机械拆装课程设计_培训

课程设计说明书

课程设计名称《机械拆装》课程设计

专业机械设计制造及其自动化

学生姓名

指导教师

目录................................................ 摘要.. 0

1．实验目的 (1)

2．实验内容 (2)

3．实验设备 (2)

4.设计过程 (6)

4.1计划步骤 (6)

4.2简单机械传动的搭接 (7)

4.2.1带传动 (7)

4.2.2链传动： (13)

4.2.3齿轮传动 (23)

4.3复杂传动系统的搭接 (37)

4.3.1多轴齿轮传动 (37)

4.3.2行星轮系 (39)

4.3.3复合轮系 (41)

4.3.4带、直齿、锥齿、链组合 (42)

4.3.5变速器及其他传动组合 (45)

5.注意事项 (60)

6.心得 (61)

参考文献 (62)

在日常生活和生产实践中，人们广泛地使用着各种机械。机械的作用是实现能量转换或完成有用的机械功，用来减轻或代替人的劳动。尽管现代机械多种多样，但它们都是由机械系统、控制系统和辅助系统组成。机械系统一般包括原动机、传动装置和工作机等三大部分。从机械原理的角度看，机械是由若干机构和传动零部件搭接而成的能量转换系统。在机械系统中，广泛应用平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇机构以及带传动、链传动、联轴器等零部件。机械系统的设计是一种创造性劳动，要想设计出性能可靠的机械系统，必须很好地选择机构或传动零部件并进行合理的搭接。了解机械系统的基本结构及性能特点，在机械系统设计中具有重要的作用。

1．实验目的

机械传动装置是机器或机组的主要组成部分，起着传递动力或改变运动的重要作用。根据需要选择传动类型，组合出合理的机械传动方案，是《机械设计》课程教学中的重要内容。

使用目的在于：

1、加深对各种类型的机械传动的感性认识和理论认识；

2、通过拼装各种组合传动方案，可对比分析不同方案的传动特点,

本实验箱是培养学生创新能力的理想平台；

3、本实验箱为便携式，可电动、也可手动，可配置在开放实验室，学生也可借用，利用课余时间进行拼装，提高学生动手能力和学习兴趣。

4.通过机械系统搭接实验，进一步了解机械传动系统的基本结构及设计要求；

5.通过机械系统搭接实验，了解通过搭接组合进行机械传动系统创新设计的基本方式，提高机械创新意识；

6.通过对典型机械系统的性能参数（线位移、角位移、角加速度）的测试及数字化分析，进一步了解典型机械系统的特点，掌握测试及分析的方法，提高工程实践能力。

2．实验内容

1、拼装各种类型组合的机械传动，观察各种单级传动，分析其传动原理及特点；

2、对比分析不同组合传动的特点。

3．实验设备

1、实验箱配置及主要技术参数：

本实验箱备有63种162个自制零部件、20种标准件及8种外购件，还有4种5件拼装工具。箱内大部分零件采用硬铝合金精制，加工精度高，使用轻巧方便，工作台面板为带T形槽硬铝型材制作，组装方便快速。各种零件的名称、数量及主要技术参数如附表所示。

2、拚装方案：

利用本实验箱配备的零部件可组装数十种机械传动方案主要有：

（1）单级传动：V带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、槽轮机构、单十字万向联轴器传动等。

（2）变速器：参照CA6132精密车床变速器设计。

手动滑动套，使两三联齿轮分别沿二根花键轴滑移，通过三根传动轴（二根花键轴及一根平键轴）上不同的齿轮啮合，可得9级传动比。三根传动轴可三角形布置，也可展开布置。卸下平键轴，装上中介轮轴及介轮，可得含介轮的齿轮传动。

（3）多级组合传动：可在上述单级传动及变速器中任选两种

或两种以上，用联轴器或离合器联接组成多级组合传动。

例如：手轮—V带—槽轮机构组合传动

手轮—链—槽轮机构组合传动

手轮—V带—离合器—链—槽轮机构组合传动

手轮—锥齿轮—槽轮机构—V带组合传动

手轮—锥齿轮—槽轮机构—链轮组合传动

手轮—锥齿轮—变速器—柱销或滚子链联轴器—链—槽轮机构组合传动

手轮—各种联轴器—链—槽轮机构组合传动

手轮—变速器（中介轮）—离合器—V带组合传动

电机—V带—槽轮机构组合传动

电机—V带—链—槽轮机构组合传动

电机—V带—单十字万向联轴器传动

电机—V带—离合器—链—槽轮机构组合传动

电机—V带—槽轮机构—V带（或链轮）组合传动

电机—V带—滑块联轴器—V带（或链）组合传动

电机—V带—锥齿轮—变速器—柱销或滚子链联轴器—链—槽轮机构组合传动

电机—V带—各种联轴器—链—槽轮机构组合传动

电机—V带—变速器（中介轮）—离合器—V带组合传动

电机功率：60W

外形尺寸：690X495X165mm

拚装后尺寸：640X445X320mm

总重量：28Kg

实验箱零部件一览表

4.设计过程

4.1计划步骤

（1）认真阅读实验指导书。

（2）观察及思考提供的搭接用的机构及传动零部件的基本特点；

（3）确定机械系统的搭接方案，并进行搭接作业；

（4）观察搭接的机械系统的运动情况。

（5）整理实验报告

4.2简单机械传动的搭接

4.2.1带传动

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，有靠带及带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带及带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。

带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。

带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。

带传动工作时所受的应力有：

1、由紧边和松边拉力产生的应力；

2、由离心力产生的应力；

3、带在带轮上弯曲产生的弯曲应力

基本分类：

根据用途不同，有一般工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带。摩擦型传动带根据其截面形状的不同又分平带、V带和特殊带（多楔带、圆带）等。

传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等综合选定。若有多种传动带满足传动需要时，则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运转费用，以及市场的供应等因素，综合选定最优方案。

平型带传动

平型带传动工作时带套在平滑的轮面上，借带及轮面间的摩擦进行传动。传动型式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等，分别适应主动轴及从动轴不同相对位置和不同旋转方向的需要。平型带传动结构简单，但容易打滑，通常用于传动比为3左右的传动。

平型带有胶带、编织带、强力锦纶带和高速环形带等。胶带是平型带中用得最多的一种。它强度较高，传递功率范围广。编织带挠性好，但易松弛。强力锦纶带强度高，且不易松弛。平型带的截面尺

寸都有标准规格，可选取任意长度，用胶合、缝合或金属接头联接成环形。高速环形带薄而软、挠性好、耐磨性好，且能制成无端环形，传动平稳，专用于高速传动。

三角带传动

三角带传动工作时带放在带轮上相应的型槽内，靠带及型槽两壁面的摩擦实现传动。三角带通常是数根并用，带轮上有相应数目的型槽。用三角带传动时,带及轮接触良好,打滑小,传动比相对稳定,运行平稳。三角带传动适用于中心距较短和较大传动比(7左右)的场合,在垂直和倾斜的传动中也能较好工作。此外，因三角带数根并用，其中一根破坏也不致发生事故。

带传动

三角胶带是三角带中用得最多的一种，它是由强力层、伸张层、压缩层和包布层制成的无端环形胶带。强力层主要用来承受拉力，伸张层和压缩层在弯曲时起伸张和压缩作用，包布层的作用主要是增强带的强度。三角胶带的截面尺寸和长度都有标准规格。此外，尚有一种活络三角带,它的截面尺寸的标准及三角胶带相同,而长度规格不受限制，便于安装调紧，局部损坏可局部更换，但强度和平稳性等都不如三角胶带。三角带常多根并列使用，设计时可按传递的功率和小轮的转速确定带的型号、根数和带轮结构尺寸。

同步齿形带传动

这是一种特殊的带传动。带的工作面做成齿形，带轮的轮缘表

面也做成相应的齿形，带及带轮主要靠啮合进行传动。同步齿形带一般采用细钢丝绳作强力层，外面包覆聚氯脂或氯丁橡胶。强力层中线定为带的节线，带线周长为公称长度。带的基本参数是周节p和模数m 。周节p等于相邻两齿对应点间沿节线量得的尺寸，模数m=p/π。中国的同步齿形带采用模数制，其规格用模数×带宽×齿数表示。

及普通带传动相比，同步齿形带传动的特点是：

①钢丝绳制成的强力层受载后变形极小，齿形带的周节基本不变,带及带轮间无相对滑动,传动比恒定、准确；

②齿形带薄且轻，可用于速度较高的场合，传动时线速度可达40米/秒，传动比可达10，传动效率可达98%；

③结构紧凑，耐磨性好；

④由于预拉力小，承载能力也较小；⑤制造和安装精度要求甚高，要求有严格的中心距，故成本较高。同步齿形带传动主要用于要求传动比准确的场合，如计算机中的外部设备、电影放映机、录像机和纺织机械等。

带传动的功率损失有：

（1）滑动损失摩擦型带传动工作时，由于带轮两边的拉力差及其相应的变形差形成弹性滑动，导致带及从动轮的速度损失。弹性滑动率通常在1%～2%之间。严重滑动，特别是过载打滑，会使带的运动处于不稳定状态，效率急剧降低，磨损加剧，严重影响带的寿命。滑动损失随紧、松边拉力差的增大而增大，随带体弹性模量的增大而

减小。

（2）内摩擦损失带在运行中的反复伸缩，在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦引起功率损失。内摩擦损失随预紧力、带厚及带轮直径比的增加而增大。减小带的拉力变化，可减小其内摩擦损失。

（3）带及带轮工作面的粘附性以及V带楔入、退出轮槽的侧面摩擦损失。（4）空气阻力损失高速运行时，运行风阻引起的功率损失。其损失及速度的平方成正比。因此设计高速带传动时，应减小带的表面积，尽量用厚而窄的带；带轮的轮辐表面应平滑（如用椭圆轮辐）或用辐板以减小风阻。

（5）轴承摩擦损失轴承受带拉力的作用，是引起功率损失的重要因素之一。综合上述损失，带传动的效率约在80%～98%范围内，进行传动设计时，根据带的种类选取。

优点：传动平稳、缓冲吸振、结构简单、成本低、使用维护方便、有良好的挠性和弹性、过载打滑。

缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。

因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =5～25m/s，i≤7的情况。

注意事项

（1）安装：减小中心距，松开张紧轮，装好后再调整。

（2）V带注意型号、基准长度。

带传动

（3）两带轮中心线平行，带轮断面垂直中心线，主、从

动轮的槽轮在同一平面内，轴及轴端变形要小。

（4）定期检查。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度

的V带不宜同组使用。

（5）保持清洁，避免遇酸、碱或油污使带老化。

搭接

（1）搭接方案（见图4.1）：电动机——主动带轮（角位移传感器-1）——带——从动带轮（角位移传感器-2）。

图4.1

（2）搭接说明：由图4.1可知，电动机5通过螺栓固定在支座4上，然后通过螺栓3固定在带T型槽的实验平台1上；小带轮13安装在电动机5的主轴上，而大带轮17安装在输出轴19上，通过皮带15组成带传动；小带轮13和大带轮17的轴上分别连接了角位移传感器，用于测量小带轮13和大带轮17的运动。

（3）实验内容及目的：①带传动搭接实验，让学生通过对带传动的安装调试，掌握带传动张紧力的调节方法，了解张紧力对带传动的影响。②带传动弹性滑动和打滑的观测实验，用橡胶块制动从动带轮，观察带传动由弹性滑动演变为打滑的现象，深刻理解弹性滑动和打滑物理现象。③带传动运动测试分析，通过面板读出或计算机采集主动带轮和从动带轮，的角速度，并连续自动绘制带轮转速和传动比的适时曲线及带传动滑差率曲线。

4.2.2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。链传动有许多优点，及带传动相比，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。链传动的缺点主要有：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。

链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链及链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。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及内链板相接，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，工作时链板侧边及链轮齿廓相啮合。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。及滚子链相比，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)。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，并便于加工。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”，即端面齿形由三段圆弧和一段直线组成。

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。

齿形用标准刀具加工时，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。

按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v≤0.25m/s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v≤4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v≤15m/s。

传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。

用于动力传动的链主要有套筒滚子链和齿形链两种。套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子及套筒间和套筒及销轴间均可相对转动，因而链条及链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在动力传动中应用较广。

齿形链是用销轴将多对具有60°角的工作面的链片组装而成。链片的工作面及链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片及链轮上相应的导槽嵌合。齿形

链传动平稳，噪声很小，故又名无声链，常用于高速传动。套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节能自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。

特点及带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。

及齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。

链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。链传动广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。

链轮齿数

为提高链传动的运动平稳性、降低动载荷，小链轮齿数多一些为好。但小链轮齿数也不宜过多，否则 =i 会很大，从而使链传动较早发生跳齿失效。

链条工作一段时间后，磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄，在