凸轮机构、带传动和链传动、齿轮传动

一、凸轮机构凸轮机构定义：凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动。凸轮机构的分类按凸轮形状：盘形凸轮圆柱凸轮移动凸轮凸轮机构的分类按从动件的形状：尖端从动件凸轮滚子从动件凸轮平顶从动件凸轮凸轮机构的分类按从动件的运动形式：移动从动件：从动件相对机架作往复直线运动。偏移放置：即不对心放置的移动从动件，相对机架作往复直线运动。摆动从动件：从动件相对机架作往复摆动。凸轮机构的压力角压力角——不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。有效分力：有害分力：sincos12nnFFFF压力角越小传力越好。自锁——当凸轮机构处于压力角大到使有效分力不足以克服摩擦阻力的位置，不论推力多大，都不能使从动件运动。临界压力角——机构开始出现自锁时的压力角。凸轮机构的运用二、带传动和链传动带传动定义：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。带传动的组成带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。带传动的特点：1）能吸收振动，缓和冲击,传动平稳，噪音小；2）由于带传动依靠摩擦力传动，带与带轮之间存在弹性滑动，故不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低；3）过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过载保护作用；4）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；5）由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；6）带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；7）带的寿命较短，需要经常更换；8）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。带传动的打滑是指由于传递载荷的需要，当带传动所需有效圆周力超过带与带轮面间摩擦力的极限时，带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动。带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，同时也加剧了带的磨损，应避免打滑。带传动的类型按传动原理分：摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动、圆形带、多楔带传动等；啮合带传动：靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。带传动的类型按传动带的截面形状分：（1）平带：平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。带传动的类型按传动带的截面形状分：（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。（3）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。（4）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。（5）齿形带（同步带）：（6）齿孔带：带传动的类型按传动带的用途分：（1）传动带:传递动力用（2）输送带:输送物品用带传动的运用摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功率的远距离传动。链传动定义：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。链传动的特点优点：与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。缺点：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。链传动的分类根据用途的不同，链传动可分为传动链起重链牵引链传动链主要用来传递动力；起重链主要用在起重机中提升重物；牵引链主要用在运输机械中移动重物。三、齿轮传动齿轮传动定义：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。齿轮传动的组成齿轮传动是由主动齿轮1、从动齿轮2和机架所组成。作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋转运动，或将转动转换为移动。齿轮传动1—主动齿轮2—从动齿轮齿轮传动的类型平面齿轮传动（轴线平行）外啮合齿轮传动直齿轮平行轴斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动空间齿轮传动（轴线不平行）按相对运动分按齿廓曲线分：圆锥齿轮传动蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮传动渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、抛物线齿轮传动。按速度高低分：按传动比分：按封闭形式分：齿轮传动高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动。内啮合齿轮传动齿轮齿条传动平面齿轮机构——直齿轮内啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相同齿轮齿条传动一小齿轮与一直径为无穷大齿轮的一部分啮合传动外啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相反平面齿轮机构——平行轴斜齿圆柱齿轮传动轮齿与其轴线倾斜一个角度平面齿轮机构——人字齿轮传动由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成空间齿轮机构—（圆）锥齿轮传动用于两相交轴之间的传动空间齿轮机构——交错轴斜齿轮传动用于传递两交错轴之间的运动空间齿轮机构——蜗杆传动用于传递两交错轴之间的运动，其两轴的交错角一般为90º齿轮传动的特点优点1)由于采用合理的齿形曲线，所以齿轮传动能保证两轮瞬时传动比恒定，传递运动准确可靠。2)适用的传动功率和圆周速度范围较大。3)传动效率较高，一般圆柱齿轮的传动效率可达98%，使用寿命也较长。4)结构紧凑、体积小。缺点1)当两传动轴之间的距离较大时，若采用齿轮传动结构就会复杂，所以齿轮传动不适用于距离较远的传动。2)没有过载保护作用。3)在传递直线运动时，不如液压传动和螺旋传动平稳。4)制造和安装精度要求较高、成本也高。齿轮各部分名称1、齿顶圆：da、ra2、齿根圆：df、rf3、齿厚：sk4、齿槽宽：ek5、齿距：pk=sk+ek6、齿顶高ha7、齿根高hf8、齿全高h=ha+hf10、齿宽－b9、分度圆：人为规定的计算基准圆表示符号：d、r、s、e，p=s+e齿轮的主要参数1、齿数－z2、模数－m分度圆周长：πd=zpd=zp/π人为规定：m=p/π于是有：d=mz，r=mz/2模数的单位：mm，它是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮，模数大，尺寸也大。作者：潘存云教授m=4z=16m=2z=16m=1z=16渐开线齿轮传动特点理论上可作为齿轮齿廓的曲线有许多种，但实际上由于轮齿的加工、测量和强度等方面的原因，可选用的齿廓曲线仅有渐开线、摆线、圆弧线和抛物线等几种，其中渐开线齿廓应用最广。直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆.rb—基圆半径BK—渐开线发生线渐开线齿轮传动特点（1）渐开线齿廓传动比恒定不变常数1212212112zzrrnnibb渐开线齿轮传动特点（2）渐开线齿轮传动中心距的可分性1212bbrri当一对渐开线齿轮制成后，两轮的基圆半径已确定，则即使安装时两轮中心距有一些变化，根据传动比公式可知，其传动比一定不变。渐开线齿轮中心距的改变不影响传动比的这种性质，称为渐开线齿轮传动中心距的可分性。它有利于加工、安装和使用，给制造和安装带来极大的方便，也是渐开线齿轮得到广泛应用的原因之一。渐开线齿轮传动特点（3）啮合时传递压力的方向不变由于一对渐开线齿轮啮合时，啮合点一定在啮合线N1N2上，N1N2又是公法线，所以齿廓之间传递的压力一定沿着公法线N1N2的方向。这表明，一对渐开线齿轮在啮合时，无论啮合点在何处，其受力方向始终不变，从而使传动平稳。这是渐开线齿轮传动的又一特点。