机械传动基础.
《机械基础》第一章 机械传动
第一章机械传动【教学要求】1、熟悉机械传动的原理、类型特点、和应用的场合。
2、了解级机械传动的基本参数。
3、会计算传动比。
4、了解机械传动的安装与维护措施。
5、掌握渐开线标准直齿圆柱形齿轮的的基本参数和几何尺寸的计算方法。
6、掌握蜗杆传动的啮合条件和蜗杆传动中涡轮回转方向的判定。
7、熟悉蜗杆传动的维护措施。
8、认识螺纹连接的放松方法。
9、掌握定轴轮系的传动路线和各轮轮向的判断和惰轮的应用。
【教学目的】通过机械传动的学习掌握渐开线标准直齿圆柱形齿轮的的基本参数和几何尺寸的计算方法、蜗杆传动的啮合条件和蜗杆传动中涡轮回转方向的判定、掌握蜗杆传动的啮合条件和蜗杆传动中涡轮回转方向的判定、定轴轮系的传动路线和各轮轮向的判断和惰轮的应用。
了解机械传动的安装与维护措施、会计算机械传动的传动比。
熟悉机械传动的原理、类型特点、和应用的场合。
达到理论联系实际的效果。
【教学重难点】1、渐开线标准直齿圆柱形齿轮的的基本参数和几何尺寸的计算方法、蜗杆传动的啮合条件和蜗杆传动中涡轮回转方向的判定2、定轴轮系的传动路线、机械传动的传动比计算。
【学习概要】1、带传动2、链传动3、齿轮传动4、蜗杆传动5、涡轮传动6、轮系第一节 带传动【教学重难点】1、带传动得的传动的原理、类型特点、和应用的场合；2、V 带的传动参数；3、包角和传动比； 【教学方法】本节内容主要以预习练习为主，辅助教师对习题讲解达到学生掌握知识要点的目的。
【教学内容】 一、带传动的概述1．带传动的组成：主动轮 、 从动轮 、挠性带 。
2．带传动的工作原理 ：以张紧在至少两个轮上的带作为中间挠性件，靠带与带轮接触面间产生的摩擦力（啮合力）来传递运动和（或）动力。
3．带传动的传动比i机构的传动比——机构中瞬时输入角速度与输出角速度的比值。
带传动的传动比就是主动轮转速n 1与从动轮转速n 2之比：4、带传动的类型、特点及应用二、V 带传动 1、V 带1122n i nV 带传动——由一条或数条V 带和V 带带轮组成的摩擦传动。
机械基础(液压传动)
用液体为工作介质来实现能量传递的传动方式称为液体传动。液 体传动按其工作原理的不同可以分成两类。主要以液体动能 进行工作的称为液力传动；而主要以液体压力能进行工作的 称为液压传动。我们主要讲液压传动。
第一节 液压传动的基本知识
第一节、液压传动的工作原理 一、液压传动的原理和组成
液压传动的工作原理是以油液为工作介质， 依靠液体在密封容积变化中的压力能实现运动和动 力传递的。液压传动装置本质上是一种能量转换装 置，它首先将机械能转换为便于输送的液压能，然 后又将液压能转换为机械能做功，驱动工作机构完 成各种动作。液压传动实际上就是机械能——压力 能——机械能的能量转化过程。
机
矿山机械
凿石机、开掘机、提升 汽车工业
机、液压支架
建筑机械
打桩机、液压千斤顶、 铸造机械
平地机
冶金机械
轧钢机、压力机、步进 纺织机械
加热炉
锻压机械
压力机、横锻机、空气 智能机械
锤
机械制造轻工机 组合机床、冲床、自动
械
线
打包机、注塑机
应用举例
食品包装机、化肥包装 机 自卸式汽车、汽车起重 机 砂型压实机、加料机、 压铸机 织布机、抛砂机、印染 机 折臂式小汽车装卸器、 数字式体育锻炼机、模 拟驾驶舱、机器人等
第一节 常用液压元件
2 齿轮泵 齿轮泵是一种常用的液压泵。它结构简单，体积小，制
造方便，价格低廉，重量轻，自吸性能好，对油的污染不敏 感；但流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调，一般做成 定量泵。齿轮泵被广泛用于各个行业。
齿轮泵按照啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种结 构形式。其中外啮合齿轮泵应用较广。
轴向柱塞泵 轴向柱塞泵是指柱塞轴线平行于缸体轴线 的一种多柱塞泵。它分为斜盘式和斜轴式两种。
3机械传动基本知识
1.1.3 V形带的布置、使用和维修
8
图1-3 带传动的张紧装置 1―电动机；2―固定螺栓；3―导轨；1―调整螺栓；5―摆动机座； 6―小轴；7―张紧轮 Tianjin University
1.1.1同步齿形带传动 它有如下特点： ① 平均传动比准确； ② 带的初拉力较小，轴和轴承上所受的 载荷较小； ③ 由于带薄而轻，强力层强度高，故带 速可达10m/s，传动比可达10，结构紧 凑，传递功率可达200kw，因而应用日 益广泛； ④ 效率较高，约为0.98； ⑤ 带及带轮价格较高，对制造安装要求 高。 同步齿形带常用于要求传动比准确 的中小功率传动中，其传动能力取决于 带的强度。
1.3 齿轮传动
1.3.1概述
图1-7 渐开线齿廓
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表1-1 齿轮机构的类型
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1.3.2直齿圆柱齿轮 1、直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号 2、直齿圆柱齿轮的模数 分度圆上的周节p对π的比值称为模数，用m(mm)表示，即
1.3.3齿轮轮齿的失效形式 齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有以下几种。 （1）轮齿折断 （2）齿面磨损 （3）齿面点蚀
（1）齿面胶合
图1-10 齿面磨损图
1-11 轮齿齿面点蚀
20
图1-12 齿面胶合 Tianjin University
1.3.1齿轮材料 常用的是锻钢，其次是铸钢、铸铁，在特殊情况下采用 有色金属、粉末冶金制品及工程塑料。 1.3.5齿轮的结构
机械传动基本知识
基本概念和定义
机器 机器就是人工的物体组合。它的各部分之间具有一 定的相对运动，并能用来作有效的机械功或转换机械能。 机构 在机器中有传递运动或转变运动形式（如将转动变 为移动）的部分，称为机构，如机器中的带传动机构、齿轮传 动机构等。机构是机器的重要组成部分。通常所说的机械，是 机构和机器的总称。 运动副 低副 两构件之间作面接触的运动副称为低副，如滑动轴 承、铰链连接、滑块与导槽、螺母与螺杆等。 高副 两构件作点或线接触的运动副称为高副，如滚动轴 承、凸轮机构和齿啮合等。 高副的显著特点是它能传递较复杂的运动，但是构件易磨 损，寿命短。 低副构件承载力大，易制造和维修，不能传递较复杂的运 动，效率低。 Tianjin University
机械基础——第五章 第一节 带传动
V带已经标准化，每根V带顶面都有水洗不掉的标记。
普通V带标记：
A2000 GB/T11544——1997
标准号 基准长度Ld=2000mm A型普通V带
（二）普通V带轮的典型结构
材料：灰铸铁、铸钢、铸铝、工程塑料
带轮由轮缘、腹板（轮辐） 和轮毂三部分组成。 轮缘指带轮的工作部分，制
有梯形轮槽。
轮毂是带轮与轴的联接部分。 轮辐（腹板）是连接轮缘与 轮毂的部分。
（二）普通V带轮的典型结构
V带轮按腹板结构的不同分为以下几种型式： 实心带轮 dd≤(2.5～3)d d—轴的直径
腹板带轮
dd≤250～300mm
孔板带轮 Dd=250～400mm
椭圆轮辐带轮 dd＞ 400 mm
三、V带的安装与张紧装臵 1、V带的正确安装与使用
（1）保证V带的截面在轮槽中的正确位臵。
二、普通V带与带轮的结构、型号 （一）普通V带的结构、型号
V 带为无接头环形带 , 带两侧
工作面的夹角α称为带的楔角 , 一
般取α=40°。
有帘布芯结构和绳芯结构两种。 帘布芯结构的V带抗拉强度较高，制造方便； 绳芯结构的V带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高、 带轮直径较小的场合。 现在生产中越来越多地采用绳芯结构的V带。
带的弹性滑动
产生的原因 带的弹性、松边与紧边拉力差
弹性滑动的特点
不可避免的
对带传动影响
传动比不准确、效率降低、带的磨损加重
带的打滑
带打滑时的现象？
产生的原因
外载荷增加，使得 F F f max 如何避免带发生 打滑？
打滑的特点
可以避免的
带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下 降，直至传动失效。
机械设计基础齿轮传动
材料与热处理对齿轮性能的影响
对齿轮的承载能力的影响
不同材料和热处理方法会影响齿轮的 硬度、韧性等力学性能，从而影响其 承载能力。
对齿轮的耐磨性的影响
材料和热处理方法会影响齿轮表面的 硬度、粗糙度等物理性能，从而影响 其耐磨性。
对齿轮的抗疲劳性能的影响
材料和热处理方法会影响齿轮的内部 组织结构和残余应力分布，从而影响 其抗疲劳性能。
采用先进的测量技术
采用先进的测量仪器和测量方法，提高齿轮 各项公差的检测精度和效率。
05
齿轮的润滑与密封
齿轮润滑的作用与要求
01
02
03
04
减摩抗磨
降低齿轮传动过程中的摩擦系 数，减少磨损，提高传动效率
。
冷却降温
将齿轮传动过程中产生的热量 带走，防止齿轮过热变形。
清洗清洁
将齿轮表面的杂质和氧化物清 洗干净，保持齿轮表面光洁。
封等。
06
齿轮传动的失效形式与设计准则
齿轮传动的失效形式及其原因
轮齿折断
由于过载、冲击或材料疲劳等原因，导 致轮齿在应力作用下发生断裂。
齿面点蚀
由于交变应力作用，齿面出现疲劳裂 纹并扩展，最终导致小块金属剥落形
成点蚀。
齿面磨损
由于润滑不良、颗粒污染或接触应力 过大等原因，导致齿面材料逐渐损失 。
对齿轮的耐蚀性的影响
不同材料和热处理方法会影响齿轮的 化学稳定性和耐蚀性，从而影响其在 腐蚀环境下的使用寿命。
04
齿轮的精度与公差
齿轮精度的基本概念
齿轮精度
是指齿轮实际参数与理论参数相符合的程度，包括齿轮的尺寸精度、形状精度和位置精 度。
齿轮精度等级
根据齿轮使用要求的不同，将齿轮的各项公差分为不同的等级，以满足不同传动性能的 要求。
机械基础第二章螺旋传动
序 准备知识
3）矩形螺纹
牙型角为0º ，适于作传动螺纹。
序 准备知识
4）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为3º 和30º 的一侧用来承受 ，3º 载荷,可得到较高效率；30º 一侧用来增加牙根强 度,适用于单向受载的传动螺纹。
三角形螺纹
（用于联接） ◇按牙形分
普通螺纹 管螺纹
粗牙
细牙 圆柱管螺纹
圆锥管螺纹
2
序 准备知识
1）三角形螺纹（普通螺 纹） 牙型角为60º，可 以分为粗牙和细牙，粗 牙用于一般联接；与粗 牙螺纹相比，细牙由于 在相同公称直径时，螺 距小，螺纹深度浅，导 程和升角也小，自锁性 能好，宜用于薄壁零件 和微调装置。
序 准备知识
2）梯形螺纹 牙型角为30º ，是应用最为广泛的传动螺纹。
v nP h
式中
v ──螺杆(或螺母)的移动速度，
mm/min； n ──转速，r/min。
三、差动螺旋传动
1．差动螺旋传动原理
2．差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 （1） 螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减 小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活 动螺母移动方向与螺杆移动方向相同；当机架上固定螺母 的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆 移动方向相反；当两螺纹的导程相等时，活动螺母不动 （移动距离为零）。 （2） 螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增 大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。 （3） 在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时， 应先确定螺杆的移动方向。
二、普通螺旋传动 由构件螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动是普通螺 旋传动。 1．普通螺旋传动的应用形式 （1） 螺母固定不动，螺杆回转并作直线运动
机械基础---蜗杆传动
二、蜗杆的基本参数
（1）模数和压力角 中间平面 过蜗杆的轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中 间平面。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条于渐开线 齿轮的啮合。
中间平面
以蜗杆的轴面参数、蜗轮的端面参数为标准参数，标准 压力角为α=20° （2）蜗杆的分度圆直径d1
即为蜗杆螺纹的中圆直径，简称中径，取值已被标准化
蜗杆传动
结构与特点 基本参数 材料 结构 传动比与几何尺寸计算
蜗杆传动的失效与维护
蜗杆传动
蜗杆传动的特点
蜗杆传动的组成： 由
蜗杆、蜗轮和 机架
组成
只能以蜗杆为主动件、蜗 轮从动件，传递空间交错 轴间的运动和动力
蜗杆传动的类型
类 型
圆柱蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动
圆柱蜗杆
圆弧面蜗杆
蜗杆传动由于摩擦大，传动效率低，所以工作时发热量 较大。
在闭式传动中，如果不能及时散热，会使传动装置及润 滑油的温度不断升高，促使润滑条件恶化，最终导致胶 合等齿面损伤失效。
当工作油温t0 > 80℃ 时，须采取散热措施： 1）加散热片---增大散热面积（S↑）； 2）在蜗杆轴端加装风扇---加速空气的流通 3）在箱内装循环冷却水管或用循环油冷却 4）压力喷油循环润滑
蜗轮、蜗杆的材料不仅要求具有足够的强度，更重
要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。 蜗杆采用碳素钢或合金钢：表面光洁、硬度高。 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 ◆ 蜗杆 高速重载传动 一般传动： 15Cr、20Cr 渗碳淬火 55 ~ 62 HRC
40、45、40Cr 表面淬火45 ~ 55 HRC
机械设计基础 齿轮传动
径节的单位为1／英寸，分度圆直径的单位为英寸。 模数与径节的换算关系为：
m= 25.4 P
显然径节与模数正好相反，径节越大，周节越小，即模数小，英制齿轮常 用径节有以下几种： 2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6．4．1
保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径，N1N2为两基圆的内公切 线，设在某一瞬时，两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，根据渐开线性 质2，过K和K’点作两圆的法线，必与N1N2重合。当经过Δt时间后，主动齿轮O1转过 角ψ1，从动齿轮转过角ψ2，两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点始终是 沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹，叫做啮合线。 根据渐开线性质1可知，弧长
（2）应用特点 在机械传动中，齿轮传动应用最广泛。在工程机械、矿山机械、冶金机械以及各 类机床中都应用着齿轮传动。齿轮传动所传递的功率从几w至几万kW；它的直径从不 到1mm的仪表齿轮，到10 m以上的重型齿轮；它的圆周速度从很低到100m／s以上。 大部分齿轮是用来传递旋转运动的，但也可以把旋转运动变为直线往复运动，如齿 轮齿条传动。 与其他传动相比齿轮传动有如下特点： ①瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠； ②适用范围广；可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动；传递的功率和速度 范围较大； ③结构紧凑、工作可靠，可实现较大的传动比； ④传动效率高、使用寿命长； ⑤齿轮的制造、安装要求较高； ⑥不适宜远距离两轴之间的传动。 (3）对齿轮传动的基本要求 采用齿轮传动时，因啮合传动是个比较复杂的运动过程，对其要求是： ①传动要平稳 要求齿轮在传动过程中，任何瞬时的传动比保持恒定不变。以保 持传动的平稳性，避免或减少传动中的噪声、冲击和振动。 ②承载能力强 要求齿轮的尺寸小，重量轻，而承受载荷的能力大。即要求强度 高，耐磨性好，寿命长。
机械传动知识
第一节机构及运动副1.机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息（构件组合体）。
2.原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机器称为原动机，内燃机、电动机。
3.工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为工作机，如发电机、起重机、录音机（变换和传递信息）。
4.机械：机器和机构的总称。
5.机器的组成部分就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。
6.机构与机器的区别①机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其他装置；②机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还应具有变换或传递能量、物料、信息的功能。
7.零件：机械制造中不可拆的最小单元。
8.部件：完成同一目的而协同工作的零件的组合体。
9.构件：机械中每一个独立的运动单元体，可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成的刚性结构。
10.机构：用来传递运动和力的、使构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构，如机器中的带传动机构、齿轮传动机构等。
11.运动副定义：机构的每个构件都以一定的方式与某些构件相互连接。
这种连接不是固定的，而是能产生一定相对运动的连接。
这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。
分类：按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
12.低副定义：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。
分类：平面机构中的低副有转动副和移动副两种。
13.高副定义：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
特点：能传递较复杂的运动；因点或线接触，承受载荷时接触位置单位面积上的压力较高，因此组成高副的构件易磨损，使用寿命短。
第二节带传动及链传动1.平带传动传动形式：开口式传动、交叉式传动、半交式传动使用特点：①结构简单，适用于两轴中心距较大的场合；②富有弹性，具有缓冲作用，能吸振，传动平稳无噪声；③在过载时可产生打滑，因此能防止薄弱零部件的损坏，起到安全保护的作用；④不能保持准确的传动比，外廓尺寸较大，效率较低。
机械基础带传动测试题
机械基础带传动测试题（4月2次）姓名分数1、带传动一般由（）、（）和（）组成。
3、根据工作原理不同，带传动分为（）和（）两大类。
4、摩擦型带传动中，根据带横截面形状不同可以分（）、（）、（）和（）。
5、链传动由（）、（）和绕在链轮上的( ) 组成。
6、按用途不同，链条可分为（）、（）和（）。
7、普通 V 带是截面呈等腰梯形的（），其工作面是（）。
8、抗拉体是承受（）的主体，由（）或（）组成9、带轮由（）、（）和( )三部分组成。
10、带与带轮接触部分对应的中心角为（），用α表示。
11 、由于带的弹性变形量的变化而引起的带与带轮间的相对滑动，称为（）。
14、普通 V 带在初始安装时需要张紧，常用的张紧方法有（）和（）。
15、链传动的布置按两链轮中心连线位置，可分为（）、（）和（）三种。
17、在带传动中，弹性滑动是（）避免的。
打滑是（）避免的。
18、V 带传动是靠带与带轮接触面间的（）力工作的。
V带的工作面是（）面。
19、当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，张紧轮一般应放在（）的内侧，这样可以使带只受（）弯曲。
为避免过分影响带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近（）带轮。
20、带传动的主要失效形式为（）和（）。
21、与带传动相比较，链传动的承载能力（）传动效率（）作用在轴上的径向压力（）22、在滚子链的结构中，内链板与套筒之间、外链板与销轴之间采用（）配合，滚子与套筒之间、套筒与销轴之间采（）配合23、链传动算出的实际中心距，在安装时还需要缩短2—5mm，这是为了（）24、链传动一般应布置在（）平面内，尽可能避免布置在（）平面或（）平面25、在链传动中，当两链轮的轴线在同一平面时，应将（）边布置在上面，（）布置在下面。
26、带传动由于（）引起的全面滑动称为（），而由于带的弹性变形和拉力差而引起的的滑动称为（）27、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α（）。
28、链传动是由（）、（）、（）所组成。