結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的典型機構(gòu)

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第二章  結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的典型機構(gòu),本章主要介紹機械系統(tǒng)中常用的典型機構(gòu)。 ★重點內(nèi)容：離合器、換向裝置、變速裝置、操縱機構(gòu)、制動裝置 ▲難點內(nèi)容：操縱機構(gòu)、制動裝置,各種機械設(shè)備，盡管其結(jié)構(gòu)、特點、功用各不相同，但有一共同點，就是都要輸出必需的運動和動力。,因此，各種設(shè)備都是由：如開停裝置、換向裝置、變速裝置、操縱機構(gòu)等組成。,如果把這些裝置及機構(gòu)視為“積木塊”，則任何機械設(shè)備都可以看成是這些積木塊的不同組合及搭配。,本章將介紹一些常用典型機構(gòu)及裝置。,第一節(jié) ★離合器,一、概述,離合器的作用是使同軸線的兩軸、或軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪等，根據(jù)工作需要隨時接通或分離，以實現(xiàn)設(shè)備的啟停、變速、換向及過載保護。,離合器種類 ：,按其結(jié)構(gòu)、功能的不同,嚙合式離合器,摩擦式離合器,超越式離合器,安全離合器,,按其操作方式的不同 ：操縱式（機械、氣動、液壓、電磁操縱式）和自動離合器,大多數(shù)離合器已標準化、系列化，使用時可按需要選擇合適的類型、型號和尺寸,離合器工作原理,二、嚙合式離合器,工作原理：由兩個半離合器組成，利用兩個半離合器的齒爪相互嚙合傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為牙嵌式和齒輪式,,,圖a為牙嵌式離合器結(jié)構(gòu),與齒輪成為一體的半離合器1空套于軸4，其右端面有齒爪，可與半離合器2左端面的齒爪相嚙合,半離合器2用花鍵或滑鍵與軸4相連，利用撥叉可使之向左移動，進入結(jié)合狀態(tài)，從而帶動齒輪1與軸4同步旋轉(zhuǎn)；右移脫開齒爪，則齒輪空轉(zhuǎn)。,圖c、圖d為內(nèi)齒式離合器—— 一對齒數(shù)和模數(shù)相等的內(nèi)嚙合齒輪,外齒輪1用花鍵與軸連接，并可向右滑移與內(nèi)齒輪2的內(nèi)齒嚙合，將空套齒輪與軸連接、傳遞運動。齒輪1向左滑動時則脫開嚙合，斷開其運動聯(lián)系。,嚙合式離合器,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，接合后不會產(chǎn)生滑動，可傳遞較大扭矩且傳動比準確,缺點：但齒爪不易在運動中嚙合，一般只能在停轉(zhuǎn)或相對轉(zhuǎn)速較低時接合，故操作不便 。,應(yīng)用：用于要求保持嚴格運動關(guān)系，或速度較低的傳動鏈中。,三、摩擦式離合器,工作原理：利用相互壓緊的兩個摩擦元件接觸面之間的摩擦力傳遞運動和扭矩。,摩擦元件的結(jié)構(gòu)形式很多，有片式、錐式。其中片式又分為單片式與多片式兩種。,,結(jié)構(gòu)組成：由兩組形式不同的摩擦片和一個壓緊機構(gòu)組成,齒輪套筒2空套在軸1上，外摩擦片4[見圖c]的外徑上有三或四個均布凸齒，插在齒輪套筒2上相應(yīng)的軸向槽中，用其內(nèi)孔空套在花鍵軸1上。,內(nèi)摩擦片5的形狀如圖d所示，為外圓、內(nèi)花鍵孔，與花鍵軸配合，并可沿花鍵軸軸向滑動，其外徑略小于套筒2的內(nèi)徑,外摩擦片總是與齒輪2一起轉(zhuǎn)動，而內(nèi)摩擦片總與軸1一起轉(zhuǎn)動,工作原理：當壓緊機構(gòu)帶動壓緊套向左移動，將內(nèi)外摩擦片相互壓緊時，則軸1的運動靠摩擦片之間的摩擦力，通過外摩擦片傳給齒輪2，將運動接通。,因靠摩擦片之間的摩擦力傳遞扭矩，所以離合器傳遞扭矩的大小取決于壓緊塊的壓緊力、摩擦片間的摩擦系數(shù)、摩擦片的作用半徑以及摩擦面對數(shù)。,壓緊裝置由滑套9、鋼球8、壓緊套7及螺母套6組成,接通運動：操縱滑套9左移時，其左端內(nèi)錐面將通過鋼球使壓緊套7左移，并帶動螺母套6左移將內(nèi)外摩擦片壓緊 。,一般多片式摩擦離合器是人力通過操縱機構(gòu)，移動壓緊裝置，改變離合器的工作狀態(tài)的,有時為了實現(xiàn)遠程操縱或順序控制而采用液壓、氣動或電磁力驅(qū)動、壓緊摩擦片,液壓摩擦離合器工作原理：,內(nèi)外摩擦片的壓緊力由液壓缸的活塞2左移提供。當液壓油缸右腔接通低壓油路時，活塞在彈簧力作用下右移，松開內(nèi)外摩擦片,摩擦式離合器 優(yōu)點：,1、靠摩擦力傳遞運動和扭矩，過載時離合器接合面產(chǎn)生打滑，能避免損壞零件，起到安全保護作用,2、且摩擦片的接合及分離動作是逐步完成的，連續(xù)且平穩(wěn)，無沖擊，可以在運轉(zhuǎn)中進行,缺點：因摩擦片的打滑不能保證準確的傳動比，且傳遞的扭矩不可過大,傳遞大扭矩：要增大摩擦片的工作半徑，增加摩擦片數(shù)，因而具有較大的結(jié)構(gòu)尺寸,摩擦式離合器應(yīng)用：廣泛用于需要頻繁啟動、制動或速度大小及方向頻繁變換的傳動中。,摩擦式離合器,四、超越離合器,定義：屬于非外力操縱的離合器，應(yīng)用：在有快慢兩個動力源交替?zhèn)鲃拥妮S上，可以實現(xiàn)輸出軸快慢運動的自動轉(zhuǎn)換 。,解釋：即當有快慢兩種動力源同時輸入時，離合器可以不斷開慢速運動而自動接通快速運動，使其超越慢速運動；而當快速運動停止后，又自動恢復(fù)慢速運動,種類：常用的有滾柱式單向超越離合器，帶撥爪的單向超越離合器和雙向超越離合器等。,結(jié)構(gòu)組成：星形體4，帶外套m的齒輪2，滾柱3及彈簧銷7,滾柱式單向超越離合器,外套齒輪2空套在軸Ⅱ上，通過齒輪1輸入慢速運動；星形體4用鍵固定在軸Ⅱ上，由快速電機D通過齒輪6輸入快速運動。三個滾柱3分別在由星形體4和齒輪套m所形成的三個楔形空間內(nèi)，靠彈簧力與星形體4和齒輪套m接觸。,當僅有慢速運動由軸Ⅰ通過齒輪1傳至齒輪2（逆時針轉(zhuǎn)動）時，套m與滾柱3之間的摩擦力使?jié)L柱滾向楔縫窄處，將m與星形體楔成一體，帶動星形體逆時針轉(zhuǎn)動，并通過軸Ⅱ上的鍵將運動傳給軸Ⅱ。,工作原理：,工作原理：,當慢速運動沒有停止，又啟動了快速電機時，齒輪6通過齒輪5將逆時針方向快速運動傳給Ⅱ軸，使星形體逆時針方向快轉(zhuǎn)，滾柱3則反向滾動，壓縮彈簧，齒輪套m與星形體脫開，分別以各自不同轉(zhuǎn)速，互不干涉地同向旋轉(zhuǎn),工作原理：,當快速電機停止轉(zhuǎn)動時，彈簧銷將滾柱推向楔縫窄處，又將m與星形體4楔緊，慢速運動重新接通。,這種離合器只能自動轉(zhuǎn)換逆時針方向的快慢速運動，故稱單向超越離合器。,帶撥爪的單向超越離合器 可以自動轉(zhuǎn)換單一方向的慢速運動和雙向的快速運動,與單向超越離合器的區(qū)別： 齒輪5空套在軸上，其快速運動不直接傳給星形體4，而是經(jīng)齒輪5左側(cè)的三個伸入星形體楔縫中的撥爪傳動,帶撥爪的單向超越離合器工作原理：,齒輪5逆時針轉(zhuǎn)動時，由撥爪直接帶動星形體實現(xiàn)逆時針快轉(zhuǎn)，齒輪5順時針轉(zhuǎn)動時，撥爪n則通過滾柱3推星形體，實現(xiàn)順時針快轉(zhuǎn)。在這兩種情況下都可使?jié)L柱與齒輪套m脫開。,雙向超越離合器：能實現(xiàn)正反兩個方向的快慢速運動的自動轉(zhuǎn)換。其原理同帶撥爪的單向超載離合器一樣,超越離合器——正常工作,超越離合器——快速超越,五、安全離合器,作用：提供過載保護，即當機床過載或出現(xiàn)故障時能自動斷開運動而保護零件不受損壞，也是一種非外力操縱式離合器,工作原理： 半離合器5和6的相對端面為相吻合的螺旋齒面 5空套在軸上，6與 軸用花鍵連接,正常工作時，在彈簧7的彈力作用下，5、6的齒面緊密嚙合，成為一體，同步旋轉(zhuǎn)，傳遞運動,機床過載或出現(xiàn)故障時，半離合器6停轉(zhuǎn)，但整個傳動鏈帶動半離合器5仍在轉(zhuǎn)動,,兩螺旋齒面相對滑動，產(chǎn)生軸向分力,,當軸向分力超過彈簧的壓力時，右半離合器壓縮彈簧而向右移動，與左半離合器5脫開，運動聯(lián)系中斷，因而不會損壞其他零件,當過載消失或故障排除后，兩半離合器齒面間的軸向分力減小，右半離器被彈簧重新壓緊在左半離合器齒面上，二者一起傳動，運動聯(lián)系恢復(fù),牙嵌式安全離合器優(yōu)缺點： 結(jié)構(gòu)簡單，過載時齒面打滑發(fā)出響聲，可作為過載報警信號，但噪聲較大，且齒面易磨損。,鋼球式安全離合器,兩個半離合器的齒面用彈簧將鋼球頂在錐孔里相連接,優(yōu)缺點：動作反應(yīng)靈敏，作為安全離合器比牙嵌式可靠，過載時噪聲也小。但端面錐孔口磨損快，不宜用于傳遞重載荷。,第二節(jié)  ★變速傳動機構(gòu),,有級變速機構(gòu)：采用不同的方式改變主、從動兩軸間的傳動比進行變速，從而使主動軸的一種轉(zhuǎn)速變?yōu)閺膭虞S的幾種不同轉(zhuǎn)速,無級變速機構(gòu)：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求,一、幾種常見的有級變速傳動機構(gòu),1、塔輪變速傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點： 兩個塔形皮帶輪1、3各包括三個不同直徑的皮帶輪，皮帶輪1、3分別固定在主、從動軸Ⅰ和Ⅱ上。平皮帶2繞其上,工作原理：皮帶2可以在塔輪上移換三個不同位置，從而得到三種不同傳動比,,故當Ⅰ軸以一種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，Ⅱ軸可以得到三種不同轉(zhuǎn)速,塔輪變速傳動機構(gòu)的變速級數(shù)取決于不同直徑的帶輪的數(shù)目，一般為2級或3級。,優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動平衡，過載時能打滑，有過載保護作用。 缺點是尺寸大，變速時換移皮帶不夠方便,2、滑移齒輪變速傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：主動軸Ⅰ上固定了兩個或三個齒輪，相互保持一定間距。雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪塊以花鍵與從動軸Ⅱ相連,工作原理：移動滑移齒輪塊到不同的嚙合位置，可以實現(xiàn)不同齒輪副的嚙合而使Ⅱ軸得到2級或3級轉(zhuǎn)速,滑移齒輪塊結(jié)構(gòu)：                       整體式結(jié)構(gòu)                   拼裝式結(jié)構(gòu),整體式結(jié)構(gòu),環(huán)形槽bk是插齒或剃齒時的退刀槽,,b是撥叉槽，裝撥叉撥齒輪塊滑移,拼裝式結(jié)構(gòu)：一般用鍵將幾個單個齒輪拼裝在一起，用彈簧擋圈軸向定位,滑移齒輪塊上的齒輪數(shù)，最好不超過3，否則在滑移時會引起滑移齒輪與固定齒輪的齒頂相碰。,滑移齒輪變速傳動機構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比準確，變速傳動方便，傳動效率高，應(yīng)用廣泛。 缺點是不能在運動中變速。,3、離合器變速傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：由離合器和齒輪組成，固定在軸Ⅰ上的齒輪           分別與空套在軸Ⅱ上的齒輪         始終保持嚙合，但不能將軸Ⅰ的運動直接傳給Ⅱ,工作原理：只有當與軸Ⅱ花鍵連接的雙向離合器M（牙嵌式或摩擦式）左移或右移，與齒輪          接合時，才能將運動接通,離合器有左、右兩個嚙合位置，得到兩種不同傳動比 ，變速級數(shù)為2,,圖b是由兩個雙向離合器及六個空套齒輪組成,離合器M1和M2的嚙合位置有四種不同組合，有四種不同的傳動比,圖c為一種單回曲機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：從動軸Ⅱ和主動軸Ⅰ同軸線布置,工作原理：合上離合器M，將軸Ⅰ的運動直接傳給Ⅱ軸,脫開離合器M，經(jīng)                      嚙合將運動傳給軸Ⅱ,這種單回曲機構(gòu)也稱背輪機構(gòu)。背輪機構(gòu)有兩級傳動比,離合器變速傳動機構(gòu) 優(yōu)點:變速方便，利用摩擦離合器可以在運動中變速，易于實現(xiàn)自動化。變速時，齒輪不移動，故可采用斜齒輪使傳動平衡。在齒輪尺寸較大時，操縱離合器移動比操縱齒輪移動省力。 缺點:各對齒輪始終處于嚙合狀態(tài)，易磨損，傳動效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大。,4、掛輪變速傳動機構(gòu),圖a為一對掛輪變速傳動機構(gòu),工作原理：軸Ⅰ、軸Ⅱ上裝有一對可以拆卸更換的齒輪A（稱掛輪或交換齒輪、配換齒輪）和B，從設(shè)備備有的齒輪中挑選不同的齒數(shù)的兩個掛輪換裝在軸Ⅰ和軸Ⅱ上，就得到不同的傳動比,變速級數(shù)取決于備有齒輪中能相互嚙合且滿足中心距要求的齒輪副的對數(shù)。在齒數(shù)模數(shù)相同時，要求配換的各對掛輪的齒數(shù)和應(yīng)相等,圖c采用的是兩對掛輪,結(jié)構(gòu)特點：掛輪a和d分別裝在位置固定的軸Ⅰ和軸Ⅱ上，齒輪c和b用平鍵連在一起，空套在掛輪架上可以調(diào)整位置的中間軸5上,圖c采用的是兩對掛輪,工作原理：軸Ⅰ的運動由齒輪a和b嚙合傳入，c和b同步旋轉(zhuǎn)，并通過c和d嚙合傳給Ⅱ軸。,怎樣實現(xiàn)變速？,掛輪架7可以繞軸Ⅱ 擺動，調(diào)整一定角 度以保證c與d的嚙 合。調(diào)整好后，由 穿在弧形槽中的螺 釘6固定在機體上,a、b中心距改變時： 中間軸5用螺釘和墊片固定在掛輪架7的直槽中，可在直槽中上下移動，以保證a和b的嚙合,掛輪變速傳動機構(gòu) 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。由于用作主、從動輪的齒輪可以顛倒其位置，所以用較少的齒輪可獲得較多的變速級數(shù)。 缺點：變速麻煩，調(diào)整齒輪費時費力,應(yīng)用：主要用于不需要經(jīng)常變速的場合。 如加工齒輪的插齒機。,5、擺移齒輪變速傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：軸Ⅰ上固定地安裝著若干個模數(shù)相同、齒數(shù)不等的齒輪，稱為塔齒輪 。為了將軸Ⅰ的運動傳給軸Ⅱ，設(shè)置了一個中間齒輪4,齒輪4空套在銷軸3上，銷軸3固定在擺動架1上。擺動架可隨齒輪2、4軸向移動且繞軸Ⅱ擺動一定角度，以保證齒輪2能與塔齒輪5上每一個齒輪嚙合而得到若干不同傳動比。銷子6起固定和鎖緊作用,變速工作原理： 變速時先拔出定位銷6，轉(zhuǎn)動擺動架1使齒輪4與塔齒輪脫開嚙合，然后軸向移動擺動架至所需齒輪的嚙合位置，再將定位銷插入相應(yīng)的定位孔中即可。,6、拉鍵變速傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：一組塔齒輪固定在軸Ⅰ上，數(shù)目相等的另一級塔齒輪空套在軸Ⅱ上，兩組齒輪如終保持嚙合。軸Ⅱ內(nèi)孔裝有一拉鍵機構(gòu)。,工作原理：操縱手柄可驅(qū)動齒輪5帶動拉桿4左右移動，在彈簧1的作用下，將鍵壓入某一齒輪的鍵槽中，將該齒輪的運動傳給軸Ⅱ,在各空套齒輪之間有墊圈3彼此隔開，防止拉鍵2同時進入相鄰兩個空套齒輪的鍵槽中，也避免了轉(zhuǎn)速不同的相鄰齒輪間的相互摩擦。,擺移齒輪機構(gòu)和拉鍵機構(gòu)剛度較差，能傳遞的轉(zhuǎn)矩不大。,7、有級變速傳動系統(tǒng),常用的兩軸間的基本變速傳動機構(gòu)，除擺移齒輪機構(gòu)、拉鍵機構(gòu)和掛輪機構(gòu)外，一般只有2~4級傳動比，這對需要更多變速級數(shù)的系統(tǒng)來說，是遠遠不夠的,為此常將幾個基本變速機構(gòu)順序地串聯(lián)起來，組成一個有級變速傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的每一個基本變速傳動機構(gòu)稱為一個變速組。,圖a是由兩個滑移齒輪變速組組成的變速系統(tǒng),,一種轉(zhuǎn)速,六種轉(zhuǎn)速,圖d所示的傳動系統(tǒng)較為復(fù)雜,在軸Ⅰ和軸Ⅱ之間、軸Ⅱ和軸Ⅲ之間采用了兩個三聯(lián)滑移齒輪變速組，軸Ⅰ的一種轉(zhuǎn)速傳至軸Ⅲ可變?yōu)?種,運動傳至Ⅲ軸后，分兩條路線傳給主軸Ⅵ,,,,軸Ⅲ到軸Ⅵ之間的機構(gòu)看成是變速級數(shù)為2的變速組,軸Ⅰ到軸Ⅵ之間3×3×2＝18級轉(zhuǎn)速,一個變速傳動系統(tǒng)的變速級數(shù)等于各變速組變速級數(shù)的乘積 ！,二、無級變速傳動機構(gòu)——常用的機械式無級變速器,功能特征：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求,結(jié)構(gòu)特征:由變速傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)以及加壓裝置或輸出機構(gòu)三部分組成。,應(yīng)用:目前已成為一種基本的通用傳動形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、電工、起重運輸、礦山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗等各類機械，已開發(fā)有各種類型并已系列化生產(chǎn)。,1.機械無級變速器的特征和應(yīng)用,2.機械無級變速器的分類,(l)摩擦式無級變速器:利用主、從動元件(或通過中間元件)在接觸處產(chǎn)生的摩擦力進行傳動，并通過改變接觸處的工作半徑實現(xiàn)無級變速,(2)鏈式無級變速器  變速傳動機構(gòu)由主、從動鏈輪及鏈組成，利用鏈條左右兩側(cè)面與作為鏈輪的兩錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它們與鏈的接觸位置和工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速。,(3)帶式無級變速器  與鏈式變速器相似,(4)脈動式無級變速器  其工作原理與連桿機構(gòu)相同,3.摩擦式無級變速器,錐盤環(huán)盤式無級變速器基本型的結(jié)構(gòu)示意圖如下:,工作原理:由電動機驅(qū)動的主動錐盤1，通過接觸處的摩擦力，帶動從動環(huán)盤2傳遞運動和動力.環(huán)盤2通過凸輪軸套3與輸出軸的凸輪4嵌合在一起,摩擦力的產(chǎn)生:凸輪套3和凸輪4可根據(jù)輸出轉(zhuǎn)矩的變化相對轉(zhuǎn)動，使凸輪套軸向移動，以增加錐盤與環(huán)盤接觸處的壓緊力，產(chǎn)生足夠的摩擦力,變速原理:調(diào)速時，可以轉(zhuǎn)動調(diào)速齒輪7，通過齒輪齒條，帶動錐盤座6和錐盤1上下移動，從而改變其與環(huán)盤2的傳動接觸位置及工作半徑，實現(xiàn)所需的速度變化。,可以看出，摩擦式無級變速器基本上是由三部分組成:傳遞運動和動力的摩擦變速傳動機構(gòu)；保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置；實現(xiàn)變速的調(diào)速機構(gòu)。,(l)摩擦變速傳動機構(gòu),i.直接傳動式，即主、從動摩擦元件直接接觸傳動,ii.中間元件式，即主、從元件通過中間元件進行傳動,iii.行星傳動式，即中間元件為行星運動的傳動機構(gòu),具體見表2—2（p29）,(2)加壓裝置,用來產(chǎn)生摩擦傳動工作表面之間的壓緊力，該力的大小、變化直接關(guān)系到傳動的承載能力及其性能，因此加壓裝置也是無級變速器的基本組成部分,①彈簧加壓,通過彈簧彈力使主、從動摩擦元件工作表面彼此壓緊而產(chǎn)生壓緊力(如圖中的彈簧5),①彈簧加壓,優(yōu)點:結(jié)構(gòu)較簡單，便于布置，且能防止過載,缺點：傳動元件、軸承和軸始終處于最大壓力作用下，以致降低了傳動的效率和壽命,應(yīng)用：彈簧加壓裝置通常與和其他加壓裝置配合使用，由它來產(chǎn)生部分必要的壓緊力。,②端面凸輪加壓,凹凸相對應(yīng)的端面凸輪和凸輪槽分別安置在軸和軸套上,在變速器空載轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)的端面凸輪和凸輪槽完全嵌合在一起而成為一剛性聯(lián)軸器，使軸套和軸一起轉(zhuǎn)動,在負載工作時，凸輪和凸輪槽隨著負載的作用、變化彼此沿周向作相對轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致凸輪套產(chǎn)生軸向位移，從而使摩擦元件的工作表面壓緊并產(chǎn)生相應(yīng)的壓緊力。,③鋼球(柱)  V形槽加壓,結(jié)構(gòu)特點：在摩擦元件和傳動軸盤的端面圓周上各制成均布對應(yīng)的V形槽，每條槽內(nèi)各安置一個鋼球(柱),當空載時，摩擦元件與傳動軸盤兩者的V形槽處于對稱位置，鋼球(柱〉在其中[圖b]不產(chǎn)生壓力；而隨著負載的作用、變化，對應(yīng)的兩V形槽沿周向相對轉(zhuǎn)動并錯開，從而楔緊其間的鋼球(柱)而產(chǎn)生軸向壓力Qa[圖c]。,端面凸輪加壓與鋼球(柱)V形槽加壓兩種方式的作用原理基本相同，壓緊力是根據(jù)負載情況而變化的，所以稱為自動加壓式,由于其壓緊力不是恒定的，故可減少滑動，提高傳動效率和壽命，便于實現(xiàn)恒功率傳動,通常自動加壓式的端面凸輪加壓裝置或鋼球(柱)V形槽加壓裝置與彈簧加壓裝置配合應(yīng)用，由彈簧產(chǎn)生必要的預(yù)壓緊力。,(3)調(diào)速機構(gòu),摩擦式無級變速器是依靠改變兩摩擦元件間的接觸位置，從而使其工作半徑比值產(chǎn)生相應(yīng)變化來進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的,其接觸位置改變的運動方式有兩種,i：一元件相對另一元件沿接觸面移動,ii一元件相對另一元件(或幾個元件)沿接觸面轉(zhuǎn)動(或偏轉(zhuǎn)),摩擦式無級變速器一般是在運轉(zhuǎn)過程中進行調(diào)速，以免損傷摩擦元件。但也有的允許停車時調(diào)速,4.鏈式無級變速器,鏈式無級變速器是一種利用鏈輪和鋼質(zhì)撓性鏈條作為傳動元件來傳遞運動和動力的機械變速裝置。它屬于開發(fā)較早、應(yīng)用較多的一種通用型變速器。,鏈式無級變速器,,傳動機構(gòu),調(diào)速機構(gòu),鏈條張緊加壓機構(gòu),(1)傳動機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：每個鏈輪由兩個相對的錐盤1構(gòu)成,主、從動鏈輪的兩對錐盤通過花鍵或?qū)фI分別裝在相互平行的輸入軸和輸出軸2、5上,鏈條6張緊在由兩相對錐面形成的楔形夾槽內(nèi),(1)傳動機構(gòu),工作原理：工作狀況類似于帶傳動，在鏈條包繞在兩鏈輪的接觸區(qū)內(nèi)通過摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。,(2)調(diào)速機構(gòu),作用是使主、從動鏈輪的兩對錐盤各自作相向或相背的軸向移動，即一對錐盤張開而另一對錐盤合攏，這樣就使保持張緊的鏈條與兩鏈輪的接觸半徑(即工作半徑)分別變大或變小 ，實現(xiàn)無級變速 。,目前應(yīng)用最為廣泛的剪式杠桿調(diào)速機構(gòu),兩個等臂杠桿3通過鉸鏈固定在調(diào)節(jié)絲杠4上,轉(zhuǎn)動具有左右螺紋的調(diào)速絲杠7時，兩等臂杠桿分別繞鉸接點反向擺動，從而推動兩對錐盤等距張開或合攏,,鏈條與兩鏈輪的接觸半徑,(3)鏈條張緊加壓機構(gòu),與其他摩擦傳動一樣，在鏈式無級變速器中必須設(shè)有鏈條張緊加壓機構(gòu),常用的張緊加壓裝置,一種采用壓靴加壓方式 一種采用凸輪自動加壓方式,i.壓靴加壓方式,工作原理：彈簧1的壓力通過杠桿2和壓靴3直接作用在鏈條上，使鏈條張緊,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉， 缺點：基本屬于恒壓加載，壓緊力需要按照最大負載來設(shè)定，這樣不論處于何種工況下，傳動副和軸承等處始終處于最大壓力的作用，這對零件壽命和傳動效率十分不利。,ii.凸輪自動加壓方式,結(jié)構(gòu)特點：剪式杠桿調(diào)速機構(gòu)的輸入軸和輸出軸上分別加裝了端面加壓凸輪3和6,工作原理：變速器工作時，加壓凸輪3、6的端面上始終作用有來自滾輪的、與工作轉(zhuǎn)矩成正比的壓力。每一鏈輪的兩個錐盤上受到大小相等、方向相反的壓力,5.帶式無級變速器,(1)基本組成和工作原理,帶式無級變速器是機械無級變速器中應(yīng)用最廣的一種變速器,帶式無級變速器的基本結(jié)構(gòu)和傳動原理與帶傳動基本相同,結(jié)構(gòu)：,主動錐輪(主動帶輪)1,從動錐輪(從動帶輪）2,緊套在兩輪上的傳動帶3,調(diào)節(jié)速度的操縱機構(gòu),工作原理： 主動輪轉(zhuǎn)動時，利用張緊的帶-與錐輪之間的摩擦力，將運動和動力從主動輪傳遞到從動輪上，并可通過操縱機構(gòu)改變帶在錐形帶輪上的工作位置使主、從動錐輪的工作半徑能連續(xù)發(fā)生改變，從而實現(xiàn)無級變速,帶式無級變速器： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易進行無級變速，工作平穩(wěn)，能吸收振動和具有過載保護作用，傳動帶雖易磨損，但其更換方便，價格低廉。 缺點是外形尺寸較大，變速范圍相對較小。,(2)基本類型和調(diào)速方式,根據(jù)傳動帶的形狀不同分為平帶無級變速器和V帶無級變速器兩種類型。,①基本類型,平帶無級變速器：扁平的傳動帶，帶輪為圓錐狀,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，容易制造。缺點：調(diào)速范圍較小，傳遞功率不大，傳動裝置所占空間位置較大,應(yīng)用：用在變速范圍和功率均較小的場合，如紡織機械、印刷機械等傳動。,V帶無級變速器,普通V帶：一般帶傳動中采用的V帶，有標準V帶和窄型V帶。,寬V帶,寬V帶變速范圍大，傳遞功率較大，帶的撓曲性較好，因此是無級變速器中主要應(yīng)用的帶型。,塊帶：薄鋼帶上下加木塊或平帶上下加上木塊構(gòu)成,由木塊與帶輪的摩擦作用來傳動,塊帶制造容易，運轉(zhuǎn)可靠，但塊帶質(zhì)量較大，產(chǎn)生的離心力大，軸的轉(zhuǎn)速不能高，故塊帶應(yīng)用較少,②調(diào)速方式,平帶的無級變速器中，帶輪為圓錐狀，利用平帶沿帶輪的軸向移動來實現(xiàn)變速,V帶無級變速器（與鏈相似） 帶輪由圓錐盤組成，利用圓錐盤的軸向相對移動來改變V形槽的寬度，從而可使V帶工作于不同的工作直徑處，實現(xiàn)無級變速,調(diào)節(jié)中心距變速方式,變速帶輪 ：由夾緊傳動帶的兩對稱圓錐盤組成，其錐盤可作軸向移動，其上設(shè)有彈簧壓緊裝置,普通的固定工作直徑的帶輪,,,工作原理：改變兩帶輪的中心距，借助傳動帶的張緊力與彈簧的壓緊力，變速帶輪的可動錐盤作軸向移動，從而改變傳動帶在帶輪上的接觸位置及相應(yīng)的工作直徑，達到變速的目的。,結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟。但變速范圍小(通常變速比≤2.5),雙帶輪變速方式,兩個帶輪的帶輪槽寬度均可變化,裝有彈簧壓緊裝置的變速帶輪,,下帶輪為調(diào)速帶輪：調(diào)節(jié)機構(gòu)：右端的手輪和螺旋機構(gòu)，可調(diào)節(jié)帶輪兩錐盤間的距離,,工作原理： 調(diào)節(jié)調(diào)速帶輪的V帶槽寬度，利用傳動帶的張緊力和彈簧的壓緊力使變速帶輪的帶槽寬度作相應(yīng)的改變，由于中心距不變，使主、從動帶輪的工作直徑成反比例關(guān)系變化，由此可以獲得較大的變速范圍(3~8),優(yōu)點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 缺點：成本較高， 應(yīng)用：變速范圍較大，所以應(yīng)用較廣。,中間變速帶輪變速方式,主動帶輪：普通帶傳動中的固定帶輪,從動帶輪：普通帶傳動中的固定帶輪,中間變速帶輪裝置：變速帶輪具有兩個V形槽，帶輪外端的兩錐盤固定不動，中間是一個可軸向移動的雙錐面盤,變速帶輪一個V形槽中的傳動帶連接原動機的主動帶輪，另一個V形槽中的傳動帶連接工作機上的從動帶輪,調(diào)節(jié)雙錐面盤 軸向位置，借助于帶的張力改變變速帶輪上兩個V形槽的寬度，就可以實現(xiàn)無級變速，而且能獲得較大的變速范圍。,工作原理：,6.脈動式無級變速器,由傳動機構(gòu)、輸出機構(gòu)和調(diào)速機構(gòu)三個基本部分組成,傳動機構(gòu)：平面四桿機構(gòu),曲柄AB勻速轉(zhuǎn)動,,搖桿CD往復(fù)擺動,由幾何關(guān)系可推導(dǎo)出搖桿CD的擺角,,調(diào)速機構(gòu)：通過改變曲柄的長度來改變搖桿往復(fù)擺動的幅度,輸出機構(gòu)：超越離合器，將可調(diào)幅的搖桿擺動變?yōu)槊}動的單向轉(zhuǎn)動輸出。,變速器中只配置一組曲柄搖桿機構(gòu)(稱為單相)，則輸出軸將出現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動,且轉(zhuǎn)速是在零至最大轉(zhuǎn)速之間變化，極不平穩(wěn).,為了保證輸出軸獲得連續(xù)轉(zhuǎn)動并提高運動平穩(wěn)性，變速器必須由多組相互間有一定相位差的傳動機構(gòu)和超越離合器共同組合。,,多相結(jié)構(gòu)的變速器 。常用的是三相和四相結(jié)構(gòu),圖示出了配置有三相組合機構(gòu)的變速器的工作狀況。,只有各條曲線交點以上部分(圖中實線所示)的運動可以通過超越離合器過濾后作為輸出角速度傳遞到輸出軸，變速器實現(xiàn)了連續(xù)轉(zhuǎn)動 ，脈動輸出的均勻性得到了很大提高 。,7.機械無級變速器與其他無級變速傳動方式的比較       自學(xué)（教材p37）,第三節(jié)  ★ 換向機構(gòu),運動部件工作時，經(jīng)常需要改變運動方向，如軸的正、反轉(zhuǎn)，移動件的往返等。故在傳動鏈中應(yīng)設(shè)置換向機構(gòu),常用的換向機構(gòu)有機械、液壓和電氣式三種,一、皮帶換向機構(gòu),工作原理： 利用平皮帶和交叉皮帶，使空套在被動軸的兩個帶輪朝相反方向轉(zhuǎn)動，通過離合器選擇由哪種帶輪帶動被動軸，以改變運動方向,二、圓柱齒輪換向機構(gòu),通過改變嚙合齒輪的對數(shù)或次數(shù)來變換被動軸運動方向,圖示位置：主動軸I的運動經(jīng)                       到軸Ⅱ,轉(zhuǎn)動手柄2后，,,三、錐齒輪換向機構(gòu),被動軸Ⅱ上空套的兩個相背安裝的錐齒輪，同時與主動軸I上錐齒輪的相對兩側(cè)輪齒嚙合，故兩輪轉(zhuǎn)向相反,利用軸Ⅱ上的雙向離合器，選擇不同齒輪帶動軸Ⅱ?qū)崿F(xiàn)換向,滑移錐齒輪套，用滑鍵與軸相連。變向時滑移錐齒輪套向左移動，使之與主動軸上錐齒輪的右側(cè)輪齒嚙合，從而實現(xiàn)換向。,,第四節(jié)  制動器,一、制動器的功用、要求、分類和構(gòu)造,功用：在設(shè)備停車的過程中，由于各運動件的慣性大，摩擦阻力小，停車時間長。因此對經(jīng)常要求啟停的高速設(shè)備，為節(jié)省輔助時間，常裝有制動器 。,設(shè)備的制動機構(gòu)應(yīng)滿足以下基本要求：,(1)構(gòu)造簡單，尺寸小。為此制動器應(yīng)盡量裝在高速軸上。,(2)在可能條件下制動時間應(yīng)盡量短些.,(3)要保證使用安全。制動機構(gòu)與開停機構(gòu)必須互鎖,工作原理：利用摩擦力矩，使機件的動能轉(zhuǎn)化為熱能，使機件迅速停止運動。,1.閘帶式制動器,工作原理：操縱杠桿3，作用于閘帶2的松邊，操縱力P所產(chǎn)生的對閘輪切向拉力為T 。,右圖: 操縱杠桿3作用于閘帶的緊邊，若要求產(chǎn)生相同的制動力矩，則對閘輪的切向拉力T必須加大，所需要的操縱力P也增大，制動就不平穩(wěn),注意分析閘輪的轉(zhuǎn)動方向及閘帶的受力狀態(tài)，操縱杠桿應(yīng)作用于閘帶的松邊，使操縱力小且制動平穩(wěn)。,閘帶式制動器 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，操縱方便 缺點：制動時閘輪受到較大的單側(cè)壓力，對所在傳動軸有不良影響 應(yīng)用：故多用于中小型設(shè)備,2.閘瓦式制動器,工作原理：電動機軸上裝閘輪1，停車時電動機斷電，接通壓力油使活塞帶動閘瓦2壓緊閘輪使之制動；開車時，斷開壓力油，靠彈簧使活塞帶動閘瓦放松閘輪。,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)較簡單，操縱較方便，制動時間短 缺點：制動時閘輪也受到較大的單側(cè)壓力。,3.片式制動器,片式制動器與片式摩擦離合器相似： 區(qū)別:后者是將停止的從動件與正在運轉(zhuǎn)的運動件相接合； 前者則是將慣性運轉(zhuǎn)的運動件與靜止不動的固定件相接合,動片1與傳動軸Ⅲ靠花鍵相連接 定片2在固定套3上可軸向移動,工作原理：停車時，接通壓力油使活塞4向右移動，定片壓緊動片靠摩擦力矩使之制動；開車時斷開壓力油，靠彈簧5使活塞向左移開，放松定片。,二、制動器的位置,若要求電動機停止運轉(zhuǎn)后才能制動時，則制動器可安裝在傳動鏈中的任何傳動件上； 若電動機不停止運轉(zhuǎn)而進行制動時，則必須斷開運動執(zhí)行件與電動機的運動聯(lián)系，此時制動器只能安裝在被斷開的傳動鏈中的傳動件上。,為了結(jié)構(gòu)緊湊、制動平穩(wěn)，應(yīng)將制動器放在接近執(zhí)行件、且轉(zhuǎn)速較高、變速范圍較小的傳動件上,第五節(jié)  ★操縱機構(gòu),一、概述,1.操縱機構(gòu)的功用及要求,①控制各運動部件的啟動、停止、制動、變速和換向,②控制有關(guān)運動部件的運動分配和動作的執(zhí)行順序,③控制輔助運動，如送料、夾緊、快移、定位等,為降低工人的勞動強度，合理的操縱機構(gòu)應(yīng)滿足如下幾項基本要求,(1)操縱省力、輕便  操縱機構(gòu)的手柄或手輪應(yīng)轉(zhuǎn)動輕便、靈活,(2)操縱方便、便于記憶,(3)安全可靠  操縱機構(gòu)的布置，應(yīng)特別考慮操縱工人的安全,2.操縱機構(gòu)的組成,操縱件，如手輪、手柄、按鈕等。操縱件大部分已標準化，可根據(jù)需要選用,傳動件  將操縱件的運動或動作傳給執(zhí)行件的裝置,控制件  控制執(zhí)行件位移及運動軌跡的元件,執(zhí)行件  直接帶動被操縱件動作的零件，如撥叉、滑塊等,定位件  保證被操縱件的準確位置的零件，如鋼球、圓柱銷、推銷等,二、單獨變速操縱機構(gòu),1.擺動式操縱機構(gòu),按執(zhí)行件撥動被操縱件的方式又可分為擺動式和移動式兩種類型,手柄4與轉(zhuǎn)軸5用銷子固定并一起轉(zhuǎn)動，通過鍵使擺桿3及在齒輪1的環(huán)形槽中的滑塊2擺動， 從而推動齒輪軸向移動.,擺桿擺動時，端部移動軌跡是以R為半徑的圓弧,通過滑塊施加在齒輪環(huán)形槽上的操縱力的作用點對齒輪軸線產(chǎn)生偏斜,偏移量,a=R一H,偏移量過大，則操縱費力，甚至使滑塊脫離齒輪環(huán)形槽而失去操縱作用。故設(shè)計時應(yīng)力求減小a值。,2.單邊撥動不自鎖的條件,為了使滑移齒輪能順利移動,撥動力F必須克服滑移齒輪與軸間的摩擦阻力,B——滑移齒輪長度,A——滑移齒輪中心到撥叉撥動部位的徑向距離,聯(lián)立兩方程,附加正壓力 N:在接觸長度一半上按三角形分布,代入f值后，可知,,會發(fā)生自鎖,因此設(shè)計時應(yīng)保證使A滿足下列條件,,,即,3.移動式操縱機構(gòu),手柄5經(jīng)軸6、齒扇4、齒條3,使帶導(dǎo)向孔的撥叉1在導(dǎo)向桿2上移動來控制滑移齒輪,實現(xiàn)變速,用于操縱行程較大的滑移齒輪,縱橫向進給操縱機構(gòu),三、集中變速操縱機構(gòu),凸輪集中變速操縱機構(gòu)：是一個具有九級轉(zhuǎn)速的傳動系統(tǒng)  ，軸Ⅱ和軸Ⅲ上的兩個三聯(lián)滑移齒輪A和B ,由一個平面凸輪上的一條(也可以是兩條)曲線槽同時控制,轉(zhuǎn)動凸輪時,從動件a、b,受凸輪曲線槽的限制,通過杠桿M、N,使滑移齒輪移動,凸輪集中變速操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖,兩個三聯(lián)滑移齒輪1和3由圓盤凸輪7的一條曲線槽控制,轉(zhuǎn)動手輪9，通過軸10上的平鍵帶動凸輪盤7轉(zhuǎn)動，又通過滾子8，帶動杠桿13、11、軸12、杠桿5及滑塊4擺動，使滑移齒輪3沿軸向滑動；,同時又使?jié)L子6帶動杠桿14、15和撥叉2擺動，使滑移齒輪1沿軸向移動，進行變速。,機械式離合器操縱機構(gòu),