第八章-摩擦轮传动

机械设计第八章摩擦轮传动第一节概述第二节摩擦轮传动中的滑动第三节摩擦轮传动的类型及基本结构第四节摩擦轮的材料选择第五节摩擦轮传动的计算第六节摩擦无级变速器简介返回章目录第一节概述一、摩擦轮传动的工作原理及应用摩擦轮传动是由两个摩擦轮及压紧装置等组成，依靠两摩擦轮接触面间的切向摩擦力传递运动和动力。工作原理是：摩擦轮A与摩擦轮B相互压紧后，在接触处产生压紧力Q，当主动轮A逆时针回转时，摩擦力即带动从动轮B顺时针回转。二、摩擦轮传动的特点1、结构简单、制造容易。2、过载时打滑能够保护零件。3、易于连续平缓地无级变速、具有较大的应用范围。4、在运转中存在滑动、传动效率低、传动比不能保持准确。5、结构尺寸较大，作用于轴和轴承上的载荷大、承受过载和冲击能力差等缺点，因而只适宜传递动力不大的场合。第二节摩擦轮传动的滑动接触区内摩擦力的作用，造成主动轮的表层在进入接触区时受到压缩，离开接触区时受到拉伸。从动轮正好相反。两摩擦轮的表层都要产生不同程度的切向弹性变形，造成从动轮上指定点落后于主动轮上对应点的位置，引起的相对滑动叫做弹性滑动。弹性滑动使得从动轮的速度落后于主动轮的速度，摩擦轮的磨损和工作表面温度升高等情况。它是摩擦传动的固有现象，是不可避免的。一、弹性滑动对于圆柱滚子—平盘式端面摩擦轮传动和两顶点不重合的圆锥摩擦轮传动，由于有一定的接触宽度，在两轮的接触线上，只有p点（节点）的圆周速度相等，其他各点都有不同程度的速度差，因而两轮间就要产生相对滑动，这种由于传动的结构特点而引起的滑动，称之为几何滑动。二、打滑和几何滑动摩擦轮传动时，当从动轮的阻抗圆周力增大到超过接触区所能产生的最大摩擦力fQ值时，全部接触区表面将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时的载荷即为摩擦传动的极限载荷。摩擦轮传动时，可能发生弹性滑动，打滑和几何滑动等不同的现象，其中弹性滑动是运转过程中不可避免的，几何滑动则是由传动装置本身的结构特点所决定的，而打滑除了在起动、停车、变速等特殊情况下短暂时间发生外，正常工作时必须要避免。弹性滑动现象将造成从动轮的速度损失、传动比不准确，其中的速度损失程度采用滑动率来表示：%100121vvv当忽略弹性滑动时，摩擦轮传动的传动比：1211ddnni当需要准确计算，考虑弹性滑动的影响时：)1(1211ddnni当两轮皆为钢时，0.2％；当两轮为钢材对夹布胶木时，1％；当两轮为钢材对橡胶时，3％。三、传动比主、从动轮的转向相反或相同。此种结构形式简单，制造容易，但所需压紧力较大，宜用于小功率传动的场合。一、圆柱平摩擦轮传动分外切和内切两种。传动比：)1(1221RRnni第三节摩擦轮传动的类型及基本结构其特点是带有2角度的槽，侧面接触。因此，在同样压紧力的条件下，可以增大切向摩擦力，提高传动功率。但易发热与磨损，传动效率较低，并且对加工和安装要求较高。该传动适用于铰车驱动装置等机械中。二、圆柱槽摩擦轮传动)1(1221RRnni两轮锥面相切，可传递两相交轴之间的运动。三、圆锥摩擦轮传动当两圆锥角1＋2=90时，其传动比为：1221sinsin11nni当两圆锥角1＋290时，其传动比为：1tan)90sin(sin11220221nni用于传递两垂直相交轴间的运动。其传动比为：四、滚轮圆盘式摩擦轮传动式中r为滚轮的半径；a为滚轮与摩擦盘的接触点到轴3的距离。aranni21用于传递两任意角度相交轴间的运动。其传动比为：五、滚轮圆锥式摩擦轮传动式中r为滚轮的半径；a为滚轮2与摩擦锥的接触点p到摩擦锥底端q点间的距离；R为摩擦锥底端的半径。raRnnisin31第四节摩擦轮的材料选择一、选材要求摩擦轮的材料应满足如下要求：1、具有较大的弹性模量以减少弹性滑动和功率损耗；2、具有较大的摩擦系数，能提供更大的摩擦力，提高传动能力；3、接触疲劳强度高；4、耐磨性能好，延长工作寿命；5、对温度、湿度敏感性小。二、摩擦轮材料的配对1、淬火钢—淬火钢强度高，适用于高速运转和要求结构紧凑的摩擦轮传动中。可以在油池中或干燥的状态下使用。2、淬火钢—铸铁强度较高，可以在油池中或干燥的状态下使用。3、钢—夹布胶木、塑料具有较大的摩擦系数和中等的强度，通常在干燥状况下使用。4、钢—木材、皮革、橡胶虽然具有较大的摩擦系数但强度很低，通常用于小功率的传动中。第五节摩擦轮传动的计算摩擦轮传动的计算步骤是：首先选定传动型式和摩擦轮材料副，然后通过强度计算定出摩擦轮的主要尺寸，最后进行合理的结构设计。一、圆柱摩擦轮传动的失效形式2、表面点蚀1、打滑3、表面磨损二、摩擦轮传动的计算计算公式见表8—2。第六节摩擦无级变速器简介如图所示，当主动轮1以转速n1回转时，靠摩擦力的作用带动从动轮2以转速n2回转。在节点p处，两轮的圆周速度相等，故其传动比i12=n1/n2=r2/r1。如果主动轮沿着O1-O1轴改变自己的位置，也就改变了从动轮的工作半径r2，从而也就改变了从动轮的转速n2。主动轮在轴O1-O1上连续任意的移动，故可以在一定范围内无级的改变n2的值，实现无级变速。一、摩擦无级变速原理二、常见摩擦无级变速的形式1、按摩擦轮形状分互相垂直；互相平行；同轴；任意。圆盘式；圆锥式；球面式。2、按两摩擦轮轴线相互位置分三、常用摩擦无级变速装置1、滚轮平盘式无级变速装置这种结构型式的无级变速装置，传递相交轴的运动和动力，可实现升速或降速传动，可以逆转，并且具有结构简单，制造方便等特点。但传动存在较大的相对滑动，磨损严重等缺点。这种结构用于相同轴线的无级变速传动，可以用作升速或降速传动；主、从动轴位置可调换实现对称调速。具有结构简单，传动平稳，相对滑动小，结构紧凑等特点，而且具有传递恒定功率的特性。2、钢球外锥轮式无级变速装置这种结构型式为同轴线传动，可以用作升速和降速传动，具有传递恒定功率的特性。3、菱锥式无级变速传动这种结构为平行轴传动，可以用作升速或降速传动；同时，主、从动轮位置可以互换，实现对称调速。具有传递恒定功率的特性，但结构尺寸较大。4、宽V带式无级变速传动本章结束