章節(jié)TOPE平面機構運動副和運動簡圖震講授?班

1勿中專01（）1

名稱

教學

掌握常用的運動副類型

目的

教學

低副和高副

重占

孜學

難點

輔助課外

手段作業(yè)

后

會

一

一、運動副

使兩物體直接接觸而又能產生一定相對運動的聯(lián)接，稱為運動副。

根據運動副中兩構接觸形式不同，運動副可分為低副和高副。

1.低副：低副是指兩構件之間作面接觸的運動副。按兩構件的相對運動情況，可分為：

（1）轉動副：兩構件在接觸處只允許作相對轉動。由滑塊與導槽組成的運動副。

（2）移動副：兩構件在接觸處只允許作相對移動。由滑塊與導槽組成的運動副。

3）螺旋副：兩構件在接觸處只允許作一定關系的轉動和移動的復合運動。絲杠與螺母組成

的運動副。

（a）轉動副（b）移動副?（C）螺旋副

圖6—1

2.高副：高副是兩構件之間作點或線接觸的運動副。

重&,建

(a)(b)(c)

圖6—2

二、自由度

一個作空間運動的構件具有六個獨立的運動，即沿X、Y、Z軸的移動和繞X、Y、Z軸

的轉動，構件的這種獨立的運動稱為構件的自由度。

一個作平面運動的自由構件，可以產生三個獨立運動，即沿X、Y、Z軸的移溝及繞A點

（極點）的轉動，所以具有三個自由度。

當兩個作平面運動的構件組成運動副之后，由于受到約束，相應的自由度也隨之減少。轉

動副約束了沿X、Y軸向移動的自由度，保留了一個轉動的自由度。移動副約束了沿一軸方向的

移動和在平面內兩個轉動自由度，保留了沿另一軸方向移動的自由度。高副則只約束了沿接觸處

公法線方向移動的自由度，保留了繞接觸處的轉動和沿接觸處共切線方向移動的兩個自由度。

所以在平面機構中，每個低副引入兩個約束，使構件失去兩個自由度。

每個高副引入一個約束，使構件失去一個自由度。

三、平面機構的運動簡圖

繪制平面機構運動簡圖的目的

繪制平面機構運動簡圖的目的在于：撇開與機構運動無關的外部形態(tài)，把握機構運動性質的

內在聯(lián)系，揭示機構的運動規(guī)律和特性。

機構的相對運動只與運動副的數目、類型、相對位置及某些尺寸有關，而與構件的橫截面尺

寸、組成構件的零件數目、運動副的具體結構無關。

用線條表示構件，用簡單符號表示運動副的類型，按一定比例確定運動副的相對位置及與運

動有關的尺寸，這種簡明表示機構各構件運動關系的圖形稱機構運動簡圖。

只表示機構的結構及運動情況，不嚴格按比例繪制的簡圖稱為機構示意圖。

章節(jié)TOPIC2錢鏈四桿機構急講授?班

2I-中專0101

名稱

教學

掌握錢鏈四桿機構的基本類型。掌握平面四桿機構曲柄存在的條件。

目的

教學

掌握錢鏈四桿機構的基本類型。掌握平面四桿機構曲柄存在的條件。

重點

教學

難點掌握平面四桿機構曲柄存在的條件。

輔助課外

手段作業(yè)

課后

體會

一.四桿機構的組成

錢鏈四桿機構是由轉動副聯(lián)結起來封閉系統(tǒng)。

其中被固定的桿4被稱為機架

不直接與機架相連的桿2稱之為連桿

與機架相連的桿1和桿3稱之為連架

凡是能作整周回轉的連奧桿稱之為曲柄，只能在小于360°的

范圍內作往復擺動的連架桿稱之為搖桿。

二.鏈四桿機構的類型

錢鏈四桿機構根據其兩個連架桿的運動形式不同，可以分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙

搖桿機構三種基本形式。

1）曲柄搖桿機構

若錢鏈四桿機構中的兩個連架桿，一個是曲柄而另一個是搖桿，則該機構稱為曲柄搖桿機構。

用來調整雷達天線俯仰角度的曲柄搖桿機構。

汽車前窗的刮雨器。當主動曲柄AB回轉時，從動搖桿作往復擺動，利用搖桿的延長部分實

現(xiàn)刮雨動作。

2）雙曲柄機構

如果錢鏈四桿機構中的兩個連架桿都能作360°整周回轉，則這種機構稱為雙曲柄機構。

在雙曲柄機構中，若兩個曲柄的長度相等，機架與連架桿的長度相等（，這種雙曲柄機構稱

為平行雙曲柄機構。

蒸汽機車輪聯(lián)動機構，是平行雙曲柄機構的應用實例。平行雙曲柄機構在雙曲柄和機架共線

時，可能由于某些偶然因素的影響而使兩個曲柄反向回轉。機車車輪B

聯(lián)動機構采用三個曲柄的目的就是為了防止其反轉。尸、PC

3）雙搖桿機構/J

錢鏈四桿機構的兩個連架桿都在小于360°的角度內作擺動，/I

這種機構稱為雙搖桿機構。/I

三、曲柄存在的條件/I

由上述以知，在錢鏈四桿機構中，能作整周回轉的連架桿稱為曲/I

柄。而曲柄是否存在。則取決于機構中各桿的長度關系，即要使連架詼77R“切

桿能作整周轉動而成為曲柄，各桿長度必須滿足一定的條件，這就是所謂的曲柄存在的條件。

可將較鏈四桿機構曲柄存在的條件概括為：

1.連架桿與機架中必有一個是最短桿；

2,最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。

上述兩條件必須同時滿足，否則機構中無曲柄存在。根據曲柄條件，還可作如下推論：

（1）若錢鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和，則可能有

以下幾種情況：

a.以最短桿的相鄰桿作機架時，為曲柄搖桿機構；

b.以最短桿為機架時，為雙曲柄機構；

c.以最短桿的相對桿為機架時，為雙搖桿機構。

（2）若較鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論以哪一桿為機

架，均為雙搖桿機構。

四、錢鏈四桿機構的演化

1.曲柄滑塊機構

在曲柄搖桿機構中，如果以一個移動副代替搖桿和機架間的轉動副，則形成的機構稱為曲柄

滑塊機構。

它能把回轉運動轉換為往復直線運動，或作相反的轉變。

圖6—14

2.導桿機構

章節(jié)較鏈四桿機構的工作特性黑講授看班

TOPIC31"中專0101

名稱級

教學

掌握較鏈四桿機構的工作特性

目的

教學

掌握較鏈四桿機構的工作特性

重點

教學

急回特性、死點

難點

輔助課外

手段作業(yè)

后

會

一

一、急回特性和行程速比系數

曲柄搖杯機構中，當曲柄AB沿順時針方向以等角速度。轉過小1時，搖桿CD

白左極限位置C1D擺至右極位置C2D,設所需時間為tl,C點的明朗瞪為VI；而

當曲柄AB再繼續(xù)轉過62口寸，搖桿CD白C2D擺回至C1D,設所需的時間為l2,C

點的平均速度為V2o由于@1>小2,所以tl>t2,V2>Vlo由此說明：曲柄AB雖

作等速轉動，而搖桿CD空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質

稱為機構的急回特性。

搖桿CD的兩個極限位置間的夾角中稱為

搖稈的最大擺角，主動曲柄在搖桿處于兩個極

限位置時所夾的銳角0稱為極位夾角。

在某些機械中（如牛頭刨床、插床或慣性篩

等）,常利用機械的急回特性來縮短空回行程的

時間，以提高生產率。

行程速比系數K：從動件空回行程平均速

度V2與從動件工作行程平均速度VI的比值。

K值的大小反映了機構的急回特性,K值愈大，

回程速度愈快。

K=V2/VI

=（C2C1/⑵/（C1C2/H）

=（180°十0）/（180°—。）

由上式可知，K與0有關，當0=0時，K=l,說明該機構無急回特性；當。>

0時，K>1,則機構具有急回特性。

二、死點

以搖桿作為主動件的曲柄搖桿機構。在從動曲

柄與連桿共線的兩個位置時，出現(xiàn)了機構的傳動角

Y=0,壓力角。=90°的情況。此時連桿對從動

由柄的作用力恰好通過其回轉中心不能推動曲柄

轉動，機構的這種位置稱為死點。機構在死點位置

時由于偶然外力的影響，也可能使曲柄轉向不定。

死點對于轉動機構是不利的，常利用慣性來通過死

點，也可采用機構錯排的方法避開死點。

但死點也有可利用的一面，當工件被夾緊后，BCD成一直線，機構處于死點位

置，即使工件的反力很大，夾具也不會自動松脫。

章節(jié)授課課班

Topic1凸輪機構的應用和分類講授裾級中專

名稱I0101

教學

了解凸輪機構的應用和分類

目的

教學

凸輪機構的功用，

重點

輒學

難點凸輪機構的功用

輔助模型、掛圖麒

手段

第

后

會

一

一、凸輪機構的組成和應用

1、組成

凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個部分所組成。

2、運動規(guī)律

凸輪機構可以將主動件凸輪的等速連續(xù)轉動變換為從動件的往復直線運動

或繞某定點的擺動，并依靠凸輪輪廓曲線準確地實現(xiàn)所要求的運動規(guī)律。

3、特點

定點是：只要正確地設計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現(xiàn)任意給定的運

動規(guī)律，且結構簡單、緊湊、工作可靠。

缺點是：凸輪與從動件之間為點或線接觸，不易潤滑，容易磨損。

因此，凸輪機構多用于傳力不大的控制機構和調節(jié)機構

二、凸輪機構的分類

1、按凸輪的形狀分

⑴盤形凸輪

也叫平板凸輪。這種凸輪是一個徑向尺寸變化的盤形構件，當凸輪1繞固定軸轉

動時，可使從動件在垂直于凸輪軸的平面內運動

(2)移動凸輪

當盤形凸輪的徑向尺寸變得無窮大時，其轉軸也將在無窮遠處，這時凸輪將作

直線移動。通常稱這種凸輪為移動凸輪。

(3)圓柱凸輪

凸輪為一圓柱體，它可以看成是由移動凸輪卷曲而成的。曲線輪廓可以開在圓

柱體的端面也可以在圓柱面上開出曲線凹槽C

2、按從動件的形式分

⑴尖頂從動件

結構最簡單，而且尖頂能與較復雜形狀的凸輪輪廓相接觸，從而能實現(xiàn)較復雜的

運動，但因尖頂極易磨損，故只適用于輕載、低速的凸輪機構和儀表中。

(2)滾子從動件

在從動件的一端裝有一個可自由轉動的滾子。由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩

擦，故磨損較小，改善了工作條件。因此，可用來傳遞較大的動力，應用也最廣泛。

(3)平底從動件

從動件一端做成平底(即平面)，在凸輪輪廓與從動件底面之間易于形成油膜，

故潤滑條件較好、磨損小。當不計摩擦時，凸輪對從動件的作用力始終與平底垂直，

傳力性能較好，傳動效率較高，所以常用于高速凸輪機構中。但由于從動件為一平底,

故不適用于帶有內凹輪廓的凸輪機構。

早TJ授課課班

Topic2從動件的常用運動規(guī)律講授2中專0101

名稱形式時級

教學

了解從動件的常用運動規(guī)律

目的

教學

常用運動規(guī)律特點和應用

重點

物學

難點運動曲線的繪制

輔助課外

手段作業(yè)

課后

體會

一、基本概念

1、基圓：以凸輪輪廓最小半徑幾所作的圓

2、推程：從動件經過輪廓AB段，從動件被推到最高位置

3、推程角：角So,這個行程稱為，52稱為

4、回程：經過輪廓CD段，從動件由最高位置回到最低位置；

5、回程角：角S2

6、遠停程角：角

7、近停程角：角S3

二、凸輪與從動件的關系

凸輪的輪廓機構取決于從動件的運動規(guī)律，從動件的運動規(guī)律取決于工作要求。

三、從動件的運動規(guī)律

1.等速運動規(guī)律

當凸輪作等角速度旋轉時，從動件卜升或下降的速度為一常數，這種運動規(guī)律稱

為等速運動規(guī)律。

（1）位移曲線（S—6曲線）

若從動件在整個升程中的總位移為h,凸輪上對應的升程角為5。，那么由運動學

可知，在等速運動中，從動件的位移S與時間t的關系為：

S=v?t

凸輪轉角5與時間t的關系為：.

則從動件的位移S與凸輪轉角6之間的關系為：

v欠-------------------

S=-----O

CD

V和3都是常數，所以位移和轉角成正比關系C因此，從動件作等速運動的位移

由線是一條向上的斜直線。

從動件在回程時的位移曲線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。

（2）等速運動凸輪機構的工作特點

由于從動件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運動平穩(wěn)；但在運動開

始和終止時；從動件的速度從零突然增大到V或由V突然減為零，此時，理論上的加

退度為無窮大，從動件將產生很大的慣性力，使凸輪機構受到很大沖擊，這種沖擊稱

剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉動，從動件對凸輪機構將產生連續(xù)的周期性沖擊，引起

強烈振動，對凸輪機構的工作十分不利。因此，這種凸輪機構一般只適用于低速轉動

和從動件質量不大的場合。

2.等加速、等減速運動規(guī)律

當凸輪作等角速度旋轉時，從動件在升程（或回程）的前半程作等加速運動，后半

程作等減速運動。這種運動規(guī)律稱為等加速等減速運動規(guī)律。

（1）位移曲線（S—6曲線）

由運動學可知，當物體作初速度為零的等加速度直線運動時，物體的位移方程：

2

在凸輪機構中，凸輪按等角速度/旋轉，凸

輪轉角5與時間t之間的關系為

t=S/co

則從動件的位移S與凸輪轉角6之間的關系

ca父2

為：

式中a和3都是常數，所以位移s和轉角6U7-8等加速等減速運動規(guī)律位移曲線

成二次函數的關系，所以，從動件作等加速等減速運動的位移曲線是拋物線。因此，

從動件在推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。

（2）等加速等減速運動凸輪機構的工作特點

從動件按等加速等減速規(guī)律運動時，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步減小趨

近零，這樣就避免了剛性沖擊，改善了凸輪機構的工作平穩(wěn)性。因此，這種凸輪機構

適合在中、低速條件下工作。

章節(jié)授課課班

TOPIC3盤形凸輪輪廓曲線的設計講授2中專0101

名稱形式時級

教學根據工作要求已經選定從動件的運動規(guī)律，并已知凸輪的轉向和基圓半徑，就可以進行

目的輪廓曲線的設計

教學

反轉法

重點

教學

反轉法

難點

輔助課外

手段作業(yè)

課后

體會

作圖原理

反轉法：在整個機構上加上一個反轉的角速度，機構中的各件的相對運動不變，

凸輪不動，從動件一方面繞圓心作-3,另一方面在自己的導路中按預定的規(guī)律

運動。

尖頂的軌跡就是凸輪的輪廓。

二、作圖

1、尖頂對心移動從動件盤形凸輪

(1)、選取適當比例尺作位移線圖和基圓

(2)、作位移線圖和基圓取分點保持等分角度一致

(3)、沿導路方向量取各點的位移量

(4)、光滑連接各點，形成輪廓曲線

2、滾子移動從動件盤形凸輪

(1)、同前

(2)、在已畫出的理論輪廓曲線上選一系列點為圓心，以滾子半徑為半徑作若

干個滾子圓，此圓族的內包絡線即為所求的凸輪輪廓曲線。它是實際與滾子

接觸的凸輪輪廓，所以稱為凸輪的實際輪廓。

章節(jié)授課課班

螺紋概述講授2中專0101

名稱TOPIC1形式時級

教學

了解螺紋的應用和分類、代號

目的

教學

了解螺紋的應用和分類、代號

重點

教學

了解螺紋分類、代號

難點

輔助課外

模型

手段作業(yè)

課后

體會

螺紋聯(lián)接:利用螺紋零件將兩個或兩個以上的零件相對固定起來的聯(lián)接。

利用螺紋零件將回轉運動變?yōu)橹本€運動，從而傳遞運動或動力的裝置，稱為螺旋傳動。

一、螺紋的形成

二、螺紋的類型

1、線數分

在圓柱體上沿一條螺旋線切制的螺紋，稱為

單線螺紋。

也可沿二條、三條螺旋線分別切制出雙線螺

紋和三線螺紋。

單線螺紋主要用于聯(lián)接，多線螺紋主要用于

雙線?皎?)

傳動。

2、按螺旋線繞行方向

按螺旋線繞行方向的不同，乂有右.旋螺紋和左旋螺紋之分。

通常采用右旋螺紋，左旋螺紋僅用于有特殊要求的場合。

3、位置分

螺紋有外螺紋和內螺紋之分。在圓柱體外表面上形成的螺紋，稱為外螺紋，在圓孔的表面上

形成的螺紋，稱為內螺紋。

普通螺紋又有粗牙和細牙兩種。公稱直徑相同時，細牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性好，

螺桿強度較高，適用于受沖擊、振動和變載荷的聯(lián)接以及薄壁零件的聯(lián)接。細牙螺紋比粗牙螺紋

的耐磨性差，不宜經常拆卸，故生產實踐中廣泛使用粗牙摞紋。

三、螺紋的主要參數

螺紋的士要參數；

(1)大徑(d、D)——螺紋的最大直徑。對外螺紋是牙頂圓柱直徑(d),對內螺紋是牙底圓柱直

徑(D)。標準規(guī)定大徑為螺紋的公稱直徑。

(2)小徑(d】、D.)——螺紋的最小直徑。對外螺紋是牙底圓柱直徑(4),對內螺紋是牙頂圓柱

直徑①)。

(3)中徑(d2、D2)——處于大徑和小徑之間的一個假想見柱直徑，該圓柱的母線位于牙型上凸

起(牙)和溝槽(牙間)寬度相等處。此假想圓柱稱為中徑圓柱。

(4)螺距(P)一—在中徑線上，相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

(5)導程(S)——同一螺旋線匕相鄰兩牙在中徑線卜.對應兩點之間的軸向距離。對單線螺

紋，S-P：對丁線數為n的多或螺紋，S=npo

(6)牙形角(Q)一—在軸向截面內螺紋牙形兩側邊的夾角。

(7)升角(入)一一在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。

四、螺紋代號與標記

1.普通螺紋

螺紋的標記由螺紋代號、螺紋公差代號和螺紋旋合長度代號組成。

例M24X—5g6g—L

其中M24一一代表公稱直徑為24mm的螺紋

1.5----

左一一代表螺紋為左旋螺紋

5g——螺紋中徑公差代號

6g——螺紋頂徑公差代號

L一一代表螺紋旋合長度

注：(1)粗牙普通螺紋不標螺距

(2)中徑與頂徑公差代號相同只須標一個。

(3)右旋螺紋旋向不標

(4)中等旋合長度時可不標代號。短旋合長度時標S,長旋合長度時標L,特殊時也

可標出旋合長度數值，

2.管螺紋

非螺紋密封用的管螺紋由螺紋特征代號(G)、尺寸代號和公差等級代號(A、B)組成。

例：GII/2A表示公稱直徑為I1/2英寸公差等級為A級外螺紋。

Gl1/2表示公稱直徑為11/2英寸的內螺紋

注：(1)內螺紋不標公差等級代號。

(2)左旋螺紋可附加代號LH。例Gl1/2—LH。

(3)管螺紋的公稱直徑指管子的內徑。

章

節(jié)授課課班

TOPIC2螺紋聯(lián)接的基本類型和螺

名

稱形式講授時2級中專0101

紋聯(lián)接件

教學

了解螺紋聯(lián)接的基本類型

目的

教學

螺紋聯(lián)接的基本類型

重點

教學

難點螺紋聯(lián)接的基本類型

輔助

外

課

手段

業(yè)

模型作

后

會

一

一、螺紋聯(lián)接件

螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈、防松零件等，它

們多為標準件，其結構、尺寸在國家標準中都有規(guī)定。它們的公稱尺寸均為螺紋大徑

d,設計時應根據標準選用。

1.螺栓(bolt)

螺栓的一部分為制有螺紋的螺桿，另一部分為螺栓頭。螺栓頭部形狀很多，如六

角頭、方頭、圓柱頭和T形頭等，應用最多的是六角頭。

2.雙頭螺栓(doubleendslud)

3.螺釘(screw)

4.緊定螺釘(setscrew)

5.螺母(nut)

6.墊片(washer)

二、螺紋聯(lián)接的基本類型

螺紋聯(lián)接的基本類型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。

1.螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接是將螺栓穿過被聯(lián)接件的孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來。螺

栓聯(lián)接分為普通螺栓聯(lián)接和配合螺栓聯(lián)接。前者螺栓桿與孔壁之間留有間隙，后者螺

栓桿與孔壁之間沒有間隙，常采用基孔制過渡配合。

螺栓聯(lián)接無須在被聯(lián)接件上切制螺紋孔，所以結構簡單，裝拆方便，應用廣泛。

這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件不太厚并能從被聯(lián)接件兩邊進行裝配的場合。

2.雙頭螺柱聯(lián)接

雙頭螺柱聯(lián)接是將雙頭螺柱的一端旋緊在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，另一端則穿

過其余被聯(lián)接件的通孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)

接件之一太厚，不能采用螺栓聯(lián)接或希望聯(lián)接結構較緊湊，且需經常裝拆的場合。

3.螺釘聯(lián)接

螺釘聯(lián)接是將螺釘穿過一被聯(lián)接件的通孔，然后旋入另一被聯(lián)接件的螺紋孔中。這種聯(lián)接不

用螺母，有光整的外露表面。它適用于被聯(lián)接件之一太厚且不經常裝拆的場合。

4.緊定螺釘聯(lián)接

緊定螺釘聯(lián)接是將緊定螺釘旋入被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，并以其末端頂住另一

被聯(lián)接件的表面或頂入相應的凹坑中，以固定兩個零件的相互位置。這種聯(lián)接多用于

軸與軸上零件的聯(lián)接，并可傳遞不大的載荷。

章節(jié)授課課班

螺紋傳動類型和應用講授1+1中專0101

名稱TOPIC4形式時級

教學了解螺紋傳動特點和應用。能熟練運用左、右手法則判E析運動方向。

目的掌握螺紋傳動移動距離的計算。

教學

能熟練運用左、右手法則判斷運動方向。

重點

教學能熟練運用左、右手法則判斷運動方向。

難點掌握螺紋傳動移動距離的計算。

輔助課外

模型

手段作業(yè)

課后

體會

?、概述

螺紋傳動是用內、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運動和動力的傳動裝置。螺旋傳動

主要用來把主動件的回轉運動轉變?yōu)閺膭蛹闹本€往復運動。

螺紋傳動特點：結構簡單，傳動連續(xù)、平穩(wěn)、承載能力大、傳動精度高。但在傳

動中磨損較大效率低。

二、普通螺旋傳動

1.普通螺旋傳動：指由螺桿和螺母組成的簡

單螺旋副。

2.運動方向的判定

螺桿、螺母的運動方向可根據左右手螺旋法則

來判定：

左旋螺桿（螺母）伸左手，右旋螺桿（螺母）伸右

手。半握拳，四指順著螺桿（或螺母）的旋轉方向，

大母指的指向，即為螺桿［螺母）的移動方向。

若當螺桿（螺母）原地旋轉，螺母（螺桿）移動時，螺母（螺桿）

移動方向與大拇指指向相反。

3.移動距離

L=n?S（mm/min）

三、其它螺旋傳動

1.差動螺旋傳動

差動螺旋傳動是指活動螺母與螺桿產生差動的螺旋傳動機

構。差動螺旋傳動機構可以產生極小的位移，而其螺紋的導程并

不需要很小，加工比較容易.所以差動螺旋機構常用于測微器，

計算機，分度機，以及許多精密切削機床儀器和工具中。

2.滾動螺旋傳動

為了提高螺旋傳動的效率，螺紋面之間采用滾動摩擦代替滑動摩擦，這種技術就

是滾動螺旋傳動。

滾珠螺旋傳動，傳動效率高，傳動時運動平穩(wěn)，動作靈敏。但結構復雜，制造技

術要求高，外形尺寸較大，成本高。目前主要應用在精密傳動的數控機床上，以及自

動控制裝置、升降機構和精密測量儀器中。

章節(jié)授課課班

帶傳動概述講授1中專0101

名稱TOPIC1形式時級

教學1、熟悉帶傳動的特點及類型。

目的2、掌握三角帶的構造、標準。

五

學

重

點帶傳動的特點、

教學

點

難帶傳動的特點、

輔助課外

手段作業(yè)

后

會

一

帶傳動是由主動輪，從動輪和傳動帶所組成，靠帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力。

、帶傳動的特點和類型

1.帶傳動的特點

與其它傳動形式相比較，帶傳動具有以下特

點：

(1)由于傳動帶具有良好的彈性，所以能緩

和沖擊、吸收振動，傳動平穩(wěn)，無噪聲。但因帶

傳動存在滑動現(xiàn)象，所以不能保證恒定的傳動

比。

(2)傳動帶與帶輪是通過摩擦力傳遞運動和

動力的。因此過載時，傳動帶在輪緣上會打滑,

從而可以避免其它零件的損壞，起到安全保護的

作用。但傳動效率較低，帶的使用壽命短；軸、軸承承受的壓力較大。

(3)適宜用在兩軸中心距較大的場合，但外廓尺寸較大。

⑷結構簡單，制造、安裝、維護方便，成本低。但不適用于高溫、有易燃易爆物質的場合。

2.帶傳動的類型

帶傳動可分為平型帶傳動、二角帶傳動、圓形帶傳動和同步帶傳動等。

(1)平型帶傳動

(a)平型帶傳動(b)三角帶傳動(c)圓形帶傳動(d)同步帶傳動

平型帶(flatbelt)的橫截面為矩形，已標準化。常用的有橡膠帆布帶、皮革帶、棉布帶和

化纖帶等。

平型帶傳動主要用于兩帶輪軸線平行的傳動，其中有開口式傳動(openbeltdrive)和交

叉式傳動(crossedbeltdrive)等。開口式傳動，兩帶輪轉向相同，應用較多；交叉式傳動,

兩帶輪轉向相反，傳動帶容易磨損。

(2)三角帶傳動

三角帶(V—belt)的橫截面為梯形，已標準化。三角帶傳動是把三角帶緊套在帶輪上的梯形

槽內，使三角帶的兩側面與帶輪槽的兩側面壓緊，從而產生摩擦力來傳遞運動和動力。

在相同條件下三角帶傳動比平型帶傳動的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角帶的傳動能力

為平帶的3倍。故三角帶傳動能傳遞較大的載荷，獲得了廣泛的應用。

(3)圓形帶傳動

圓形帶常用皮革制成，也有圓繩帶和圓錦綸帶等，它們的橫截面均為圓形。圓形帶傳動只適

用于低速、輕載的機械，如縫紉機、真空吸塵器、磁帶盤的傳動機構等。

(4)同步帶傳動

同步帶(synchronusbolt)傳動是靠帶內測的齒與帶輪的齒相嚙合來傳遞運動和動力的。由

于鋼絲繩受載荷作用時變形極小，又是嚙合傳動，所以同步帶傳動的傳動比較準確。

二、三角膠帶的構造和標準

1.三角膠帶的構造

三角膠帶都制成無接頭的環(huán)形。

它由包布層、伸張層、強力層和壓縮層四個部分組成，包布層多由膠帆布制成，它是三角帶

的保護層。伸張層和壓縮層主要由橡膠組成，當膠帶在帶輪上彎曲時可分別伸張和壓縮。強力層

由幾層棉簾布或一層線繩制成，用來承受基本的拉力。

2.三角膠帶的標準

三角膠帶是標準件，由專業(yè)工廠生產。按截面尺寸的大小，三角膠帶分為0、A、B、C、D、

E、F七種型號。線繩結構的三角膠帶目前只生產。、A、B、C四種型號。

三角帶的內周長度稱公稱長度。三角帶中性層的長度稱節(jié)線長度。

例如“B2400”表示三角帶型號為B型，內周長2400mm。

★-H-

早下授課出捋課班

TOPIC2帶傳動的工作原理形式講授時2級中專團①

名稱

教學1、了解帶傳動的受力分析方法，熟悉車在傳動的應力分布規(guī)律。

目的2、理解彈性滑動、打滑的概念及區(qū)別。

教學1、了解帶傳動的受力分析方法，熟悉帶傳動的應力分布規(guī)律。

重點2、理解彈性滑動、打滑的概念及區(qū)別。

教學

理解彈性滑動、打滑的概念及區(qū)別。

難點

輔助課外

手段作業(yè)

后

會

一

一、帶傳動的受力分析

1、靜止時

帶預緊套在帶輪上，帶輪兩邊的張緊力相等，為初拉力（F。）。

2、帶負載傳動時

帶與帶輪接觸面間有摩擦力，帶繞上主動輪的一邊被拉緊（緊邊），拉力由F。增大到R；另

一邊（松邊）拉力由F。降至F2。

有效拉力：緊邊與松邊拉力的差值（FLFI為帶傳動中起傳遞轉矩作用的拉力。又稱有效圓

周力Fto

Ft=F-F2=2Fr

實際上有效圓周力等于帶與帶輪之間的摩擦力總和2Ff。

假定帶工作時總長度不變，則F「F。=F0-F2

所以F1+F2=2FO

則緊邊拉力FpFo+Ft/2I

松邊拉力F2=FO-F./2J

3、臨界狀態(tài)時

在預緊力F。一定時，傳遞的有效拉力R等于極限摩擦力卜?巾時。帶將打滑。

帶能傳遞的最大圓周力為（I-"3”）

二、帶傳動的應力分析

傳動帶工作時產生三種應力：

1、拉應力

工作時由緊邊拉力R和松邊拉力F2引起的應力。

。尸R/A(MPa)

o2=F2/A(MPa)

2、彎曲應力

傳動帶彎曲時產生的應力。

3、離心拉應力

傳動帶繞帶輪作圓周運動時帶上每一質點都不可避免地受離心力作用而產生離心拉應力

各截面處應力是不相等的，傳動帶緊邊繞入小帶輪處應力最大

o3=oi+oM+oc(MPa)

三、滑動分析

1、彈性滑動

傳動帶具有一定的彈性，受到拉力后要產生彈性伸長，拉力大伸長量也大。傳動帶工作時，

緊邊拉力R比松邊拉力F2大，所以緊邊比松邊的彈性變形量大。

當傳動帶繞入主動帶輪時，輪上的A點和帶上的B點更合，線速度相等。隨著主動帶輪的轉

動，帶上B點的拉力由件減少到用，帶的伸長量也相應地喊少。這樣輪上的A點到了8點時，帶

上的B點才到R點，，Bi點滯后于8點。由此可見，傳動帶隨主動帶輪運動的過程中，由向后的

微小滑動，使帶的線速v落后于主動輪的線速度％。傳動帶繞入從動輪時，帶上的C點和輪上的

D點重合。傳動帶是由松邊過渡到緊邊的，所以帶所受的拉力F2增大到R,帶的變形量也逐漸增

加。帶上的C點已到G點時，輪上的D點才到Di點，Di點滯后于G點。

可見傳動帶在從動輪表面有向前的微小滑動，使傳動帶的速度V大于從動輪的線速度。。

由傳動帶的彈性變形而引起的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動在帶傳動中是不可避免的。因此

帶傳動不能保證有準確的傳動比。

2、打滑

當傳動所需要的圓周力大于極限摩擦力時，傳動帶將在帶輪輪緣上產生顯著的相對滑動，這

種現(xiàn)象稱為打滑。打滑時，傳動帶的速度迅速下降，使傳動失效。帶傳動正常工作時是不允許打

滑的。

章節(jié)三角帶傳動設計靄講授《班

TOPIC32"中專0101

名稱

教學

知道帶傳動的失效形式及設計準則，，會設計三角帶傳動。

目的

教學

重點

教學

熟悉三角帶傳動的設計步驟

難點

軸

助課外

的

段

作業(yè)

課后

體會

一、帶傳動的失效形式和設計準則

帶傳動的主要失效形式：打滑，疲勞破壞。

帶傳動設計準則：既要保證傳動帶具有足夠的傳動能力，不打滑；乂要保證傳動帶具有足

夠的疲勞強度，達到預期使用壽命。

二、三角帶傳動設計的原始數據和主要內容

1、三角帶傳動的原始數據般為：

(1)傳遞的功率P(KW)；

(2)大、小帶輪的轉速加、nMr/min)或傳動比；

(3)傳動對外廓尺寸的要求；

(4)傳動的用途和工作條件。

2、三角帶傳動主要內容：

(1)確定三角帶的型號，根數和長度；

(2)選定傳動的中心距；

(3)帶輪基準宜徑及結構尺寸：

(4)計算初拉力和帶對軸的壓力。

三、三角帶傳動的設計步驟

1、確定計算功率Pc

計算功率Pc是根據所傳遞的名義功率P及三角帶傳動的工作情況確定的.

Pc=KAP

表9-2工作情況系數KA

原動機

III

工作機一天工作時1百

10-10?>

W10>16W10

161616

載荷液體攪拌機、離心式水衰、離心式壓縮機、

平穩(wěn)輕型輸送機、鼓風機和通風機(W

載荷旋轉式水泵、機床、剪床、振動篩、壓力

變動小機

螺旋式輸送機、斗式提升機、往復式水泵、

載荷變

壓縮機、鍛錘、粉碎機、鋸木機、紡織機、

動較大

飼料壓粒機、和木工機械

載荷變碎礦機(旋轉式、顆式)、球磨機、棒磨機、

動很大起重機、挖掘機、脫粒滾筒.、橡膠餛壓機

表9-3三角帶輪最小直徑d-n

型號0ABCDEF

d.in71(63)100(90)140(125)200315500800

1、選擇三角帶型號

根據計算功率Pc和小帶輪轉速nb由圖9-8選取三角帶的型號。(若Pc、V的交點落在交線

附近,可同時用兩種型號作為兩個方案計算,然后比較,選取。)

3.確定大、小帶輪的直徑di,ch

(1)初選小帶輪的直徑

當三角帶的型號確定后，小帶輪直徑愈小,結構愈緊湊，三角帶的彎曲應力。bi則愈大，三角

帝壽命降低,小愈小，圓周速度愈小，單根三角帶傳遞的功率Po也愈小，故對最小直徑加以限

制,d］皿見表9-3。

表9-4三角帶輪直徑系列(mm)

型號0AC

用優(yōu)用“用優(yōu)用可用優(yōu)用可用優(yōu)用可用優(yōu)用可用優(yōu)用可用優(yōu)用可

先以先以先以先以先以先以先以

選選選選選選選選選選選選選選

63679095140125200212355375500530710750

7175100106160132224236400425560600800990

帶

809011211818015025026545047563067010001250

10011212513220017028030050056071090011201500

輪125140140150250224315355630630800112014001800

1601501602243152804003758097101000140016002240

直2001801802804003005004501000750125015002000

2242003005003556305601120900160018002500

徑2502503556303758006001400106020001900

3151.)080045010007101600125025002240

系4005601(X)0560125075020001500

50071060016009001800

6307101120

7圳'J

7501-100

900

(2)校核帶的速度V

帶速：V=Jidm/60X1000(m/s)

V愈小,單根三角帶傳遞功率Po的能力愈小,傳遞功率P時,所需帶的根數愈多。但V過高，使

離心力過大,帶與帶輪間的正壓力降低,從而使摩擦力減小。故帶速在5m/s?25m/s較合適，否則

要調整帶輪的直徑，以調整帶速。

(3)計算大帶輪的直徑

d2=(ni/n2)dpidi(mm)

計算后得心值按表9-4圓整。

4.確定帶傳動的中心距a和帶的基準長度L

1)初定中心距aJ

中心距過小，結構緊湊，單位時間繞帶輪次數增加,應力循環(huán)次數增加，壽命下降，小帶輪包角

a「也會減小,降低傳動能力.口心距過大,速度大時,會產生顫動，傳動尺寸也增大.

i+dz)Wa(iW2(di+cb)

若設計時未提中心距要求,可估算:as

(2)初算帶的基準長度L

2

Lo=2ao+n(di+d2)/2+(d2-di)/4a0(min)

根據L。和三角帶型號，由表9-1選取相應的Lp。

(3)確定實際中心距a

近似計算：a=ao+(L,-Lo)/2(mm)

考慮調整,補償的需要，中心距的變化范圍：

(4)校核小帶輪包角5

小帶輪包角近似計算：

a.=180°-(d2-di)X°/a21200

由上式可見，a1與i有關,i愈大,ch-ch的差值愈大，則入愈小.故三角帶的傳動比一般取i〈7,

必要時可達1()。一般i=2?5o也可用增大中心距a的方法增大Q?。

5.確定三角帶根數Z

Z=Pc/(Po+APo)K?KiKq

Ka一包角系數見表9-5O

Kq—強力層材質系數見表9-6o

b一長度系數見表9-7o

膠帶根數Z取整數

為避免載荷分布不均,帶的根數不宜過多，一般不宜超過8根。

表9-5包角系數

180170160150140130120110100

包角OOOOOOOOa90°

Ka

見表9-6強力層材質系數。

棉簾布、棉線繩結構的三角帶1

合成纖維線繩結構的三角帶，如聚氨脂帶、錦綸帶等

表9-7長度系數

內周長度長度系列K.

Li(nun)0ABCDEF

450

500

560

630

710

800

900

1000

1120

1250

1400

1600

1800

2000

2240

2500

2800

3150

3550

4000

4500

5000

5600

6300

7100

G.確定初拉力Fo

適當的初拉力是保證帶正常工作的重要因素。

初拉力不足：摩擦力小，可能打滑。

初拉力過大:會使膠帶壽命降低,對軸及軸承的壓力增大。

單根三角帶初拉力可按下式計算：

Foa-l)+qv2(N)

7.計算帶對軸的壓力Q

為了設計支承帶輪的軸和軸承,需確定帶對軸的壓力Q,若不考慮拉力差,則壓力Q可近似按兩

邊的張緊力F。的合力來計算。

Q=2ZF(.cos(B/2)

=2ZFoCOS(90°-a^2)

=2ZF0sin(a1/2)(N)

表9—8彎曲影響

系數L

圖9—9三角帶作用在軸上的力

帶的型號Ki.

0X10-3

AX10一3

BX10一3

CXl()7

DX10-3

EX10-3

FX10-3

表9—9傳動比系數降

傳動比iKi

1-1.041

表9-10包角a=180°平穩(wěn)工作情況下單根三角帶所能傳遞的功率(KW)

型小常輪股帶速度(m/?)

宣任5

號(mm)6678910111213151617181920

50?630.310.360.420.480530.590.650.710.770.830.880.930.971.011.041.07

710.330.400.470.540.600.660.730.790.850.910.961.021.071.101.141.18

0

800.380.460.520.600.670.740.780.850.920.981.041.091.151.201.251.29

>900.420.500.580.660.740.820.880.951.021.081.141.201.261.311.36