工程技术基础第2章机械传动与液压传动--1

1、第二章第二章 机械传动与液压传动机械传动与液压传动第一节第一节 机械传动机械传动第二节第二节 液压传动液压传动 在传动装置中以机械传动的应用最广泛。在传动装置中以机械传动的应用最广泛。 机械传动的作用：机械传动的作用： 1. 传递动力传递动力 传动装置的主要作用是将驱动力传递给工传动装置的主要作用是将驱动力传递给工作部分以使机器做功。作部分以使机器做功。 2.改变运动速度和方向改变运动速度和方向 机器为了更好的完成工作任务，工作部机器为了更好的完成工作任务，工作部分的运动速度往往在一定范围内变动，运动方分的运动速度往往在一定范围内变动，运动方向也是变化的，这种频繁的变速或换向必须由向也是变化的

2、，这种频繁的变速或换向必须由变速装置和传动机构来完成。变速装置和传动机构来完成。 3.改变运动形式改变运动形式 机器工作机构的运动方式是多样的，可产生机器工作机构的运动方式是多样的，可产生转动、直线运动、摆动、间歇运动或沿任一轨迹转动、直线运动、摆动、间歇运动或沿任一轨迹运动。这些不同的运动方式的完成主要由传动部运动。这些不同的运动方式的完成主要由传动部分的不同机构来决定。分的不同机构来决定。 机器设备中常用的机械传动形式有：机器设备中常用的机械传动形式有： 螺旋传动、带传动、齿轮传动、链传动和蜗杆传螺旋传动、带传动、齿轮传动、链传动和蜗杆传动等。动等。 一、机械传动功率和机械效率一、机械传动

3、功率和机械效率 在机械传动中，既有运动的传递，又有动力的传在机械传动中，既有运动的传递，又有动力的传递，反映动力传递的参数是传动功率和机械效率。递，反映动力传递的参数是传动功率和机械效率。 （一）功和功率（一）功和功率 1. 功功 物体在力物体在力F的作用下移动了一段距离的作用下移动了一段距离S，则说，则说明力对物体做了功。功的大小等于力和物体沿作明力对物体做了功。功的大小等于力和物体沿作用力方向移动距离的乘积。以用力方向移动距离的乘积。以W表示功，则：表示功，则： W=FSFFFFSSSn3 2 力对物体做功力对物体做功W=FSW=FScos 2. 功率功率 力在单位时间所做的功，叫做功率，

4、用力在单位时间所做的功，叫做功率，用P表示：表示： 或：或： 当机器的功率一定时，力和速度成反比，速度大，当机器的功率一定时，力和速度成反比，速度大，力就小；速度小，力就大。力就小；速度小，力就大。tFStWPcoscosFvP FvP 对于机器中转动的零件，如果半径为对于机器中转动的零件，如果半径为R，转速，转速为为n，则圆周上任一点的线速度为：，则圆周上任一点的线速度为： 设圆周上的切向力为设圆周上的切向力为F，则力，则力F所产生的转矩所产生的转矩（即作用在旋转零件上的力矩）（即作用在旋转零件上的力矩）T=FR。 根据根据P=Fv，可得，可得 或：或：602nRv)(WnTnRFP3060

5、2)(30000KWnTP 即转距：即转距： 当机器功率一定时，转距与转速成反比，转速当机器功率一定时，转距与转速成反比，转速大时转距小，转速小时转距大。大时转距小，转速小时转距大。)(mNnPT9550（二）机械效率（二）机械效率 机器工作时，由于有摩擦等阻力存在，必然机器工作时，由于有摩擦等阻力存在，必然要消耗一部分功率，使机器的输出功率要消耗一部分功率，使机器的输出功率P出出小小于输入功率于输入功率P入入。功率损耗的大小，是衡量机功率损耗的大小，是衡量机器性能的一个重要指标。器性能的一个重要指标。 常用机械效率常用机械效率表示机器输入功率被利用的表示机器输入功率被利用的程度。程度。 机械

6、效率机械效率恒小于恒小于1。 入PP出 在机械传动中，经实验测定，一般常见机构和在机械传动中，经实验测定，一般常见机构和轴承的机械效率的大致数值为：轴承的机械效率的大致数值为： 一对齿轮传动一对齿轮传动 0.940.99 平型胶带传动平型胶带传动 0.920.98 ( (包括轴承损失包括轴承损失) ) 三角带传动三角带传动 0.900.94 ( (包括轴承损失包括轴承损失) ) 一对滑轮轴承一对滑轮轴承 0.940.98 一对滚动轴承一对滚动轴承 0.99 滑动丝杠滑动丝杠 0.300.60二、机器上常用的传动机构及其传动关系二、机器上常用的传动机构及其传动关系 （一）螺旋传动机构（一）螺旋传

7、动机构 螺旋传动机构：螺旋传动机构：用内、外螺纹组成的螺旋副用内、外螺纹组成的螺旋副来传递动力和运动的装置来传递动力和运动的装置。主要用来。主要用来将回转运动将回转运动变为直线运动变为直线运动，其，其结构结构主要由螺母、螺杆（或丝主要由螺母、螺杆（或丝杠）组成。杠）组成。螺旋传动螺旋传动 普通螺旋传动机构有以下几种情况：普通螺旋传动机构有以下几种情况： 1. 螺母不动，螺杆回转并作直线运动螺母不动，螺杆回转并作直线运动 此种结构简单，但占据空间大。此种结构简单，但占据空间大。（a）螺旋起重机）螺旋起重机（b）螺旋压力机）螺旋压力机1.螺杆螺杆 2.螺母螺母 3.机器机器 4.溜板溜板螺母移动的

8、螺旋传动螺母移动的螺旋传动 2. 螺杆回转，螺母作直线运动螺杆回转，螺母作直线运动 此机构占据空间尺寸小，适于长行程螺杆，常用此机构占据空间尺寸小，适于长行程螺杆，常用于机床溜板、刀架移动装置上。于机床溜板、刀架移动装置上。 3. 螺杆不动，螺母回转并作直线运动螺杆不动，螺母回转并作直线运动 此结构两端支承，结构简单，但螺杆刚度差，此结构两端支承，结构简单，但螺杆刚度差，影响精度。影响精度。螺母回转并移动的螺旋传动螺母回转并移动的螺旋传动如用一个三角形如用一个三角形K K沿螺旋线运动并使沿螺旋线运动并使K K平面始终通过圆柱平面始终通过圆柱体轴线体轴线Y-YY-Y这样就构这样就构成了三角形螺纹

9、。成了三角形螺纹。同样改变平面图形同样改变平面图形K K，可得到矩形、梯形、可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹。锯齿形、管螺纹。螺纹的形成螺纹的形成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL螺纹的类型螺纹的类型 按牙型：按牙型：三角形螺纹、管螺纹三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹传动螺纹 按位置：按位置：内螺纹内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹外螺纹在圆柱孔的外表面形成的螺纹在圆柱孔的外表面形成的螺纹 螺纹分类：按牙形剖面形状三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹按螺旋线的方向右旋和左旋螺纹按螺旋线的数目单线、

10、双线、三线和多线螺纹粗牙与细牙普通螺纹的对比粗牙与细牙普通螺纹的对比三角形螺纹：三角形螺纹：粗牙螺纹粗牙螺纹用于紧固件。用于紧固件。 细牙螺纹细牙螺纹同样的公称直径下，同样的公称直径下， 螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小 零件和冲击变载等。零件和冲击变载等。右旋右旋左旋左旋 螺旋线的旋向：螺纹分螺旋线的旋向：螺纹分右旋右旋和和左旋左旋两种。两种。 顺时针旋入的螺纹为右旋螺纹；顺时针旋入的螺纹为右旋螺纹； 逆时针旋入的螺纹为左旋螺纹。逆时针旋入的螺纹为左旋螺纹。 右旋螺纹为常用螺纹右旋螺纹为常用螺纹。 螺旋线的数目螺旋线的数目k k： 单线螺纹（单线螺纹（k=1k

11、=1） 用于联接用于联接 双线螺纹（双线螺纹（k=2k=2） 三线螺纹（三线螺纹（k=3k=3） 多线螺纹（多线螺纹（k2k2）用于传动用于传动外径外径( (大径大径)d (D)d (D)与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面 直径，亦称公称直径。直径，亦称公称直径。内径内径( (小径小径)d)d1 1(D(D1 1)与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面 直径。直径。中径中径d d2 2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱 面的直径，面的直径，d d2 20.5(d+d0.5(d+d1 1) )螺纹的主

12、要参数螺纹的主要参数d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh螺距螺距 P P 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间 的轴向距离的轴向距离 导程导程 S S 同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应 两点之间的轴向距离两点之间的轴向距离线数线数 k k 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造k4k4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=kP S=kP d2dd1

13、Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh单线螺纹：单线螺纹： S SP P多线螺纹：多线螺纹： S Sk kP P螺距螺距=导程导程螺距螺距导程导程在单线螺旋中在单线螺旋中SP，多线螺旋中，多线螺旋中SkP 。k为螺旋线的数目。为螺旋线的数目。螺旋升角螺旋升角 中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直 于螺旋线轴线的平面的夹角于螺旋线轴线的平面的夹角牙型角牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角d2dd1Pdd2d

14、1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh 普通螺旋机构中，螺杆普通螺旋机构中，螺杆( (或螺母或螺母) )旋转一周，螺旋转一周，螺母母( (或螺杆或螺杆) )移动一个导程移动一个导程S 。因此，螺母位移。因此，螺母位移或螺杆的位移量或螺杆的位移量 L与螺旋传动时的转速之间的与螺旋传动时的转速之间的关系为：关系为：L= nst 式中：式中：L螺母或螺杆位移螺母或螺杆位移（mm） n螺杆或螺母的转速螺杆或螺母的转速（r r/min） s螺纹的导程螺纹的导程（mm） t时间时间（min

15、） 螺旋传动是把旋转运动变成直线运动。螺旋传动是把旋转运动变成直线运动。 不论是螺母位移还是螺杆位移，位移速度不论是螺母位移还是螺杆位移，位移速度v v和和螺旋传动时的转速螺旋传动时的转速n n之间的关系为：之间的关系为： v=ns 式中：式中： v螺母或螺杆的位移速度（毫米螺母或螺杆的位移速度（毫米/ /分）分） s螺纹的导程螺纹的导程 （毫米）（毫米） n螺杆或螺母的转速（转螺杆或螺母的转速（转/分）分） 螺旋传动机构的特点：螺旋传动机构的特点： 结构简单，仅需内、外罗纹组成螺旋副即可。结构简单，仅需内、外罗纹组成螺旋副即可。 降速比大，可实现微调和降速传动。降速比大，可实现微调和降速传动

16、。 省力，在主动件上作用不大的转距，在从动件上能省力，在主动件上作用不大的转距，在从动件上能获得很大的推力，如千斤顶。获得很大的推力，如千斤顶。 能实现自锁功能。能实现自锁功能。在普通螺旋转动中如不加外力，在普通螺旋转动中如不加外力，无论轴向加多大力，只要不损坏螺牙，都不会产生无论轴向加多大力，只要不损坏螺牙，都不会产生轴向移动，这种现象叫自锁。轴向移动，这种现象叫自锁。 工作连续、平稳，无噪音。工作连续、平稳，无噪音。 传动效率低（普通螺旋传动）。传动效率低（普通螺旋传动）。 为了克服螺旋传动效率低的缺点，采用滚动摩擦为了克服螺旋传动效率低的缺点，采用滚动摩擦代替滑动摩擦的滚珠螺旋传动。代替

17、滑动摩擦的滚珠螺旋传动。（a）外循环）外循环（b）内循环）内循环1. 螺母螺母 2.滚珠滚珠 3.反向器反向器 4.丝杠丝杠 与普通螺旋传动相比，滚珠螺旋传动具有以下特点：与普通螺旋传动相比，滚珠螺旋传动具有以下特点：1. 传动效率高，摩擦损失小。滚珠螺旋传动机械效率传动效率高，摩擦损失小。滚珠螺旋传动机械效率 =0.900.95。2. 磨损小，能较长时间保持原始精度，使用寿命长。磨损小，能较长时间保持原始精度，使用寿命长。3. 由于摩擦阻力小，且摩擦力的大小几乎与运动速度无由于摩擦阻力小，且摩擦力的大小几乎与运动速度无关，故起动转矩接近于运动转矩，传动灵敏、平稳。关，故起动转矩接近于运动转矩

18、，传动灵敏、平稳。4. 给予适当的预紧，可消除螺杆与螺母螺纹间的间隙，给予适当的预紧，可消除螺杆与螺母螺纹间的间隙，因而有较高的传动精度和轴向刚度。因而有较高的传动精度和轴向刚度。5. 不能自锁，传动具有可逆性，故需采用防逆转措施。不能自锁，传动具有可逆性，故需采用防逆转措施。6. 制造工艺复杂，成本较高。制造工艺复杂，成本较高。 由于滚珠螺旋传动丝杠具有以上特点，在要求高效率、由于滚珠螺旋传动丝杠具有以上特点，在要求高效率、高精度的场合已广泛应用，如数控机床、精密机床的高精度的场合已广泛应用，如数控机床、精密机床的进给机构，重型机械的升降机构，及自动控制装置等。进给机构，重型机械的升降机构，

19、及自动控制装置等。 （二）带传动机构（二）带传动机构 带传动机构：带传动机构：利用胶带与带轮之间的摩擦作用利用胶带与带轮之间的摩擦作用将主动带轮的转动传到另一个被动带轮上将主动带轮的转动传到另一个被动带轮上。 根据传动带的截面形状，带传动又分为根据传动带的截面形状，带传动又分为平皮带平皮带传动、三角带传动、圆形带传动、齿形带传动传动、三角带传动、圆形带传动、齿形带传动。平皮带传动平皮带传动三角皮带传动三角皮带传动齿形带传动齿形带传动 平皮带传动的形式平皮带传动的形式（b）三角带传动）三角带传动 （c）同步齿形带传动）同步齿形带传动带传动带传动三角皮带的结构三角皮带的结构齿形带及带轮齿形带及带轮

20、齿形带的应用实例齿形带的应用实例 三角带传动的主要优点：三角带传动的主要优点：传动时，三角带只和传动时，三角带只和轮槽的两个侧面接触，在同样的受力情况下，轮槽的两个侧面接触，在同样的受力情况下，比平皮带传动能产生更大的摩擦力，传动能力比平皮带传动能产生更大的摩擦力，传动能力强，允许的传动比较大，结构紧凑。强，允许的传动比较大，结构紧凑。 同步齿形同步齿形带传动带传动的优点：的优点：无滑动，能保证正确无滑动，能保证正确的传动比，带的厚度小，单位长度的质量小，的传动比，带的厚度小，单位长度的质量小，允许的线速度较高，带的柔性好。但安装时中允许的线速度较高，带的柔性好。但安装时中心距的要求严格。心距

21、的要求严格。（a）带传动在车床上的应用及简图带传动在车床上的应用及简图 带传动的带传动的传动比传动比： 传动比传动比：传动机构中两转动构件角速度或转速的传动机构中两转动构件角速度或转速的比值比值。 如不考虑胶带与带轮之间的滑动对传动的影响，如不考虑胶带与带轮之间的滑动对传动的影响， v1= v2= v带带 d1 n1 =d2 n2 得：得： 式中：式中：d1 、d2 主、被动带轮直径（毫米）；主、被动带轮直径（毫米）； n1、n2主、被动带轮转速（转主、被动带轮转速（转/分）；分）； 传动比，即被动轮转速与主动轮转速之比，传动比，即被动轮转速与主动轮转速之比，或主动轮与被动轮直径之比。或主动轮

22、与被动轮直径之比。iddnn2112 如如考虑胶带与带轮之间的滑动，则传动比为：考虑胶带与带轮之间的滑动，则传动比为： 式中：式中：滑动系数，约为滑动系数，约为0.98。21ddi 带传动的优点：带传动的优点： 传动平稳，噪声小，可缓冲减振。传动平稳，噪声小，可缓冲减振。 结构简单，可长距离传递能量。结构简单，可长距离传递能量。 当机器发生过载时，传动带会发生打滑，对机器当机器发生过载时，传动带会发生打滑，对机器有超载保护作用。有超载保护作用。 制造和安装简单，维护方便，不需润滑。制造和安装简单，维护方便，不需润滑。 外形尺寸大，效率较低，不能保证准确的传动比。外形尺寸大，效率较低，不能保证准

23、确的传动比。 带传动以平带传动和三角带传动应用最广。圆形带传动以平带传动和三角带传动应用最广。圆形带传动只能传递较小的功率。齿形带传动优点较带传动只能传递较小的功率。齿形带传动优点较多，是一种比较理想的带传动。多，是一种比较理想的带传动。（三）齿轮传动机构（三）齿轮传动机构 齿轮传动机构：齿轮传动机构：用齿轮的轮齿互相啮合传递用齿轮的轮齿互相啮合传递轴间的动力和运动轴间的动力和运动的机械传动。是一种啮合传的机械传动。是一种啮合传动，是机器中应用最广的一种传动形式。动，是机器中应用最广的一种传动形式。 外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮与齿条传动齿轮与齿条传动齿轮传动机

24、构的类型齿轮传动机构的类型齿轮齿轮机构机构两轴平行的两轴平行的齿轮机构齿轮机构两轴不平行两轴不平行的齿轮机构的齿轮机构圆柱齿圆柱齿轮机构轮机构直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿两轴相交的两轴相交的齿轮机构齿轮机构两轴交错的两轴交错的齿轮机构齿轮机构直齿直齿曲齿曲齿交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆平面齿轮机构平面齿轮机构空间齿轮机构空间齿轮机构圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构斜齿斜齿外啮合外啮合内啮合内啮合齿轮齿条齿轮齿条 平行轴齿轮传动，平行轴齿轮传动， 相交轴齿轮传动，相交轴齿轮传动， 交错轴齿轮传动交错轴齿轮传动 齿轮传动的主要类型齿轮传动的主要类型 按传动轴相对位置按传动轴相对位置 圆柱齿轮传

25、动圆柱齿轮传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动齿轮传动齿轮传动 设主动齿轮的齿数为设主动齿轮的齿数为z1，转速为，转速为n1，被动齿轮的，被动齿轮的齿数为齿数为z2，转速为，转速为n2。在每一分钟内，主动轮转在每一分钟内，主动轮转过齿数为过齿数为n1z1，从动轮转过齿数为，从动轮转过齿数为n2z2。显然，。显然，每一分钟内主动轮与从动轮所转过的齿数相等每一分钟内主动轮与从动轮所转过的齿数相等。则：则： n1z1= n2 z2 齿轮的传动比齿轮的传动比为：为： 由此可知，由此可知，齿轮传动的传动比等于主动齿轮与被齿轮传动的传动比等于主动齿轮与被动齿轮的齿数之比。动齿轮的齿数之比。齿轮转速与其齿数成反比齿

26、轮转速与其齿数成反比。1221nnzzi从动轮啮合的标准直齿圆柱齿轮中心距速度方向受力方向主动轮Pp1p2 齿轮传动的特点齿轮传动的特点 优点：优点： 传动效率高传动效率高 传动比恒定传动比恒定 结构紧凑结构紧凑 工作可靠、寿命长工作可靠、寿命长 缺点：缺点： 制造、安装精度要求较高制造、安装精度要求较高 传动轴之间的距离不能过大传动轴之间的距离不能过大 使用维护费用较高使用维护费用较高 精度低时、噪音、振动较大精度低时、噪音、振动较大齿轮轮系齿轮轮系 齿轮传动机构齿轮传动机构中中仅由一对齿轮所组成仅由一对齿轮所组成的的齿轮传动齿轮传动是是最简单形式最简单形式。实际实际上，上，在多数齿轮传动中

27、在多数齿轮传动中，只用一只用一对齿轮传动是不够的对齿轮传动是不够的，如起重机的提升系统如起重机的提升系统，需将需将电机的高速转动变为卷筒的低速转动电机的高速转动变为卷筒的低速转动；机床中要求机床中要求将电机的转速变为主轴的多种转速。将电机的转速变为主轴的多种转速。 为满足机器工作的需为满足机器工作的需要，要，在主动轴在主动轴和和从动轴之间采从动轴之间采用一系列相互用一系列相互啮啮合的齿轮系统来传递运动。合的齿轮系统来传递运动。 齿轮齿轮轮系轮系：由一系列齿轮所组成的齿轮系统由一系列齿轮所组成的齿轮系统。齿轮减速器齿轮减速器根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置

28、是否固定，将基本轮系分为将基本轮系分为： 定轴轮系定轴轮系：轮系运转时轮系运转时，各齿轮几何轴线的位置各齿轮几何轴线的位置都都是是固定固定的。的。 周转轮系周转轮系：轮系运转时轮系运转时，其中至少有一个齿轮的其中至少有一个齿轮的几何轴几何轴线线绕另一齿轮的几何轴线转动。绕另一齿轮的几何轴线转动。周转轮系周转轮系由行星轮、中心轮及转臂组成。由行星轮、中心轮及转臂组成。1.定轴轮系定轴轮系2.周转轮系周转轮系行星轮行星轮中心轮中心轮（太阳轮）（太阳轮）转臂转臂2143定轴轮系举例定轴轮系举例一对外啮合一对外啮合圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动一对内啮合一对内啮合圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动定轴轮系定轴轮系行星

29、轮行星轮中心论中心论（太阳轮）（太阳轮）转臂转臂（系杆）（系杆） 周转轮系的组成周转轮系的组成: 行星轮、转臂行星轮、转臂( (系杆系杆) )、中心轮、中心轮( (太阳轮太阳轮) ) 周转轮系周转轮系差动轮系差动轮系：周转轮系中没有固定的中心轮周转轮系中没有固定的中心轮行星轮系行星轮系：有一个中心轮固定不动有一个中心轮固定不动差动轮系差动轮系行星轮系行星轮系1、3 中心轮中心轮 2行星轮行星轮1、3 中心轮中心轮 2行星轮行星轮两个中心轮都能转动。 周转轮系中只有1个中心轮能转动 差动轮系：差动轮系：系杆系杆中心轮中心轮( (主动主动) )行星轮行星轮行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮( (主动

30、主动) )行星轮行星轮系杆系杆中心轮中心轮( (主动主动) )中心轮中心轮( (固定固定) )行星轮系：行星轮系： 实用中，有的轮系实用中，有的轮系由定轴轮系和周转轮系组成，由定轴轮系和周转轮系组成，称为混合轮系称为混合轮系。周转轮系周转轮系定轴轮系定轴轮系 混合轮系混合轮系 既包含定轴轮系，既包含定轴轮系，又包含周转轮系。又包含周转轮系。或由几部分周转轮或由几部分周转轮系组成，称为混合系组成，称为混合轮系，又称为复合轮系，又称为复合轮系。轮系。轮系的功用轮系的功用： 通过轮系可使主动轴与从动轴之间的速度有较大通过轮系可使主动轴与从动轴之间的速度有较大的变化。的变化。 可连接相距较远的两轴可连

31、接相距较远的两轴，以，以避免单级传动时外形避免单级传动时外形尺寸过大。尺寸过大。 通过若干齿轮适当组合通过若干齿轮适当组合，从动轴可获得几种不同从动轴可获得几种不同的传动比。的传动比。 通过改变轮系中参加工作的轮数通过改变轮系中参加工作的轮数，可获得从动轴可获得从动轴不同旋向。不同旋向。 实现运动的合成或分解。实现运动的合成或分解。 轮系的应用轮系的应用 1. 实现相距较远的两轴之间的传动实现相距较远的两轴之间的传动1n4n3n 3n 3n 2. 实现变速变向传动实现变速变向传动变速轮系机构变速轮系机构换向轮系机构换向轮系机构两组轮系传动比相同，但是结构尺寸不同两组轮系传动比相同，但是结构尺寸

32、不同 3. 实现大速比和大功率传动实现大速比和大功率传动运动输入运动输入运动输出运动输出 4. 实现运动的合成与分解实现运动的合成与分解如何表示一对如何表示一对平行轴齿轮平行轴齿轮的转向？的转向？机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向用线速度方用线速度方向表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向机构运机构运动简图动简图投影方向投影方向如何表示一对如何表示一对圆锥齿轮圆锥齿轮的转向？的转向？ 向方影投向方影投齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向表示齿轮回表示齿轮回转方向转方向机构运机构运动简图动简图投影投影线速度方向线速度方向用线速度方用线速度方向

33、表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向圆锥齿轮传动的转向：圆锥齿轮传动的转向：同时指向或同时背离同时指向或同时背离啮合点啮合点。（四）链传动机构（四）链传动机构 链传动机构：链传动机构：通过链条与链轮轮齿连续不断地通过链条与链轮轮齿连续不断地啮合来传递力和运动啮合来传递力和运动的机械传动。由的机械传动。由主动链轮、主动链轮、从动链轮从动链轮和和链条组成链条组成。 链传动的主要类型链传动的主要类型 按工作特性分：按工作特性分： 起重链，牵引链，传动链起重链，牵引链，传动链 传动链接形式分：传动链接形式分： 套筒链；滚子链；齿形链；成型链套筒链；滚子链；齿形链；成型链重载弯板传动链重载弯板传动链 单排

34、精密滚子链单排精密滚子链 三排精密滚子链三排精密滚子链 FU刮板型输送链刮板型输送链DS 倾斜输送链倾斜输送链 水稻收割机链水稻收割机链 d2d1ph2b112345套筒滚子链的结构套筒滚子链的结构1.滚子滚子 2.套筒套筒 3.销轴销轴 4.内链板内链板 5.外链板外链板齿形链齿形链p 设主动链轮的齿数为设主动链轮的齿数为z1，转速为转速为n1，从动链轮的，从动链轮的齿数为齿数为z2，转速为，转速为n2。在每一分钟内，主动轮在每一分钟内，主动轮转过齿数为转过齿数为n1z1，从动轮转过齿数为，从动轮转过齿数为n2z2。 显然，显然，每一分钟内主动轮与从动轮所转过的齿每一分钟内主动轮与从动轮所转

35、过的齿数相等数相等。即：。即： n1z1=n2z2 则则 传动比：传动比：1221nnzzi 链传动的优点：链传动的优点：平均传动比准确，传动效率高，可平均传动比准确，传动效率高，可在恶劣条件下工作。在恶劣条件下工作。 缺点：缺点：瞬时传动比为变值，传动噪声较大，无过载瞬时传动比为变值，传动噪声较大，无过载保护。保护。 主要用于要求平均传动比准确，且两轴相距较远，主要用于要求平均传动比准确，且两轴相距较远，工作条件恶劣（温度高、灰尘大、淋水、淋油等），工作条件恶劣（温度高、灰尘大、淋水、淋油等），不宜采用皮带传动和齿轮传动的场合。不宜采用皮带传动和齿轮传动的场合。 链传动广泛应用于轻工、农业、

36、石化、起重运输等链传动广泛应用于轻工、农业、石化、起重运输等行业及机床、摩托车、自行车等机械传动中。行业及机床、摩托车、自行车等机械传动中。（五）蜗杆传动机构（五）蜗杆传动机构 蜗杆传动：蜗杆传动：通过蜗杆与蜗轮间的啮合传递运动和通过蜗杆与蜗轮间的啮合传递运动和动力动力的机械传动。的机械传动。 蜗杆传动中蜗杆为主动件，蜗轮是被动件。做减蜗杆传动中蜗杆为主动件，蜗轮是被动件。做减速运动。速运动。 蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力。两轴线在空间相错，既不平行又不相交，常力。两轴线在空间相错，既不平行又不相交，常见的是蜗杆与蜗轮的轴心线在空中互相

37、垂直。见的是蜗杆与蜗轮的轴心线在空中互相垂直。 需指出：只能是蜗杆带动蜗轮转动，反之则不可需指出：只能是蜗杆带动蜗轮转动，反之则不可能。能。 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆环面蜗杆 锥蜗杆锥蜗杆 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型 若蜗杆的螺纹线数为若蜗杆的螺纹线数为k，转速为，转速为n1， 蜗轮齿数为蜗轮齿数为z，转数为转数为n2。因蜗杆每转过一周有因蜗杆每转过一周有k个齿经过个齿经过p点，点，故每分钟有故每分钟有n1k个齿经过个齿经过p点；同样，蜗轮每转一点；同样，蜗轮每转一周有周有z个齿经过个齿经过p点，故每分钟有点，故每分钟有n2z个齿经过个齿经过p点。点。在啮合过程中，这两个数目必相等在

38、啮合过程中，这两个数目必相等，即，即 n1k=n2z 故传动比为：故传动比为：zKnni12蜗杆传动示意图蜗杆传动示意图如何表示如何表示蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮传动传动的转向？的转向？向方影投向方影投蜗杆回转方向蜗杆回转方向蜗轮回转方向蜗轮回转方向蜗杆上一点蜗杆上一点线速度方向线速度方向机构运机构运动简图动简图右旋蜗杆右旋蜗杆表示蜗杆、蜗轮表示蜗杆、蜗轮回转方向回转方向 蜗杆传动的优点：蜗杆传动的优点：可获得较大的降速比（因为可获得较大的降速比（因为k比比z小很多），传动平稳，无噪音，结构紧凑，小很多），传动平稳，无噪音，结构紧凑，在一定条件下可以自锁。在一定条件下可以自锁。 缺点：缺点：效率低，需良

39、好的润滑条件。效率低，需良好的润滑条件。 蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、冶金、矿山蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、冶金、矿山及起重设备等传动系统中。及起重设备等传动系统中。 蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点: : 1. 传动比大传动比大 2. 连续啮合，传动平稳连续啮合，传动平稳 3.3.具有自锁性具有自锁性 4.4.效率较低效率较低5.5.发热量大，齿面容易磨损，成本高。发热量大，齿面容易磨损，成本高。 蜗轮蜗杆减速器蜗轮蜗杆减速器 （六）平面连杆机构（六）平面连杆机构 连杆机构：由铰链、滑道等方式将构件相互连接连杆机构：由铰链、滑道等方式将构件相互连接而成，而成，用以实现运动变换和传递动力。用以

40、实现运动变换和传递动力。按各构件按各构件相对运相对运动动的性质不同的性质不同，分为空间连杆机构和平面分为空间连杆机构和平面连杆机构。连杆机构。 平面连杆平面连杆机机构构-各构件间的相对运动均在同一各构件间的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内。平面或相互平行的平面内。在机器中应用在机器中应用很很广广，如各种原动机、工作机和操作装置中如各种原动机、工作机和操作装置中，特别是纺特别是纺织、印刷等轻工机械中织、印刷等轻工机械中，都采用了不同都采用了不同的的平面连平面连杆机构。杆机构。 在平面连杆机构中在平面连杆机构中，有一种有一种由四个杆件相互用由四个杆件相互用铰铰链联接链联接而而成成的机构的机构

41、，简称四杆机构简称四杆机构。 破碎机的破碎机构采用四杆机构。当轮子破碎机的破碎机构采用四杆机构。当轮子绕绕固定中心转固定中心转动时动时，通过轮通过轮子子上的偏心销上的偏心销B B和连杆和连杆BCBC，使动使动腭板腭板 CD CD 往复摆动。当动往复摆动。当动腭腭板摆向左方时板摆向左方时，它与固定它与固定腭腭板间的空板间的空间变大间变大，使矿石下使矿石下落；落；摆向右方时摆向右方时，矿石在两板之间被矿石在两板之间被轧碎。轧碎。破碎机的破碎机构破碎机的破碎机构 偏心轮偏心轮连杆连杆动腭板动腭板固定腭板固定腭板 铰链四杆机构：四根杆件由四个铰链连接而成。铰链四杆机构：四根杆件由四个铰链连接而成。 铰

42、铰链是由轴和孔连接起来，允许相对转动，相当于链是由轴和孔连接起来，允许相对转动，相当于 门门的轴一样。的轴一样。 机架机架( (或静件或静件) )：相对静止的构件相对静止的构件( (AD) ) 。 连架杆：与机架直接相连的两根杆件连架杆：与机架直接相连的两根杆件( (AB和和CD) ) 。 连杆：与机架相对、由两根连杆连接的杆件连杆：与机架相对、由两根连杆连接的杆件( (BC) ) 。 曲柄：能够相对于机架作整周回转的连架杆曲柄：能够相对于机架作整周回转的连架杆( (AB) ) 。 摇杆：不能作整周回转的连架杆摇杆：不能作整周回转的连架杆( (CD) ) 。 在分析机构的运动时在分析机构的运动

43、时，通常，通常只画出能表达其运动只画出能表达其运动特性的简化图形特性的简化图形，称称为为机构运动简图机构运动简图。机构中机构中，构件构件AD固定不动固定不动，称为静件或称为静件或机架机架；杆件杆件AB可绕可绕A作作整周转动整周转动，称为曲柄称为曲柄；杆件杆件CD可绕轴可绕轴D作往复作往复摆动摆动，称为摇杆称为摇杆；曲柄曲柄和摇杆统称为连架杆和摇杆统称为连架杆，连接两连架杆的杆件连接两连架杆的杆件BC称为连杆。称为连杆。 机构运动简图机构运动简图 连杆连杆摇杆摇杆曲柄曲柄机架机架 除了机架和连杆外除了机架和连杆外，四杆机构中其余两杆可能分别四杆机构中其余两杆可能分别为曲柄和摇杆为曲柄和摇杆，也可

44、能都为曲柄或都为摇杆。也可能都为曲柄或都为摇杆。 若四杆机构的两连架杆之一为曲柄若四杆机构的两连架杆之一为曲柄，另一连架杆为另一连架杆为摇杆摇杆，则该四杆机构称为则该四杆机构称为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。 曲柄摇杆机构是使用较为广泛的一种四连杆机构。曲柄摇杆机构是使用较为广泛的一种四连杆机构。 在曲柄摇杆机构中在曲柄摇杆机构中，当当曲柄为主动件时曲柄为主动件时，可将可将曲柄整周连续转动变为摇杆的往复摆动曲柄整周连续转动变为摇杆的往复摆动。曲柄曲柄AB转动时转动时，连杆连杆BC带动带有棘爪的摇带动带有棘爪的摇杆杆CD绕绕D点往复摆动。点往复摆动。与此同时与此同时，棘爪推动棘棘爪推动棘轮轮，使与棘

45、轮连接在一使与棘轮连接在一起的丝起的丝杠杠作有规律的间作有规律的间歇运动歇运动。牛头刨床进给牛头刨床进给机构及简图机构及简图 当当摇杆为主动件时摇杆为主动件时，可将摇杆的往复运动变成可将摇杆的往复运动变成曲柄的整周连续转动曲柄的整周连续转动。在缝纫机的驱在缝纫机的驱动机构中动机构中，踏板即踏板即为摇杆为摇杆，曲，曲轴即为轴即为曲柄。当踏板作往曲柄。当踏板作往复摆动时复摆动时，通过连通过连杆使曲轴做整周的杆使曲轴做整周的连续转动。连续转动。缝纫机的驱动机构缝纫机的驱动机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲曲柄柄摇杆机构的一种摇杆机构的一种演演化形式。化形式。当摇杆当摇杆CDCD的长度趋向无穷大的长度趋

46、向无穷大，连连杆杆BCBC的长度又有限的长度又有限制时制时，摇杆就变成了沿直线导轨往复运动的摇杆就变成了沿直线导轨往复运动的滑滑块块，成为曲柄滑块机构。成为曲柄滑块机构。曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构的演化曲柄滑块机构的演化 曲柄摇杆机构中，当摇杆曲柄摇杆机构中，当摇杆3的长度增至无穷大时，的长度增至无穷大时，铰链铰链C的运动轨迹将变成直线，摇杆的运动轨迹将变成直线，摇杆CD演化为直演化为直线运动的滑块，原来的运动副变为移动副，就演化线运动的滑块，原来的运动副变为移动副，就演化为曲柄滑块机构。为曲柄滑块机构。 曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中，若若曲曲柄柄ABAB为主动件为主动件，并作连续整

47、周并作连续整周旋转时旋转时，通过连杆通过连杆BCBC可以可以带带动滑动滑块块C C作往复直线运动作往复直线运动；反之反之，若以若以滑块滑块C C为主动件为主动件，则当则当滑滑块作往复直线运动块作往复直线运动时时，也可通过连杆也可通过连杆BCBC带动曲柄带动曲柄ABAB作整作整周周连续旋转连续旋转。压压力机中的力机中的曲柄滑块机构曲柄滑块机构内燃机中的内燃机中的曲柄滑块机构曲柄滑块机构1.曲轴曲轴2.齿轮齿轮3.工件工件4.滑块滑块5.连杆连杆1.活塞活塞2.曲轴曲轴3.连杆连杆 （七）（七） 凸轮机构凸轮机构 机器的原动机或主动轴通常是连续的等速转机器的原动机或主动轴通常是连续的等速转动动，而

48、机器上的某些工作机构却往往要求间而机器上的某些工作机构却往往要求间歇地移动或摆动歇地移动或摆动，在这种情况下在这种情况下，就可就可采采用用凸轮机构。凸轮机构。 凸轮机构的作用凸轮机构的作用：将将凸轮凸轮( (主动件主动件) )的连续转的连续转动转化动转化为为从动件的往复移动或摆动从动件的往复移动或摆动。 内燃机内燃机配配气机构。气机构。 当凸轮当凸轮1 1按图示方向按图示方向转转动动时时，其轮廓迫使其轮廓迫使气阀气阀2 2往复移往复移动动, , 从而从而按预定的时间打开或按预定的时间打开或关闭气门关闭气门，完成配气完成配气动作。动作。 1.凸轮凸轮2.气阀气阀内燃机配气机构内燃机配气机构自动车

49、床自动车床的的进刀进刀凸轮凸轮 当凸轮按顺时当凸轮按顺时针方向回转时针方向回转时 , , 推动推动摆摆杆摆动杆摆动 , , 再经齿轮齿条再经齿轮齿条 , , 使刀架使刀架和刀和刀具向具向左移动而完成送左移动而完成送刀动作。刀动作。凸凸轮由轮由 1 1、2 2、3 3、4 4 段段曲线组成曲线组成，作用作用是分别使刀具作是分别使刀具作快速接近、工作快速接近、工作进刀、快速退刀、进刀、快速退刀、停停止止等待四个循等待四个循环动作。环动作。 1.工件工件2.刀具刀具3.回转刀架回转刀架4.凸轮凸轮缝纫机的挑线机构缝纫机的挑线机构 主动件是带主动件是带凹凹槽的圆柱槽的圆柱凸凸轮，轮，从动件是绕定轴从动

50、件是绕定轴 O O 摆动的挑线杆摆动的挑线杆，挑线杆在挑线杆在 A A 处装有滚子。当凸轮转处装有滚子。当凸轮转动时动时，通过凹槽和滚子迫通过凹槽和滚子迫使挑线杆往复摆动使挑线杆往复摆动，以完以完成挑成挑线线运动。运动。由此由此可知可知，凸轮机构主要是由凸轮机构主要是由凸轮凸轮和和从动件从动件组合组合而成。而成。 为实现各种运动变换和适应不同的工作条件为实现各种运动变换和适应不同的工作条件， 凸轮机构凸轮机构按按凸轮的形状和运动特点凸轮的形状和运动特点，分为三大类分为三大类： 平板凸轮平板凸轮 移动凸轮移动凸轮 圆柱凸轮圆柱凸轮 平板凸轮平板凸轮 ( (或称盘状凸轮或称盘状凸轮）。是具有变化直

51、径。是具有变化直径的盘形构件的盘形构件，从动件在垂直于凸轮回转轴的平从动件在垂直于凸轮回转轴的平面内运动面内运动（直线往复运动或摆动直线往复运动或摆动 ) )。从动杆在从动杆在回程中主要靠弹簧的作用而运动回程中主要靠弹簧的作用而运动，此时此时，若弹若弹簧力不足簧力不足，则从动杆的运动将不确定。则从动杆的运动将不确定。 移动凸轮移动凸轮：这种凸轮可视为回转轴在这种凸轮可视为回转轴在无无穷远穷远处的平板凸轮。处的平板凸轮。凸轮作直线运动而推动从动杆凸轮作直线运动而推动从动杆作直线往作直线往复复移动或摆动移动或摆动。 圆柱凸轮圆柱凸轮：这种凸轮可看成将移动凸轮围绕在这种凸轮可看成将移动凸轮围绕在圆柱

52、体上而成。由于圆柱凸轮可以展圆柱体上而成。由于圆柱凸轮可以展开开成移动成移动凸轮凸轮, , 故其工作原理如同移动凸轮。故其工作原理如同移动凸轮。平板凸轮平板凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮 平板凸轮和移动凸轮与其从动杆间的相对运动是平板凸轮和移动凸轮与其从动杆间的相对运动是平平面运动面运动，故属于平面凸轮机构故属于平面凸轮机构。圆柱凸轮与其圆柱凸轮与其从动杆间的相对运动为空间运动从动杆间的相对运动为空间运动，属于，属于空间凸轮空间凸轮机构。机构。（八）（八） 间歇运动机构间歇运动机构 在生产和生活中所使用的机器中在生产和生活中所使用的机器中，经常需要某经常需要某些机构的主动些机构的主动件件作连续运动时作连续运动时，从动件从动件能产生能产生“动作动作停止停止动作动作”的运动的运动，人，人们