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1、第二章机械基础知识第一节机械基础概述 第二节常用传动机构第三节常用传动件的应用第四节 常用阁门的特点和应用第五节 常用计量器具的使用基准直径dd：轮槽基准宽处带轮的直径。带轮的基准直径不能太小，基准直径越 小，传动时带在带轮上弯曲变形越严重，弯曲应力越大。因此，对各型号的普通V带 带轮都规定有最小直径dmin,见表2-2-1表2-2-1普通V带传动带轮的基准宽度九和最小基准I工径九g普通V带型号YZABCDE带轮基准宽度几5.38.51114192732带轮最小基准直径205075125200355500槽角0:轮槽横截面两侧边的夹角。由于V带与带轮接触时处于弯曲状态，顶胶层被拉长，横截面宽度
2、变窄；底胶层 被压缩，横截面宽度变宽。因此，处于弯曲状态的V带横截面内两侧边的夹角（楔 角）a会变小。带轮直径越小，V带弯曲越严重，楔角。变化越大。为了保证变形 后的V带两侧工作面与轮槽工作面紧密贴合，轮槽的槽角应比V带的楔角a略小。对于a = 40的V带传动，槽角常取38、36或34 。小带轮上V带变形 严重，少取小一些，大带轮那么中取较大值。（四）同步带传动1 .同步带传动的特点同步带传动是一种啮合传动，依靠带内周 的等距横向齿与带轮相应齿槽间的啮合来传递 运动和动力，兼有带传动和齿轮传动的特点， 如图2-2-7所示。同步带传动时带与带轮无相 对滑动，能保证准确的传动比。传动效率高（达 0
3、.98）,传动比拟大（12 20 ）,允许带速高（可达50 m/s ），但制造精度要求高，图2-2-7同步带传动安装时对中心距要求严格，价格较贵。2 .同步带传动的应用同步带传动主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、 数控机床、汽车、卷烟机、卷烟包装机等。同步带规格已标准化，同步带最基本的参数是节距。同步带轮的齿形一般采用渐 开线，并用与齿轮加工相似的方法加工。为了防止同步带从带轮上脱落，带轮侧边 应装挡圈。（五）平带传动和V带传动的特点(1 )结构简单，使用、维护方便，适于两轴中心距较大的传动场合。(2 )传动平稳，噪声低。这是因为传动带(平带、V带等)富有弹性，能缓冲
4、、 吸振。(3 )能实现自我平安保护。过载时，传动带在带轮上打滑，防止薄弱零件的损 坏。(4 )不能保持准确的传动比，不适于要求传动准确的场合。因为平带、V带传 动属于摩擦传动类，在传动中存在伸长和缩短的弹性变形，引起带相对带轮的弹性 滑动。(5 )外廓尺寸大，传动效率较低。(六)带传动的张紧装置带传动属于摩擦传动，要保证带传动的正常运行，必须保证带与带轮间有足够的 正压力，因此要对带传动进行张紧。并且由于带长期受到拉力的作用，会产生永久 变形而伸长，带由张紧变为松弛，张紧力逐渐减小，导致传动能力降低，甚至无法 传动，因此，还必须将带重新张紧。常用的张紧方法有两种：调整中心距法和使用 张紧轮法
5、。1 .调整中心距法张紧调整中心距的张紧装置有带的定期张紧和自动张紧两种。带的定期张紧装置一般 利用调整螺钉来调整两带轮轴线间的距离。如图2-2-8 ( a )所示，将装有带轮的 电动机固定在滑座上，旋转调整螺钉使滑座沿滑槽移动，从而改变中心距，到达带 预期的张紧程度，然后固定。这种张紧方式适用于水平传动或接近水平的传动。图 2-2-8 ( b )所示为适用于垂直或接近垂直传动的定期张紧方式。装有带轮的电动 机安装在可以摆动的托架上，旋转调节螺母使托架绕固定轴摆动，到达调整中心距 使带张紧的要求。如图2-2-9所示为带的自动张紧装置，将装有带轮的电动机固定 在浮动的摆架上，依靠电动机及摆架的自
6、重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，自 动保持张紧力。这种方式适于小功率传动。(b )垂直传动L调整螺钉2.滑槽3.固定轴4.托架5.调节螺母图2-2-8带的定期张紧装1.摆架2.固定轴图2-2-9带的力自动张案装2 .使用张紧轮法张紧张紧轮是为改变带轮的包角或控制带的张紧力而压在带上的随动轮。当两带轮中 心距不可调或难以调整时，可使用张紧轮张紧装置。图2-2-10所示为平带传动时采用的张紧轮装置，它是利用平衡重锤使张紧轮张 紧平带的。平带传动时，张紧轮应安放在平带松边的外侧，并要靠近小带轮处，这 样可以增大小带轮L的包角，提高平带传动的传动能力。图2-2T1所示为V带传动时采用的张紧轮装置。V
7、带传动中使用的张紧轮应安 放在V带松边的内侧。张紧轮放在带外侧，带在传动时受双向弯曲而影响使用寿命; 张紧轮放在带的内侧时，传动时带只受单方向的弯曲，但会引起小带轮上包角的减 小，影响带的传动能力，因此，应使张紧轮尽量靠近大带轮处，这样可使小带轮上 的包角不致减小太多。1.张紧轮2.平衡重锤图2-2-10平带传动的张紧轮装置图2-2-11 V带传动的张紧轮装置三、螺旋传动(-)螺纹的形成和种类1.螺纹的形成(1 )螺旋线螺旋线是某动点沿着圆柱或圆锥外表母 线作等速直线运动，同时又绕其轴线等角速 旋转时形成的轨迹(图2 2 12 )。螺 旋线按动点旋转的方向分为右旋和左旋两 种。(2 )螺纹螺纹
8、是在圆柱或圆锥内(或外)外表上，沿 螺旋线形成的具有规定形状的连续凸起(图 2-2-13、 2-2-14) o三、螺旋传动(-)螺纹的形成和种类1.螺纹的形成(1 )螺旋线螺旋线是某动点沿着圆柱或圆锥外表母 线作等速直线运动，同时又绕其轴线等角速 旋转时形成的轨迹(图2 2 12 )。螺 旋线按动点旋转的方向分为右旋和左旋两 种。(2 )螺纹螺纹是在圆柱或圆锥内(或外)外表上，沿 螺旋线形成的具有规定形状的连续凸起(图 2-2-13、 2-2-14) o图2-2-12圆柱螺旋线的形成凸起(a )圆柱外螺纹(b)圆锥外螺纹图2-2-13外螺纹凸起(a)圆柱内螺纹图2-2-14(b)圆锥内螺纹 内
9、螺纹2 .螺纹的种类(1)按螺纹形成的基体不同分：按螺纹形成的基体不同可以分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。圆柱螺纹是指在圆柱外表 上所形成的螺纹，如图2-2-13 ( a )、图2-2-14( a )。圆锥螺纹是指在圆锥表 面上形成的螺纹，如图2-2-13 ( h )、图2-2T4( b )。(2 )按螺旋线形成的外表不同分：按螺旋线形成的外表不同分为外螺纹和内螺纹。外螺纹是指在圆柱或圆锥外外表 上成的螺纹(如图2-2-13)。内螺纹是指在圆柱或圆锥内外表L所形成的螺纹(如 图 2-2T4) o(3 )按螺旋线的旋向不同分：按螺旋线的旋向不同分为右旋螺纹和左旋螺纹。右旋螺旋线形成的螺纹称右旋螺 纹；左
10、旋螺旋线形成的螺纹称左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手来判定。如图2-2-15 (a )所示，伸出右手，掌心朝外，四指并拢与轴向平行，假设螺旋线方向与拇指的 指向一致为右旋螺纹，如图2-2-15 (a )、图2-2T5 ( c ),相反那么为左旋螺纹, 如图 2-2-15( b ) o(4 )按螺旋线的数目不同分：按螺旋线的数目不同分为单线螺纹和多 线螺纹。单线螺纹是指只有一条螺旋线的螺 纹，如图2-2-15( a ) o多线螺纹是指有 两条或两条以上等距分布螺旋线的螺纹，如 图 2-2-15 (b )、图 2-2-15(b) 图 2-2-15(c)，其中2-2-15 ( b)为双线螺纹、图 2-
11、2T5(c)为三线螺纹。(5 )按螺纹的牙型不同分：螺纹的牙型是指通过轴线断面上的螺纹轮廓形状。根据牙型不同，螺纹可以分为三 角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等(图2-2T6 )。（6 ）按螺纹的用途不同分：（a）三角形（b）矩形（r）梯形（d）僚齿形图2-2-16螺纹的牙型按螺纹的用途不同可以分为连接螺纹 和传动螺纹。连接螺纹是指紧固或连接两个或两个 以上零件的螺纹。连接螺纹的牙型多为 三角形，而且多用单线螺纹，因为三角 形螺纹的摩擦力大，强度高，自锁性能 好。传动螺纹是指用来传递运动和动力的螺纹。用于传动的螺纹主要有梯形螺纹、 锯齿形螺纹和矩形螺纹。梯形螺纹螺纹牙型为等腰梯形，是传
12、动螺纹的主要形式， 广泛应用于传递动力或运动的螺旋机构中。梯形螺纹牙根强度高，螺旋副对中性好, 加工工艺性好，但与矩形螺纹比拟，效率略低。矩形螺纹螺纹牙型为正方形，传动 效率高，但对中精度低，牙根强度弱。矩形螺纹精确制造较为困难，磨损后间隙难 以补偿或修复，主要用于传力机构。锯齿形螺纹综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹 牙根强度高的特点，广泛应用于单向受力的传动机构。（三）普通螺纹的主要参数普通螺纹的主要参数有：大径、小径、中径、螺距、导程、牙型角和螺纹升角7 个。如图2-2-17所示为普通螺纹的基本牙型及各主要参数。D-内螺纹大径（公称直径）d-外螺纹大径。尸内螺纹中径4-外螺纹中径 内螺纹小径
13、4-外螺纹小径P-螺距H-原始三角形高度困2-2-17普通螺纹基本牙型1 .大径（D , d ）普通螺纹的大径是指沿外螺纹牙顶或内螺纹牙底形成圆柱的直径。内、外螺纹 的大径分别用D、d表示，普通螺纹的大径（D、d ）定为螺纹的公称直径。2 .小径（Dl, dl ）普通螺纹的小径是指沿外螺致牙底或内螺纹牙顶形成圆柱的直径。内、外螺纹的小径分别用Dl, di,表示。3 .中径（D2, d2,）普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上沟槽和凸起 宽度相等的地方。内、外螺纹的中径分别用D2, d2表示。4 .螺距（P ）_螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离（图2 -2
14、-18 ）,用P表 ZjNo5 .导程（Ph ）导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离（图2 -2 -18 ）,用Ph表示。单线螺纹的导程就等于螺距；多线螺纹的导程等于螺旋线 数与螺距的乘积。6 .牙型角（Q ）牙型角是指螺纹牙型上两相邻牙侧间的夹角（图2 -2 -19 ）,用a来表示。普 通螺纹的牙型角a =60。牙型半角是牙型角的一半。7 .螺纹升角（）普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平 面的夹角（图2 -2 -20 ）,螺纹升角又称导程角，用市表示。（四）普通螺纹的基本代号同一公称直径的普通螺纹可以有多种螺距，其中螺距最大的为粗牙
15、螺纹，其余的 为细牙螺纹。粗牙螺纹只有一个螺距，不标螺距值。细牙螺纹的一个公称直径又对应着数个螺距，因此必须标出螺距。普通螺纹代号粗牙普通螺纹用字母M及公称直径表示，例如，M24表示公称直 径为24nmi的粗牙普通螺纹；细牙普通螺纹用字母M及公称直径乘以螺距表示，当 螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH ”。例如，M24 X 1.5表示公称直径为24mm 、 螺距为1. 5mm的细牙普通螺纹;M24X 1. 5LH表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm 旋向为左旋的细牙普通螺纹。（四）螺旋传动的特点螺旋传动是利用螺旋副来传递运动和（或）动力的一种机械传动，可以方便地 把主动件的回转运动转变为
16、从动件的直线运动。螺旋传动具有结构简单，工作连续、平稳，承载能力大，传动精度高等优点， 因此广泛应用于各种机械和仪器中。它的缺点是摩擦损失大，传动效率较低；但滚 珠螺旋传动的应用，己改善了此缺点。常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动等。本书仅介 绍普通螺旋传动和滚珠螺旋传动。（五）普通螺旋传动普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动。1 .普通螺旋传动的应用形式普通螺旋传动的应用形式主要有以下三种：（1）螺母固定不动螺杆回转并作直线运动：图2-2-21所示为螺杆回转并作直 线运动的台虎钳。螺杆（右旋螺纹）1与活动钳口 2组成转动副，又与螺母4啮合 组成螺旋副。螺
17、母4与固定钳口3连接并固定于机座。螺杆按图示方向作回转运动 时，螺杆连同活动钳口右移，实现对工件夹紧；反之那么松开工件。（2 ）螺杆固定不动螺母回转并作直线运动：图2-2-22所示为螺旋千斤顶，螺杆4 固定于底座，转动手柄3使螺母2回转并作上下直线运动，从而通过托盘1举起或 放下重物。L螺杆2.活动钳口 3.固定钳口 &螺附图2-2-21台虎钳1托盘2.螺母3.手柄4.惴T图2-2-22螺旋千斤顶1.螺杆2.螺母3.机架4.工作台 图2-2-23机床工作台移动机构相同，大拇指竖直。（图2-2-25螺杆或螺母 移动方向的判定1.观察镜2.螺杆3.螺母4.机架 图2-2-24观察镜螺旋调 整装置螺
18、杆）的移动方向那么大拇指指向的相反方向即。如图2 226所示为卧式车床的丝杠传动机构。丝杠为右旋螺杆，当丝 杠图示方向回转时，开合螺母将带动床鞍左移。（六）滚珠螺旋传动在普通的螺旋传动中，由于螺杆与螺母的牙侧外表之间摩 擦的性质是滑动摩擦，摩擦损失大，效率低二为了改善螺旋 传动的性能，采用滚珠螺旋传动新技术，用滚动摩擦来替代 滑动摩擦（图2 -2 -27 ） o（3 ）螺杆回转螺母作直线运动：图2-2-23所示为机床工作台移动机构，螺杆（左旋螺纹）与机架3组成转动副, 螺杆1又与螺母2形成螺旋副，螺母 2与工作台4固定连接。转动手轮使 螺杆回转时，螺母带开工作台沿机架 的导轨作往复直线运动。（
19、4 ）螺母回转螺杆作直线运动: 图2-2-24所示为应力试验机观察镜 螺旋调整装置螺杆1、杆2、螺母3为 左旋螺旋副。当螺母按图示方向回转时，螺杆带动观察 镜1向上移动；螺母反向回转时，螺杆连同观察镜向下 移动。图2 2 23所示为机床工作台移动机构。2 .螺旋副直线运动方向的判定普通螺旋传动中，从动件直线运动的方向与螺纹回 转方向和螺纹旋向有关。具体判定方法如下：（1）首 先判定螺纹旋向，右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。 （2 ）手握空拳，四指指向与螺杆（或螺母）回转方向3 ）假设螺杆（或螺母）回转，且 自身移动，那么大拇指指向即为螺 杆（或螺母）的移动方向（图2 -2 -25 ） o（4
20、）假设螺杆（螺母）回转，而 螺母（螺杆）移动，为螺母（或1.床拔2.丝杠3.开合螺母图2-2-26卧式车床的丝杠传动1.滚珠循环奘置2.滚珠3.螺杆4.螺母图2-2-27滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动由滚珠循环装置1、滚珠2、螺杆3及螺母4等组成。在螺杆 和螺母的螺纹滚道中，装有一定数量的滚珠（钢球），当螺杆与螺母作相对螺旋运 动时，滚珠在螺纹滚道内滚动，并通过滚珠循环装置的通道构成封闭循环，实现螺 杆与螺母间的滚动摩擦。滚珠螺旋传动具有摩擦损失小、传动效率高、运动稳定、动作灵敏等优点；但 结构复杂，外形尺寸大，制造技术要求高，本钱较高。目前主要应用于精密传动的 数控机床（滚珠丝杠传动）以及自动控制
21、装置、升降机构和精密测量仪器等。四、链传动（一）链传动的工作原理和传动比链传动是由链条和具有特殊齿形的链轮组成的传递运动和（或）动力的传动。是 一种具有中间挠性件的啮合传动。如图2-2-28所示，当主动链轮3回转，通过链】从动链轮2.链条3.主动链轮图2-2-28链传动】从动链轮2.链条3.主动链轮图2-2-28链传动条2使从动链轮1回转，进而实现运动和动力 的传递。假设图中主动链轮3的齿数为21 ,从动 链轮1的齿数为22 ,主动链轮每转过一个齿， 链条移动一个链节，从动链轮被链条带动转过一 个齿。因此此链传动的传动比i可以表示为：.n Z21 - - =k（二）链传动的常用类型链传动的类型
22、很多，按照其用途不同，链可分为传动链、输送链和曳引链三种。传动链主要用于一般机械中传递运动和动力，也可用于输送等场合，应用范围最 广泛；输送链主要用于输送工件、物品和材料；曳引链主要用于传递力，牵引或悬 挂物品。这里仅介绍传动链中最常用的滚子链和齿形链。1 .滚子链(套筒滚子链)如图2-2-29所示，滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5 组成。销轴与外链板、套筒与内链板分别采用过盈配合连接组成外链节、内链节， 销轴与套筒之间采用间隙配合构成外、内链节的较链副(转动副)，当链条屈伸时, 内、外链节之间就能相对转动。滚子装在套筒上，可以自由转动，当链条与链轮啮 合时，滚子与链轮轮齿相
23、对滚动，两者之间主要是滚动摩擦，从而减小了链条和链 轮轮齿的磨损。L内链板2.外链板3.销轴4.套筒S.滚子图2-2-29滚子链链节是组成链条的基本结构单元。 每个链节在链条的长度方向上含有一个 节距。节距是两相邻链节钱链副理论中 心间的距离。设计给定的节距称为公称 节距，用p表示，它是链条的主要参数 之一(图2-2-29 ) o当需要承受较大载 荷、传递较大功率时，可使用双排链或 多排链。多排链实际上是多个单排链共 用长销轴连接而成，其承载能力与排数 成正比。滚子链的连接用连接链节或过渡链节实现。当链条两端均为内链节时使用由外 链板和销轴组成的可拆卸链节连接，用开口销或弹性锁片连接，如图2-
24、2-30 (a )、 图2-2 -30 ( h ),连接后链条的链节数为偶数。当链条一端为内链节另一端为外 链节时，应使用过渡链节连接，如图2-2-30 ( c ),连接后的链条的链节数为奇 数。过渡链节的抗拉强度较低，应尽量少用。(a)开口销(b )弹性锁片图2-2-30滚子链的连接形式(c)过渡链节滚干链为标准件，其标记为：链号一排数一链节数 标准编号。 例如：08A188 GB/T 12431997学习要点：1、 机器、机构、构件、零件、高副与低副的概念。2、 各类传动机构的分类、传动原理、特点和选择运用。3、 键、销的各种类型及键、销连接的特点。4、 轴的分类和轴上零件的定位方式。5、
25、 轴承、离合器、联轴器机制动器的工作原理、各自的应用特点及合理选 用。6、 常用阀门的结构特点及应用。7、 常用阀门的安装于维护考前须知。8、 常用计量器具的结构。9、 常用计量器具的试验方法。10、 量具的维护与保养。第一节机械基础概述一、机器和机构(一)机器机器是替代或减轻人类体力劳动执行机械运动的装置， 是用来变换或传递能量、物料与信息的具有确定相对运动 的人为实体组合。机器的特征：(1)机器都由许多构件组合而成。如图2TT所示， 由汽缸、活塞、连杆、曲轴和轴承等构件组合而成了单缸 内燃机。(2 )各运动实体间具有确定相对运动。图2-1-1所示的 活塞2相对汽缸1的往复移动，曲轴4相对两
26、端轴承5的 连续转动。1.汽缸2.活塞3连杆4.曲轴S.轴承图2-1-1单缸内燃机(3 )能实现能量的转换、代替或减轻人类的劳动，完成 有用机械功。例如：发电机可以把机械能转换为电能；汽 车可以改变物体的位置；切丝机能够改变烟叶叶片的形状; 计算机、手机可以变换和传递信息等。含义：国家标准GB / T 1243-1997 ,链号为08A (节距为12. 70mm ),单排 链，链节数为88节。2 .齿形链齿形链又称无声链，根据导板导向形式分为内导式和外导式两种。与滚子链相比, 齿形链传动平稳，传动速度高，承受冲击的性能好，噪声小，但结构复杂，装拆困 难，质量较大，易磨损，本钱较高。齿形链标记为
27、：链号一链宽及导向形式一链节数标准编号。例如：CL08 -22. 5W -60 GB / T 10855 1997含义：国家标准GB / T 108551997 ,链号为CL 08 (节距为12 . 70mm ), 链宽22.5mm ,导向形式为外导式，链节数为60节。1.内导板2.外导板 图2-2-31齿形链(三)链传动的应用特点链传动适于两轴平行、中心距较远、传递功率较大且平均传动比要求准确、不 宜采用带传动或齿轮传动的场合。链传动的传动比一般iW6 ,低速传动时i可达 10 ；两轴中心距a W6nl ,最大中心距可达15m ；传动功率PW 100kw ；链条速度 v 5m /s ,高速时
28、可达2040m/s。与同属挠性类(具有中间挠性件的)传动的带传动相比，链传动具有以下特点: 优点：(1 )能保证准确的平均传动比。(2 )传递功率大，且张紧力小，作用在轴和轴承上的力小。(3 )传动效率高，一般可达95 %98 %。(4 )能在低速、重载和高温条件下，以及尘土飞扬、淋水、淋油等不良环境 中工作。(5)可用于大中心距传动。(6 )能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴转动。缺点：(1 )工作过程中有噪声产生。(2 )由于链节的多边形运动，所以瞬时传动比是变化的，瞬时链速不是常数， 传动中会产生动载荷和冲击，不宜用于要求精密传动的机械上。(3)对安装和维护要求较高。(4 )链条的钱链
29、磨损后，链条节距变大，传动中链条易脱落，需定期检查张紧。(5)无自我过载保护。五、齿轮传动(一)齿轮传动的工作原理和传动比1 .齿轮传开工作原理齿轮传动是利用齿轮副来传递运动和动力的一种 机械传动。如图2 -2 -32所示。齿轮副的一对齿轮的 齿依次交替地接触，从而实现一定规律的相对运动的过 程和形态称为啮合。齿轮传动属啮合传动。当齿轮副工 作时，主动轮的轮齿通过啮合点(两齿轮轮齿的接触点) 处的法向作用力，依次推动从动轮的轮齿，从而使从动 轮转动并带动从动轴回转，实现运动和动力传递。2 .传动比齿轮传动的传动比是主动齿轮与从动齿轮角速度(或转速)的比值，也等于两齿轮齿数的反比，即：图2-2-
30、32齿轮传动.0) Z2/ =-2Z 式中n)主动齿轮角速度、转速；出2、%从动齿轮角速度、转速；Z,主动齿轮齿数；Z2从动齿轮齿数。齿轮副的传动比不宜过大，否那么会使结构尺寸过大，不利于制造和安装。通常, 圆柱齿轮副的传动比i8 ,圆锥齿轮副的传动比i W5 o(d )内啮合直齿轮传动 (e)齿轮内条传动图2-2-33平行轴齿轮传动(-)齿轮传动的应用特点优点：(1)能保证瞬时传动比的恒定，传动平稳性好，传递运动准确可靠。(2 )传递的功率和速度范围大。传递的功率小至低于lw ,最高可达105 kw ； 其传动时圆周速度可达300m/s o(3 )传动效率高。一般传动效率可达94 %-99
31、%。(4 )结构紧凑，工作可靠，寿命长。设计正确、制造精良、润滑维护良好的齿 轮传动，可使用数年乃至数十年。缺点：(1 )运转过程中产生振动、冲击和噪声。(2 )制造和安装精度要求高。(3 )齿轮的齿数为整数，不能实现无级变速。(4 )不适宜中心距较大的场合，中心距过大将导致齿轮传动机构结构庞大、笨 重。(三)齿轮传动的基本要求齿轮传动应满足以下两个基本要求：其一，传动要平稳。在齿轮传动过程中，应保证瞬时传动比恒定不变，以保持 传动的平稳性，防止或减小传动中 的冲击、振动和噪声。其二，承载 能力要大。要求齿轮的结构尺寸 小、体积小、质量轻，而承受载荷 的能力强，即强度高，耐磨性好， 寿命长。(
32、四)齿轮传动的常用类型齿轮的种类很多，齿轮传动可以 按不同方法进行分类。(1)按照两齿轮传动轴的相对 位置，分为平行轴齿轮传动(图2-2 -33 )、相交轴齿轮传动(图2-2-34 ) 和交错轴齿轮传动(图2-2 -35 ) 3 种。(a )直齿锥齿轮传动(b )斜齿锥齿轮传动(c)曲线齿锥齿轮传动(a)交错轴斜齿轮传动图2-2-34相交轴齿轮传动(b)准双曲面齿轮传动(c)蜗杆传动图2-2-35交错轴齿轮传动(2 )按照齿轮分度曲面的不同，分为圆柱齿轮传动和锥齿轮传动，圆柱齿轮 传动如图2-2-33、图2-2-35(a)；锥齿轮传动如图2-2-34、图2-2-35 ( b )。(3 )根据齿
33、线形状不同，可分为直齿齿轮传动、斜齿齿轮传动和曲线齿齿轮 传动。直齿齿轮传动如图2-2-33 ( a )、图2-2-33 ( d )、图2-2-33 ( e )、图 2-2-33 (a)；斜齿齿轮传动如 22-33 (b )、图 2-2334( b )、图 2235 (a)； 曲线齿齿轮传动如图2-2-3 ( c )、图2-2-335(b )。(4 )根据齿轮传动的工作条件不同，可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。 闭式齿轮传动的齿轮被封闭在箱体内，能保证良好的润滑。开式齿轮传动的齿轮裸 露在外，易受粉尘及有害物质侵袭，不能保证良好的润滑。(5 )根据轮齿齿廓曲线不同，可分为渐开线齿轮传动、摆线
34、齿轮传动和圆弧 齿轮传动等。最常用的是渐开线齿轮传动。(五)直齿圆柱齿轮的基本参数1 .直齿圆柱齿轮几何要素(如图2 2 36 )(1 )齿顶圆：齿顶圆是通过轮齿顶部的圆。齿顶圆直径用da表示。(2 )齿根圆：齿根圆是通过轮齿根部的圆。齿根圆直径用祷表示。图2-2-36直齿圆柱齿轮几何要素(3)分度圆：分度圆是齿轮 上具有标准模数和标准齿形 角的圆。分度圆是一个假想 的圆，分度圆直径用d表示。(4 )齿宽：齿宽是齿轮 的有齿部位沿分度圆柱面直 母线方向量度的宽度，齿宽 用b表示。(5 )端面齿距(齿距)： 端面齿距(齿距)是指两个 相邻且同侧的端面齿廓之间 的分度圆弧长，称为端面齿距。端面齿距
35、可以简称为齿距，齿距用P表示。(6 )端面齿厚(齿厚)：在圆柱齿轮的端平面上，一个齿的两侧端面齿廓之间 的分度圆弧长称为端面齿厚，简称齿厚。齿厚用s表示。(7 )端面齿槽宽(齿槽宽)：在端平面上，一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆 弧长，称为端面齿槽宽，简称槽宽。槽宽用e表示。(8)齿顶高：齿顶高是指齿顶圆与分度圆之间的径向距离，齿顶高用ha表示。(9 )齿根高：齿根高是指齿根圆与分度圆之间的径向距离，齿根高用方hf表示。 (10 )齿高：齿高是指齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，齿高用h表示。2 .直齿圆柱齿轮的基本参数直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z、模数m、齿形角a。齿顶高系数ha * 和顶隙系
36、数C* 5个。(1)齿数Z。一个齿轮的轮齿总数叫做齿数。齿轮模数一定，齿数越多，齿轮 的几何尺寸越大，齿廓曲线越趋平直。(2 )模数m。齿距p除以圆周率Ji所得到的商称为模数。即m=p / 单位 为mm。模数是齿轮儿何尺寸计算中最基本的一个参数。模数m的大小反映了齿距 的大小，也就反映了轮齿的大小。模数越大，轮齿越大，齿轮所能承受的载荷就大; 反之模数越小，轮齿越小，齿轮所能承受的载荷越小。具体比拟如图2-2-37所示。 为了便于齿轮的设计与制造，模数已经标准化，见国标GB/T 1357 /987。(3 )齿形角齿形角是齿轮的又一个重要的基本参数。指在端平面上，过端 面齿廓上任意一点的径向直线
37、与齿廓在该点切线所夹的锐角。对于渐开线齿轮，通 常所说的齿形角是指分度圆上的齿形角。国家标准规定渐开线圆柱齿轮分度圆上的 齿形角。=20 o图2-2-37齿轮模数与齿轮尺寸的关系图图2-2-37齿轮模数与齿轮尺寸的关系图(4 )齿顶高系数ha*。齿顶高与模数的比值称为齿顶高系数，用ha*表示。 标准直齿圆柱齿轮的齿顶高系系数ha*=U(5 )顶隙系数C*。一对啮合的齿轮，为使一个齿轮的齿顶面不致与另一个齿 轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高力f应大于齿顶高ha，以保证两齿轮啮合时, 留有一定的径向间隙，称为顶隙，用C表示。顶隙与模数的比值称为顶隙系数，用C*表示。标准直齿圆柱齿轮的顶隙系数C*=
38、0. 25 o(六)其他常用齿轮及其传动简介1 .斜齿圆柱齿轮齿线为螺旋线的圆柱齿轮称为斜齿圆柱齿轮，简称斜齿轮，如图2-2-38 (a )、 图2-2-38 ( b) o斜齿轮有左旋和右旋之分。具体判别方法为：伸出右手，五指自 然并拢，手心向外，四指与齿轮轴线方向平行，假设轮齿的螺旋方向与拇指指向一致 为右旋,假设相反那么为左旋(图2238 )(b)(b)图2-2-38斜齿轮螺旋方向的判定斜齿圆柱齿轮传动与直齿轮传动比拟，具有如下特点：(1)传动平稳、承载能力高。斜齿轮啮合与直齿轮啮合的不同在于齿面上的接 触线是倾斜的(图2-2-39),啮合时沿齿面方向逐步进人啮合，从而减小了冲击、 振动和
39、噪声，传动平稳，连续性好，承载能力高，适用于高速、大功率传动。(2)传动时产生轴向 力。斜齿轮由于轮齿倾 斜,所以在传动中将产生 轴向分力。为了克服轴向 力对传动的影响，须采用 可承受轴向力的轴承。当 载荷很大时，也可采用 “人”字齿轮传动(两个 旋向相反斜齿轮串联起 来)，以平衡抵消两边产 生的轴向力。(3 )不能用作变速滑移齿轮。斜齿轮的轮齿为倾斜，因此不能通过沿轴向移动进 人啮合。2 .直齿锥齿轮传动图2-2-40直齿锥齿轮传动锥齿轮是分度曲面为圆徘面的齿轮。按齿线形状锥齿轮可分为：直齿锥齿轮、斜 齿锥齿轮和曲齿锥齿轮等。锥齿轮用于相交轴或交错轴齿轮传动。直齿锥齿轮是齿 线沿分度圆锥面的
40、直母线方向的锥齿轮。直齿锥齿轮用于相交轴齿轮传动，两轴线 夹角通常为90 ,如图2 -2-40所示。直 齿锥齿轮的几何特点是：(1 )齿顶圆锥面、分度圆锥面和齿根圆 锥面三圆锥面相交于一点。(2 )轮齿分布在圆锥面上，齿槽在大 端处宽而深，在小端处窄而浅，轮齿从大端 逐渐向锥顶缩小。(3 )在其母线垂直于分度圆锥的背锥 (通常为锥齿轮轮齿的大端端面)的展开面 上，齿廓曲线为渐开线。(4 )锥齿轮由大端至小端，其模数不同。在设计与计算中，规定以大端模数为依据并采用标准模数。见GB 12368/990。3 .齿轮齿条传动齿轮齿条传动是齿轮传动 的一种特殊形式。当齿轮的直径趋向于无穷 大时，齿轮的分
41、度圆、齿顶圆 和齿根圆就成了直线，分别称 为分度线、齿顶线和齿根线。 这样齿轮就变成了平直的齿条（图2 2 41 ）。对应于 齿轮，齿条分为宜齿条和斜齿 条两种。齿轮齿条传动就是由齿条与 圆柱齿轮组成的传动形式。它 可以实现齿轮的回转运动与齿 条的往复直线运动之间的相互 转换。六、蜗杆传动（一）蜗杆、蜗轮及传动图2-2-41齿轮齿条传动蜗杆是一个有一个或几个螺旋齿的齿轮；涡轮是一个与配对蜗杆实现交错轴啮合 的齿轮，如图2-2-42所示。蜗杆、蜗轮的分度曲面有圆柱面、圆锥面和圆环面3种 形式。1 .蜗杆的分类按蜗杆的形状不同，蜗杆可以分为 圆柱蜗杆、圆锥蜗杆和环面蜗杆。其 中，圆柱蜗杆又分为阿基
42、米得蜗杆（最 常用）、渐开线蜗杆和法向直廓蜗杆 等。1.纲杆2.涡轮图2-2-42蜗杆传动按蜗杆螺旋线的方向不同，分为右旋 蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆或涡轮旋向的 判断方法同斜齿圆柱齿轮旋向的判 断。按蜗杆的头数不同分为单头蜗杆和多头蜗杆。蜗杆轮齿的总数(蜗杆的齿数)称 为蜗杆头数Z，。只有1个齿的蜗杆称单头蜗杆，有两个或两个以上齿的蜗杆称多 头蜗杆(通常蜗杆头数Z1=14 )。2 .蜗杆传动蜗杆传动实际是由交错轴斜齿轮传动演变而来利用蜗杆副传递运动和动力的一 种机械传动。蜗杆与涡轮的轴线在空间互相垂直交错成90。(1)蜗杆传动的传动比蜗杆传动的传动比是主动蜗杆角速度与从动涡轮角速度的比值，传动比也
43、等于蜗 杆头数与漏轮齿数的反比。即.31 Z2I = = *U)2 n2 Z式中77,主动蜗杆角速度、转速;32, 2从动涡轮角速度、转速；Z.主动蜗杆头数；z2从动涡轮齿数。(2)蜗杆传动回转方向的判定蜗杆传动中，涡轮的回转方向与蜗杆的回转方向和蜗杆轮齿的旋向有关。涡轮回(b)左旋蜗杆传动(b)左旋蜗杆传动B2-2-43涡轮回转方向的判定转方向的判定方法如下：首先 判定蜗杆的旋向，蜗杆右旋时 用右手，左旋时用左手。四指 半握指向蜗杆回转方向，拇指 伸直指向蜗杆轴向，那么拇指指 向的反向即为涡轮回转的切 线方向，如图2-2-43所示。(二)蜗杆传动的特点优点：1 .传动平稳，无冲击噪声蜗杆传动
44、从某种意义上讲与螺旋传动更相似。蜗杆的齿与涡轮轮齿间为连续的啮 合，而且同时啮合的齿数较多，因此蜗杆传动比齿轮传动平稳，没有冲击，噪声小。2 .传动比大与齿轮传动一样，蜗杆传动能够保证准确的传动比，且可以获得很大的传动比。 当用于动力传递时，传动比一般为8 -60 ；用于分度机构或仅传递运动时，传动 比可达1000或更大。因此，在大传动比传动时、蜗杆传动更具结构紧凑的特点。3 .易实现自锁1 .蜗杆2.涡轮3.卷筒图2-2-44蜗杆自锁的应用和螺旋传动一样，蜗杆传动具有自锁 性。即只能由蜗杆带动涡轮，而不能由 涡轮带动蜗杆。这一特性用于起重机械 设备中，能起到平安保险的作用。如图2 一 2 一
45、44所示的手动起重装置，就是 利用蜗杆的自锁特性使重物停留在任 意位置上，而不会自动下落。单头蜗杆 的导程角较小，一般Y 5。，大多具 有自锁性，而多头蜗杆随头数增多导程 角增大，不一定具有自锁能力。4 .承载能力大蜗杆传动中，涡轮的分度圆柱面的素线由直线改为弧线，使蜗杆与涡轮的啮合呈 线接触，同时进入啮合的齿数较多，因此与点接触的交错轴斜齿轮传动相比，承载 能力大。缺点：蜗杆传动的缺点在于传动效率低。蜗杆传动时，啮合区是相对滑动的，属于滑动摩擦，摩擦损失大，因此传动效率 较齿轮传动低。一般蜗杆传动的效率在0.70.8 ,具有自锁性的蜗杆传动，其效 率小于0.5 o为了提高蜗杆传动的效率，减少
46、传动中的摩擦，应具有良好的润滑和 冷却条件；同时，涡轮常采用减摩材料（青铜）等制造，本钱较高。因此，蜗杆传 动不适合于大功率、长时间工作的场合。（三）蜗杆传动的基本参数（图2-2-45 ）蜗杆传动的主要参数有模数m、齿形角a。、蜗杆直径系数q、蜗杆导程角Y、 蜗杆头数Z1、涡轮齿数风及涡轮螺旋角6 2。1 .模数m、齿形角a。蜗杆的模数是指轴向模数mx ,涡轮的模数是指端面模数mi。涡轮的端面模数 等于其配对蜗杆的轴向模数。具体参数要求见GB 1 0088 1988圆柱蜗杆模数 和直径。（二）机构机构是用来传递运动和力的构件系统。是用运动副将构件连接起来形成的。机构也是人为实体（构件）的组合，
47、各运动实体之间也具有确定的相对运动， 但与机器相比，不能做机械功，也不能实现能量转换。机器与机构的区别在于：机器的主要功用是利用机械能做功或实现能量的转换; 机构的主要功用在于传递或转变运动的形式。例如：航空发动机、机床、轧钢机、 纺织机和拖拉机等都是机器，而钟表、仪表、千斤顶、机床中的变速装置或分度装 置等都是机构。通常的机潜必包含一个或一个以上的机构。图2-1-1所示的单缸内 燃机，其中就有一个曲柄连杆机构（后面单独讲授），用来将气缸内活塞的往复盆动 转变为曲柄（曲轴）的连续转动。机器和机构在结构和运动上没有实质性的区别， 我们通常将它们总称为机械，即机械是机器与机构的总称。（三）机器的组成机器通常由动力局部、传动局部、执行局部和控制局部等四局部组成。（