力，调整好后再用另一个圆螺母把它锁紧。 3、 齿差调隙式 在两个螺母的凸缘上各制有圆柱齿轮，两者齿数相差一个齿，并装人内齿圈中，内齿圈用螺钉或定位销固定在套筒上。调整时，先取下两端的内齿圈，当两个滚珠螺母相对于套筒同方向转动相同齿数时，一个滚珠螺母对另一个滚珠螺母产生相对角位移，从而使滚珠螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道相对移动，达到消除间隙并施加预紧力的目的4、弹簧式自动调整预紧式在滚珠螺母体内的两列循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向制作一个Ph 的导程突变量，从而使

27、二列滚珠产生轴向错位而实现预紧，预紧力的大小取决于Ph 和单列滚珠的径向间隙。特点:结构简单紧凑，但使用中不能调整，且制造困难5、单螺母变位导程自预紧式滚珠丝杠驱动的滑台滚珠丝杆副的支承方式为提高刚度，常以推力轴承为主的轴承组合来支承丝杆当载荷较少时，也可用角接触球轴承来支承1、单推-单推（只有轴向约束）2、双推-双推（径向约束和轴向约束）3、双推-简支4、双推-自由简易单推-单推式支承 双推-自由式支承因滚珠丝杠传动效率高，无自锁作用，故在垂直安装状态，必须设置防止因驱动力中断而发生逆传动的自锁、制动或重力平衡装置。超越离合器 1-外圈 ； 2-星轮 ； 3-滚柱：4-活销 ； 5-弹簧制动装置 滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套密封来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副 密封圈：接触式和非接触式滚珠丝杠副的密封与润滑使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度，延长其使用寿命。 润滑剂：润滑脂和润滑油 防护套的形式 有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板 在现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传动往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。 如果轮系中各齿轮的轴线互相平行，则称为平面轮系，否则称为空间轮系。 根据轮系运转时齿轮的轴线位置相对于机架是否固定，又将轮系分为两大类：定轴轮系和行星轮系。轮系