第三篇 机械零件--传动

Sjf04.7Sjf04.7动力机+传动装置+工作机=机器(机组)动力机(直接利用自然能源，如:汽轮机、内燃机、水轮机、风力机等)(利用一次动力机得到的能源转变为机械能，如:电动机、液压马达、气动马达等)一次动力机二次动力机动力方案(工作机构多，总功率不大)(多个动力机共同驱动一个工作机。用于低速、重裁、大功率的工作机。)分流传动汇流传动传动装置：在距离间传递能量，兼实现某些其他作用(1、能量的分配；2、变速；3、改变运动形式等)的装置。Sjf04.7传动分为机械传动、流体传动、电传动三类摩擦传动+啮合传动液压传动和气压传动直接接触有中间件的传动直接接触有中间件的传动摩擦轮传动带传动齿轮传动链传动摩擦无级变速器绳传动蜗杆传动同步带传动螺旋传动Sjf04.7第三篇传动带传动齿轮传动蜗杆传动链传动Sjf04.7第十一章带传动概述带传动的几何计算带和带轮带传动的计算基础V带传动设计平带传动设计带传动的张紧装置Sjf04.7带传动是通过中间挠性件(带)借助零件之间的摩擦（或啮合）传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。带传动与齿轮传动相比，具有结构简单，成本低廉等优点。根据带的截面形状不同，可分为：平带传动、V带传动、同步带传动、多楔带传动等。§11-1概述Sjf04.7Sjf04.7一、传动形式二、优缺点优点：1)缓冲击；2)运行平稳，无噪声；3）制造和安装精度要求不高；4)过载保护；5)可适应较大中心距。缺点：1)传动比不准确；2)对轴产生的压力较大；3)带的寿命短。三、应用范围带传动的应用范围广泛，带的工作速度一般为5m/s~25m/s;传递的功率一般小于700KW。Sjf04.7一、平带和带轮二、V带和带轮V带主要有：普通V带；窄V带和宽V带普通V带:楔角φ为40º、相对高度(h/bd)约为0.7的v带。已标准化，按截面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。窄V带有SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号。§11-2带和带轮Sjf04.7带轮有实心式，腹板式和轮辐式三种。一般后两种比较常见。它们通常由轮缘，轮毂和轮辐或腹板三部分构成。带轮Sjf04.7带传动主要几何参数:小轮/大轮直径D1/D2、带长L、中心距a、包角α包角α——带轮接触弧所对中心角α=π±2θ(∵θ主较小,用θ≈sinθ=(D2-D1)/2a代入,故)D2-D1α=π±——radaD2-D1α=180º±——×——a180ºπ或§11-3带传动的几何计算aD1D2Sjf04.7带长L以和代入得：中心距a——带的张紧力为规定值时，两带轮轴线间的距离(D2-D1)2L≈2a+—(D1+D2)+———2π4acosθ=√1-sin2θ≈1-θ2/2θ≈(D2-D1)/(2a)aD1D2D1D2D1D2221222D1D2D2D2D1D1Sjf04.7§11-4带传动的计算基础一、作用力分析静止时:F1=F2=F0(因为:有用于张紧的初拉力F0)传动时:F1≠F2(由于带与轮面间摩擦力的作用)紧边(绕进主动轮的一边)拉力:由F0F1松边(绕出主动轮的一边)拉力:由F0F2F0=(F1+F2)/2(设带长不变)打滑:若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时,带与带轮发生显著相对滑动的现象。经常打滑将使带磨损加剧、效率降低,以致传动失效Sjf04.7带传动的有效拉力(带传递的圆周力:两边拉力之差):F=F1-F2=1000p/v(p:带传递的功率kw)分析平带传动时带在即将打滑时F1与F2的关系。取微弧段dl:包角dα,两端拉力为F和F+dF,正压力dFN，带与轮面间的极限摩擦力为dFN,离心拉力Fc=qv2(若v10m/s,可不考虑带离心力)。则:dFNF1F2———=eαF1-qv2F2-qv2联解,得：eαF1=F——+qv2eα-1紧边拉力F2=F——+qv21eα-1松边拉力讨论：α↑或↑,都可提高带传动所能传递的圆周力。F=F1-F2=(F1-qv2)(1-1/eα)Sjf04.7二、带的应力传动时，带中应力由以下三部分组成由于拉力产生的拉应力紧边拉应力σ1=F1/AMPa松边拉应σ2=F2/AMPa由于离心力产生的拉应力离心应力：弯曲应力(带绕过带轮时因弯曲而产生)V带中的弯曲应力:σb=yE/rMPa式中：y:带中性层到最外层垂直距离mmE:带的弹性模量MPar:v带轮的基准半径mmA:带的横截向积(mm2)σc=—=——MPaFcqv2AASjf04.7图示带的应力：各截面应力的大小用自该处引出的径向线(或垂直线)的长短来表示。由图可知：带工作过程中经受变应力，最大应力发生在紧边与小轮的接触处。σmax=σ1+σb1+σcSjf04.7三、弹性滑动、打滑和滑动率弹性滑动:带为弹性体，受力不同时伸长量不等。打滑：带传动时，滑动角随载荷增加到等于包角时，带开始打滑。打滑可以避免，而弹性滑动不可以避免滑动率ε(由于弹性滑动引起从动轮圆周速度的降低率)：ε=(v1-v2)/v1=(D1n1-D2n2)/(D1n1)=1-D2/(D1i)带的传动比:i=n1/n2=D2/(D1(1-ε))从动轮转速：n2=n1D1(1-ε)/D2(V带传动的滑动率ε=0.01~0.03,在一般计算中可不考虑)带的滑动方向Sjf04.7带的弹性滑动和打滑Sjf04.7四、带传动的疲劳强度11maxbkWveAveqvFFvPcb1000111000111000121mdhpmLvtzCNC3600带传动的主要失效形式：打滑；疲劳破坏；带传动的设计依据是：保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。带的失效Sjf04.7五、提高带传动工作能力的措施1、增加摩擦系数2、增大包角3、使传动在靠近最佳速度下工作4、采用新型带传动5、采用高强度带材料Sjf04.7§11-5V带传动设计一、V带传动和平带传动的比较利用楔形增压原理使在同样大的张紧力下产生较大的摩擦力。(与平带传动的F0相等时，它们的法向力FN则不同。平带极限摩擦力：FN=FQv带极限摩擦力:FN=FQ/sin(/2)=FQv∵v,故在相同条件下，v带能传递较大的功率。或者说,在相同功率下,v带传动的结构紧凑。Sjf04.7二、传动参数的选择1、带的型号和根数计算功率:(P—额定功率(kw)，kA—工况系数)Pc＝kAP根据Pc和n1，按P188图11.15,11.16选带型。v带根数按下式计算：z=—=——————z应取整数。v带根数不宜太多(使每根v带受力均匀)，通常z＜10。[P0]PcPc(P0+ΔP0)kαkLSjf04.72、带轮直径和带速确定D1:按带型和P189表11.6的带轮最小直径Dmin确定D1,应使D1≥Dmin。若D1过小，则带的弯曲应力将过大而导致带的寿命降低；D1过大，传动的外廓尺寸增大。确定D2:由下式求得D2D2=—D1(1-ε)带速v=————一般：v应在5~25m/s的范围内。n2n160×1000πD1n1Sjf04.73、中心距、带长先初步确定中心距a0，按下式选定：0.55(D1+D2)+h＜a0＜2(d1+d2)按式(13-2)初定的V带基准长废L0=2a0+π(D1+D2)/2+(D2-D1)2/(4a0)根据L0,由P179表l1.4选接近的基准长度Ld，再按下式近似计算所需中心距：a=a0+(Ld–L0)/2为了调整和张紧V带,可使a留在下列范围变动。(a-0.015Ld)(a+0.03Ld)Sjf04.74、小轮包角α1和传动比i一般应使α1120º(70º)，i7(10)，不满足条件时可加大中心距或增设张紧轮。5、张紧力单根普通v带合宜的张紧力：计算功率V带速度包角修正系数V带每米长的质量P195例11.16、作用在轴上的载荷2sin210zFFQ保持适当的张紧力是带传动正常工作的首要条件。张紧不足，会打滑；初拉力过大，将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。Sjf04.7§11-6平带传动设计Sjf04.7§11-7带传动的张紧装置图c带传动常用的张紧方法是：调节中心距。Sjf04.7第十二章齿轮传动概述齿轮传动的主要参数齿轮传动的失效形式齿轮材料及其热处理圆柱齿轮传动(外啮合)的几何计算圆柱齿轮传动的载荷计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动齿轮结构齿轮传动的效率和润滑直齿圆柱齿轮传动的强度计算Sjf04.7一、优缺点工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适合范围广。制造困难，成本高；精度要求高；中心矩较小。二、分类§12-1概述三、基本要求1、传动平稳，减少冲击、振动和噪音。2、承载能力高，轮齿强度高，耐磨性能好，寿命长。Sjf04.7§12–2齿轮传动的主要参数一、主要参数模数；中心矩；传动比；变位系数；二、精度等级的选择国家标准对圆柱齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，1级精度最高，12级最低，常用6~9级。每个精度等级分为三个公差组：第1公差组，考虑运动一周的误差，影响运动的准确性；第2公差组，考虑一周内多次重复出现的误差，影响运动的平稳性；第3公差组，沿齿向分布的误差，影响载荷分布的均匀性。一般精度等级根据圆周速度，用途，传动功率和使用条件选择。P207表12.5为齿轮传动精度等级的选择及应用。Sjf04.7§12–3齿轮传动的失效形式一、轮齿的失效形式主要有以下五种。轮齿折断失效位置：齿根部分。失效原因：齿根处弯曲应力最大,且有应力集中。轮齿折断又分为：过载折断疲劳折断Sjf04.7齿面点蚀失效位置：发生在齿根表面靠近节线处。失效原因：在脉动循环应力作用下,齿面接触强度不够。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关。齿面硬度越高，抗点蚀能力能力越强。软齿面(HBS≤350)闭式齿轮的主要失效形式之一Sjf04.7齿面胶合在重载传动中易发生。提高齿面硬度和减小粗糙度值能增强抗胶合能力。对于低速传动采用大粘度润滑油。对于高速传动采用含抗胶合剂的润滑油。齿面磨损齿面磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。磨粒磨损：开式传动主要失效形式之一。采用闭式传动、减小齿面粗糙度和保持良好润滑可防止或减轻磨粒磨损。跑合磨损：新齿轮传动时存在的缓慢磨损。是一种有益磨损。注意：跑合结束后,必须清洗和更换润滑油。Sjf04.7齿面塑性变形在重载下，较软的齿面产生局部塑性变形的失效形式。常在过载严重和起动频繁的传动中遇到。二、计算准则闭式齿轮传动接触疲劳强度和弯曲疲劳强度开式齿轮传动弯曲疲劳强度和磨粒磨损Sjf04.7§12-4齿轮材料及其热处理一、齿轮常用材料材料要求：表面要硬，芯部要韧各种牌号的优质碳素钢、合金钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材。不易锻造的大齿轮常用铸钢；开式低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢。常用齿轮材料及其力学性能见表12.7(P211)。Sjf04.7二、齿轮常用热处理方法表面淬火渗碳淬火碳氮共渗正火和调质高频淬火火焰淬火不需磨齿需磨齿不易加工可加工耐磨性好能承受冲击渗氮得软齿面(HBS≤350)齿轮为硬齿面(HBS350)小齿轮齿根较簿，弯曲强度较低，且受载次数较多，故在选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高。当大小齿轮都是硬齿面时，小齿轮的硬度应略高，也可和大齿轮相等。整体淬火需磨齿研齿Sjf04.7§12-5圆柱齿轮传动的几何计算;;;;;;;;;;;;;;;;;;;'''babafafpddhhddaadm渐开线外啮合圆柱齿轮传动的主要几何计算公式见P212表12.8。其主要参数有：Sjf04.7§12–6圆柱齿轮传动的载荷计算一、直齿圆柱齿轮传动的受力分析——计算轮齿强度，设计轴和轴承的依据设一对标准直齿圆柱齿轮标准安装。若略去摩擦力,则轮齿间相互作用的总压力(正压力)为法向力Fn,其方向沿啮合线。Fr1Ft1Sjf04.7将Fn分解可得：圆周力：径向力:Fr=Fttgα法向力：Ft=——2T1d1Fn=