机械四大传动的分析与研究

魏东电气11120110344113机械四大传动的分析与研究根据传动方式，机械传动可以分为啮合传动（如齿轮传动，蜗杆传动，链传动及蜗杆传动等），摩擦传动（如带传动，摩擦传动等）和推压传动（凸轮机构，棘轮机构等）三大类。按照传动装置的结构可分为直接接触传动（如齿轮传动）、有中间挠性件的传动（如带传动）或有中间刚性件的传动（如连杆机构）；根据传动比能否改变，机械传动可以分为固定传动比传动、可调传动比传动、变传动比传动。带传动带传动是一种摩擦传动，由柔性带和带轮组成传递运动和（或）动力的机械传动，分摩擦传动和啮合传动。带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。如右图所示：根据工作原理的不同，带传动分为摩擦型和啮合型两大类。图表1摩擦型带传动图表2啮合型带传动其中啮合传动又称同步传动；根据带的截面形状，摩擦型传动可分为平带传动，V带传动、圆带传动等多种形式。平带是横截面为矩形或近似为矩形的传动带，其工作面为宽平面。包括普通平带、编织带、复合平带、高速带等。普通平带由数层挂胶帆布粘和而成，有包边式和开边式两种。V带是由一条或数条V带和V带轮组成的摩擦传动。V带传动是靠V带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力进行动力传递的。与平带传动比较，V带传动的摩擦力大，因此可以传递较大功率。V带较平带结构紧凑，而且V带是无接头的传动带，所以传动较平稳，是带传动中应用最广的一种传动。优点（1）v带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声。（2）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可起到保护整机的作用。（3）制造和安装精度不像啮合传动那样严格，维护方便，无需润滑。（4）可通过增加带的长度以适应中心距较大的工作条件。缺点（1）带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命较短。（2）传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大。魏东电气11120110344113（3）不宜用于高温和易燃等场合。1V带传动的失效形式及设计准则根据带传动的工作情况分析可知，V带传动的主要失效形式是：⑴V带疲劳断裂：带的任一横截面上的应力将随着带的运转而循环变化。当应力循环达到一定次数，即运行一定时间后，V带在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态甚至断裂，从而发生疲劳损坏，丧失传动能力。⑵打滑：当工作外载荷超过V带传动的最大有效拉力时，带与小带轮沿整个工作面出现相对滑动，导致传动打滑失效。因此，在不打滑前提下，保证带具有一定的疲劳强度和寿命是V带传动工作能力的设计计算准则。单根V带既不打滑，又保证一定疲劳寿命时所能传递的额定功率P为2V带传动设计步骤和传动参数选择1．选择V带型号V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带等多种类型，其中普通V带应用最广，窄V带的使用也日见广泛。普通V带由顶胶、抗拉体（承载层）、底胶和包布组成，如图11.9所示。抗拉体由帘布或线绳组成，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伸和压缩变形。线绳结构普通V带具有柔韧性好的特点，适用于带轮直径较小，转速较高的场合。魏东电气11120110344113图11.9V带都制成无接头的环形。各种型号带的基准长度见图11.10。图11.10V带的基准长度Ld魏东电气11120110344113带的型号可根据计算功率PC和小带轮转速n1选取，普通V带见图11.11，PC=KAP(11.12)式中KA--工作情况系数，见表11.3；P--名义传动功率（kW）。当工况位于两种型号相邻区域时，可分别选取这两种型号进行计算，最后进行分析比较，选用较好者。魏东电气111201103441132.确定带轮基准直径在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp相对应的带轮直径称为基准直径dd，带轮基准直径系列见表11.4。带轮愈小，传动尺寸结构越紧凑，但带的弯曲应力愈大，带容易疲劳断裂。为避免产生过大的弯曲应力，对各种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin.魏东电气11120110344113图11.13⑶实际中心距7.确定带的初拉力初拉力的大小是保证带传动正常工作的重要因素。初拉力过小，摩擦力小，容易打滑；初拉力过大，带的寿命低，轴和轴承受力大。推荐单根V带张紧后的初拉力F0为图11.14圆带传动的截面是圆形，其柔韧性较好，适用带轮较好的场合；但承载能力较低故只用于轻装置中。啮合型带传动一般也称为同步带传动。它通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上魏东电气11120110344113的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较，同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格的传动比。但同步带传动对中心距及其尺寸稳定性要求较高。同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98%。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。链传动链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。1.链条链条长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用弹簧夹或开口销锁紧。若链节数为奇数时，则需采用过渡链节。在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。齿形链由许多冲压而成的齿形链板用铰链联接而成，为避免啮合时掉链，链条应有导向板(分为内导式和外导式)。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。铰链可做成滑动副或滚动副，滚柱式可减少摩擦和磨损，效果较轴瓦式好。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；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。齿形链多用于高速(链速可达40m/s)或运动精度要求较高的传动。国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径、齿沟圆弧半径和齿沟角的最大和最小值(详见GB1244-85)。符合上述要求的端面齿形曲线有多种。最常用的齿形是“三圆弧一直线”。2.链轮链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。齿形用标准刀加工时，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，但须绘出链轮轴面齿形，以便车削魏东电气11120110344113链轮毛坏。轴面齿形的具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。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢(如Q235、Q275、45、ZG310-570等)、灰铸铁(如HT200)等。重要的链轮可采用合金钢。小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。链传动-类型链传动链传动-设计链传动设计1.失效形式链传动的失效形式主要有以下几种：(1)链板疲劳破坏链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，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，链板疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。(2)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，经过一定循环次数，滚子、套筒可能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。(3)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。(4)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。(5)过载拉断这种拉断常发生于低速重载的传动中。在一定的使用寿命下，从一种失效形式出发，可得出一个极限功率表达式。魏东电气11120110344113为了清楚，常用线图表示。为在正常润滑条件下，对应各种失效形式的极限功率曲线。图中阴影部分为实际上使用的区域。若润滑密封不良及工况恶劣时，磨损将很严重，其极限功率会大幅度下降。2.功率曲线图采用推荐的润滑方式时，各型号A系列滚子链所能传递的功率。若润滑不良或不采用推荐的润滑方式时，应将图中值降低；当链速v≤1.5m/s时，降低到50%；当1.5m/s＜v≤7m/s时，降低到25%；当v＞7m/s而又润滑不当时，传动不可靠。张紧装置时，应将计算的中心距减小2～5mm使链条有小的初垂度。2.额定功率确定方法试验条件：两链轮安装在同一个水平面上，单列链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命15000h；链因磨损而引起链节距的相对伸长量对于的低速链传动，链的主要失效形式是过载拉断，应进行静强度校核。静强度安全系数应满足下列要求滚子链传动的设计步骤和主要参数的确定设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动0AczpKPPPkk100pL119z14~8pQAzfzFSKFFF魏东电气11120110344113比）、原动机种类、载荷性质以及传动用途等。•设计步骤：1．选择链轮齿数z1、z2小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时将：1)增加传动的不均匀性和动载荷；2)增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗；3)增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等；4)增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。由于链节数应选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。并优先选取17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。2．确定传动比i3．确定计算功率4．确定链节距：在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。5．确定中心距和链长6．链速和链轮的极限转速链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m/s。如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过20m/s－30m/s。•链轮的最佳转速和极限转速。7．计算链传动作用在轴上的力FQ齿型链传动设计11.2QAFKF魏东电气11120110344113齿轮传动齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。设计准则魏东电气11120110344113针对齿轮五种失效形式，应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算1、闭式齿轮传动2、开式齿轮传动减少噪音方法为了避免减速机不能通过出厂测试，原因之一是减速机存在间歇性高噪声；用ND6型精密声级计测试，低噪声减速机为72.3Db（A），达到了出厂要求；而高噪声减速机为82.5dB（A），达不到出厂要求。经过反复测试、分析和改进试验，得出的结论是必须对生产的各个环节进行综合治理，才能有效降低齿轮传动的噪声。1.控制齿轮的精度：齿轮精度的基本要求：经实践验证，齿轮精度必须控制在GB10995－887~8级，线速度高于20