08年机电设备复习指导：机械传动与液压传动

第一节 机械传动
机械传动的作用表现在三个方面：1、传递动力。2、改变运动速度和方向。3、改变运动形式。
机械设备中常用传动形式有：螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和连杆传动、凸轮传动等。
一、机械传动功率和效率
在机械传动中，反映动力传递的参数是传动功率和机械效率。
（一）功和功率
当物体受到力F的作用，并移动一段距离S时所做功为：W=FS
功的大小等于力和物体沿作用力方向移动距离的乘积。
若力与移动方向成α角，则 W=FScosα
功率是单位时间内所做的功。用P表示。
P=W/t=FScosα/t
由于v=s/t 于是 P=Fvcosα 即功率等于力在其作用点速度方向上的投影与速度的乘积。若cosα=1 则 P=Fv
功率单位瓦特。工程上常用千瓦。
对于转动的零件，半径为R，转速n，则圆周上线速度v=2πR n/60，又设圆周上的切向力F，F则力所产生转矩T=FR。
根据 P=Fv，可得 P=F2πR n/60=Tπ n/30(W)。若以千瓦计：
P=Tπn/30000=Tπ n/30(KW)
T=9550P/ n(N.M)
由上式可以看出：功率一定时，转矩与转速成反比。
例1电机功率P=6KW，转速1440转/分，求输出转矩。
解：因为T=9550P/ n
所以 T=9550×6/1440=39.8（N.M）
(二) 机械效率
机器工作时，由于摩擦阻力存在必然要有功率损耗，这样输出功率P出小于输入功率P入。功率损耗大小是一个重要指标，常用机械效率η表示
η=P出/P入
显然机械效率小于1.在机械传动中，经验测定，一般机械效率大致数值为：一对齿轮传动0.94～0.99，平行胶带传动0.92～0.98，三角带传动0.90～0.94，一对滑动轴承传动0.94～0.98，一对滚动轴承0.99，滑动丝杠0.30～0.60。
二、机械上常用的传动机构及其传动关系
（一）螺旋传动机构
螺旋传动机构是用内、外螺纹组成的螺旋副来传动运动和动力的装置。主要用于将旋转运动变为直线用运动。
螺纹分类：
按牙形分，三角形、巨型、梯形和锯齿形。
按旋向分，左旋、右旋。
按头数分，单线、双线、三线。
螺纹主要参数：导程s，指同一线上的相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离。
螺距p，相邻两牙在中线上对应两点之间的轴向距离。S=kp
在普通螺旋机构中，位移与转速之间关系为：L=nst
例2图2-3所示螺母位移溜板机构中，螺纹导程s=4mm，螺杆转速n=50r/min，试求螺母每分钟带动溜板的位移量。
解：L=nst=50×4×1=200(mm)
螺旋机构特点：
1、结构简单。
2、降速比大，看实现微调和降速传动。
3、省力，如千斤顶。
4、可以自锁。
5、工作连续、平稳、无噪声。
缺点：摩擦大，效率低。有自锁时效率是50%。
滚珠螺旋传动
组成：丝杠、螺母、滚珠。
分类：外循环、内循环
外循环是滚珠在回路过程中离开螺旋表面的。内循环是滚珠在循环过程中始终不脱离螺旋表面。
特点：1、传动效率高，摩擦损失小。η=0.90～0.95
2、磨损小，能长时间保持精度，寿命长。
3、启动转矩接近运动转矩，传动灵敏、平稳。
4、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。
6、制造工艺复杂，成本高。
常用于数控机床。
（二）带传动
带传动传动是利用胶带与带轮间的摩擦传递运动和力，
分类：平带、三角带、圆形带和齿形带。如图2-5
平带传动形式：1、开口式传动。2、交叉式传动。3、半交叉式。
传动比：i=n2/n1=d1/d2
如考虑带与带轮间的滑动，则：i=（d1/d2）ε
带传动特点：1、运动平稳无噪声，可以缓冲冲击和吸振；
2、结构简单，传动距离远；
3、制造和安装简单，维护方便，不需润滑；
4、过载打滑，可起保护作用；
5、外尺寸大，效率低，寿命短，传动精度不高。
（三）齿轮传动机构
齿轮传动是一种啮合传动，如图2-7所示。
传动比：i=n2/n1= z1/z2
齿轮传动分类：如图2-8
1、两轴平行的齿轮机构。
2、两轴不平行的齿轮机构。
主要优点：
（1）传递运动可靠，瞬时传动比恒定；
（2）适用的载荷和速度范围大。
（3）使用效率高，寿命长，结构紧凑，外尺寸小；
（4）可传递空间任意配置的两轴之间的运动。
主要缺点：
（1）与螺旋传动、带传动相比，振动和噪声大，不可无级调速；
（2）传动轴之间距离不可过大；
（3）加工复杂，制造成本高。