第二章机械传动和液压传动

第二章、机械传动和液压传动前言：传动装置的作用分类：机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动第一节、机械传动前言：机械传动的作用-传递动力、改变速度和方向、改变运动形势一、机械传动功率和机械效率（一）、功和功率1、功的公式：W=FS=FScosx=Fvtcosx功率公式：单位时间内做工P=W/t=Fvcosx功率公式启示：功率一定时，速度和作用力之间的关系-反比例2、特殊情况：圆周运动匀速圆周运动的线速度v=2ΠRn/60（=2ΠR/T）T=？匀速圆周运动线速度特点：大小恒定，方向不断发生变化，圆周运动线速度是大小和方向的结合匀速圆周运动的转矩：转矩即力矩=力*力臂，力臂：由支点向力的方向所做垂线段的长度T=FR将其带入功率公式可得转矩（扭矩）和转速之间的关系：T=9550P/n(N.M)注意各变量所用单位：功率为千瓦，转速为r/min(二)、机械效率1、课本公式2-62、不同传动方式的机械效率对比-课本54页最后二、机器上常用的传动机构及其传动关系（一）、螺旋传动机构螺旋传动机构是用内、外螺纹组成的螺旋副来传动运动和动力的装置。主要用于将旋转运动变为直线用运动。螺纹分类：按牙形分，三角形、巨型、梯形和锯齿形。螺纹主要参数：旋向、头数、导程s，螺距p，S=kp在普通螺旋机构中，位移与转速之间关系为：L=nst螺旋机构特点：1、结构简单。2、降速比大，可实现微调和降速传动。3、省力，如千斤顶。螺旋千斤顶，螺杆和套筒相配合升降重物，加大力矩可省力，利用自锁功能长期举起重物，但回程慢，承重能力受螺纹质量影响较大，使用前应估计好重量4、可以自锁。5、工作连续、平稳、无噪声。缺点：摩擦大，效率低。有自锁时效率是50%。以上所言一般是滑动螺旋传动滚珠螺旋传动组成：丝杠、螺母、滚珠。分类：外循环、内循环。外循环是滚珠在回路过程中离开螺旋表面的。内循环是滚珠在循环过程中始终不脱离螺旋表面。特点：1、传动效率高，摩擦损失小。η=0.90～0.952、磨损小，能长时间保持精度，寿命长。3、启动转矩接近运动转矩，传动灵敏、平稳。4、有较高的传动精度和轴向刚度。5、不能自锁，传动具有可逆性。6、制造工艺复杂，成本高。（二）、带传动带传动传动是利用胶带与带轮间的摩擦传递运动和力，分类：平带、三角带、圆形带和齿形带。如图2-5平带传动形式：1、开口式传动。两轴平行而且旋转方向相同的情况2、交叉式传动。两轴平行而且旋转方向相反的情况3、半交叉式。两轴不平行而且在空间交错的情况传动比：i=n2/n1=d1/d2如考虑带与带轮间的滑动，则：i=（d1/d2）ε带传动特点：1、运动平稳无噪声，可以缓冲冲击和吸振；2、结构简单，传动距离远；3、制造和安装简单，维护方便，不需润滑；4、过载打滑，可起保护作用；5、外尺寸大，效率低，寿命短，传动精度不高。（三）、齿轮传动齿轮传动是一种啮合传动，如图2-7所示。传动比：i=n2/n1=z1/z2齿轮传动分类：如图2-81、两轴平行的齿轮机构。2、两轴不平行的齿轮机构。主要优点：（1）传递运动可靠，瞬时传动比恒定；（2）适用的载荷和速度范围大。（3）使用效率高，寿命长，结构紧凑，外尺寸小；（4）可传递空间任意配置的两轴之间的运动。主要缺点：（1）与螺旋传动、带传动相比，振动和噪声大，不可无级调速；（2）传动轴之间距离不可过大；（3）加工复杂，制造成本高。轮系的分类：定轴轮系，周转轮系。定轴轮系轮系转动时，各齿轮轴线的位置都是固定不变的。（四）、链传动组成：主、从动链轮、链条。如图2-13功用：传递运动和动力。传动比i=n2/n1=z1/z2。由上式得出：链传动的传动比与和链轮齿数成反比。与带传动、齿轮传动相比：1、优点（1）与带传动相比平均传动比准确，传动功率大，轮廓尺寸小。（2）与齿轮传动相比，传动中心距大。（3）能在低速重在、高温环境恶略条件下工作。（4）效率高，最大可达0.99。2、缺点（1）不能保持恒定的瞬时传动比；（2）链单位长度重量大，引起噪声。急速反向性能差，不能由于高速。（五）、蜗杆传动：是一种特殊的螺旋传动，同时具有齿轮传动的特点蜗杆传动机构是啮合传动，传递运动和动力。传动如图2-14..\传动方式动画\弧面蜗杆传动动画.avi主要参数：蜗杆线数k、轴向模数、轴向压力角；蜗轮齿数z、端面模数、端面压力角；旋向。传动比i=n2/n1=k/z蜗杆蜗轮正确啮合条件：蜗杆轴向模数、轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。主要特点：1、降速效果好。2、传动平稳。3、有自锁作用（在一定条件下）。4、效率低。一般为0.7～0.8，有自锁时0.5。（六）、平面连杆机构连杆机构是用铰链、滑道方式，将构件相互联接成的机构，用以实现运动变换和传递动力。包括空间连杆机构和平面连杆机构平面连杆机构中各构件都是杆状，所以统称为连杆机构。或四杆机构。如图2-16破碎机破碎机构为曲柄摇杆机构。为方便起见，只画出能表达其运动特性的简图，称为机构运动简图。如图2-17AB称为曲柄，CD称为摇杆，BC称为连杆，AD称为机架。四杆机构分类：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构。应用：如图2-18是牛头刨床进给机构简图。是曲柄为主动件。丝杠图：图2-19缝纫机的驱动机构，是摇杆作主动件。当摇杆无限长时，C点作直线运动，就演变成曲柄滑块机构，滑块移动范围是两倍曲柄长度。（七）、凸轮机构凸轮机构功用：将凸轮的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动。分类：1、平板凸轮。2、移动凸轮3、圆柱凸轮特点：机构简单，紧凑；容易磨损，多用于传递动力不大的控制机构和调节机构。（八）、间歇运动机构间歇运动机构是将主动件连续的运动转变为运作—停止—动作的机构。分类：1、棘轮机构。如图2-27O1A连续的旋转运动变成棘轮的间歇运动。2、槽轮机构。如图2-28拨盘1连续的转动变成槽轮的间歇运动。应用如电影放映机。第二节、液压传动前言：优点以及应用-高效率自动化或半自动机器中应用较多一、液压传动工作原理液压千斤顶视频液压千斤顶视频2液压传动是依靠液体介质的静压力来传递能量的液体传动，即它依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体内部压力传递动力。其本质是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，随后又将液压能转换为机械能做功。在液压传动中，只要控制油液的压力、流量和液流方向，便可控制液压设备动作所要求的推力（转矩）、速度（转速）和方向。二、液压系统组成部分磨床工作台液压传动原理-课本88页液压传动系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成。三、液压传动优缺点优点1、体积重量小，灵活2、传动均匀平稳3、操作控制方便4、液压元件易于实现系列化、标准化、通用化、便于设计制造推广缺点1、液体泄漏：使用前的检查是必要的，汽车的助力油，大型液压起重设备油压千斤顶2、受温度制约，热胀冷缩，不适合高温高压下适用3、元件制造精度要求高，系统工作中发生故障不易诊断四、液压传动的基本参数3个（一）、压力-注意压力压强定于与物理学中的区别1、帕斯卡定律：密闭容器内各点压强相等2、压力等级分类（二）、流量-单位时间内流过管道或液压缸某一截面的体积1、公式：Q=V/t=AS/tA是活塞面积，S为活塞行程=Av小写v为活塞移动速度2、公式应用，例题5（三）、功以及功率W=FS=FQt/A=P=W/t=FQ/A=Fv=pAQ/A=pQ注意单位换算P=Qp/60(kw)功率单位千瓦，压力单位兆帕，流量L/min五、液压泵液压泵的基本原理见课本图2-38液压泵主要参数1、输出压力2、液压泵排量和流量排量指泵轴每旋转一周排出油液的体积，流量指单位时间内可以排出的液体体积，Qr=qn3、机械效率、容积效率和总效率的关系（一）、齿轮泵由于其结构简单、重量轻、制造容易、成本低、工作可靠、维修方便，已广泛应用在压力不高的液压系统中。但齿轮泵漏油较多，轴承载荷大，使用在较高工作压力时，结构需采取一些措施。（二）、叶片泵单作用叶片泵：一次吸油排油，变量泵，定子和转子的差量可调整双作用叶片泵：两次吸油排油，定量泵，定子和转子的形状以及结构具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声小等优点，但也有结构较复杂，吸油条件苛刻，工作转速有一定限制，对油液污染比较敏感等缺点。（三）、柱塞泵1、径向柱塞泵变量泵，常见2、轴向柱塞泵：变量泵，轴向柱塞泵工作原理，变量轴向柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点，但结构比较复杂。六、液压马达和液压缸1.液压马达是将液体的压力能转换为旋转机械能的装置。高速液压马达有：齿轮液压马达，叶片液压马达，轴向柱塞马达低速液压马达有：单作用连杆型径向柱塞马达。多作用内曲线径向柱塞马达。/2.液压油缸：将液体的压力能转换为直线运动或摆动的机械能。液压缸根据其结构特点分为活塞式、柱塞式、伸缩式、摆动式四大类；按其作用分为单作用式和双作用式。1.双杆活塞缸原理图；立体结构图活塞两端都有一个杆伸出。分为缸筒固定式和活塞固定式，缸筒固定式工作台移动范围等于活塞有效行程的三倍，占地面积大，因此仅适用于小型机器。活塞固定式工作台移动范围等于活塞有效行程的两倍，占地面积小，因此适用于大中型设备。2.单杆活塞缸：原理结构活塞一端有杆另一端没杆，活塞两端的有效面积不相等。当压力油进入无杆腔时，活塞有效面积大，速度低，但推力大；当压力油进入有杆腔时，活塞有效面积小，速度高，但推力小。差动单杆活塞缸：无杆面进压力油推动活塞时，推力大但速度慢，若想增加速度，可采用差动型单杆活塞缸广泛应用于纺织、冶金和化工等行业中3.柱塞式液压缸：只能在压力油作用下产生单向运动，他的回程需借外力作用。（双向柱塞式液压缸），它要求的精度较高，所以加工较难。七、液压控制阀液压控制阀在液压系统中用来控制液流的压力、流量和方向。可以分为以下三大类：1.方向控制阀：包括单向阀和换向阀两类。请同学们记住单向控制阀和液控单向阀以及换向阀的符号。（1）单向阀的作用：只许油液往一个方向流动，不能反向流动，要求其正向液流通过时压力损失小，反向截止时，密封性能好。（2）液压单向阀：闭锁方向能控制的单向阀。（3）换向阀的作用：利用阀芯在阀体中做相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。手动换向阀手动三位四通阀液动换向阀机动换向阀电磁2.压力控制阀：常用的有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。（1）溢流阀的作用：溢出液压系统中的多余液压油，并使液压系统中的油液保持一定的压力，还可以用来防止系统过载，起安全保护作用。（2）减压阀的作用：用来减低液压系统中某一部分压力，使这一部分得到较低的稳定压力。注意与溢流阀的区别。广泛应用于各种夹紧系统和控制系统中，日常生活中的城市供水系统用的较多，直动式减压阀3.流量控制阀：是靠改变工作开口的大小和油液流过通道的长短来控制阀的流量，从而调节执行机构的运动速度。它包括普通节流阀（不是溢流阀），调速阀等。记住流量控制阀的职能符号。4、液压操纵箱众多液压元件集中在一起完成一定的工作循环，有效减小体积，但是工作循环不易改变，适合于批量生产，用于不许改变工作循环的场合。八、液压辅件液压辅件包括蓄能器、过滤器、油箱等，它在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升及工作可靠性等性能。掌握液压辅件的职能符号图。（一）.蓄能器的作用：储存油液压力能的装置1、作辅助动力源：有蓄能器的卸压回路2、保压和补充泄漏3、吸收压力冲击和油泵的压力脉动。皮囊式蓄能器气瓶式蓄能器气囊式蓄能器（二）.过滤器的作用：滤去油液中杂质，维护油液的清洁，防治污染。（三）.油箱的作用：储存液压系统所需的足够油液，散发油液的热量，分离油液中气体及沉淀物。汽车油箱系统九、液压基本回路包括速度控制回路、压力控制回路及方向控制回路等。要掌握各种回路的作用以及能够识图辨别。1.速度控制回路：调整工作行程速度的回路和获得快速空行程的回路，而调整工作行程速度的方法主要有用定量泵的节流调速、用变量泵和节流阀的调速、容积调速等，其调速方法有：（1）定量泵的节流调速回路：节流阀调节流量，图2-53＃进油节流调速。优点：回油腔和回油管路中的液压较低