钳工 发表于 2007-12-28 21:27:57

机械基础教案(供学习参考)

平面机构运动副和运动简图

一、运动副
使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接,称为运动副。
根据运动副中两构接触形式不同,运动副可分为低副和高副。
1.低副:低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况,可分为:
(1)转动副:两构件在接触处只允许作相对转动。由滑块与导槽组成的运动副。
(2)移动副:两构件在接触处只允许作相对移动。由滑块与导槽组成的运动副。
3)螺旋副:两构件在接触处只允许作—定关系的转动和移动的复合运动。丝杠与螺母组成的运动副。
2.高副:高副是两构件之间作点或线接触的运动副。
二、自由度
—个作空间运动的构件具有六个独立的运动,即沿X、Y、Z轴的移动和绕 X、Y、Z轴的转动,构件的这种独立的运动称为构件的自由度。
一个作平面运动的自由构件,可以产生三个独立运动,即沿X、Y、Z轴的移动及绕A点(极点)的转动,所以具有三个自由度。
当两个作平面运动的构件组成运动副之后,由于受到约束,相应的自由度也随之减少。转动副约束了沿 X、Y轴向移动的自由度,保留了—个转动的自由度。移动副约束了沿一轴方向的移动和在平面内两个转动自由度,保留了沿另—轴方向移动的自由度。高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度,保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度。
所以在平面机构中,每个低副引入两个约束,使构件失去两个自由度。
每个高副引入一个约束,使构件失去一个自由度。
三、平面机构的运动简图
绘制平面机构运动简图的目的
绘制平面机构运动简图的目的在于:撇开与机构运动无关的外部形态,把握机构运动性质的内在联系,揭示机构的运动规律和特性。
机构的相对运动只与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关,而与构件的横截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体结构无关。
用线条表示构件,用简单符号表示运动副的类型,按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸,这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图。
只表示机构的结构及运动情况,不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。

钳工 发表于 2007-12-28 21:28:11

铰链四杆机构


一.   四杆机构的组成
铰链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统。
其中被固定的杆4被称为机架
不直接与机架相连的杆2称之为连杆
与机架相连的杆1和 杆3称之为连架
凡是能作整周回转的连架杆称之为曲柄,只能在小于360°的   范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆。
二.   链四杆机构的类型                           
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式不同,可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇
杆机构三种基本形式。
1)曲柄摇杆机构
若铰链四杆机构中的两个连架杆,一个是曲柄而另一个是摇杆,则该机构称为曲柄摇杆机构。
用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。
汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时,从动摇杆作往复摆动,利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。
2 ) 双曲柄机构
如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作360°整周回转,则这种机构称为双曲柄机构。
在双曲柄机构中,若两个曲柄的长度相等,机架与连架杆的长度相等(,这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。
蒸汽机车轮联动机构,是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时,可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转。
3)   双摇杆机构
铰链四杆机构的两个连架杆都在小于360°的角度内作摆动,这种机构称为双摇杆机构。




三、曲柄存在的条件
由上述以知,在铰链四杆机构中,能作整周回转的连架杆称为曲柄。而曲柄是否存在。则取决于机构中各杆的长度关系,即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄,各杆长度必须满足一定的条件,这就是所谓的曲柄存在的条件。
可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为:
1.   连架杆与机架中必有一个是最短杆;
2.   最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。
上述两条件必须同时满足,否则机构中无曲柄存在。根据曲柄条件,还可作如下推论:
(1)若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和,则可能有以下几种情况:
a.以最短杆的相邻杆作机架时,为曲柄摇杆机构;
b.以最短杆为机架时,为双曲柄机构;
c.以最短杆的相对杆为机架时,为双摇杆机构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和,则不论以哪一杆为机架,均为双摇杆机构。
四、铰链四杆机构的演化
1.曲柄滑块机构
在曲柄摇杆机构中,如果以一个移动副代替摇杆和机架间的转动副,则形成的机构称为曲柄滑块机构。
它能把回转运动转换为往复直线运动,或作相反的转变。

2.导杆机构

钳工 发表于 2007-12-28 21:28:24

铰链四杆机构的工作特性

一、急回特性和行程速比系数
曲柄摇杯机构中,当曲柄A B沿顺时针方向以等角速度 转过φ1时,摇杆CD自左极限位置C1D摆至右极位置C2D,设所需时间为 t1,C点的明朗瞪为 V1;而当曲柄AB再继续转过φ2时,摇杆CD自C2D摆回至C1D,设所需的时间为 t2,C点的平均速度为 V2。由于φ1>φ2,所以 t1>t2 ,V2>Vl。由此说明:曲柄AB虽作等速转动,而摇杆CD空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度,这种性质称为机构的急回特性。
摇杆CD的两个极限位置间的夹角ψ称为摇秆的最大摆角,主动曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角θ称为极位夹角。
在某些机械中(如牛头刨床、插床或惯性筛等),常利用机械的急回特性来缩短空回行程的时间,以提高生产率。
行程速比系数K:从动件空回行程平均速度V2与从动件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了机构的急回特性,K值愈大,回程速度愈快。
K=V2/V1
=(C2C1/t2) / (C1C2/t1)
=(180°十θ)/ (180°一θ)
由上式可知,K与θ有关,当θ=0时,K=1,说明该机构无急回特性;当θ>0时,K>l,则机构具有急回特性。
二、死点
以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。在从动曲柄与连杆共线的两个位置时,出现了机构的传动角γ=0,压力角α=90°的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄转动,机构的这种位置称为死点。机构在死点位置时由于偶然外力的影响,也可能使曲柄转向不定。                                                                         死点对于转动机构是不利的,常利用惯性来通过死点,也可采用机构错排的方法避开死点。   
但死点也有可利用的一面,当工件被夹紧后,BCD成一直线,机构处于死点位置,即使工件的反力很大,夹具也不会自动松脱。

钳工 发表于 2007-12-28 21:28:37

凸轮机构的应用和分类

一、凸轮机构的组成和应用
1、    组成
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。
2、    运动规律
凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动,并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。
3、    特点
优点是:只要正确地设计凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现任意给定的运动规律,且结构简单、紧凑、工作可靠。
缺点是:凸轮与从动件之间为点或线接触,不易润滑,容易磨损。
因此,凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构
二、凸轮机构的分类
1、按凸轮的形状分
(l)盘形凸轮
也叫平板凸轮。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件,当凸轮l绕固定轴转动时,可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动
(2)移动凸轮
当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时,其转轴也将在无穷远处,这时凸轮将作直线移动。通常称这种凸轮为移动凸轮。
(3)圆柱凸轮
凸轮为一圆柱体,它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。
2、按从动件的形式分
(l)尖顶从动件
结构最简单,而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触,从而能实现较复杂的运动,但因尖顶极易磨损,故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。
(2)滚子从动件
在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦,故磨损较小,改善了工作条件。因此,可用来传递较大的动力,应用也最广泛。
(3)平底从动件
从动件一端做成平底(即平面),在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜,故润滑条件较好、磨损小。当不计摩擦时,凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直,传力性能较好,传动效率较高,所以常用于高速凸轮机构中。但由于从动件为一平底,故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。

钳工 发表于 2007-12-28 21:28:51

从动件的常用运动规律


一、基本概念
1、基圆:以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆
2、推程:从动件经过轮廓AB段,从动件被推到最高位置
3、推程角:角δ0,这个行程称为,δ2称为
4、回程:经过轮廓CD段,从动件由最高位置回到最低位置;
5、回程角:角δ2
6、远停程角:角δ1
7、近停程角:角δ3
二、凸轮与从动件的关系
凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律,从动件的运动规律取决于工作要求。
三、从动件的运动规律
1.等速运动规律   当凸轮作等角速度旋转时,从动件上升或下降的速度为一常数,这种运动规律称为等速运动规律。
(1)    位移曲线(S—δ曲线)
若从动件在整个升程中的总位移为 h,凸轮上对应的升程角为δ0,那么由运动学可知,在等速运动中,从动件的位移S与时间t的关系为:
                S=v•t
凸轮转角δ与时间t的关系为:
                  δ=ω•t
则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为:
v和ω都是常数,所以位移和转角成正比关系。因此,从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。
从动件在回程时的位移曲线则与下图相反,是一条向下的斜直线。
(2)等速运动凸轮机构的工作特点
由于从动件在推程和回程中的速度不变,加速度为零,故运动平稳;但在运动开始和终止时;从动件的速度从零突然增大到v或由v突然减为零,此时,理论上的加速度为无穷大,从动件将产生很大的惯性力,使凸轮机构受到很大冲击,这种冲击称刚性冲击。随着凸轮的不断转动,从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击,引起强烈振动,对凸轮机构的工作十分不利。因此,这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。
2.等加速、等减速运动规律
当凸轮作等角速度旋转时,从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动,后半程作等减速运动。这种运动规律称为等加速等减速运动规律。
(1)位移曲线(S—δ曲线)
由运动学可知,当物体作初速度为零的等加速度直线运动时,物体的位移方程:
在凸轮机构中,凸轮按等角速度ω旋转,凸轮转角δ与时间t之间的关系为
            t=δ/ω
则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为:
式中a和ω都是常数,所以位移s和转角δ成二次函数的关系,所以,从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此,从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。
(2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点   从动件按等加速等减速规律运动时,速度由零逐渐增至最大,而后又逐步减小趋近零,这样就避免了刚性冲击,改善了凸轮机构的工作平稳性。因此,这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。

钳工 发表于 2007-12-28 21:29:03

盘形凸轮轮廓曲线的设计

一、    作图原理
反转法:在整个机构上加上一个反转的角速度,机构中的各件的相对运动不变,凸轮不动,从动件一方面绕圆心作–ω,另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
   (1)、选取适当比例尺作位移线图和基圆
   (2)、作位移线图和基圆取分点   保持等分角度一致
   (3)、沿导路方向量取各点的位移量
   (4)、光滑连接各点,形成轮廓曲线

   2、滚子移动从动件盘形凸轮
   (1)、同前
   (2)、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心,以滚子半径为半径作若干个滚子圆,此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子接触的凸轮轮廓,所以称为凸轮的实际轮廓。

钳工 发表于 2007-12-28 21:29:19

螺纹概述

螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
利用螺纹零件将回转运动变为直线运动,从而传递运动或动力的装置,称为螺旋传动。
一、螺纹的形成








二、螺纹的类型
1、    线数分
在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹,称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接,多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向
按螺旋线绕行方向的不同,又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹,左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分
螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹,称为外螺纹,在圆孔的表面上形成的螺纹,称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时,细牙螺纹的螺距小,升角小,自锁性好,螺杆强度较高,适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差,不宜经常拆卸,故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。

三、螺纹的主要参数
螺纹的主要参数:
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d),对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(d1),对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径,该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上,相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程(S)——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。对单线螺纹,S=P;对于线数为n的多线螺纹,S=np。
(6)牙形角(α)——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
(7)升角(λ)——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
四、螺纹代号与标记
1.普通螺纹
螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。
例 M24×1.5左—5g6g—L
其中M24——代表公称直径为24mm的螺纹
1.5——表示螺纹的螺距为1.5mm
左——代表螺纹为左旋螺纹
5g——螺纹中径公差代号
6g——螺纹顶径公差代号
L——代表螺纹旋合长度
注:(1)粗牙普通螺纹不标螺距
    (2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。
    (3)右旋螺纹旋向不标
    (4)中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S,长旋合长度时标L,特殊时也可标出旋合长度数值,
2.管螺纹
非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、 B)组成。
例:G 1 1/2A表示公称直径为1 1/2英寸公差等级为A级外螺纹。
    G1 1/2表示公称直径为1 1/2 英寸的内螺纹
注:(1)内螺纹不标公差等级代号。
    (2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 1/2—LH。
    (3)管螺纹的公称直径指管子的内径。

钳工 发表于 2007-12-28 21:29:34

螺纹联接的基本类型和螺纹联接件

一、螺纹联接件
螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等,它们多为标准件,其结构、尺寸在国家标准中都有规定。它们的公称尺寸均为螺纹大径 d,设计时应根据标准选用。
1.螺栓(bolt)
螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆,另一部分为螺栓头。螺栓头部形状很多,如六角头、方头、圆柱头和 T形头等,应用最多的是六角头。
2.双头螺栓(double end stud)
3.螺钉(screw)
4.紧定螺钉(set screw)
5.螺母(nut)   
6.垫片(washer)
二、螺纹联接的基本类型
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
1.螺栓联接
螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔,然后拧紧螺母,将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙,后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙,常采用基孔制过渡配合。
螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔,所以结构简单,装拆方便,应用广泛。这种联接通用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合。
2.双头螺柱联接
双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中,另一端则穿过其余被联接件的通孔,然后拧紧螺母,将被联接件联接起来。这种联接通用于被联接件之一太厚,不能采用螺栓联接或希望联接结构较紧凑,且需经常装拆的场合。
3.螺钉联接
螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔,然后旋入另一被联接件的螺纹孔中。这种联接不用螺母,有光整的外露表面。它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合。
4.紧定螺钉联接
紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中,并以其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的凹坑中,以固定两个零件的相互位置。这种联接多用于轴与轴上零件的联接,并可传递不大的载荷。

钳工 发表于 2007-12-28 21:29:49

螺纹传动类型和应用

一、概述
螺纹传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。
螺纹传动特点:结构简单,传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传动中磨损较大效率低。
二、普通螺旋传动
1.普通螺旋传动:指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。
2.运动方向的判定
螺杆、螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则来判定:
左旋螺杆(螺母)伸左手,右旋螺杆(螺母)伸右手。半握拳,四指顺着螺杆(或螺母)的旋转方向,大母指的指向,即为螺杆(螺母)的移动方向。
若当螺杆(螺母)原地旋转,螺母(螺杆)移动时,螺母(螺杆)移动方向与大拇指指向相反。
3.移动距离
    L=n•S       (mm/min)
三、其它螺旋传动
1.差动螺旋传动
差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移,而其螺纹的导程并不需要很小,加工比较容易.所以差动螺旋机构常用于测微器,计算机,分度机,以及许多精密切削机床仪器和工具中。
2.滚动螺旋传动
为了提高螺旋传动的效率,螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦,这种技术就是滚动螺旋传动。
滚珠螺旋传动,传动效率高,传动时运动平稳,动作灵敏。但结构复杂,制造技术要求高,外形尺寸较大,成本高。目前主要应用在精密传动的数控机床上,以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器中。

钳工 发表于 2007-12-28 21:30:05

带传动概述

带传动是由主动轮,从动轮和传动带所组成,靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。
一、带传动的特点和类型
1.带传动的特点
与其它传动形式相比较,带传动具有以下特点:
(1)由于传动带具有良好的弹性,所以能缓和冲击、吸收振动,传动平稳,无噪声。但因带传动存在滑动现象,所以不能保证恒定的传动比。
(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时,传动带在轮缘上会打滑,从而可以避免其它零件的损坏,起到安全保护的作用。但传动效率较低,带的使用寿命短;轴、轴承承受的压力较大。
(3)适宜用在两轴中心距较大的场合,但外廓尺寸较大。
⑷结构简单,制造、安装、维护方便,成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。
2.带传动的类型
带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。
(1)平型带传动   平型带(flat belt)的横截面为矩形,已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。
平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动,其中有开口式传动(open belt drive)和交叉式传动(crossed belt drive)等。开口式传动,两带轮转向相同,应用较多;交叉式传动,两带轮转向相反,传动带容易磨损。
(2)三角带传动   三角带(V—belt)的横截面为梯形,已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内,使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧,从而产生摩擦力来传递运动和动力。
在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大,由于楔形摩擦原理,三角带的传动能力为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷,获得了广泛的应用。
    (3)圆形带传动
圆形带常用皮革制成,也有圆绳带和圆锦纶带等,它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适用于低速、轻载的机械,如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。
(4)同步带传动
同步带(synchronus bolt)传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由于钢丝绳受载荷作用时变形极小,又是啮合传动,所以同步带传动的传动比较准确。
二、三角胶带的构造和标准
1.三角胶带的构造
三角胶带都制成无接头的环形。
它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层多由胶帆布制成,它是三角带的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成,当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层由几层棉帘布或一层线绳制成,用来承受基本的拉力。
2.三角胶带的标准
三角胶带是标准件,由专业工厂生产。按截面尺寸的大小,三角胶带分为 O、A、B、C、D、E、F七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产 O、A、B、C四种型号。
三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。
例如“B2400”表示三角带型号为B型 ,内周长2400mm。

钳工 发表于 2007-12-28 21:30:19

带传动的工作原理

一、    带传动的受力分析
1、静止时
带预紧套在带轮上,带轮两边的张紧力相等,为初拉力(F0)。
2、带负载传动时
带与带轮接触面间有摩擦力,带绕上主动轮的一边被拉紧(紧边),拉力由F0增大到F1;另一边(松边)拉力由F0降至F2 。
有效拉力:紧边与松边拉力的差值(F1-F2)为带传动中起传递转矩作用的拉力。又称有效圆周力Ft。
            Ft=F1-F2=ΣFf
实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和ΣFf 。
假定带工作时总长度不变,则   F1-F0=F0-F2         
所以         F1+F2=2F0
则 紧边拉力   F1=F0+Ft/2
松边拉力   F2=F0-Ft/2
3、临界状态时
在预紧力F0一定时,传递的有效拉力Ft等于极限摩擦力Flim时。带将打滑。
带能传递的最大圆周力为Ftmax=F1(1-1/efα1)
二、    带传动的应力分析
传动带工作时产生三种应力:
1、    拉应力
工作时由紧边拉力F1和松边拉力F2引起的应力。
    σ1=F1/A       (MPa)
    σ2=F2/A       (MPa)
2、    弯曲应力
传动带弯曲时产生的应力。                        
3、离心拉应力
传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心 拉应力
各截面处应力是不相等的,传动带紧边绕入小带轮处应力最大
    σmax=σ1+σb1+σC         (MPa)
三、滑动分析
1、    弹性滑动
传动带具有一定的弹性,受到拉力后要产生弹性伸长,拉力大伸长量也大。传动带工作时,紧边拉力F1比松边拉力F2大,所以紧边比松边的弹性变形量大。
当传动带绕入主动带轮时,轮上的A点和带上的B点重合,线速度相等。随着主动带轮的转动,带上B点的拉力由F1减少到F2,带的伸长量也相应地减少。这样轮上的A点到了A1点时,带上的B点才到B1点,,B1点滞后于A1点。由此可见,传动带随主动带轮运动的过程中,由向后的微小滑动,使带的线速v落后于主动轮的线速度V1 。传动带绕入从动轮时,带上的C点和轮上的D点重合。传动带是由松边过渡到紧边的,所以带所受的拉力F2增大到F1,带的变形量也逐渐增加。带上的C点已到C1点时,轮上的D点才到D1点,D1点滞后于C1点。
可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动,使传动带的速度V大于从动轮的线速度V2 。
由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动。弹性滑动在带传动中是不可避免的。因此带传动不能保证有准确的传动比。
2、打滑
当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时,传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动,这种现象称为打滑。打滑时,传动带的速度迅速下降,使传动失效。带传动正常工作时是不允许打滑的。

钳工 发表于 2007-12-28 21:30:39

三角带传动设计

一、带传动的失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式:打滑,疲劳破坏 。
带传动设计准则:既要保证传动带具有足够的传动能力,不打滑;又要保证 传动带具有足够的疲劳强度,达到预期使用寿命。
二、三角带传动设计的原始数据和主要内容
1、三角带传动的原始数据一般为:
(1)传递的功率P(KW);
(2)大、小带轮的转速n2、n1(r/min)或传动比;
(3)传动对外廓尺寸的要求;
(4)传动的用途和工作条件。
2、三角带传动主要内容:
(1)确定三角带的型号,根数和长度;
(2)选定传动的中心距;
(3)带轮基准直径及结构尺寸;
(4)计算初拉力和带对轴的压力。
三、三角带传动的设计步骤
1、确定计算功率Pc
计算功率Pc是根据所传递的名义功率P及三角带传动的工作情况确定的.
            Pc=KAP
                      表9—2工作情况系数KA
工   作   机    原       动       机
   Ⅰ    Ⅱ
   一   天   工   作   时   间
   ≤10    10~16    >16    ≤10    10~16    >16
载荷
平稳    液体搅拌机、离心式水泵、离心式压缩机、
轻型输送机、鼓风机和通风机(≤7.5KW)    1.0    1.1    1.2    1.1    1.2    1.3
载荷
变动小    带式输送机、鼓风机(>7.5KW)、发电机、
旋转式水泵、机床、剪床、振动筛、压力机    1.1    1.2    1.3    1.2    1.3    1.4
载荷变动较大    螺旋式输送机、斗式提升机、往复式水泵、
压缩机、锻锤、粉碎机、锯木机、纺织机、
饲料压粒机、和木工机械    1.2    1.3    1.4    1.4    1.5    1.6
载荷变动很大    碎矿机(旋转式、颚式)、球磨机、棒磨机、
起重机、挖掘机、脱粒滚筒、橡胶辊压机    1.3    1.4    1.5    1.5    1.6    1.8
                     
表9-3 三角带轮最小直径dmin
型   号    O    A    B    C    D    E    F
dmin    71(63)    100(90)    140(125)    200    315    500    800
1、    选择三角带型号
根据计算功率Pc和小带轮转速n1,由图9-8选取三角带的型号。(若Pc 、V的交点落在交线附近,可同时用两种型号作为两个方案计算,然后比较,选取。)
3.确定大、小带轮的直径d1,d2
(1)    初选小带轮的直径
当三角带的型号确定后,小带轮直径愈小,结构愈紧凑, 三角带的弯曲应力σb1则愈大, 三角带寿命降低,d1愈小,圆周速度愈小,单根三角带传递的功率Po也愈小,故对最小直径加以限制,d1max见表9-3 。
                      表9-4 三角带轮直径系列               (mm)
型 号    O    A    B    C    D    E    F
   优先选用    可以选用    优先选用    可以选用    优先选用    可以选用    优先选用    可以选用    优先选用    可以选用    优先选用    可以选用    优先选用    可以选用
带   轮   直   径   系   列    63    67    90    95    140    125    200    212    355    375    500    530    710    750
   71    75    100    106    160    132    224    236    400    425    560    600    800    900
   80    90    112    118    180    150    250    265    450    475    630    670    1000    1250
   100    112    125    132    200    170    280    300    500    560    710    900    1120    1500
   125    140    140    150    250    224    315    355    630    630    800    1120    1400    1800
   160    150    160    224    315    280    400    375    800    710    1000    1400    1600    2240
   200    180    180    280    400    300    500    450    1000    750    1250    1500    2000   
       224    200    300    500    355    630    560    1120    900    1600    1800    2500   
       250    250    355    630    375    800    600    1400    1060    2000    1900      
         315    450    800    450    1000    710    1600    1250    2500    2240      
         400    560    1000    560    1250    750    2000    1500               
         500    710      600    1600    900      1800               
         630            710      1120                        
                     750      1400                        
                     900                              
(2)    校核带的速度v
带速: V=πd1n1/60×1000   (m/s)
V愈小,单根三角带传递功率Po的能力愈小,传递功率P时,所需带的根数愈多。但V过高,使离心力过大,带与带轮间的正压力降低,从而使摩擦力减小。故带速在5m/s~25m/s较合适,否则要调整带轮的直径,以调整带速。
(3)    计算大带轮的直径
d2=(n1/n2)d1=id1         (mm)
计算后得d2值按表9-4 圆整。
4.确定带传动的中心距a和带的基准长度Ld
1)    初定中心距a0`
中心距过小,结构紧凑,单位时间绕带轮次数增加,应力循环次数增加,寿命下降,小带轮包角α1也会减小,降低传动能力.中心距过大,速度大时,会产生颤动,传动尺寸也增大.
一般取值:   0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)
若设计时未提中心距要求,可估算:a0=(1~1.5)d2
(2)初算带的基准长度Ld
L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0         (mm)
根据L0和三角带型号,由表9-1 选取相应的Lp 。
(3)确定实际中心距a
近似计算: a=a0+(Lp-L0 )/2         (mm)
考虑调整,补偿的需要,中心距的变化范围:
amin=a-0.015Ld               (mm)
amax=a+0.03Ld               (mm)
(4)校核小带轮包角α1
小带轮包角近似计算:
α1=1800 -(d2-d1)× 57.3°/a ≥1200
由上式可见,α1与i有关,i愈大,d2-d1的差值愈大,则α1愈小. 故三角带的传动比一般取i<7,必要时可达10。一般 i=2~5 。也可用增大中心距a的方法增大α1 。
5.确定三角带根数Z
Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKq   
Kα—包角系数见表9-5 。
Kq—强力层材质系数见表9-6 。
KL —长度系数见表9-7 。
胶带根数Z取整数
为避免载荷分布不均,带的根数不宜过多,一般不宜超过8根。
                  表9-5 包角系数
包角    180°    170°    160°    150°    140°    130°    120°    110°    100°    90°
Kα    1.00    0.98    0.95    0.92    0.89    0.86    0.82    0.78    0.74    0.69
                  见表9-6 强力层材质系数。
棉帘布、棉线绳结构的三角带    1
合成纤维线绳结构的三角带,如聚氨脂带、锦纶带等    1.33
                      表9-7 长度系数
内周长度
Li(mm)    长       度       系       列       KL
   O    A    B    C    D    E    F
450    0.89                        
500    0.91                        
560    0.94    0.80                  
630    0.96    0.81    0.78               
710    0.99    0.82    0.79               
800    1.00    0.85    0.80               
900    1.03    0.87    0.81               
1000    1.06    0.89    0.84               
1120    1.08    0.91    0.86               
1250    1.11    0.93    0.88    0.80            
1400    1.14    0.96    0.90    0.81            
1600    1.16    0.99    0.93    0.84            
1800    1.18    10.01    0.95    0.85            
2000    1.20    1.03    0.98    0.88            
2240      1.06    1.00    0.91            
2500      1.09    1.03    0.93            
2800      1.11    1.05    0.95            
3150      1.13    1.07    0.97    0.86      
3550      1.17    1.10    0.98    0.89      
4000      1.19    1.13    1.02    0.91      
4500            1.15    1.04    0.93    0.90   
5000            1.18    1.07    0.96    0.92   
5600            1.20    1.09    0.98    0.95   
6300                1.12    1.00    0.97    0.91
7100                1.15    1.03    1.00    0.94
6.确定初拉力F0
适当的初拉力是保证带正常工作的重要因素。
初拉力不足: 摩擦力小,可能打滑。
初拉力过大:会使胶带寿命降低,对轴及轴承的压力增大。
单根三角带初拉力可按下式计算:
    F0=(500Pc/vz)(2.5/Kα-1)+qv2   (N)
7.计算带对轴的压力Q
为了设计支承带轮的轴和轴承,需确定带对轴的压力Q,若不考虑拉力差,则压力Q可近似按两边的张紧力F0的合力来计算。
Q=2ZF0cos(β/2)
=2ZF0cos(900-α1/2)
=2ZF0sin(α1/2)   (N)






                  表9—8弯曲影响系数Kb
带的型号    Kb
O    0.29×10-3
A    0.77×10-3
B    1.99×10-3
C    5.63×10-3
D    19.95×10-3
E    37.35×10-3
F    96.10×10-3
                  表9—9 传动比系数Ki
传动比i    Ki
1~1.04    1
1.05~1.19    1.03
1.20~1.49    1.08
1.5~2.95    1.12
>2.95    1.14
表 9-10   包角α=180°平稳工作情况下单根三角带所能传递的功率   (KW)

钳工 发表于 2007-12-28 21:30:53

三角带轮结构及张紧装置

一、三角带轮的结构
三角带轮重量轻,结构工艺性好,质量分布均匀。轮槽工作表面粗糙度Ra为1.6~3.2,具有一定尺寸精度,可延长带的使用寿命。
1、材料: 铸铁,常用HT150、HT200。
转速高时:用铸钢、钢的焊接结构
低速、小功率时:用铝合金、塑料。
2、三角带典型结构:(4种)
实心式:当带轮直径d≤(2.5-3)dS(带轮轴孔直径)采用。
腹板式:当带轮直径d≤300mm时采用。
孔板式: 当带轮直径d≤300mm时采用。
轮辐式: 当带轮直径d≥300mm时采用。
二、带传动的张紧装置
1、定期张紧   
装有带轮的电动机安装在移动导轨上,旋转调节螺钉以增大或减小中心距,从而达张紧或松开的目的。
电动机安装在摆动底座上,通过旋转调整螺母来调节中心距,达到张紧目的。
2、自动张紧
把电动机安装在的摇摆架上,利用电动机的自重,使带轮随电动机绕固定轴摆动,以达到自动张紧的目的。
3、采用张紧轮
若中心距不能调整,可采用张紧轮张紧。图所示张紧装置适宜平带传动。图所示张紧装置适宜三角带传动,张紧轮一般安装在松边内侧,使带只受单弯曲;同时尽量靠近大带轮,以免减小小带轮的包角。张紧轮直径可小于小带轮直径,其轮槽尺寸与带轮相同。
三、带传动的维护
为了延长使用寿命,保证正常运转,须掌握正确的使用与维护。
1.带传动在安装时,必须使两带轮轴线平行,轮槽对正,否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上,然后调整。
2.严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触,也不宜在阳光下曝晒。
3.为保证安全,带传动应加防护罩。

钳工 发表于 2007-12-28 21:31:08

链传动概述

一、链传动的工作原理和特点
链传动(chain drive)是由主动链轮(chain wheel)、链条(chain)、从动链轮组成。
链轮具有特定的齿形,链条套装在主动链轮和从动链轮上。工作时,通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。
链传动具有下列特点:
⑴链传动结构较带传动紧凑,过载能力大。
⑵链传动有准确的平均传动比,无滑动现象,但传动平稳性差,工作时有噪声。
⑶作用在轴和轴承上的载荷较小。
⑷可在温度铰高、灰尘较多、湿度较大的不良环境下工作。
⑸低速时能传递较大的载荷。
⑹安装精度高,制造成本较高。
二、链的类型和应用
由于链的用途不同,链分为传动链、起重链和牵引链三种。
传动链用于一般机械中传递动力和运动;起重链用于起重机械中提升重物;牵引链用于链式输送机中移动重物,常用的传动链根据其结构的不同,可分为短节距精密滚子链(简称滚子链)和齿形链(又称无声链)两种。
齿形链是由一组带有两个特定齿形的链板左右交错并列铰接而成。工作时,通过链板上的链齿与链轮轮齿相啮合来实现传动。
与滚子链相比,齿形链传动平稳,噪声小,承受冲击性能好,工作可靠,但结构复杂,价格较高,且制造较难,故多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
链传动通常用于要求有准确的平均传动比,两轴平行且中心距较大,不宜应用带传动和齿轮传动的场合。因链传动能在恶劣条件下工作,故在矿山、冶金、建筑、石油、农业和化工机械中获得广泛应用。
三、滚子链和链轮
1.滚子链
滚子链(roller chain)在一般机械中应用广泛。滚子链条由若干内链节和外链节依次铰接而成。内链节由内链扳、套筒和滚子组成。内链板与套筒以过盈配合联接,套筒与滚子以间隙配合相联,构成活动铰链,滚子可绕套筒自由转动。外链节由外链板和销轴组成,它们之间以过盈配合联接在一起。内链节和外链节之间用套筒和销轴以间隙配合相联。当链屈伸时,套筒能够绕销独自由转动,起着铰链的作用。
链条工作时,滚子与链轮轮齿相啮合,由于滚子是活套在套简上的,故滚子与轮齿为滚动摩擦,可减轻它们之间的磨损。
链条上相邻两销轴中心的距离 p叫作节距(pitch),它是链条的主要参数。
传动链在使用时总是首尾相连成环形。滚子链的接头形式,当链节总数为偶数时内链板和外链板首尾相接可用开口销或弹簧卡将销轴锁紧。当链节总数为奇数时,则应采用过渡链节进行联接。但过渡链节的弯链板在工作时易产生附加弯曲应力,故应尽量避免采用。因此链节总数最好为偶数。

2.链轮
链轮的齿形对啮合质量有很大影响,正确的齿形应保证链节平稳而自由地进入和退出啮合,各齿磨损均匀,不易脱链且便于加工和测量。三段圆弧和直线bc组成,称为三圆弧一直线齿形。
链轮的典型结构由轮辐、轮毂、轮缘三部分组成。具体结构型式由链轮直径大小而定。有整体式、腹板式、孔板式、组合式。
选择链轮的材料时应保证链轮轮齿具有足够的强度和较好的耐磨性,同时注意降低成本。一般小链轮采用的材料应好于大链轮,因为小链轮啮合次数比大链轮多,磨损较重,受冲击较大。   
3.主要参数
(l)链轮齿数:z1、 z2
齿数过少会增加链传动的运动不均匀性,铰链磨损加快,使用寿命降低。齿数过多会使尺寸增大,磨损后易引起脱链,降低链条寿命。所以一般 z取值范围在17~120。
(2)传动比 i
滚子链的传动比通常小于6,推荐 i=2~3.5。因为传动比过大会造成链齿磨损加快,链条容易跳齿,也会使传动装置尺寸加大。
(3)链节距 p
链条上相邻两销轴中心的距离叫作节距。节距越大传动能力越强,但会使传动平稳性变差,动载荷增加。所以对于重载的链传动,应选用小节距多排链。
(4)中心距 a
中心距过小,会使链条磨损加快,寿命降低。中心距过大会引起链条松边颤动,运动不均匀性增强。通常amax≤80p。

钳工 发表于 2007-12-28 21:31:22

链传动的失效形式与应用

一、滚子链的失效形式
链传动中,一般链轮强度比链条高,使用寿命也较长。所以链传动的失效主要是由链条的失效而引起的。链条的主要失效形式有:
(1)链条元件的疲劳破坏 传动时链条受到交变应力的作用,当达到一定的循环次数时链条将发生疲劳破坏。
(2)链条铰链的磨损 润滑不良,磨损加快,造成脱链,是开式链的主要失效形式。
(3)销轴与套筒的胶合 主要出现在高速、载荷很大情况下。
(4)链条的拉断 在低速重载时,链条所受拉力超过静力强度,导致链条拉断。
二、链传动的布置形式
链传动中,为保证链和链轮的正确啮合,传动布置必须合理。
三、链传动的润滑和维护
为了延长链传动的寿命,要进行润滑和维护。润滑可以减轻链条和链轮齿面的磨损,缓和链条和链轮齿面的冲击,降低链环节内部的温度。常用润滑方式有:
1.人工定期润滑 适于低速(v ≤4m/s )、不重要的链传动。
2.滴油润滑 用油杯通过油管滴入松边内、外链板间隙处,适于 v≤10m/s的传动。
3.油浴润滑 将松边的链条浸入油池中,浸油深度为6~12mm。
4.飞溅润滑 在密封容器中用甩油盘将油甩起,经壳体上的集油装置将油导流到链条上。甩油盘的线速度应大于3m/s。
5.压力润滑 用于v≥8m/s的大功率重要设备,使用油泵将油喷射至链条与链轮啮合处。
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