机械传动效率表
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第一章常用机构 一、零件、构件、部件 零件，是指机器中每一个最基本的制造单元体。 在机器中，由一个或几个零件所构成的运动单元体，称为构件。 部件，指机器中由若干零件所组成的装配单元体。 二、机器、机构、机械 机器具有以下特征： （一）它是由许多构件经人工组合而成的； （二）构件之间具有确定的相对运动； （三）用来代替人的劳动去转换产生机械能或完成有用的机械功。 具有机器前两个特征的多构件组合体，称为机构。 机器和机构一般总称为机械。 三、运动副 使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。 四、铰链四杆机构 由四个构件相互用铰销联接而成的机构，这种机构称为铰链四杆机构。 四杆机构的基本型式有以下三种： （一）曲柄摇杆机构 两个特点：具有急回特性，存在死点位置。 （二）双曲柄机构 （三）双摇杆机构 铰链四杆机构基本形式的判别： ａ＋ｄ≤ｂ＋ｃａ＋ｄ＞ｂ双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构 最短杆固定与最短杆相邻的杆固 定 与最短杆相对的杆固 定 任意杆固定 注：ａ—最短杆长度；ｄ—最长杆长度；ｂ、ｃ—其余两杆长度。 五、曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块及机架组成的另一种平面连杆机构。 六、凸轮机构 （一）按凸轮的形状分：盘形凸轮机构，移动凸轮机构，圆柱凸轮机构。 （二）按从动杆的型式分：尖顶从动杆凸轮机构，滚子从动杆凸轮机构，平底从动杆凸轮机构。 七、螺旋机构 螺旋机构的基本工作特性是将回转运动变为直线移动。 螺纹的导程和升角：螺纹的导程Ｌ与螺距Ｐ及线数ｎ的关系是 L = nＰ 根据从动件运动状况的不同，螺旋机构有单速式、差速式和增速式三种基本型式。
液压与气压传动的优缺 点精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
液压与气压传动的优缺点 1、液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点： (1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。 (2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。 (3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。 (4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。 (5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。 (6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。 (7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压传动的缺点是： (1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。 (2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。 (3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。
题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器, 第一级斜齿轮的螺旋角 1 β的旋 向已给出。 （1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向, 并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。 （2）若已知第一级齿轮的参数为:Z 1 =19,Z 2 =85,m n =5mm,0 20 = n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=,n 1 =275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。 解答: 1．各力方向：见题解10-6图。 2．各力的大小：m N 045 . 217 m N 275 25 .6 9550 9550 1 1 1 ? = ? ? = ? =n P T 148 . 11 , 9811 .0 265 2 ) 85 19 ( 5 2 ) ( cos2 1 1= = ? + ? = + =β β a z z n m ； mm 83 . 96 cos 1 1 = =β z n m d； N 883 tan , N 1663 cos tan , N 4483 2000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = = = = = =β β α t a t r t F F n F F d T F ； 题10-7图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力 抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向 力及圆周力的方向。 解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。 题解 题
↓ 题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。（建议两轮材料都选用硬齿面） 解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度 解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。 1. 选材料 大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图 11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ 2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计 （1）确定FP σ 按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F ST S Y ；齿轮的循环次数： 8111038.41000017306060?=???==at n N ,取11=N Y ,则: 538MPa MPa 16 .124301m in lim 1=??== N F ST F FP Y S Y σσ （2）计算小齿轮的名义转矩T 1
机械设计-机械传动部分习题答案 一、填空： 1、齿轮齿面失效形式有 齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形； 2、斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互 平行 。直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的位置相互 垂直 。 3、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 模数相等、压力角相等 。 4、标准齿轮不发生根切的最小齿数为 17 。 5、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为___弹性滑动____。 6、带传动的型号是根据 计算功率和小带轮转速 选定的。 7、闭式软齿面齿轮传动一般按 齿面接触疲劳 强度进行设计计算，确定的参数是 分度圆直 径 ；闭式硬齿面齿轮传动一般按 齿根弯曲 强度进行设计计算，确定的参数是 模数 。 8、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是 重合度大于1。 9、渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、 模数、压力角 、齿顶高系数和顶隙系数。 10、我国规定齿轮标准压力角为 20 度；模数的单位是 mm 。 11、在相同张紧力条件下，V 带传动的承载能力比平带传动的承载能力 大 。 12、普通V 带传动的主要失效形式有：带在 小带轮 上打滑和带发生 疲劳断裂 破坏。 13、V 带传动工作时，传动带受有拉 应力、离心应力和 弯曲 应力、三种应力叠加后，最大应力发生在紧边绕入小带轮 处。 14当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大值，而带传动的最大有效拉力决定于包角、摩擦因数、张紧力和带速四个因素。 15. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而增大，随包角的增大而增大，随摩擦因数的增大而增大，随带速的增加而减小。 16. 带内产生的瞬时最大应力由紧边拉应力和小带轮处弯曲应力两种应力组成。 17. 在正常情况下，弹性滑动只发生在带离开主、从动轮时的那一部分接触弧上。 18. 在设计V 带传动时，为了提高V 带的寿命，宜选取较大的小带轮直径。 19. 常见的带传动的张紧装置有定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置等几种。 20. 在带传动中，弹性滑动是不可避免的，打滑是可以避免的。 21. 带传动工作时，若主动轮的圆周速度为1v ，从动轮的圆周速度为2v ，带的线速度为v ，则它们的关系为1v v ，2v v 。 22. V 带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦力工作的。V 带的工作面是两侧面。 23. 当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，张紧轮一般应放在 松边 的内侧，这样可以使带只受单向弯曲。为避免过分影响小带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近大带轮。 24. V 带传动比不恒定主要是由于存在弹性滑动。 25. V 带传动限制带速v ＜25～30m ／s 的目的是为了避免v 过大，使离心力过大，而v 过小，使受力增大，造成带根数过多；限制带在小带轮上的包角 1＞120°的目的是 增大摩擦力，提高承载能力 。 26. 为了使V 带与带轮轮槽更好地接触，轮槽楔角应 小 于带截面的楔角，随着带轮直径减小，角度的差值越 大 。 27. 在传动比不变的条件下，V 带传动的中心距增大，则小轮的包角 增大 ，因而承载能力 可提高。
1、齿轮传动 分类：平面齿轮传动、空间齿轮传动。 优点：适用的圆周速度和功率范围广；传动比准确、稳定、效率高。；工作可靠性高、寿命长。；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动 缺点：要求较高的制造和安装精度、成本较高。；不适宜远距离两轴之间的传动。渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有齿顶圆；齿根圆；分度圆；摸数；压力角等。 2、涡轮涡杆传动 适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。 优点：传动比大。；结构尺寸紧凑。 缺点：轴向力大、易发热、效率低。；只能单向传动。 涡轮涡杆传动的主要参数有：模数；压力角；蜗轮分度圆；蜗杆分度圆；导程；蜗轮齿数；蜗杆头数；传动比等。 3、带传动 包括主动轮、从动轮；环形带 1）用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动，中心距和包角的概念。 2）带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。 3）应用时重点是：传动比的计算；带的应力分析计算；单根V带的许用功率。 优点：适用于两轴中心距较大的传动；、带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；过载时打滑防止损坏其他零部件；结构简单、成本低廉。 缺点：传动的外廓尺寸较大；、需张紧装置；由于打滑，不能保证固定不变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。 4、链传动 包括主动链、从动链；环形链条。 链传动与齿轮传动相比，其主要特点：制造和安装精度要求较低；中心距较大时，其传动结构简单；瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。 5、轮系 1）轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。 2）轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。 3）在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。
各种减速机的优缺点以及发展趋势 概要：论述各种减速机的优缺点以及发展趋势 减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。减速机的作用主要有： 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。 减速机的工作原理 减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机，内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 减速机的种类 减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的减速机分类： 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下： ①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 ②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。
机械传动性能综合实验报告 姓名： 学号： 班级： 任课老师：
(特别提示：本报告第一、二、三部分来自试验指导书，稍有更改。) 一、实验目的 1.了解机械传动系统效率测试的工程试验手段和常用的机械效率测试设备， 掌握典型机械传动系统的效率范围，分析传动系统效率损失的原因； 2.通过对典型机械传动系统及其组合的性能测试，加深对机械传动系统性能 的认识以及对机械传动合理布置的基本原则的理解； 3.通过对实验方案的设计、组装和性能测试等训练环节，掌握计算机辅助实 验测试方法, 培养学生创新设计与实践能力。 二、实验原理及设备 1、实验原理： 机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图1所示。通过对转矩和转速的测量，利用转矩、转速与功率的数学关系间接导出功率数值，并通过对电机和负载的相应控制观察分析转速、转矩、功率的相应变化趋势，同时通过对减速器的输入功率和输出功率的测量分析，得出减速器的效率及其随不同情况的变化所呈现的变化趋势。 2、实验设备： 机械传动性能综合测试实验台采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的结构布局如图2所示。 图2(a) 实验台外观图
1-变频调速电机 2-联轴器 3-转矩转速传感器 4-试件 5-加载与制动装置 6-工控机 7-电器控制柜 8-台座实验设备包括机械传动综合效率实验台（包括台座、变频调速器、机柜、电控箱）、蜗轮蜗杆减速器、齿轮减速器、三相异步电动机、同步带传动装置、滚子链传动装置、V带传动装置、磁粉制动器、ZJ转矩转速传感器、计算机及打印机、其他零配件。典型实验装置包括齿轮减速传动装置、蜗轮蜗杆减速传动装置、V带+齿轮减速传动装置、齿轮减速+滚子链传动装置、同步带减速传动装置、V带减速传动装置、V带+同步带减速传动装置。实验装置由动力部分、测试部分、加载部分和被测部分等组成。各部分的性能参数如下： 1、动力部分 1)YP-50-0.55三相感应变频电机：额定功率0.55KW；同步转速 1500r/min；输入电压380V。 2)LS600-4001变频器：输入规格 AC 3PH 380-460V 50/60HZ；输出规格 AC 0－240V 1.7KVA 4.5A；变频范围 2～200 HZ。 2、测试部分 1)ZJ10型转矩转速传感器：额定转矩 10N.m；转速范围 0～6000r/min； 2)ZJ50型转矩转速传感器：额定转矩 50N.m；转速范围 0～5000r/min； 3)TC-1转矩转速测试卡：扭矩测试精度±0.2%FS；转速测量精度± 0.1%； 4)PC-400数据采集控制卡。 3、被测部分 1)三角带传动： 带轮基准直径 D1=70mm D2=115mm O型带L内=900mm； 带轮基准直径 D1=76mm D2=145mm O型带L内=900mm； 带轮基准直径 D1=70mm D2=88mm O型带L内=630mm。 2)链传动：链轮 Z1=17 Z2=25 滚子链 08A－1×71 滚子链 08A－1×53 滚子链 08A－1×66。
一、机械传动 1、齿轮传动 分类：平面齿轮传动、空间齿轮传动。 特点 优点——适用的圆周速度和功率范围广；传动比准确、稳定、效率高；工作可靠性高、寿命长；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。缺点——要求较高的制造和安装精度、成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。 渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有齿顶圆、齿根圆、分度圆、摸数、压力角等。 2、蜗轮蜗杆传动 适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。 特点 优点——传动比大。；结构尺寸紧凑。 缺点——轴向力大、易发热、效率低；只能单向传动。 涡轮涡杆传动的主要参数有：模数、压力角、蜗轮分度圆、蜗杆分度圆、导程、蜗轮齿数、蜗杆头数、传动比等。 3、皮带传动 包括主动轮、从动轮、环形带。 1）用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动，中心距和包角的概念。
2）带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。 3）应用时重点是：传动比的计算、带的应力分析计算、单根V带的许用功率。带传动的特点 优点——适用于两轴中心距较大的传动；带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；过载时打滑防止损坏其他零部件；结构简单、成本低廉。 缺点——传动的外廓尺寸较大；需张紧装置；由于打滑，不能保证固定不变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。 4、皮带传动 包括主动链、从动链、环形链条。 链传动与齿轮传动相比，其主要特点： 制造和安装精度要求较低； 中心距较大时，其传动结构简单； 瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。 5、轮系传动 1）轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。 2）轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。 3）在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。
第一章机械传动基础知识 第一节基本概念 一、常用的传动方式 人类为了适应生活和生产上的需要，创造出各种各样的机器来代替或减轻人的劳动。例如汽车、洗衣机以及各种机床。在机器中，通常工作部分的转速（或速度）不等于动力部分的转速（或速度），运动形式往往也不同。通常，将机器中动力部分的动力和运动按预定的要求传递到工作部分的中间环节，称为传动。 传动可以通过机、电、液等形式来实现。在现代工业中，根据传动的原理不同，主要应用着机械传动、液压传动、气压传动和电传动等四种传动方式。每种不同的传动形式都是通过一定的介质来传递能量和运动的，而由于传递介质的不同，形成了不同的传动特点，以及不同的适用范围。 1．机械传动 机械传动是利用带轮、齿轮、链轮、轴、蜗杆与蜗轮、螺母与螺杆等机械零件作为介质来进行功率和运动的传递，即采用带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和螺旋传动等装置来进行功率和运动的传递。机械传动是最常见的传动方式，它具有传动准确可靠、操纵简单、容易掌握、受环境影响小等优点，但也存在传动装置笨重、效率低、远距离布置和操纵困难、安装位置自由度小等缺点。 2．液压传动 液压传动是采用液压元件，利用处于密封容积内的液体（油或水）作为工作介质，以其压力进行功率和运动的传递。液压传动由于自身所具有的特点，在现代工业中得到广泛的应用。 3．气压传动 气压传动是采用气动元件，利用压缩空气作为工作介质，以其压力进行运动和功率的传递。气压传动近年来在国内外都得到很快发展，这是因为它不仅可以实现单机自动化，而且可以控制流水线和自动线的生产过程，是实现自动控制的一种重要方法。 4．电传动 电传动是采用电力设备和电气元件，利用调整其电参数（电压、电流和电阻），来实现运动或改变运动速度。如收录机中拖动磁带的小电机，机床电气控制装置，直流电机，变频电机等。 以上四种传动方式在现代传动装置中，充分发挥着各自的特点和作用。下面将着重介绍一些常见的机械传动形式：带传动、链传动、齿轮传动和螺旋传动。 二、机械传动在机器中的应用 我们以图1-1所示牛头刨床的传动简图为例，来说明机械传动在机器中的作用。由图可知，牛头刨床由床身、滑枕、刨刀、工作台、齿轮、带轮、带、导杆、滑块等组成。电动机是刨床的动力来源，安装在床身上。刨刀和工作台是直接完成切削任务的工作部分。要将动力部分的动力和运动传到工作部分，
机械传动性能综合测试实验指导书 一、实验目的 1.了解机械传动效率测试的工程试验方法及常用测试设备及其精度； 2. 分析传动系统效率损失的主要原因，掌握常用传动系统的特点及其效率范围； 3. .认识智能化机械设计综合实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, 培养进行设计性实验与创新性实验的能力。 二、实验原理及设备 .本实验台采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。 机械设计综合实验台的工作原理如图1所示。 图1 实验台的工作原理 机械设计综合实验台各硬件组成部件的结构布局如图2所示。 1-变频调速电机2-联轴器3-转矩转速传感器4-试件 5-加载与制动装置6-工控机7-变频器8电器控制柜9-台座
实验台组成部件的主要技术参数如表1所示。 机械设计综合实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机程控起停，转速程控调节，负载程控调节，用扭矩测量卡替代扭矩测量仪，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果。其控制系统主界面如图2所示，软件操作指南见附件二。 图2 实验台控制系统主界面 运用“机械设计综合实验台”能完成多类实验项目（表2），可根据专业特点和实验教学改革需要指定，也可以让学生自主选择设计实验类型与实验内容。 表2
线的测试, 来分析机械传动的性能特点； 实验利用实验台的自动控制测试技术，能自动测试出机械传动的性能参数, 如转速n (r/min)、扭矩T (N.m)、功率P (K.w)。并按照以下关系自动绘制参数曲线： 传功比i=n1/n2 扭矩T=9550 P/n (Nm) 传功效率η=P2/P1= T2 n2/ T1n1 四、实验步骤
机械传动系统设计实例 设计题目：V带——单级斜齿圆柱齿轮传动设计。 某带式输送机的驱动卷筒采用如图14-5所示的传动方案。已知输送物料为原煤，输送机室内工作，单向输送、运转平稳。两班制工作，每年工作300天，使用期限8年，大修期3年。环境有灰尘，电源为三相交流，电压380V。驱动卷筒直径350mm，卷筒效率0.96。输送带拉力5kN，速度2.5m/s，速度允差±5%。传动尺寸无严格限制，中小批量生产。 该带式输送机传动系统的设计计算如下：
例9-1试设计某带式输送机传动系统的V 带传动，已知三相异步电动机的额定功率P ed =15 KW, 转速n Ⅰ=970 r/min ，传动比i =2.1，两班制工作。 [解] （1） 选择普通V 带型号 由表9-5查得K A =1.2 ，由式 (9-10) 得P c =K A P ed =1.2×15=18 KW ，由图9-7 选用B 型V 带。 （2）确定带轮基准直径d 1和d 2 由表9-2取d 1=200mm, 由式 (9-6)得 ()6.41102.012001.2)1(/)1(12112=-??=-=-=εεid n d n d mm ， 由表9-2取d 2=425mm 。 （3）验算带速 由式 (9-12)得 11π970200π 10.16100060100060 n d v ??= ==?? m/s ， 介于5～25 m/s 范围内，合适。 （4）确定带长和中心距a 由式(9-13)得
)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+， )425200(2)425200(7.00+≤≤+a ， 所以有12505.4370≤≤a 。初定中心距a 0=800 mm ， 由式(9-14)得带长 2 122 1004)()(2 2a d d d d a L -+++=π， 2 (425200)2800(200425)2597.62 4800 π -=?+ ++ =?mm 。 由表9-2选用L d =2500 mm ，由式(9-15)得实际中心距 2.7512/)6.25972500(8002/)(00=-+=-+=L L a a d mm 。 （5）验算小带轮上的包角1α 由式(9-16)得 012013.57180?--=a d d α 000042520018057.3162.84120,751.2 -=-?=> 合适。 （6）确定带的根数z 由式(9-17)得 00l α ()c P z P P K K = +?， 由表9-4查得P 0 = 3.77kW,由表9-6查得ΔP 0 =0.3kW;由表9-7查得K a =0.96; 由表9-2查得K L =1.03， 47.403 .196.0)3.077.3(18 =??+= z ， 取5根。 （7）计算轴上的压力F 0 由表9-1查得q =0.17kg/m,故由式(9-18)得初拉力F 0 2c 0α 500 2.5 (1)P F qv zv K = -+
机械传动优缺点应用领域 优点： 1）传动比较准确，适用于定比传动； 2）实现回转运动的结构简单，并能传递较大的扭矩； 3）故障容易发现，便于维修。 缺点： 一般情况下不太稳定；制造精度不高时，振动和噪声较大；实现无级变速的结构复杂，成本高。 应用领域： 广泛用于减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、滑轨等领域 分类说明： 1.齿轮传动 优点： 1）能保证传动比稳定不变。2）能传递很大的动力。3) 结构紧凑、效率高。 缺点 1）制造和安装的精度要求较高。 2）当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重 应用领域: 常规机械、汽车变速传动系统、精密机械等 2.皮带传动 皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。
皮带传动分为平皮带传动和三角皮带传动。 优点： 1）可用于两轴中心距离较大的传动。 2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小。 3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4 )结构简单、维护方便。 缺点 1）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 2）外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。 应用领域： 要把动力从原动机传递到距离较远的工作机的场合如打米机、水泵等 (a)开口式传动；(b)交叉式传动；（c）半交叉式传动；（d）复式传动 3．链传动 优点： 1）能保证较精确的传动比（和皮带传动相比较） 2）可以在两轴中心距较远的情况下传递动力（与齿轮传动相比） 缺点： 1）只能用于平行轴间传动 2）链条磨损后，链节变长，容易产生脱链现象。 应用领域： 在两轴距较远而速比又要正确时，可采用链传动，传动速度不高时可代替齿轮传动
齿轮传动效率测定与分 析 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
实验2 齿轮传动效率测定与分析 实验目的 1.了解机械传动效率的测定原理，掌握用扭矩仪测定传动效率的方法； 2.测定齿轮传动的传递功率和传动效率； 3.了解封闭加载原理。 实验设备和工具 1.齿轮传动效率试验台； 2.测力计； 3.数据处理与分析软件； 4.计算机、打印机。 实验原理和方法 1. 齿轮传动的效率及其测定方法 齿轮传动的功率损失主要在于：(1)啮合面的摩擦损失；(2)轮齿搅动润滑油时的油阻损失；(3)轮轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失。齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。对于采用滚动轴承支承的齿轮传动，满负荷时计入上述损失后，平均效率如表所示。 表齿轮传动的平均效率
测定效率的方式主要有两种：开放功率流式与封闭功率流式。前者借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。其优点是与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便；缺点是动力消耗大，对于需作较长时间试验的场合（如疲劳试验），消耗能力尤其严重。而后者采用输出功率反馈给输入的方式，电源只供给齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大减小功耗，因此这种实验方案采用较多。 2. 封闭式试验台加载原理 图表示一个加载系统，电机功率通过联轴器1传到齿轮2，带动齿轮3及同一轴上的齿轮6，齿轮6再带动齿轮5。齿轮5的轴与齿轮2的轴之间以一只特殊联轴器和加载器相联接。 设齿轮齿数6532,z z z z ==，齿轮5的转速为5n (r/min)、扭矩为)m N (5?M ，则齿轮5处的功率为 )kW ( 9550 555n M N = 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为 )kW ( 9550/5 551η η?==n M N N 式中η为传动系统的效率。 而当封闭加载时，在5M 不变的情况下，齿轮2、3、6、5形成的封闭系统的内力产生封闭力矩4M )m N (?，其封闭功率为 )kW ( 9550 444n M N = 该功率不需全部由电机提供，此时电机提供的功率仅为 )kW ( /441 N N N -='η 由此可见，11 N N <<'，若%95≈η，则封闭式加载的功率消耗仅为开放式加载功率的1/20。
机械传动件的设计计算 3.1 传动链条的设计选用 已知传动链条1700/3056/1/mm s m s =<，速度较低所以选择片式关节链，此处安全系数选定为6=n ，则所选链条的计算载荷为： 60000610000max =?=≥n S S p N (3-1) 根据计算所得的链条承重60000N ,选LH1634，公称节距25.4P =,链条的板数组合43?，链条的极限载荷129KN ，链条的链板厚4.09mm ，链条的链板孔径 9.56mm ，链条销轴直径为9.54 mm , 链条通过的高度24.38mm ，链板的高度为24.13mm ，每米的重量为3.8/kg m 。 端的接头： 34.88=b 85.209=b 13.612=b 42.12=t P 56.91=d 7.124=h 7.12=r 节数： 55.904.252300==n ，取91=n 。 链条的总长： 4.23114.2591=?==np L mm ， (3-2) 链条的质量： 78332.88.33114.2=?=m kg 。 3.2 槽轮设计 槽轮的直径计算： 1274.25551=?=?=p D mm, 轮缘间宽计算： 448.3576.3305.1=?=b mm, 轮缘直径的计算： 92.16054.938.241272112=++=++=d h D D mm,
式中：p —链条的公称节距； 1h —链条的通过高度； 2d —链条的销轴直径； 最终设计所得的槽轮的轮缘厚度确定为100mm ，槽轮的内孔设计直径100mm ，槽轮的内孔与所配合使用的轴承配合方式为过盈。 图3-1 槽轮 3.3 槽轮的座与轴设计计算 槽轮的座孔与轴两者相互配合，所以直径尺寸相同。槽轮轴的材料选为45#。通过 a P S F 610100/?==σ，2R S π= 计算确定轴的半径为：R=0.01596m ，确定槽轮轴直径为32mm 。 图3-2 槽轮座
机械传动基础知识 机器的种类很多。它们的外形、结构和用途各不相同，有其个性，也有其共性。我们将机器 认真研究分析以后，可以看岀，有些机器是可以将其他形式的能转变为机械能的，如电动机、汽油机、蒸汽轮机，这类机器叫做原动机；有些机器是需要原动机带动才能运转工作的，如车床、 打米机、水泵，这类机器叫做工作机。把运动从原动机传递到工作机，把运动从机器的这部分机 件传递到那一部分机件叫做传动。传动的方式很多，有机械传动，也有液压、气压传动以及电气 传动。这里只介绍最简单、最常用的机械传动知识。 （1 ）皮带传动 如果要把运动从原动机（如电动机）传递到距离较远的工作机（如打米机、水泵），最简单 最常用的方法，就是采用皮带传动。 图6-21是几种常见的皮带传动方式。它是依靠皮带与皮带轮之间的摩擦来传动的。图中先转动起来的皮带轮D i叫主动轮，被主动轮带动而转动的皮带轮D2叫被动轮或从动轮。 (a) (b) /7=1 450转/ 分 （c） （a）开口式传动；（b）交叉式传动；（c）半交叉式传动；（d）复式传动
图6-21
皮带传动在皮带传动中，两个轮的转速比与两轮的直径成反比，这个比叫传动比，用符号表示，即 ■沟2 飞近 式中：n i为主动轮转速；n2为被动轮转速；D i为主动轮直径；D2为被动轮直径。 如果是由几对皮带轮组成的传动，其传动比可以用下式计算： "幫耳6 D, （2）齿轮传动 两轴距离较近，要求传递较大转矩，且传动比要求较严时，一般都用齿轮传动机械传动中最主要的一种传动。其形式很多，应用广泛。齿轮传动的主要特点有：（1）效率高。在常用的机械中，以齿轮传动效率最高，如一级齿轮传动的效率可达这对大功率传动十分重要。齿轮传动是 99%， （2）结构紧凑。在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸较小。 （3）工作可靠，寿命长。设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮，寿命长达一二十年这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。
第2章机械传动装置的总体设计 机械传动装置总体设计的任务是选择电动机、确定总传动比并合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为下一步各级传动零件设计、装配图设计作准备。 设计任务书一般由指导教师拟定，学生应对传动方案进行分析，对方案是否合理提出自己的见解。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。 2.1 拟定传动方案 1.传动装置的组成 机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作装置的功能要求。传动装置的传动方案一般用运动简图来表示。 2.合理的传动方案 当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和它们之间的传动顺序，扬长避短，力求方案合理。常需要考虑以下几点： 1）带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级； 2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级; 3）蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜; 4）开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级; 5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。 常见机械传动的主要性能见表2-1。 对初步选定的传动方案，在设计过程中还可能要不断地修改和完善。
表2-1 常见机械传动的主要性能 2.2 减速器的类型、特点及应用 减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。 减速器的种类很多，用以满足各种机械传动的不同要求。其主要类型、特点及应用如表2-2所示。为了便于生产和选用，常用减速器已标准化，由专门工厂成批生产。标准减速器的有关技术资料，可查阅减速器标准或《机械设计手册》。因受某些条件限制选不到合适型号的标准减速
四大类机械传动方式优缺点四大类机 械传动方式 1．齿轮传动： 1）分类：平面齿轮传动、空间齿轮传动。 2）特点：优点适用的圆周速度和功率范围广；传动比准确、稳定、效率高。；工作可靠性高、寿命长。；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动 缺点要求较高的制造和安装精度、成本较高。；不适宜远距离两轴之间的传动。 3）渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有齿顶圆；齿根圆；分度圆；摸数；压力角等。 2．涡轮涡杆传动： 适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。 1）特点：优点传动比大。；结构尺寸紧凑。 缺点轴向力大、易发热、效率低。；只能单向传动。 涡轮涡杆传动的主要参数有：模数；压力角；蜗轮分度圆；蜗杆分度圆；导程；蜗轮齿数；蜗杆头数；传动比等。 3．带传动：包括主动轮、从动轮；环形带 1）用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动，中心距和包角的概念。 2）带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
3）应用时重点是：传动比的计算；带的应力分析计算；单根V带的许用功率。 4）带传动的特点： 优点：适用于两轴中心距较大的传动；、带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；过载时打滑防止损坏其他零部件；结构简单、成本低廉。 缺点：传动的外廓尺寸较大；、需张紧装置；由于打滑，不能保证固定不变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。 4．链传动包括主动链、从动链；环形链条。 链传动与齿轮传动相比，其主要特点：制造和安装精度要求较低；中心距较大时，其传动结构简单；瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。 5．轮系 1）轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。 2）轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。 3）在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。 4）周转轮系的传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算，必须利用相对运动的原理，用相对速度法(或称为反转法)将周转轮系转化成假想的定轴轮系进行计算。
实验2 齿轮传动效率测定与分析 2.1 实验目的 1. 了解机械传动效率的测定原理，掌握用扭矩仪测定传动效率的方法； 2. 测定齿轮传动的传递功率和传动效率； 3. 了解封闭加载原理。 2.2 实验设备和工具 1. 齿轮传动效率试验台； 2. 测力计； 3. 数据处理与分析软件； 4. 计算机、打印机。 2.3 实验原理和方法 1. 齿轮传动的效率及其测定方法 齿轮传动的功率损失主要在于：(1)啮合面的摩擦损失；(2)轮齿搅动润滑油时的油阻损失；(3)轮轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失。齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。对于采用滚动轴承支承的齿轮传动，满负荷时计入上述损失后，平均效率如表3.1所示。 测定效率的方式主要有两种：开放功率流式与封闭功率流式。前者借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。其优点是与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便；缺点是动力消耗大，对于需作较长时间试验的场合（如疲劳试验），消耗能力尤其严重。而后者采用输出功率反馈给输入的方式，电源只供给齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大减小功耗，因此这种实验方案采用较多。 2. 封闭式试验台加载原理 图3.1表示一个加载系统，电机功率通过联轴器1传到齿轮2，带动齿轮3及同一轴上的齿轮6，齿轮6再带动齿轮5。齿轮5的轴与齿轮2的轴之间以一只特殊联轴器和加载器相联接。 设齿轮齿数6532,z z z z ==，齿轮5的转速为5n (r/min)、扭矩为)m N (5?M ，则齿轮5处的功率为 )kW ( 9550 5 55n M N = 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为
机械传动系统方案设计 一、传动系统的功能 传动系统是连接原动机和执行系统的中间装置。其根本任务是将原动机的运动和动力按执行系统的需要进行转换并传递给执行系统。传动系统的具体功能通常包括以下几个方面： （1）减速或增速； （2）变速； （3）增大转矩； （4）改变运动形式； （5）分配运动和动力； （6）实现某些操纵和控制功能。 二、机械传动的分类和特点 1、机械传动的分类 1) 按传动的工作原理分类 2) 按传动比的可变性分类 机械传动 动 啮合传动 摩擦传动 有中间挠性件 齿轮传动 蜗杆传动 螺旋传动 齿轮系传动 定轴轮系传动 周转轮系传动 链传动 同步带传动 普通带传动 绳传动 摩擦轮传动
2、机械传动的特点 (1) 啮合传动的主要特点 优点：工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。 缺点：对加工制造安装的精度要求较高。 (2) 摩擦传动的主要特点 优点：工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力。 缺点：外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短。 三、机械传动系统的组成及常用部件 1、传动系统的组成 减速或变速装置 起停换向装置 制动装置 安全保护装置 2、常用机械传动部件 1）减速器 减速器是用于减速传动的独立部件，它由刚性箱体、齿轮和蜗杆等传动副及若干附件组成，常用的减速器如图1所示。 2）有级变速装置 ① 交换齿轮变速装置 ② 离合器变速装置 机械传动 定传动比传动 齿轮传动 蜗杆传动 螺旋传动 链传动 带传动 有级变速传动 变传动比传动 无级变速传动 摩擦轮无级变速传动 带式无级变速传动 链式无级变速传动
机械传动与常用机构 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第四章机械传动与常用机构4-1.试比较说明链传动与带传动的特点。 答：带传动： 优点：具有弹性和挠性，噪声小；可用于两轴中心距较大的传动；能防止机器其他部件的破坏；结构简单，便于维修。 缺点：有滑动现象，不能保证准确的传动比；传动效率低。 链传动： 优点：摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，能保证准确的平均传动比。 缺点：只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。 4-2.齿轮传动有什么特点 答：优点：适用范围广，效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 缺点:成本高；不适宜远距离两轴之间的传动。 4-3.简述齿轮传动的主要类型 答：两轴线相互平行的圆柱轴线齿轮传动，两轴线相交的圆锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。 4-4.轮齿的主要失效形式有哪几种 答：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面交合 4-5.涡轮传动有哪些特点 答：（1）传动比大，且准确 （2）传动平稳，无噪声
（3）可以实现自锁 （4）传动效率比较低 （5）有较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化。 4-6.连杆结构有哪些优缺点 答：优点:1）能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件 的转动、往复移动或摆动。反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动。 2）平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。 3）平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。 缺点: 1）难以实现任意的运动规律。 2）惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷。 3）积累误差(低副间存在间隙),效率低。 4-7.凸轮机构有哪些优缺点 答：优点：通过设计凸轮轮廓线，可以很容易实现几乎任意要求的从动件的运动规律。缺点：凸轮廓线与从动件之间是点和线接触的高副，易于磨损。 4-8.试述棘轮机构的特点和应用场合。 答：结构简单，制作容易，便于实现调节，但精度低，工作时噪声和冲击大，磨损快。因此，该机构多用于运动速度和精度不高，传递动力不大的分度、计数、供料和制动等场合。 4-9.槽轮机构有哪几种基本形式 答：槽轮机构有外啮合槽轮和内啮合槽轮两种基本形式。