第二章机械传动和液压传动.docx
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第二章机械传动和液压传动
第二章、机械传动和液压传动
前言:
传动装置的作用
分类:
机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动
第一节、机械传动
前言:
机械传动的作用-传递动力、改变速度和方向、改变运动形势
一、机械传动功率和机械效率
(一)、功和功率
1、功的公式:
W=FS=FScosx=Fvtcosx
功率公式:
单位时间内做工P=W/t=Fvcosx
功率公式启示:
功率一定时,速度和作用力之间的关系-反比例
2、特殊情况:
圆周运动
匀速圆周运动的线速度v=2ΠRn/60(=2ΠR/T)T=?
匀速圆周运动线速度特点:
大小恒定,方向不断发生变化,圆周运动线速度是大小和方向的结合
匀速圆周运动的转矩:
转矩即力矩=力*力臂,力臂:
由支点向力的方向所做垂线段的长度T=FR
将其带入功率公式可得转矩(扭矩)和转速之间的关系:
T=9550P/n(N.M)注意各变量所用单位:
功率为千瓦,转速为r/min
(二)、机械效率
1、课本公式2-6
2、不同传动方式的机械效率对比-课本54页最后
二、机器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。
螺纹主要参数:
旋向、头数、导程s,螺距p,S=kp
在普通螺旋机构中,位移与转速之间关系为:
L=nst
螺旋机构特点:
1、结构简单。
2、降速比大,可实现微调和降速传动。
3、省力,如千斤顶。
螺旋千斤顶,螺杆和套筒相配合升降重物,加大力矩可省力,利用自锁功能长期举起重物,但回程慢,承重能力受螺纹质量影响较大,使用前应估计好重量
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%。
以上所言一般是滑动螺旋传动
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。
(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。
两轴平行而且旋转方向相同的情况
2、交叉式传动。
两轴平行而且旋转方向相反的情况
3、半交叉式。
两轴不平行而且在空间交错的情况
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
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。
轮系的分类:
定轴轮系,周转轮系。
定轴轮系轮系转动时,各齿轮轴线的位置都是固定不变的。
(四)、链传动
组成:
主、从动链轮、链条。
如图2-13
功用:
传递运动和动力。
传动比i=n2/n1=z1/z2。
由上式得出:
链传动的传动比与和链轮齿数成反比。
与带传动、齿轮传动相比:
1、优点
(1)与带传动相比平均传动比准确,传动功率大,轮廓尺寸小。
(2)与齿轮传动相比,传动中心距大。
(3)能在低速重在、高温环境恶略条件下工作。
(4)效率高,最大可达0.99。
2、缺点
(1)不能保持恒定的瞬时传动比;
(2)链单位长度重量大,引起噪声。
急速反向性能差,不能由于高速。
(五)、蜗杆传动:
是一种特殊的螺旋传动,同时具有齿轮传动的特点
蜗杆传动机构是啮合传动,传递运动和动力。
传动如图2-14..\传动方式动画\弧面蜗杆传动动画.avi
主要参数:
蜗杆线数k、轴向模数、轴向压力角;蜗轮齿数z、端面模数、端面压力角;旋向。
传动比i=n2/n1=k/z
蜗杆蜗轮正确啮合条件:
蜗杆轴向模数、轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。
主要特点:
1、降速效果好。
2、传动平稳。
3、有自锁作用(在一定条件下)。
4、效率低。
一般为0.7~0.8,有自锁时0.5。
(六)、平面连杆机构
连杆机构是用铰链、滑道方式,将构件相互联接成的机构,用以实现运动变换和传递动力。
包括空间连杆机构和平面连杆机构
平面连杆机构中各构件都是杆状,所以统称为连杆机构。
或四杆机构。
如图2-16破碎机破碎机构为曲柄摇杆机构。
为方便起见,只画出能表达其运动特性的简图,称为机构运动简图。
如图2-17AB称为曲柄,CD称为摇杆,BC称为连杆,AD称为机架。
四杆机构分类:
曲柄摇杆机构;双曲柄机构;双摇杆机构。
应用:
如图2-18是牛头刨床进给机构简图。
是曲柄为主动件。
丝杠图:
图2-19缝纫机的驱动机构,是摇杆作主动件。
当摇杆无限长时,C点作直线运动,就演变成曲柄滑块机构,滑块移动范围是两倍曲柄长度。
(七)、凸轮机构
凸轮机构功用:
将凸轮的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动。
分类:
1、平板凸轮。
2、移动凸轮
3、圆柱凸轮
特点:
机构简单,紧凑;容易磨损,多用于传递动力不大的控制机构和调节机构。
(八)、间歇运动机构
间歇运动机构是将主动件连续的运动转变为运作—停止—动作的机构。
分类:
1、棘轮机构。
如图2-27O1A连续的旋转运动变成棘轮的间歇运动。
2、槽轮机构。
如图2-28拨盘1连续的转动变成槽轮的间歇运动。
应用如电影放映机。
第二节、液压传动
前言:
优点以及应用-高效率自动化或半自动机器中应用较多
一、液压传动工作原理
液压千斤顶视频
液压千斤顶视频2
液压传动是依靠液体介质的静压力来传递能量的液体传动,即它依靠密封容积的变化传递运动,依靠液体内部压力传递动力。
其本质是一种能量转换装置,它先将机械能转换为便于输送的液压能,随后又将液压能转换为机械能做功。
在液压传动中,只要控制油液的压力、流量和液流方向,便可控制液压设备动作所要求的推力(转矩)、速度(转速)和方向。
二、液压系统组成部分
磨床工作台液压传动原理-课本88页
液压传动系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成。
三、液压传动优缺点
优点
1、体积重量小,灵活
2、传动均匀平稳
3、操作控制方便
4、液压元件易于实现系列化、标准化、通用化、便于设计制造推广
缺点
1、液体泄漏:
使用前的检查是必要的,汽车的助力油,大型液压起重设备油压千斤顶
2、受温度制约,热胀冷缩,不适合高温高压下适用
3、元件制造精度要求高,系统工作中发生故障不易诊断
四、液压传动的基本参数3个
(一)、压力-注意压力压强定于与物理学中的区别
1、帕斯卡定律:
密闭容器内各点压强相等
2、压力等级分类
(二)、流量-单位时间内流过管道或液压缸某一截面的体积
1、公式:
Q=V/t
=AS/tA是活塞面积,S为活塞行程
=Av小写v为活塞移动速度
2、公式应用,例题5
(三)、功以及功率
W=FS=FQt/A=
P=W/t=FQ/A=Fv=pAQ/A=pQ注意单位换算
P=Qp/60(kw)功率单位千瓦,压力单位兆帕,流量L/min
五、液压泵
液压泵的基本原理见课本图2-38
液压泵主要参数
1、输出压力
2、液压泵排量和流量
排量指泵轴每旋转一周排出油液的体积,流量指单位时间内可以排出的液体体积,Qr=qn
3、机械效率、容积效率和总效率的关系
(一)、齿轮泵由于其结构简单、重量轻、制造容易、成本低、工作可靠、维修方便,已广泛应用在压力不高的液压系统中。
但齿轮泵漏油较多,轴承载荷大,使用在较高工作压力时,结构需采取一些措施。
(二)、叶片泵
单作用叶片泵:
一次吸油排油,变量泵,定子和转子的差量可调整
双作用叶片泵:
两次吸油排油,定量泵,定子和转子的形状以及结构
具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声小等优点,但也有结构较复杂,吸油条件苛刻,工作转速有一定限制,对油液污染比较敏感等缺点。
(三)、柱塞泵
1、径向柱塞泵变量泵,常见
2、轴向柱塞泵:
变量泵,轴向柱塞泵工作原理,变量轴向柱塞泵
具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点,但结构比较复杂。
六、液压马达和液压缸
1.液压马达是将液体的压力能转换为旋转机械能的装置。
高速液压马达有:
齿轮液压马达,叶片液压马达,轴向柱塞马达
低速液压马达有:
单作用连杆型径向柱塞马达。
多作用内曲线径向柱塞马达。
/
2.液压油缸:
将液体的压力能转换为直线运动或摆动的机械能。
液压缸根据其结构特点分为活塞式、柱塞式、伸缩式、摆动式四大类;按其作用分为单作用式和双作用式。
1.双杆活塞缸原理图;立体结构图
活塞两端都有一个杆伸出。
分为缸筒固定式和活塞固定式,缸筒固定式工作台移动范围等于活塞有效行程的三倍,占地面积大,因此仅适用于小型机器。
活塞固定式工作台移动范围等于活塞有效行程的两倍,占地面积小,因此适用于大中型设备。
2.单杆活塞缸:
原理结构
活塞一端有杆另一端没杆,活塞两端的有效面积不相等。
当压力油进入无杆腔时,活塞有效面积大,速度低,但推力大;当压力油进入有杆腔时,活塞有效面积小,速度高,但推力小。
差动单杆活塞缸:
无杆面进压力油推动活塞时,推力大但速度慢,若想增加速度,可采用差动型单杆活塞缸
广泛应用于纺织、冶金和化工等行业中
3.柱塞式液压缸:
只能在压力油作用下产生单向运动,他的回程需借外力作用。
(双向柱塞式液压缸),它要求的精度较高,所以加工较难。
七、液压控制阀
液压控制阀在液压系统中用来控制液流的压力、流量和方向。
可以分为以下三大类:
1.方向控制阀:
包括单向阀和换向阀两类。
请同学们记住单向控制阀和液控单向阀以及换向阀的符号。
(1)单向阀的作用:
只许油液往一个方向流动,不能反向流动,要求其正向液流通过时压力损失小,反向截止时,密封性能好。
(2)液压单向阀:
闭锁方向能控制的单向阀。
(3)换向阀的作用:
利用阀芯在阀体中做相对运动,使油路接通或切断而改变油流方向的阀。
手动换向阀手动三位四通阀液动换向阀机动换向阀电磁
2.压力控制阀:
常用的有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。
(1)溢流阀的作用:
溢出液压系统中的多余液压油,并使液压系统中的油液保持一定的压力,还可以用来防止系统过载,起安全保护作用。
(2)减压阀的作用:
用来减低液压系统中某一部分压力,使这一部分得到较低的稳定压力。
注意与溢流阀的区别。
广泛应用于各种夹紧系统和控制系统中,日常生活中的城市供水系统用的较多,直动式减压阀
3.流量控制阀:
是靠改变工作开口的大小和油液流过通道的长短来控制阀的流量,从而调节执行机构的运动速度。
它包括普通节流阀(不是溢流阀),调速阀等。
记住流量控制阀的职能符号。
4、液压操纵箱
众多液压
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- 第二 机械传动 液压 传动