第五章 常用步进传动机构设计

第五章常用步进机构设计

1．教学目标

了解常用典型步进机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。2．教学重点和难点

步进机构的工作原理

3．讲授方法：多媒体课件

当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。常用的步进机构可以分为两类：

1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。

2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。

步进机构种类很多，我们在这里主要学习最常用的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。§5.1 棘轮机构

1、棘轮的工作原理和类型

我们都会骑自行车，当我们脚等踏板转动时，带动链轮，通

过链条又带动后轮上的链轮，实现自行车的前进。但后轮的链轮

是只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不再登动脚踏板时，

自行车后轮可以继续转动。留心的同学可能知道这个零件的名称，

但是这个机构究竟是怎么工作的呢？实际上，这就是一个棘轮机

图5-1

构。

典型的棘轮机构如图5-1所示。该机构为轮齿式外啮合棘轮机构，由棘轮3、棘爪2、摇杆1和止动爪4、弹簧5和机架所组成。机轮3固装在传动轴上，机轮的齿可以制作在机轮的外缘、内缘或端面上，而实际应用中以作在外缘上居多。摇杆1空套在传动

轴上。

当摇杆沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入机轮3上的齿间，推动

机轮转动。当摇杆沿顺时针方向转动时，止动爪4阻止棘轮顺时针转

动，同时棘爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。这样，当摇杆往

图5-2

复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。

如图5－2所示为一内接式棘轮机构。

如果工作需要，要求棘轮能作不同转向的间歇运动，则可把棘轮的齿

作成矩形，而将棘爪作成图5－3所示的可翻转的棘爪。当棘爪处在图示B

的位置时，棘轮可得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪绕其销轴A

翻转到虚线位置'B 时，棘轮可以得到顺时针方向的单向间歇运动。

如图5-4所示为一种棘爪可以绕自身轴线转动的棘轮机构。当棘爪按

图示位置安放时，棘轮可以得到逆时

针方向的单向间歇运动；而当棘爪提

起，并绕本身轴线旋转 180后再放下

时，就可以使棘轮获得顺时针方向的

单向间隙运动。

如果我们希望使摇杆来回摆动

时，使棘轮都能够棘轮向同一方向转

动，则可以采用所谓双动式棘轮机构，如图4－5所示。此种

机构的棘爪可以制成直的或钩头的。

上述的轮齿式棘轮机构，棘轮是靠摇杆上的棘爪推动其

棘齿而运动的，所以棘轮每次转动角都是棘轮齿距角的倍数。

在摇杆一定的情况下，棘轮每次的转动角是不能改变的。若工作时需要改变棘轮转动角，除采用改变摇杆的转动角外，还可以采用如图5－6所示的结构，在棘轮上加一个遮板，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分

齿。这样，当摇杆逆时针方向摆动时，棘爪先在遮板上滑动，

图5-3

图5-4 图 5－5 图5－6

然后才插入棘轮的齿槽推动棘轮转动。被遮住的齿越多，棘轮每次转动的角度就越小。

如图5－7所示为摩擦式棘轮机构。这种棘轮机构是通过棘轮2与棘爪3之间的摩擦而使棘爪实现间歇传动的。摩擦式棘轮机构可无级变更棘轮转角，且噪声小，但与棘轮之间容易产生滑动。为增大摩擦力，可将棘轮做成槽轮形。

在棘轮机构中，棘轮多为从动件，由棘爪推动其运动。而棘爪的运动则可用连杆机构、凸轮机构或电磁装置等来实现。

2、棘轮机构的特点和应用

轮齿式棘轮机构结构简单、运动可靠、棘轮的转角容易实现有级的

调节。但是这种机构在回程时，棘爪在棘轮齿背上滑过产生噪声；在运

动开始和终了时，由于速度突变而产生冲击，运动平稳行差，且棘轮轮

齿容易磨损，故常用于低速轻载等场合。摩擦式棘轮传递运动较平稳、

图5-8

无噪声，棘轮角可以实现无级调节，但运动准确性差，不易用于运动精

度高的场合。

棘轮机构常用在各种机床、自动机、自行车、螺旋千斤顶等各种机械中。棘轮还被广泛低用作防止机械逆转的制动器中，这类棘轮制动器常用在卷扬机、提升机、运输机和牵引设备中。图4-8所示为一提升机中的棘轮制动器，重物Q被提升后，由于棘轮受到止动爪的制动作用，卷筒不会在重力作用下反转下降。

3、棘爪回转轴位置的确定

在确定棘爪回转轴轴心'O的位置时，最好使'O点至棘

轮轮齿顶尖A点的连线'O A与棘轮过A点的半径OA垂直，

这样，当传递相同的转矩时，棘爪受力最小。

4、棘轮轮齿工作齿面偏斜角 的确定

棘轮齿与棘爪接触的工作齿面应与半径OA 倾斜一定角度α，以保证棘爪在受力时能顺利地滑入棘轮轮齿的齿根。偏斜角α的大小可如下得出：如图5-9所示，设棘轮齿对棘爪得法向压力为n P ，将其分解成t P 和r P 两个分力。其中径向分力r P 把棘轮推向棘轮齿的根部。而当棘爪沿工作齿面向齿根滑动时，棘轮齿对棘爪的摩擦力n P f F ?=，将阻止棘爪滑入棘轮齿根。为保证棘爪的顺利滑入，必须保证有：

αcos ??>n r P f P

又 αsin n r P P =

所以可以得到： ?αtan tan =>f （?为摩擦角）

即 ： ?α> ．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． （6-11） 在无滑动的情况下，钢对钢的摩擦系数2.0≈f ，所以'3011ο≈?

所以，通常我们取ο

20≈α。

§5.2 槽轮机构

1、槽轮工作原理和类型

图5-10所示为一外槽轮机构。它由带有圆销的主动拨盘1、具有

径向槽从动槽轮2和机架所组成。

当拨盘1以等角速度连续转动，拨盘上的圆销A 没进入槽轮的径

向槽时，槽轮上的内凹锁止弧nn 被拨盘上的外凸弧mm 卡住，槽轮静止不动。当拨盘上的圆销刚开始进入槽轮径向槽时，锁止弧nn 也刚好被松开槽轮在圆销A 的推

5-10

动下开始转动。当圆销在另一边离开槽轮的径向槽时，锁止弧nn 又被卡住，槽轮又静止不动，直至圆销A 再一次进入槽轮的另一径向槽时，槽轮重复上面的过程。该机构是一种典型的单向间歇传动机构。

槽轮机构具有结构紧凑、制造简单、传动效率高，并能

较平稳地进行间歇转位的优点，故在工程上得到了广泛应用。

如图5-11所示为槽轮机构在电影放映机中的间歇抓片

机构。

内啮合槽轮机构的工作原理与外啮合槽轮机构一样。相

比之下，内啮合槽轮机构比外槽轮机构运动平稳、结构紧凑。

但是槽轮机构的转角不能调节，且运动过程中加速度变化比较大，所以一般只用于转速不高的定角度分度机构中。

2、槽轮机构的运动系数

在一个运动循环中，槽轮运动时间2t 与拨盘运动时间1t 之比称为运动系数，用τ来表示。 由于拨盘通常作等速运动，故运动系数τ也可以用拨盘转角表示，如图4－10所示的单圆销槽轮机构，时间2t 和1t 分别对应的拨盘转角为12?和π2，所以有：π

?τ1=。 为避免刚性冲击，在圆销进入或脱出槽轮径向槽时，圆销的速度方向应与槽轮槽的中心线重合，即径向槽的中心线应切于圆销中心的运动圆周。因此，若设z 为均匀分布的径向槽数目，则可得：z z z )2(22221-=-

=-=πππ?π? 所以得到： z

z 22-=τ 由于运动系数τ必须大于零，故由上式可知径向槽数最少等于3，而τ总小于0.5，即槽轮的转动时间总小于停歇时间。

如果要求槽轮转动时间大于停歇时间，即要求τ>0.5，则可以在拨盘上装数个圆销。设K

图5-11

为均匀分布在拨盘上的圆销数目，则运动系数τ应为：

z z K K t t 2)2(12-==τ 由于运动系数τ应小于1，即12)2(<-z z K ，所以有：2

2-

槽轮机构中拨盘上的圆销数、槽轮上的径向槽数以及径向槽的几何尺寸等均视运动要求的不同而定。每一个圆销在对应的径向槽中相当于曲柄摆动导杆机构。因此，该机构为分析槽轮的速度、加速度带来了方便，有兴趣的同学可以下去自学。

§5.3 不完全齿轮机构

不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演

变而成的间歇运动机构。它与普通渐开线齿轮机构

的主要区别在于该机构中的主动轮仅有一个或几个

齿，如图5－12所示。

当主动轮1的有齿部分与从动轮轮齿结合时，

推动从动轮2转动；当主动轮1的有齿部分与从动轮脱离啮合时，从动轮停歇不动。因此，当主动轮连续转动时，从动轮获得时动时停的间歇运动。

图

5－

12a 所示为外啮合不完全齿轮机构，其主动轮1转动一周时，从动轮2转动六分之一周，从动轮每转一周停歇6次。当从动轮停歇时，主动轮

上的锁止弧与从动轮上的锁止弧互相配合锁住，以保证从动

轮停歇在预定位置。图b 为内啮合不完全齿轮机构。

图5－13所示为不完全齿轮齿条机构，当主动轮连续图 5－12

转动时，从动轮作时动时停的往复移动。

与普通渐开线齿轮机构一样，当主动轮匀速转动时，其从动轮在运动期间也保持匀速转动，但在从动轮运动开始和结束时，即进入啮合和脱离啮合的瞬时，速度是变化的，故存在冲击。

不完全齿轮机构从动轮每转一周停歇时间、运动时间及每次转动的加速度变化范围比较大，设计灵活。但由于其存在冲击，故不完全齿轮机构一般只用于低速、轻载的场合，如用于计数器、电影放映机和某些进给机构中。

常见的几种机械传动方式

常见的几种机械传动方式 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 1.1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$G 皮带传动的特点： 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。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。\ 三角皮带的断面国家规定为O、A、B、C、D、E、F、T等8种，从O

到T皮带剖面的面积逐渐增大，传动的功率也逐渐增大。 在机械传动中常碰到传动动比的概念，什么是传动比呢？它是指主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比，用I表示：即I=n1/n2。由于皮带传动中存在“弹性滑动”现象，上述传动比公式只是个近似公式，那么皮带传动中这种“弹性滑动”现象是怎样表现的呢？概括如下：在主动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向后收缩：在从动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向前伸展。| 1.2齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式，它有如下特点 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。+ 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重 齿轮的种类很多，按其外形可分为圆柱齿轮和圆锥齿轮两大类。 圆柱齿轮的外形呈圆柱形、牙齿分布在圆柱体的表面上，按照牙齿

第6章 常用步进传动机构设计

第6章常用步进机构设计 1．教学目标 了解常用典型步进机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。2．教学重点和难点 步进机构的工作原理 3．讲授方法：多媒体课件

当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。常用的步进机构可以分为两类： 1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。 2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。 步进机构种类很多，我们在这里主要学习最常用的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。 §6.1 棘轮机构 1、棘轮的工作原理和类型 我们都会骑自行车，当我们脚等踏板转动时，带动链轮，通 过链条又带动后轮上的链轮，实现自行车的前进。但后轮的链轮 是只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不再登动脚踏板时， 自行车后轮可以继续转动。留心的同学可能知道这个零件的名称， 但是这个机构究竟是怎么工作的呢？实际上，这就是一个棘轮机 构。 典型的棘轮机构如图6-1所示。该机构为轮齿式外啮合棘轮 机构，由棘轮3、棘爪2、摇杆1和止动爪4、弹簧5和机架所组成。机轮3固装在传动轴上，机轮的齿可以制作在机轮的外缘、内缘或端面上，而实际应用中以作在外缘上居多。摇杆1空套在传动轴上。 当摇杆沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入机轮3上的齿间，推动 机轮转动。当摇杆沿顺时针方向转动时，止动爪4阻止棘轮顺时针转 动，同时棘爪2 在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。这样，当摇杆往 复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。 如图6－2所示为一内接式棘轮机构。 如果工作需要，要求棘轮能作不同转向的间歇运动，则可把棘轮 的齿作成矩形，而将棘爪作成图6 －3所示的可翻转的棘爪。当棘爪处 在图示B 的位臵时，棘轮可得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪绕其 销轴A 翻转到虚线位臵'B 时，棘轮可以得到顺时针方向的单向间歇运动。 如图6-4所示为一种棘爪可以绕自身轴线转动的棘轮机构。当棘爪按 图6-2

搅拌机的传动装置

目录 第一章设计题目、任务及具体作业------------------------------ 3 一、设计题目 3 二、设计任务 3 三、具体作业 3 第二章确定传动方案----------------------------------------- 4 第三章选择电动机-------------------------------------------- 6 一、选择电动机类型和结构形式 6 二、选择电动机的容量 6 三、确定电动机的转速 6 四、传动装置的总传动比7 五、传动装置的运动和动力参数 7 六、各轴的转速、功率和转矩 8 第四章齿轮设计----------------------------------------------- 9 一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 9 二、按齿面接触强度计算9 三、 ----------------------------------------------------------------- 按齿根弯曲强度计算12

四、 ----------------------------------------------------------------------- 几何尺寸计算14 五、验算 --------------------------------------------------------------------------- 15 六、 --------------------------------------------------------------- 各齿轮主要的相关参数15 第五章轴的设计 ---------------------------- 16 一、 -------------------------------------------------------------------------------- 高速轴16 二、 -------------------------------------------------------------------------------- 中速轴17 三、低速轴 -------------------------------------------------------------------------- 19 第六章键的设计选择------------------------- 24 一、 -------------------------------------------------------------------- 输入轴上的键选择24 二、中间轴上的键的选择-------------------------------------------------------------- 24 三、输出轴上的键的选择-------------------------------------------------------------- 24 第七章轴承的选择 ---------------------------------------- 25 一、输入轴的轴承的选择-------------------------------------------------------------- 25 二、中间轴的轴承的选择-------------------------------------------------------------- 25 三、输出轴的轴承的选择-------------------------------------------------------------- 25 第八章箱体的结构设计 ----------------------------------- 26 一、 --------------------------------------------------------------------------箱体的结构26 二、 -------------------------------------------------------------------- 箱体上附件的设计27 第九章设计小结 ------------------------------------------ 30第十章主要参考文献-------------------------- 31

机械传动与常用机构精编版

机械传动与常用机构文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

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。

步进式输送机设计

步进式输送机设计 目录 课程设计任务书 (2) 1.设计题目 (3) 2.工作原理和工艺动作分解 (3) 3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (3) 4.步进式输送机的功能分析与设计过程 (5) 5.步进输式送机构与插断机构选型 (6) 6.机械传动系统的速比和变速机构 (9) 7.步进式输送机构的尺度设计 (10) 8.步进式输送机的运动分析 (13) 9.步进式输送机三维图设计 (15) 10.参考资料 (19) 11.设计总结 (19)

课程设计任务书 2015 —2016学年第1学期 机械工程学院（系、部）机械专业2013250101 班级 课程名称：机械原理课程设计 设计题目：步进式输送机设计

1.设计题目：步进式输送机设计 1.1设计原理： 工件通过隔断板释放，滑落到辊道上，带有推爪的滑架作往复直线运动，当向右运动时推爪推动工件的左端面一起运动，经过多次的往复运动，最终把工件运送到指定位置。 1.2设计要求 1）工件质量：70kg 2）输送步长H=860mm，可载5~8个工件 3）运输速度为0.44m/s，尽可能均匀，行程系数K≥1.5 4）速度不均匀系数[δ]=0.1 5）滑架导路水平线与安装平面高度允许在1100mm以下。 2.工作原理和工艺动作分解 2.1工作原理和工艺动作分解 根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（滑架、隔断板）。 (1)滑架作往复直线运动，推程时推动工件向前运动，回程时，工件静止，工作行程 L=880mm，工作平均速度v=0.44m/s。 (2)隔断板作间隔往复直线运动，推程时隔板打开释放工件，回程时隔板关闭，处于 停歇状态，工作行程h=80mm,其运动准确性要求不高。 3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。 以主动件的转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如图所示： 图3-1 滑架机构运动循环图 S δO

常用机械传动系统的主要类型和特点

常用机械传动系统的主要类型和特点 2H310000 机电工程技术 2H311000 机电工程专业技术 2H311010 机械传动与技术测量 ――2H311011 掌握传动系统的组成 一、常用机械传动系统的主要类型和特点 机械传动的作用：传递运动和力； 常用机械传动系统的类型：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、轮系；带传动、链传动； （一）齿轮传动 1、齿轮传动的分类 （1）分类依据：按主动轴和从动轴在空间的相对位置形成的平面和空间分类 两平行轴之间的传动――平面齿轮传动（直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动；齿轮齿条传动） 用于两相交轴或交错轴之间的传动――空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动（交错轴）） 用于空间两垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 （2）传动的基本要求： 瞬间角速度之比必须保持不变。 （3）渐开线齿轮的基本尺寸： 齿顶圆、齿根圆、分度圆、模数、齿数、压力角等 2、渐开线齿轮的主要特点： 传动比准确、稳定、高效率； 工作可靠性高，寿命长； 制造精度高，成本高； 不适于远距离传动。

3、应用于工程中的减速器、变速箱等 （二）蜗轮蜗杆传动 1、用于空间垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 2、正确传动的啮合条件――蜗杆的轴向与蜗轮端面参数的相应关系蜗杆轴向模数和轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。 3、蜗轮蜗杆传动的主要特点： 传动比大，结构紧凑； 轴向力大、易发热、效率低； 一般只能单项传动。 （三）带传动 1、带传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 带传动组成：主动轮、从动轮、张紧轮和环形皮带构成 2、带传动特点： 挠性好，可缓和冲击，吸振； 结构简单、成本低廉； 传动外尺寸较大，带寿命短，效率低； 过载打滑，起保护作用； 传动比不保证。 切记：皮带打滑产生一正一负的作用： 即过载打滑，起保护作用； 打滑使皮带传动的传动比不保证。 （四）链传动 1、链传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 链传动组成：主动链轮、从动链轮、环形链构成

机械传动装置

机械传动装置 发动机的转动轴带着工作机的轴一起转动，也就是转动必须由发动机传递到工作机上来．这种转动的传递可以用各种不同的方式来实现．常见的三种机械传动方式是皮带传动、摩擦传动和齿轮传动． 在皮带传动里，发动机和工作机的轴上各装一个皮带轮，轮上紧套着一圈（或并列的几圈）皮带（图1）．发动机轴上的皮带轮A 叫做主动轮，工作机轴上的皮带轮B 叫做从动轮．主动轮转动时，依靠摩擦作用，使皮带运动，皮带的运动又带动从动轮转动．在转动时，一般不允许皮带打滑，这时两个皮带轮边缘上的各点线速度相同．因此，如果两个皮带轮的直径不同，它们的角速度或转速也就不同，且角速度或转速跟两皮带轮的直径成反比： 2 112d d n n 比值1 2n n 叫做传动速度比．从上式可知，工作机轴上的皮带轮的直径越小，它的轴的转速就越大． 实际上常用的传动速度比一般不大于5．这是因为传动速度比越大，从动轮的直径就越小，它跟皮带接触的圆弧就越短，带动它的摩擦力也就越小． 图1的两皮带轮转动方向相同，图2的两皮带轮转动方向相反． 在摩擦传动中，两个轮互相紧压着（图3）．当主动轮向一个方向转动时，由于两轮之间的摩擦作用，从前轮也发生转动，它的转动方向跟主动轮相反．

在皮带传动和摩擦传动中，对从动轮来说摩擦力是动力，必须设法使它增大，因此要用摩擦因数比较大的材料如皮革、橡胶、填充石棉的铜丝等包在轮缘上，还要增大压力． 如果所传递的功率是P ，那么由fv P =和dn v π=，可求出作用在轮缘上的摩擦力： dn P f π=， 作用在轮缘上使轮转动的摩擦力矩： 2d f M =． 一般说来，摩擦传动只能在功率不大（15千瓦以下）的情况下使用，如果所传递的功率较大，两轮就会发生滑动．为了提高所传递的功率，必须保证两轮不发生滑动，因此在两轮的轮缘上做出许多齿，使一个轮的每个齿能够嵌入另一个轮的两齿之间．这样，在转动时就不断地互相啮合，不会发生滑动．这种轮叫做齿轮．齿轮传动时，两齿轮的齿距就必须相 等．这样，两轮的转速就跟它们的齿数成反比． 齿轮传动装置在生产技术上应用非常广泛，它可以传递几万千瓦的功率．当主动轮和从动轮所在的两轴互相平行时，采用圆柱形齿轮（图4中A 和B ）；当两轴成90°时，采用截锥形齿轮（图4中C 和E ）．利用齿轮、齿条传动，还可以把转动改变成平动，或把平动改变为转动（图4中D ）．此外，我们还常见到用链条来传动的，这实际上也是齿轮传动的一种变形． 各种机床、汽车、拖拉机等用来调节速度用的机械变速箱，一般都是用齿轮来传动的．

机械传动与常用机构

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。

机械传动与常用机构

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。

第五章 常用步进传动机构设计

第五章常用步进机构设计 1．教学目标 了解常用典型步进机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。2．教学重点和难点 步进机构的工作原理 3．讲授方法：多媒体课件

当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。常用的步进机构可以分为两类： 1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。 2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。 步进机构种类很多，我们在这里主要学习最常用的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。§5.1 棘轮机构 1、棘轮的工作原理和类型 我们都会骑自行车，当我们脚等踏板转动时，带动链轮，通 过链条又带动后轮上的链轮，实现自行车的前进。但后轮的链轮 是只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不再登动脚踏板时， 自行车后轮可以继续转动。留心的同学可能知道这个零件的名称， 但是这个机构究竟是怎么工作的呢？实际上，这就是一个棘轮机 图5-1 构。 典型的棘轮机构如图5-1所示。该机构为轮齿式外啮合棘轮机构，由棘轮3、棘爪2、摇杆1和止动爪4、弹簧5和机架所组成。机轮3固装在传动轴上，机轮的齿可以制作在机轮的外缘、内缘或端面上，而实际应用中以作在外缘上居多。摇杆1空套在传动 轴上。 当摇杆沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入机轮3上的齿间，推动 机轮转动。当摇杆沿顺时针方向转动时，止动爪4阻止棘轮顺时针转 动，同时棘爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。这样，当摇杆往 图5-2

复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。 如图5－2所示为一内接式棘轮机构。 如果工作需要，要求棘轮能作不同转向的间歇运动，则可把棘轮的齿 作成矩形，而将棘爪作成图5－3所示的可翻转的棘爪。当棘爪处在图示B 的位置时，棘轮可得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪绕其销轴A 翻转到虚线位置'B 时，棘轮可以得到顺时针方向的单向间歇运动。 如图5-4所示为一种棘爪可以绕自身轴线转动的棘轮机构。当棘爪按 图示位置安放时，棘轮可以得到逆时 针方向的单向间歇运动；而当棘爪提 起，并绕本身轴线旋转 180后再放下 时，就可以使棘轮获得顺时针方向的 单向间隙运动。 如果我们希望使摇杆来回摆动 时，使棘轮都能够棘轮向同一方向转 动，则可以采用所谓双动式棘轮机构，如图4－5所示。此种 机构的棘爪可以制成直的或钩头的。 上述的轮齿式棘轮机构，棘轮是靠摇杆上的棘爪推动其 棘齿而运动的，所以棘轮每次转动角都是棘轮齿距角的倍数。 在摇杆一定的情况下，棘轮每次的转动角是不能改变的。若工作时需要改变棘轮转动角，除采用改变摇杆的转动角外，还可以采用如图5－6所示的结构，在棘轮上加一个遮板，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分 齿。这样，当摇杆逆时针方向摆动时，棘爪先在遮板上滑动， 图5-3 图5-4 图 5－5 图5－6

机械传动与常用机构

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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。

(完整版)机械设计课程设计-步进式传动机构设计

机械式物料步进传送装置的传动设计

目录 设计任务书............................................................................................................... - 3 - 1、题目：......................................................................................................... - 3 - 2、本文的目的、意义：................................................................................. - 3 - 3、说明书各部分内容及时间分配：............................................................. - 3 -第1章前言........................................................................................................ - 4 -第2章传动装置总体设计的分析与计算........................................................ - 5 - 2.1 选择电动机................................................................................................ - 5 - 2.1.1 选择电动机类型............................................................................. - 5 - 2.1.2 确定电动机功率............................................................................. - 5 - 2.1.3 确定电动机转速............................................................................. - 6 - 2.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比........................................ - 6 - 2.2.1 传动装置总传动比......................................................................... - 6 - 2.2.2 分配传动装置各级传动比............................................................. - 6 - 2.3 计算传动装置的运动和动力参数............................................................ - 6 - 2.3.1各轴转速.......................................................................................... - 6 - 2.3.2 各轴输入功率................................................................................. - 6 - 2.3.3 各轴输入转矩................................................................................. - 7 - 2.4 V带传动设计............................................................................................. - 7 - 2.4.1 确定V带型号和带轮直径............................................................ - 7 - 2.4.2 计算带长......................................................................................... - 8 - 2.4.3 求中心距和包角............................................................................. - 8 - 2.4.4 求带根数......................................................................................... - 8 - 2.4.5 求轴上载荷..................................................................................... - 8 - 2.5单级齿轮减速器齿轮结构设计................................................................. - 9 - 2.5.1 齿面接触疲劳强度计算................................................................. - 9 -

常用步进传动机构设计

习题与参考答案 一、复习思考题 1．什么是间歇运动？有哪些机构能实现间歇运动？ 2．棘轮机构与槽轮机构都是间歇运动机构，它们各有什么特点？ 3．槽轮机构的运动系数τ=0.4表示什么意义？为什么运动系数必须大于零而小于1？ 五个槽的单销槽轮机构其运动系数τ等于多少？ 4．棘轮机构的运动设计主要包括哪些内容？ 5．槽轮机构设计时要避免什么问题？ 6．棘轮机构和槽轮机构均可用来实现从动轴的单向间歇运动，但在具体的使用选择上又有什么不同？ 7．止回棘爪的作用是什么？ 8．调节棘轮转角大小都有哪些方法？ 9．用什么方法能改变棘轮的转向？ 10．槽轮的静止可靠性和防止反转是怎样保证的？ 11．单向运动棘轮机构和双向式棘轮机构，有什么不同之处？ 12．棘轮机构有哪些作用？ 二、填空题 1．所谓间歇运动机构，就是在主动件作运动时，从动件能够产生周期性的、运动的机构。 2．棘轮机构主要由、和等构件组成。 3．棘轮机构的主动件是，从动件是，机架起固定和支撑作用。 4．棘轮机构的主动件作运动，从动件作性的时停、时动的间歇运动。 5．双向作用的棘轮，它的齿槽是的，一般单向运动的棘轮齿槽是的。 6．为保证棘轮在工作中的可靠和防止棘轮的，棘轮机构应当装有止回棘爪。 7．槽轮机构主要由、、和机架等构件组成。 8．槽轮机构的主动件是，它以等速作运动，具有槽的槽轮是从动件，由它来完成间歇运动。 9．槽轮的静止可靠性和不能反转，是通过槽轮与曲柄的实现的。 10．不论是外啮合还是内啮合的槽轮机构，总是从动件，总是主动件。 11．间歇齿轮机构是由演变来的。 12．间歇齿轮机构从动件的静止可靠性，是通过而实现的。 13．间歇齿轮机构在传动中，存在着严重的，所以只能用在低速和轻载的场合。

常见的几种机械传动方式

常见的几种机械传动方 式 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

常见的几种机械传动方式 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 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$G 皮带传动的特点： 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。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。\ 三角皮带的断面国家规定为O、A、B、C、D、E、F、T等8种，从O到T皮带剖面的面积逐渐增大，传动的功率也逐渐增大。 在机械传动中常碰到传动动比的概念，什么是传动比呢它是指主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比，用I表示：即I=n1/n2。

由于皮带传动中存在“弹性滑动”现象，上述传动比公式只是个近似公式，那么皮带传动中这种“弹性滑动”现象是怎样表现的呢概括如下：在主动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向后收缩：在从动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向前伸展。| 齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式，它有如下特点 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。+ 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重 齿轮的种类很多，按其外形可分为圆柱齿轮和圆锥齿轮两大类。圆柱齿轮的外形呈圆柱形、牙齿分布在圆柱体的表面上，按照牙齿与齿轮轴的相对位置，圆柱齿轮又分为直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，（现在出现了人字形齿轮），圆柱齿轮多用于外啮合齿轮传动，也可以用作内啮合传动和齿轮齿条传动。在我们所用的许多转动设备的减速器内部使用圆柱齿轮传动结构。圆锥齿轮又叫伞齿轮，他的牙齿分布在圆锥体表面上。常用于相交轴之间的运动，轴线夹角可以是任意的，但最常见的是90度。 一对齿轮的传动比计算如下式：I=n1/n2=z2/z1