机修工技能培训机械传动机修工技能培训机械传动机械机械传动概述概述一、一、摩擦摩擦传动了解摩擦了解摩擦轮传开工作原理、开工作原理、传动比；比；理解理解带传开工作原理、开工作原理、传动比；比；理解摩擦理解摩擦传动应用用实例。例。摩擦摩擦轮传动轮传动是利用主是利用主动轮动轮与从与从动轮动轮在直接接触在直接接触处处所所产产生的摩擦力生的摩擦力来来传递转传递转矩和运矩和运动动。工作原理和工作原理和传动比比1 1、摩擦、摩擦轮传动式中式中:i:i传动比比 n n主主动、n n被被动分分别为主主动轴、被、被动轴转速速 d d主主动、d d被被动分分别为主主动、被、被动轮直径直径传动特点特点 由于摩擦由于摩擦轮轮轮轮面没有面没有轮齿轮齿，所以制造，所以制造简单简单，运，运转转平平稳稳，噪声小。，噪声小。过载时发过载时发生打滑，能防止机器中重要零件的生打滑，能防止机器中重要零件的损损坏。坏。无无级级改改变传动变传动比。比。效率低。效率低。当当传递传递同同样样大的功率大的功率时时，轮轮廓尺寸和作用在廓尺寸和作用在轴轴与与轴轴承上的承上的载载荷都荷都比比齿轮传动齿轮传动大。大。不宜不宜传递传递很大的功率。很大的功率。不能保持准确的不能保持准确的传动传动比。比。干摩擦干摩擦时时磨磨损损快，寿命低。快，寿命低。必必须须采用采用压紧压紧装置。装置。优优点点缺缺点点应用范用范围摩擦摩擦轮传动轮传动在在传递传递功率、功率、传动传动比、比、调调速幅度、速度、速幅度、速度、轴间轴间距离等方面距离等方面都有很大的适用范都有很大的适用范围围。传递传递功率可从几瓦到功率可从几瓦到300kW300kW。传动传动比可到比可到7 7，甚至到，甚至到1010，在手，在手动仪动仪器中达器中达2525。调调速幅度在直接接触速幅度在直接接触传动传动中，一般中，一般为为3 34 4，在有中，在有中间间件件传动传动中，一般中，一般可到达可到达8 81212。圆圆周速度可自很低到周速度可自很低到25m/s25m/s。 概述概述概述概述2 2 2 2、带传动带传动 工作原理：主要是依靠工作原理：主要是依靠挠性性传动带与与带轮间的摩擦力来的摩擦力来传递运运动和和动力。力。组成：主成：主动轮、从、从动轮、紧套在两套在两轮上的上的传动带和机架和机架组成。成。 工作工作过程：原程：原动机机驱动主主动带轮转动，通，通过带与与带轮之之间产生的摩生的摩擦力，使从擦力，使从动带轮一起一起转动，从而，从而实现运运动和和动力的力的传递。 类型型 摩擦摩擦带传动：靠：靠传动带与与带轮间的摩擦力的摩擦力实现传动，如，如V V带传动、平、平带传动等。等。按按传动原理分：原理分：啮合合带传动：靠：靠带内内侧凸凸齿与与带轮外外缘上的上的齿槽相槽相啮合合实现传动，如同步，如同步带传动。传动带：用于：用于传递动力力输送送带：用于：用于输送物品送物品 按用途分按用途分按按传动带的截面形状分：的截面形状分： 平平带、V V 带、多楔、多楔带、圆形形带、齿形形带同步同步带平平带 平平带的截面形状的截面形状为矩形矩形, ,工作面工作面为内外表内外表, , 主要用于两主要用于两轴平行平行, , 转向相同的向相同的较远距离距离的的传动。V带的截面形状的截面形状为梯形，工作面梯形，工作面为两两侧面面,带轮的的轮槽截面也槽截面也为梯形。在相同梯形。在相同张紧力和相力和相同摩擦系数的条件下，同摩擦系数的条件下，V带产生的摩擦力要比生的摩擦力要比平平带的摩擦力大，所以，的摩擦力大，所以，V带传动能力能力强，结构更构更紧凑，在机械凑，在机械传动中中应用最广泛。用最广泛。V带多楔多楔带是平是平带基体上有假基体上有假设干干纵向楔形凸起向楔形凸起, , 它兼有平它兼有平带和和V V带的的优点且弥点且弥补其缺乏其缺乏, , 多用于多用于结构构紧凑的大功率凑的大功率传动中。中。 多楔多楔带圆形形带的截面形状的截面形状为圆形。形。 仅用于如用于如缝纫机、机、 仪器等低速小器等低速小功率的功率的传动。圆形形带齿形形带同步同步带同步同步齿形形带即即为啮合型合型传动带。同步。同步带内周有一定形状的内周有一定形状的齿。 特点和特点和应用用能能缓冲吸振，冲吸振，传动平平稳，噪音小。，噪音小。具有具有过载保保护作用。作用。结构构简单，制造、安装和，制造、安装和维护方便，本方便，本钱低。低。适用于两适用于两轴距离距离较大的大的传动。优点点缺缺点点不能保不能保证恒定的恒定的传动比，比，传动精度和精度和传动效率低。效率低。带对轴有很大的有很大的压轴力。力。带传动装置装置结构不构不够紧凑。凑。带的寿命的寿命较短。短。不适用于高温、易燃及有腐不适用于高温、易燃及有腐蚀介介质的的场合。合。应应用用用用带传动适用于要求适用于要求传动平平稳、传动比不要求准确，中小功率的比不要求准确，中小功率的远距离距离传动。如：汽。如：汽车发动机等。机等。传动带是是弹性体，受到拉力后会性体，受到拉力后会产生生弹性伸性伸长，伸，伸长量随拉力大小量随拉力大小的的变化而改化而改变。带由由紧边绕过主主动轮进入松入松边时，带的拉力减小，的拉力减小，其其弹性伸性伸长量也减小。量也减小。这说明明带在在绕过带轮的的过程中，相程中，相对于于轮面面向后收向后收缩，带与与带轮轮面面间出出现局部相局部相对滑滑动，导致致带的速度逐步的速度逐步小于主小于主动轮的的圆周速度。周速度。 弹性滑性滑动和和传动比比 同同样，当，当带由松由松边绕过从从动轮进入入紧边时，拉力增加，拉力增加，带逐逐渐被被拉拉长，沿，沿轮面面产生向前的生向前的弹性滑性滑动，使，使带的速度逐的速度逐渐大于从大于从动轮的的圆周速度。周速度。 带的的弹性滑性滑动：由于：由于带的的弹性性变形而形而产生的生的带与与带轮间的滑的滑动称称为弹性滑性滑动。由于。由于弹性滑性滑动引起的从引起的从动轮圆周速度的降低率周速度的降低率称称为带传动的滑的滑动系数。系数。 由上式的由上式的带传动的的传动比比为 ：弹性滑性滑动和打滑的区和打滑的区别：弹性滑性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的引起的全面滑全面滑动，是，是带传动的失效形式，是可以防止的。而的失效形式，是可以防止的。而弹性滑性滑动是由于拉力差引起的，只要是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会周力，就必然会发生生弹性滑性滑动，所以，所以弹性滑性滑动是不可以防止的。是不可以防止的。注意：注意：一般一般带传动的滑的滑动系数系数 ，因，因值很小，非精确很小，非精确计算算时可以忽略不可以忽略不计。张紧、安装和、安装和维护 调整中心距方式整中心距方式 带传开工作一段开工作一段时间后就会由于塑性后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，能力下降，这时必必须重新重新张紧。常用的。常用的张紧方式可分方式可分为调整中整中心距方式和心距方式和张紧轮方式。方式。定期定期张紧：采用定期改采用定期改变中心距的方法来中心距的方法来调节带的的张紧力，使力，使带重新重新张紧。常。常见的有滑道式和的有滑道式和摆架式两种架式两种结构。构。滑道式滑道式摆架式架式自自动张紧：将装有：将装有带轮的的电动机安装在浮机安装在浮动的的摆架上，利用架上，利用电动机的自重，使机的自重，使带轮绕固定固定轴摆动，以自，以自动保持保持张紧力。力。 当中心距不能当中心距不能调节时，可采用，可采用张紧轮张紧。张紧轮一般放在松一般放在松边的内的内侧，使，使带只受只受单向弯曲，同向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大尽量靠近大轮，以免，以免过分影分影响响带在小在小轮上的包角。上的包角。张紧轮的的轮槽尺寸与槽尺寸与带轮的相同，且直径小于的相同，且直径小于小小带轮的直径。的直径。 张紧轮方式方式通通常常应通通过调整整各各轮中中心心距距的的方方法法来来装装带和和张紧。切切忌忌硬硬将将传动带从从带轮上上拨下下或或扳扳上上，严禁禁用用撬撬棍棍等等工工具具将将带强行行撬撬入入或或撬撬出出，以以免免对带造成不必要的造成不必要的损坏。坏。同同组使用的使用的V V带应型号相同，型号相同，长度相等，以免各度相等，以免各带受力不均；不同厂受力不均；不同厂家生家生产的的V V带、新旧、新旧V V带不能同不能同时使用。使用。安装安装V V带时，按，按规定的初拉力定的初拉力张紧。对于中等中心距的于中等中心距的带传动，可凭，可凭经验安装，安装，带的的张紧程度以大拇指能将程度以大拇指能将带按下按下15mm15mm为宜。宜。带轮的安装的安装带传动的安装的安装安装安装带轮时，两，两带轮轴线应相互平行，其相互平行，其V V型槽型槽对称平面称平面应重合。重合。 V V带的安装的安装带传动的的维护带传动装置外面要采用平安防装置外面要采用平安防护罩，以保障操作人罩，以保障操作人员的平安；同的平安；同时防止油、酸、碱防止油、酸、碱对带的腐的腐蚀。禁止禁止给带轮上加上加润滑滑剂，应及及时去除去除带轮槽及槽及带上的油上的油污。定期定期对带进行行检查有无松有无松驰和断裂和断裂现象，如有一根松象，如有一根松驰和断裂那么和断裂那么应全部更全部更换新新带。带传开工作温度不开工作温度不应过高，一般不超高，一般不超过60C60C。假假设带传动久置后再用，久置后再用，应将将传动带放松。放松。齿轮传动是机械是机械传动中中应用最广泛的一种用最广泛的一种传动形式。形式。已到达的水平：已到达的水平： P P：1101105 5kWkWV V：300m/s300m/sD D：33m33mN N：10105 5r/minr/min1 1、特点、特点优点：点：1 1 效率高效率高( () )；2 2 工作可靠，寿命工作可靠，寿命长长；3 3 结结构构紧紧凑，外廓尺寸小；凑，外廓尺寸小；4 4 瞬瞬时时i i为为常数。常数。缺点：缺点：1 1 制造制造费费用大，需用大，需专专用机床和用机床和设备设备； 2 2 精度低精度低时时，振，振动动、噪音大；、噪音大；3 3 不适于中心距大的不适于中心距大的场场合。合。二、二、齿轮传动2 2、分、分类按两按两轴线位置分位置分按工作条件分失效形式不同按工作条件分失效形式不同开式开式传动：低速：低速传动，润滑条件差，易磨滑条件差，易磨损；半开式半开式传动：装有：装有简单的防的防护罩，但仍不能罩，但仍不能严密防止密防止杂物侵入；物侵入；闭式式传动：齿轮等全封等全封闭于箱体内，于箱体内，润滑良好，使用广泛。滑良好，使用广泛。按按齿面硬度分失效形式不同面硬度分失效形式不同软齿面：面：HB350HB350；硬硬齿面：面：HBHB350350。3 3、根本要求、根本要求传动平平稳i=consti=const。承承载能力高。能力高。 运运动要求要求 传递动力要求力要求4 4、主要参数、主要参数传动比比i i、齿数比数比u u减速减速传动：i i1 1增速增速传动：i i1 1减速减速传动：u=iu=i增速增速传动：u=1/iu=1/i齿轮的失效通常的失效通常发生在生在轮齿，其它局部很少失效。，其它局部很少失效。失效形式失效形式轮齿折断折断齿面面损伤齿面接触疲面接触疲劳磨磨损齿面点面点蚀齿面胶合面胶合齿面磨粒磨面磨粒磨损齿面塑性流面塑性流动轮齿折断折断常常发生于生于闭式硬式硬齿面或开式面或开式传动中。中。现象：象：局部折断局部折断整体折断整体折断5 5、失效形式、失效形式6 6、齿轮材料及其材料及其热处理理材料要求材料要求外表硬、芯部外表硬、芯部韧、较好的加工和好的加工和热处理性能理性能常用材料常用材料锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料、非金属材料锻钢软齿面面齿轮HBHB350350中碳中碳钢：4040、4545、5050、5555等等中碳合金中碳合金钢：40C40Cr r、40M40Mn nB B、20C20Cr r特点：特点：齿面硬度不高，限制了承面硬度不高，限制了承载能力，但易于制造能力，但易于制造 本本钱低，常用于低，常用于对尺寸和重量无尺寸和重量无严格要求的格要求的场合。合。加工工加工工艺：锻坯坯-加工毛坯加工毛坯-热处理正火、理正火、调质HB160HB160300300 - -切切齿( (精度精度7 7、8 8、9 9级) )硬硬齿面面齿轮HBHB350350低碳、中碳低碳、中碳钢：2020、4545等等低碳、中碳合金低碳、中碳合金钢：20C20Cr r、20C20Cr rM Mn nT Ti i、20M20Mn nB B等等特点：特点：齿面硬度高、承面硬度高、承载能力高、适用于能力高、适用于对尺寸、重量有尺寸、重量有较高高 要求的要求的场合如高速、重合如高速、重载及精密机械及精密机械传动。加工工加工工艺：锻坯坯-加工毛坯加工毛坯-切切齿-热处理外表淬火、理外表淬火、 渗碳、氮化、渗碳、氮化、氰化化-磨磨齿外表淬火、渗碳。外表淬火、渗碳。 假假设氮化、氮化、氰化：化：变形小，不磨形小，不磨齿。 专用磨床，本用磨床，本钱高，精度可达高，精度可达4 4、5 5、6 6级。铸钢用于用于d d400400600mm600mm的大尺寸的大尺寸齿轮；不重要的，批量生；不重要的，批量生产的的齿轮。铸铁非金属材料非金属材料三、三、蜗杆杆传动蜗杆杆传动用来用来传递空空间两交两交错轴之之间的运的运动和和动力，一般两力，一般两轴交角交角为9090。蜗杆杆传动由由蜗杆与杆与蜗轮组成。一般成。一般为蜗杆主杆主动、蜗轮从从动，具有自，具有自锁性，性，作减速运作减速运动。蜗杆杆传动广泛广泛应用与各用与各种机械和种机械和仪器器设备之中。之中。1 1、传动类型和特点型和特点圆柱柱蜗杆杆传动环面面蜗杆杆传动 锥蜗杆杆传动 特点特点蜗杆杆传动的最大特点是的最大特点是结构构紧凑、凑、传动比大。一般比大。一般传动比比 i=10 i=104040，最大可达，最大可达8080。假。假设只只传递运运动如分度运如分度运动，其，其传动比比可达可达10001000。传动平平稳、噪音小。、噪音小。可制成具有自可制成具有自锁性的性的蜗杆。杆。蜗杆杆传动的主要缺点是效率的主要缺点是效率较低。低。蜗轮的造价的造价较高。高。传动比比 式中：式中：蜗杆的杆的头数数Z1Z1和和蜗轮的的齿数数Z2Z22 2、蜗杆杆传动的失效形式的失效形式蜗杆杆传动的失效形式和的失效形式和齿轮传动相相类似。似。 由于材料由于材料和和结构的原因构的原因, , 蜗杆螺旋局部的杆螺旋局部的强度度总是高于是高于蜗轮轮齿的的强度度, , 所以失效常所以失效常发生在生在蜗轮轮齿上。上。 蜗轮传动中由于中由于蜗杆与杆与蜗轮齿面面间的相的相对滑滑动速度速度较大大, , 效率低效率低, , 摩擦摩擦发热大大, , 因此其主要失效形式因此其主要失效形式是是蜗轮齿面的胶合、面的胶合、 点点蚀和磨和磨损。 3 3、常用材料、常用材料蜗杆、杆、蜗轮的材料要具有的材料要具有优良的减摩性、耐磨性和抗胶合性能良的减摩性、耐磨性和抗胶合性能, , 并具有足并具有足够的的强度。度。常用的常用的蜗轮材料有材料有: :铸锡青青铜, ,适用于滑适用于滑动速度速度较高的重要高的重要传动；铸铝青青铜, ,其抗胶合能力其抗胶合能力虽比比锡青青铜差差, ,但但强度度较高高, ,价格廉价价格廉价, , 一般用于滑一般用于滑动速度小于速度小于10m/s10m/s的的场合；合； 滑滑动速度小于速度小于2 m/s2 m/s时 , ,可用灰可用灰铸铁。蜗杆材料主要杆材料主要为碳碳钢和合金和合金钢。为了防止了防止变形形, ,常常对蜗轮进行行时效效处理。理。常用的常用的蜗杆、杆、蜗轮配配对材料材料见下表。下表。4 4、 蜗杆、杆、 蜗轮配配对材料材料1 1、传动类型型螺旋螺旋传动是利用由螺杆和螺母是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来成的螺旋副来实现传动要求要求的，主要用于将回的，主要用于将回转运运动转变为直直线运运动，同，同时传递运运动和和动力的力的场合。合。螺旋螺旋传动按其用途可分按其用途可分为： 传力螺旋力螺旋 传动螺旋螺旋 调整螺旋整螺旋四、四、螺旋螺旋传动传力力螺螺旋旋。以以传递动力力为主主，要要求求以以较小小的的转矩矩产生生较大大的的轴向向力力。这种种螺螺旋旋传动一一般般为间歇歇性性工工作作，工工作作速速度度不不高高，且且要要求求具具有自有自锁性，广泛性，广泛应用于各种起重或加用于各种起重或加压装置中，如螺旋千斤装置中，如螺旋千斤顶。传动螺螺旋旋。以以传递运运动为主主，要要求求具具有有较高高的的传动精精度度，有有时也也承承受受较大大的的轴向向力力。一一般般需需在在较长时间内内连续工工作作，且且工工作作速速度度较高，如机床刀架高，如机床刀架进给机构中的螺旋等。机构中的螺旋等。调整螺旋。用以整螺旋。用以调整并固定零件或部件之整并固定零件或部件之间的相的相对位置。位置。调整螺整螺旋不旋不经常常转动，一般在空，一般在空载下下进行行调整，如机床、整，如机床、仪器及器及测试装装置中微置中微调机构的螺旋。机构的螺旋。2 2、螺旋、螺旋传动的位移的位移计算算单螺旋机构螺旋机构 式中：式中：S S为螺旋副螺旋副导程程螺杆位移的方向，按螺螺杆位移的方向，按螺纹的旋向，用左右手定那么确定。的旋向，用左右手定那么确定。差差动螺旋机构两螺旋副螺旋方向相同螺旋机构两螺旋副螺旋方向相同 复式螺旋机构两螺旋副螺旋方向相反复式螺旋机构两螺旋副螺旋方向相反 双螺旋机构双螺旋机构 3 3、螺旋、螺旋传动机构的机构的结构及材料构及材料螺母螺母结构构 螺杆螺杆结构构 材料材料 整体螺母整体螺母组合螺母合螺母对开螺母开螺母传动螺旋通常采用牙型螺旋通常采用牙型为矩形、梯形或矩形、梯形或锯齿形的右旋螺形的右旋螺纹。 常用材料主要有碳素工具常用材料主要有碳素工具钢、铬锰合金合金钢、65Mn65Mn钢、4545、5050钢、铸造造锡青、青、铸造造铝铁青、耐磨青、耐磨铸铁。五、五、链传动1 1、链传动的工作原理和的工作原理和传动比比链传动的工作原理的工作原理依靠依靠挠性的性的闭合合链条与两条与两个具有特殊个具有特殊齿形的形的链轮相相互互啮合合传递运运动和和动力。力。挠性性链条条主主动链轮从从动链轮链传动的的传动比比主主动轮与从与从动轮的的转速或角速度之速或角速度之比。比。若主若主动链轮的的齿数数为z z1 1，从，从动链轮的的齿数数为z z2 2，链条的条的节距距为p p 。链轮每每转一一周周时，链条条转过的的长度度为p pz z，同，同时两两轮的平均速度相等，即的平均速度相等，即可得可得链传动的平均的平均传动比比为：式中：式中：n1、n2链轮转速速p链轮条条节距距2 2、链传动的特点的特点能保能保证准确的平均准确的平均传动比，比，但瞬但瞬时传动比不恒定。比不恒定。在工况相同在工况相同时， 链传动结构更构更为紧凑，凑，传动效率效率较高；高；可可实现较大中心距下的大中心距下的传动；链条不需太大的条不需太大的张紧力，力，对轴的的压力力较小；小；可在温度可在温度较高、淋水、淋油、日晒等高、淋水、淋油、日晒等恶劣劣环境下工作；境下工作；存在存在传动冲冲击，有躁声，有躁声，传动平平稳性差；性差；铰链易磨易磨损，使，使链条条节距距变大，造成脱大，造成脱链现象；象；价格价格较高。高。链传动主要主要应用于用于传递功率功率N100KWN100KW，速度，速度V15m/sV15m/s，中心距，中心距 a6ma6m，只要求平均，只要求平均传动比准确的各种机械比准确的各种机械设备中。中。3 3、链传动的的类型型套筒套筒滚子子链传动齿形形链传动4 4、链轮的的结构构实心式心式腹板式腹板式孔板式孔板式齿圈式圈式轮辐式式5 5、链传动的的张紧 链传动的的压轮张紧 自自动张紧1 1自自动张紧2 2定期定期张紧1 1定期定期张紧2 2链传动的的压板和托板板和托板张紧 6 6、链轮的材料和的材料和结构构 链条元件材料条元件材料为经过热处理的碳素理的碳素钢或合金或合金钢，具体牌号，具体牌号及及热处理后的硬度理后的硬度值见有关有关标准。准。 链轮的的齿形形应易于加工，不易脱易于加工，不易脱链，能保，能保证链条平条平稳、顺利地利地进入和退出入和退出啮合，并使合，并使链条受力均匀。条受力均匀。链轮结构构 链轮材材料料应能能保保证轮齿具具有有足足够的的强度度和和耐耐磨磨性性，故故齿面面多多经热处理理。由由于于小小链轮的的啮合合次次数数较大大链轮的的多多，磨磨损和和冲冲击也也较严重重， 因此小因此小链轮的材料的材料应较好，好，齿面硬度面硬度应较高。高。 链轮常常用用的的材材料料有有碳碳素素钢(20(20、3535、45)45)，铸铁(HT200)(HT200)和和铸钢(ZG310-570)(ZG310-570)，重要，重要场合可采用合金合可采用合金钢(20Cr(20Cr、40Cr40Cr、35SiMn35SiMn等等) )。 7 7、链传动的主要失效形式的主要失效形式 链轮和和链条相比，条相比，链轮的的强度高，使用寿命度高，使用寿命较长，所以，所以链传动的的失效，主要是失效，主要是链条的失效，其主要失效形式是：条的失效，其主要失效形式是： 链条疲条疲劳破坏。破坏。 链条各元件在条各元件在变应力作用下，力作用下，经过一定循一定循环次次数，数，链板板发生疲生疲劳断裂，断裂，滚子、套筒外表出子、套筒外表出现疲疲劳点点蚀和疲和疲劳裂裂纹。在正常。在正常润滑条件下，滑条件下，链板的疲板的疲劳强度是决定度是决定链传动承承载能力能力的主要因素。的主要因素。链条条铰链的磨的磨损。铰链磨磨损会使会使链节距增大而距增大而产生跳生跳齿和脱和脱链。该失效形式一般失效形式一般发生在开式或生在开式或润滑不良的滑不良的链传动中。中。 链条条铰链胶合。在胶合。在润滑不当或滑不当或链轮转速速过高高时，链条条铰链的的销轴和套筒的工作外表会因和套筒的工作外表会因润滑油膜破坏，在高温、高滑油膜破坏，在高温、高压下直接接下直接接触触导致两外表粘致两外表粘结，相，相对运运动使粘使粘结部位撕开，形成外表撕开而部位撕开，形成外表撕开而损坏，称坏，称为胶合。因而要限制胶合。因而要限制链传动的极限的极限转速。速。 8 8、链传动的布置、的布置、 张紧与与维护