2013注評(píng)《機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)》預(yù)習(xí)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)關(guān)系

第二章 傳動(dòng)裝置與電機(jī)

　　知識(shí)點(diǎn)二、機(jī)器上常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)關(guān)系

　　（一）螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。主要是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。

　　螺紋分類(lèi)

　　螺距：相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的距離，用p表示。

　　導(dǎo)程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離，用s表示。

　　螺距和導(dǎo)程之間的關(guān)系是：s=kp（其中 是螺紋的線數(shù)）。

　　【拓展】對(duì)于右旋螺紋而言，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺桿進(jìn)入螺母；對(duì)于左旋螺紋而言，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺桿進(jìn)入螺母。

　　2.傳動(dòng)速度

　　軸線運(yùn)動(dòng)的線速度v與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系是：

　　V＝ns

　　螺旋傳動(dòng)中，軸向位移L與轉(zhuǎn)速n以及時(shí)間t之間的關(guān)系為：

　?。蹋絥st

　　3.螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：

　?、俳Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

　?、诮邓俦却?，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)和降速傳動(dòng)；

　?、凼×Γ缜Ы镯?；

　?、茉谝欢l件下實(shí)現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S線方向的直線運(yùn)動(dòng)，而不能相反，即無(wú)論軸線方向的力多大，都不能產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，當(dāng)然也不可能實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)；

　?、莨ぷ鬟B續(xù)、平穩(wěn)，無(wú)噪聲。

　　缺點(diǎn)：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。

　　4.滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。

　　滾珠在回路過(guò)程中離開(kāi)螺旋表面的就叫外循環(huán)；滾珠在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中始終不脫離螺旋表面的叫內(nèi)循環(huán)（內(nèi)循環(huán)有反向器）。

　　內(nèi)循環(huán)相比外循環(huán)，結(jié)構(gòu)更為緊湊，返回通道短，減少滾珠數(shù)量，減少摩擦，提高效率，但是反向器加工復(fù)雜。

　　滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械效率高（0.90～0.95）；摩擦小，能長(zhǎng)時(shí)間保持精度，使用壽命長(zhǎng)；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏磨損?。唤o予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動(dòng)精度和軸向剛度。

　　缺點(diǎn)：不能逆向自鎖；制造工藝復(fù)雜，成本較高。

　　（二）帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)【熟悉】

　　

　　平帶

　　

　　三角帶

　　

　　圓形帶傳動(dòng)

　　

　　齒形帶

　　帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是利用膠帶與帶輪之間的摩擦作用將主動(dòng)帶輪的傳動(dòng)傳到另一個(gè)被動(dòng)帶輪上去。

　　根據(jù)帶的截面形狀，可以分為平帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)和齒形帶傳動(dòng)四種。

　　平帶傳動(dòng)

　　軸線關(guān)系 主從帶輪運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系

　　

　　三角帶傳動(dòng)

　　

　　【注意】三角帶的截面為梯形；傳動(dòng)能力比平帶強(qiáng)，在相同條件下，約為平帶的3倍；工作面是兩個(gè)側(cè)面。

　?。ㄈX輪傳動(dòng)【熟悉】

　　齒輪傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)。

　　傳動(dòng)比等于從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比，或者等于主動(dòng)輪齒數(shù)與從動(dòng)輪齒數(shù)之比。

　　【注意】傳動(dòng)比等于被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比。

　　

　　根據(jù)兩軸位置的不同，可以分為兩根軸平行（a、b、c、d），相交（f、g）或交錯(cuò)（h）等各種情況。

　　

　　齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）可靠，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；

　?。?）適用載荷和速度范圍大；

　?。?）機(jī)械效率高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊；

　?。?）可傳遞在空間任意配置的兩軸之間運(yùn)動(dòng)。

　　齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)：

　?。?）振動(dòng)和噪音較大，且不可無(wú)級(jí)調(diào)速；

　　（2）傳動(dòng)軸之間的距離不能過(guò)大；

　?。?）加工復(fù)雜，制造成本較高。

　　輪系：一系列齒輪所組成的傳動(dòng)系統(tǒng)?！玖私狻?/p>

　　根據(jù)輪系中各齒輪的軸線在空間位置是否固定，將輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩類(lèi)。

　　定軸輪系：輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有齒輪的軸線的位置都是固定不變的。也稱(chēng)為普通輪系。

　　2.周轉(zhuǎn)輪系：輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的軸線是繞另一個(gè)齒輪的固定幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。又分為行星輪系（有一個(gè)中心輪是固定不變的）和差動(dòng)輪系（沒(méi)有固定的中心輪）。

　　混合輪系：由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組合而成。

　　輪系的作用：

　?。?）可以得到很大的傳動(dòng)比（速度變化比較大）；

　?。?）可以連接相距較遠(yuǎn)的兩軸；

　?。?）可以獲得不同的傳動(dòng)比；

　?。?）可以獲得從動(dòng)軸不同的旋轉(zhuǎn)方向；

　?。?）能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解（如汽車(chē)的后橋差速器）。

　?。ㄋ模╂渹鲃?dòng)機(jī)構(gòu)【了解】

　　由一個(gè)具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪，通過(guò)閉合鏈條帶動(dòng)另一個(gè)與主動(dòng)鏈輪具有相同齒形的從動(dòng)鏈輪，進(jìn)行傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。典型的是自行車(chē)的傳動(dòng)。

　　傳動(dòng)比等于主動(dòng)輪齒數(shù)與從動(dòng)輪齒數(shù)之比。（這和齒輪傳動(dòng)一致）

　　 

　　鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

　?。?）與帶傳動(dòng)比較，傳遞功率大，能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比并且外廓尺寸比較??；

　?。?）與齒輪傳動(dòng)比較，中心距較大；

　?。?）可在低速、重載條件下工作；

　?。?）效率較高，可以達(dá)到0.95～0.98，最大可以達(dá)到0.99。

　　鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)

　　（1）不能保證瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)傳動(dòng)比；

　?。?）噪聲較大，急速反向性能差，不能用于高速傳動(dòng)。

　?。ㄎ澹┪仐U傳動(dòng)機(jī)構(gòu)【熟悉】

　　通過(guò)蝸桿與蝸輪間的嚙合，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)構(gòu)（由蝸輪、蝸桿與機(jī)架組成）。

　　傳動(dòng)比等于蝸桿線數(shù)（主動(dòng)件）與蝸輪齒數(shù)（從動(dòng)件）之比。

　　

　　其中，k為蝸桿的線數(shù)，而z為蝸輪的齒數(shù)。

　　蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)：

　　1.降速效果好；

　　2.傳動(dòng)平穩(wěn)；

　　3.可自鎖（即蝸桿主動(dòng)可以帶動(dòng)蝸輪，反之，蝸輪主動(dòng)不能帶動(dòng)蝸桿）；

　　4.效率低（一般為0.7～0.8，要求自鎖時(shí)，效率小于0.5）。

　　【總結(jié)】相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較表

　?。┢矫孢B桿機(jī)構(gòu)【了解】

　　連桿機(jī)構(gòu)是使用鉸鏈、滑道等方式將構(gòu)件相互連接而成的機(jī)構(gòu)。

　　

　　1.四連桿機(jī)構(gòu)：四根桿件由四個(gè)鉸鏈連接而成。

　　機(jī)架（或靜件）：相對(duì)靜止的構(gòu)件（AD）。

　　連架桿：與機(jī)架直接相連的兩根桿件（AB和CD）。

　　連桿：與機(jī)架相對(duì)、由兩根連桿連接的桿件（BC）。

　　曲柄：能夠相對(duì)于機(jī)架作整周回轉(zhuǎn)的連架桿（AB）。

　　搖桿：不能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿（CD）。

　　

　　曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

　　根據(jù)有沒(méi)有曲柄和有一個(gè)還是兩個(gè)曲柄，可以將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：

　?。?）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

　　

　?。?）雙曲柄機(jī)構(gòu)

　　

　?。?）雙搖桿機(jī)構(gòu)

　　其中，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：可將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，例如上面的破碎機(jī)；也可將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變成為曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，例如腳踏縫紉機(jī)。

　　

　　2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化得來(lái)的。將曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，或反之。

　　

　　（七）凸輪機(jī)構(gòu)【熟悉】

　　將凸輪（主動(dòng)件）的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)（由凸輪、從動(dòng)桿及機(jī)架組成）。

　　

　　按照凸輪的形狀可以分為盤(pán)形（平板）凸輪、移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪。

　　正確選擇凸輪輪廓，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于凸輪與從動(dòng)件是點(diǎn)接觸或線接觸，所以容易磨損，不適宜于傳遞動(dòng)力，而主要用于控制和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。

　　（八）間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　主動(dòng)件連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從動(dòng)件能夠?qū)崿F(xiàn)“動(dòng)作-停止-動(dòng)作”的運(yùn)動(dòng)。

　　1.棘輪機(jī)構(gòu)：由棘爪、棘輪和機(jī)架組成。

　　作用：將棘爪的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧喌膯蜗蜷g歇運(yùn)動(dòng)。為了防止棘輪自動(dòng)反轉(zhuǎn)，采用止退棘爪。

　　

　　2.槽輪機(jī)構(gòu)：由撥盤(pán)、槽輪與機(jī)架組成。

　　作用：將撥盤(pán)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件槽輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　槽輪靜止的時(shí)間長(zhǎng)，如需靜止的時(shí)間縮短些，則可增加撥盤(pán)上圓銷(xiāo)的數(shù)目。

　　

　　特點(diǎn)：槽輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于自動(dòng)機(jī)床的換刀裝置及電影放映機(jī)的輸片機(jī)構(gòu)等。

　　（九）傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比及效率

　　由各種傳動(dòng)副，例如齒輪、帶、鏈、螺旋等連接成為的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的系統(tǒng)，稱(chēng)為傳動(dòng)鏈。

　　傳動(dòng)比：由機(jī)構(gòu)串聯(lián)而得到的傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比，即傳動(dòng)鏈末端轉(zhuǎn)速與首端轉(zhuǎn)速之比，等于鏈中各個(gè)運(yùn)動(dòng)副傳動(dòng)比的連乘積。

　　【提示】對(duì)于全部由齒輪組成的傳動(dòng)鏈，其傳動(dòng)比等于主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積與從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積之比。