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1、机械结构设计,机械工程学院机械设计及自动化系宋梅利,第一章 机械结构设计导论第二章 结构设计中常用的典型机构补充：提高强度、刚度和延长寿命的结构设 计准则第三章 典型工程结构实例第四章 CA6140型卧式车床的结构分析第五章 机床主运动部件设计第六章 主轴组件设计,第二章 结构设计中常用的典型机构,本章主要介绍机械系统中常用的典型机构。重点内容：离合器、换向装置、变速装置、操纵机构、制动装置难点内容：操纵机构、制动装置,各种机械设备，尽管其结构、特点、功用各不相同，但有一共同点，就是都要输出必需的运动和动力。,因此，各种设备都是由：如开停装置、换向装置、变速装置、操纵机构等组成。,如果把这些装
2、置及机构视为“积木块”，则任何机械设备都可以看成是这些积木块的不同组合及搭配。,本章将介绍一些常用典型机构及装置。,第一节 离合器,一、概述,离合器的作用是使同轴线的两轴、或轴与该轴上的空套传动件，如齿轮、皮带轮等，根据工作需要随时接通或分离，以实现设备的启停、变速、换向及过载保护。,离合器种类：,按其结构、功能的不同,啮合式离合器,摩擦式离合器,超越式离合器,安全离合器,按其操作方式的不同：操纵式（机械、气动、液压、电磁操纵式）和自动离合器,大多数离合器已标准化、系列化，使用时可按需要选择合适的类型、型号和尺寸,离合器工作原理,二、啮合式离合器,工作原理：由两个半离合器组成，利用两个半离合器
3、的齿爪相互啮合传递运动和转矩。按其结构的不同，又可分为牙嵌式和齿轮式,图a为牙嵌式离合器结构,与齿轮成为一体的半离合器1空套于轴4，其右端面有齿爪，可与半离合器2左端面的齿爪相啮合,半离合器2用花键或滑键与轴4相连，利用拨叉可使之向左移动，进入结合状态，从而带动齿轮1与轴4同步旋转；右移脱开齿爪，则齿轮空转。,图c、图d为内齿式离合器一对齿数和模数相等的内啮合齿轮,外齿轮1用花键与轴连接，并可向右滑移与内齿轮2的内齿啮合，将空套齿轮与轴连接、传递运动。齿轮1向左滑动时则脱开啮合，断开其运动联系。,啮合式离合器,优点：结构简单、紧凑，接合后不会产生滑动，可传递较大扭矩且传动比准确,缺点：但齿爪不
4、易在运动中啮合，一般只能在停转或相对转速较低时接合，故操作不便。,应用：用于要求保持严格运动关系，或速度较低的传动链中。,三、摩擦式离合器,工作原理：利用相互压紧的两个摩擦元件接触面之间的摩擦力传递运动和扭矩。,摩擦元件的结构形式很多，有片式、锥式。其中片式又分为单片式与多片式两种。,结构组成：由两组形式不同的摩擦片和一个压紧机构组成,齿轮套筒2空套在轴1上，外摩擦片4见图c的外径上有三或四个均布凸齿，插在齿轮套筒2上相应的轴向槽中，用其内孔空套在花键轴1上。,内摩擦片5的形状如图d所示，为外圆、内花键孔，与花键轴配合，并可沿花键轴轴向滑动，其外径略小于套筒2的内径,外摩擦片总是与齿轮2一起转
5、动，而内摩擦片总与轴1一起转动,工作原理：当压紧机构带动压紧套向左移动，将内外摩擦片相互压紧时，则轴1的运动靠摩擦片之间的摩擦力，通过外摩擦片传给齿轮2，将运动接通。,因靠摩擦片之间的摩擦力传递扭矩，所以离合器传递扭矩的大小取决于压紧块的压紧力、摩擦片间的摩擦系数、摩擦片的作用半径以及摩擦面对数。,压紧装置由滑套9、钢球8、压紧套7及螺母套6组成,接通运动：操纵滑套9左移时，其左端内锥面将通过钢球使压紧套7左移，并带动螺母套6左移将内外摩擦片压紧。,一般多片式摩擦离合器是人力通过操纵机构，移动压紧装置，改变离合器的工作状态的,有时为了实现远程操纵或顺序控制而采用液压、气动或电磁力驱动、压紧摩擦
6、片,液压摩擦离合器工作原理：,内外摩擦片的压紧力由液压缸的活塞2左移提供。当液压油缸右腔接通低压油路时，活塞在弹簧力作用下右移，松开内外摩擦片,摩擦式离合器 优点：,1、靠摩擦力传递运动和扭矩，过载时离合器接合面产生打滑，能避免损坏零件，起到安全保护作用,2、且摩擦片的接合及分离动作是逐步完成的，连续且平稳，无冲击，可以在运转中进行,缺点：因摩擦片的打滑不能保证准确的传动比，且传递的扭矩不可过大,传递大扭矩：要增大摩擦片的工作半径，增加摩擦片数，因而具有较大的结构尺寸,摩擦式离合器应用：广泛用于需要频繁启动、制动或速度大小及方向频繁变换的传动中。,摩擦式离合器,四、超越离合器,定义：属于非外力
7、操纵的离合器，应用：在有快慢两个动力源交替传动的轴上，可以实现输出轴快慢运动的自动转换。,解释：即当有快慢两种动力源同时输入时，离合器可以不断开慢速运动而自动接通快速运动，使其超越慢速运动；而当快速运动停止后，又自动恢复慢速运动,种类：常用的有滚柱式单向超越离合器，带拨爪的单向超越离合器和双向超越离合器等。,结构组成：星形体4，带外套m的齿轮2，滚柱3及弹簧销7,滚柱式单向超越离合器,外套齿轮2空套在轴上，通过齿轮1输入慢速运动；星形体4用键固定在轴上，由快速电机D通过齿轮6输入快速运动。三个滚柱3分别在由星形体4和齿轮套m所形成的三个楔形空间内，靠弹簧力与星形体4和齿轮套m接触。,当仅有慢速
8、运动由轴通过齿轮1传至齿轮2（逆时针转动）时，套m与滚柱3之间的摩擦力使滚柱滚向楔缝窄处，将m与星形体楔成一体，带动星形体逆时针转动，并通过轴上的键将运动传给轴。,工作原理：,工作原理：,当慢速运动没有停止，又启动了快速电机时，齿轮6通过齿轮5将逆时针方向快速运动传给轴，使星形体逆时针方向快转，滚柱3则反向滚动，压缩弹簧，齿轮套m与星形体脱开，分别以各自不同转速，互不干涉地同向旋转,工作原理：,当快速电机停止转动时，弹簧销将滚柱推向楔缝窄处，又将m与星形体4楔紧，慢速运动重新接通。,这种离合器只能自动转换逆时针方向的快慢速运动，故称单向超越离合器。,带拨爪的单向超越离合器可以自动转换单一方向的
9、慢速运动和双向的快速运动,与单向超越离合器的区别：齿轮5空套在轴上，其快速运动不直接传给星形体4，而是经齿轮5左侧的三个伸入星形体楔缝中的拨爪传动,带拨爪的单向超越离合器工作原理：,齿轮5逆时针转动时，由拨爪直接带动星形体实现逆时针快转，齿轮5顺时针转动时，拨爪n则通过滚柱3推星形体，实现顺时针快转。在这两种情况下都可使滚柱与齿轮套m脱开。,双向超越离合器：能实现正反两个方向的快慢速运动的自动转换。其原理同带拨爪的单向超载离合器一样,超越离合器正常工作,超越离合器快速超越,五、安全离合器,作用：提供过载保护，即当机床过载或出现故障时能自动断开运动而保护零件不受损坏，也是一种非外力操纵式离合器,
10、工作原理：半离合器5和6的相对端面为相吻合的螺旋齿面5空套在轴上，6与轴用花键连接,正常工作时，在弹簧7的弹力作用下，5、6的齿面紧密啮合，成为一体，同步旋转，传递运动,机床过载或出现故障时，半离合器6停转，但整个传动链带动半离合器5仍在转动,两螺旋齿面相对滑动，产生轴向分力,当轴向分力超过弹簧的压力时，右半离合器压缩弹簧而向右移动，与左半离合器5脱开，运动联系中断，因而不会损坏其他零件,当过载消失或故障排除后，两半离合器齿面间的轴向分力减小，右半离器被弹簧重新压紧在左半离合器齿面上，二者一起传动，运动联系恢复,牙嵌式安全离合器优缺点：结构简单，过载时齿面打滑发出响声，可作为过载报警信号，但噪
11、声较大，且齿面易磨损。,钢球式安全离合器,两个半离合器的齿面用弹簧将钢球顶在锥孔里相连接,优缺点：动作反应灵敏，作为安全离合器比牙嵌式可靠，过载时噪声也小。但端面锥孔口磨损快，不宜用于传递重载荷。,第二节 变速传动机构,有级变速机构：采用不同的方式改变主、从动两轴间的传动比进行变速，从而使主动轴的一种转速变为从动轴的几种不同转速,无级变速机构：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求,一、几种常见的有级变速传动机构,1、塔轮变速传动机构,结构特点：两个塔形皮带轮1、3各包括三个不同直径的皮带轮，皮带轮1、3分别固定在主、
12、从动轴和上。平皮带2绕其上,工作原理：皮带2可以在塔轮上移换三个不同位置，从而得到三种不同传动比,故当轴以一种转速转动时，轴可以得到三种不同转速,塔轮变速传动机构的变速级数取决于不同直径的带轮的数目，一般为2级或3级。,优点是结构简单，传动平衡，过载时能打滑，有过载保护作用。缺点是尺寸大，变速时换移皮带不够方便,2、滑移齿轮变速传动机构,结构特点：主动轴上固定了两个或三个齿轮，相互保持一定间距。双联或三联滑移齿轮块以花键与从动轴相连,工作原理：移动滑移齿轮块到不同的啮合位置，可以实现不同齿轮副的啮合而使轴得到2级或3级转速,滑移齿轮块结构：整体式结构 拼装式结构,整体式结构,环形槽bk是插齿或
13、剃齿时的退刀槽,b是拨叉槽，装拨叉拨齿轮块滑移,拼装式结构：一般用键将几个单个齿轮拼装在一起，用弹簧挡圈轴向定位,滑移齿轮块上的齿轮数，最好不超过3，否则在滑移时会引起滑移齿轮与固定齿轮的齿顶相碰。,滑移齿轮变速传动机构优点：结构紧凑，传动比准确，变速传动方便，传动效率高，应用广泛。缺点是不能在运动中变速。,3、离合器变速传动机构,结构特点：由离合器和齿轮组成，固定在轴上的齿轮 分别与空套在轴上的齿轮 始终保持啮合，但不能将轴的运动直接传给,工作原理：只有当与轴花键连接的双向离合器M（牙嵌式或摩擦式）左移或右移，与齿轮 接合时，才能将运动接通,离合器有左、右两个啮合位置，得到两种不同传动比，变
14、速级数为2,图b是由两个双向离合器及六个空套齿轮组成,离合器M1和M2的啮合位置有四种不同组合，有四种不同的传动比,图c为一种单回曲机构,结构特点：从动轴和主动轴同轴线布置,工作原理：合上离合器M，将轴的运动直接传给轴,脱开离合器M，经 啮合将运动传给轴,这种单回曲机构也称背轮机构。背轮机构有两级传动比,离合器变速传动机构优点:变速方便，利用摩擦离合器可以在运动中变速，易于实现自动化。变速时，齿轮不移动，故可采用斜齿轮使传动平衡。在齿轮尺寸较大时，操纵离合器移动比操纵齿轮移动省力。缺点:各对齿轮始终处于啮合状态，易磨损，传动效率低，结构复杂，尺寸大。,4、挂轮变速传动机构,图a为一对挂轮变速传
15、动机构,工作原理：轴、轴上装有一对可以拆卸更换的齿轮A（称挂轮或交换齿轮、配换齿轮）和B，从设备备有的齿轮中挑选不同的齿数的两个挂轮换装在轴和轴上，就得到不同的传动比,变速级数取决于备有齿轮中能相互啮合且满足中心距要求的齿轮副的对数。在齿数模数相同时，要求配换的各对挂轮的齿数和应相等,图c采用的是两对挂轮,结构特点：挂轮a和d分别装在位置固定的轴和轴上，齿轮c和b用平键连在一起，空套在挂轮架上可以调整位置的中间轴5上,图c采用的是两对挂轮,工作原理：轴的运动由齿轮a和b啮合传入，c和b同步旋转，并通过c和d啮合传给轴。,怎样实现变速？,挂轮架7可以绕轴摆动，调整一定角度以保证c与d的啮合。调整
16、好后，由穿在弧形槽中的螺钉6固定在机体上,a、b中心距改变时：中间轴5用螺钉和垫片固定在挂轮架7的直槽中，可在直槽中上下移动，以保证a和b的啮合,挂轮变速传动机构优点：结构简单、紧凑。由于用作主、从动轮的齿轮可以颠倒其位置，所以用较少的齿轮可获得较多的变速级数。缺点：变速麻烦，调整齿轮费时费力,应用：主要用于不需要经常变速的场合。如加工齿轮的插齿机。,5、摆移齿轮变速传动机构,结构特点：轴上固定地安装着若干个模数相同、齿数不等的齿轮，称为塔齿轮。为了将轴的运动传给轴，设置了一个中间齿轮4,齿轮4空套在销轴3上，销轴3固定在摆动架1上。摆动架可随齿轮2、4轴向移动且绕轴摆动一定角度，以保证齿轮2
17、能与塔齿轮5上每一个齿轮啮合而得到若干不同传动比。销子6起固定和锁紧作用,变速工作原理：变速时先拔出定位销6，转动摆动架1使齿轮4与塔齿轮脱开啮合，然后轴向移动摆动架至所需齿轮的啮合位置，再将定位销插入相应的定位孔中即可。,6、拉键变速传动机构,结构特点：一组塔齿轮固定在轴上，数目相等的另一级塔齿轮空套在轴上，两组齿轮如终保持啮合。轴内孔装有一拉键机构。,工作原理：操纵手柄可驱动齿轮5带动拉杆4左右移动，在弹簧1的作用下，将键压入某一齿轮的键槽中，将该齿轮的运动传给轴,在各空套齿轮之间有垫圈3彼此隔开，防止拉键2同时进入相邻两个空套齿轮的键槽中，也避免了转速不同的相邻齿轮间的相互摩擦。,摆移齿
18、轮机构和拉键机构刚度较差，能传递的转矩不大。,7、有级变速传动系统,常用的两轴间的基本变速传动机构，除摆移齿轮机构、拉键机构和挂轮机构外，一般只有24级传动比，这对需要更多变速级数的系统来说，是远远不够的,为此常将几个基本变速机构顺序地串联起来，组成一个有级变速传动系统。该系统中的每一个基本变速传动机构称为一个变速组。,图a是由两个滑移齿轮变速组组成的变速系统,一种转速,六种转速,图d所示的传动系统较为复杂,在轴和轴之间、轴和轴之间采用了两个三联滑移齿轮变速组，轴的一种转速传至轴可变为9种,运动传至轴后，分两条路线传给主轴,轴到轴之间的机构看成是变速级数为2的变速组,轴到轴之间33218级转速
19、,一个变速传动系统的变速级数等于各变速组变速级数的乘积！,二、无级变速传动机构常用的机械式无级变速器,功能特征：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求,结构特征:由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成。,应用:目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输、矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械，已开发有各种类型并已系列化生产。,1.机械无级变速器的特征和应用,2.机械无级变速器的分类,(l)摩擦式无级变速器:利用主、从动元件(或通过中间元件)在接触处产
20、生的摩擦力进行传动，并通过改变接触处的工作半径实现无级变速,(2)链式无级变速器 变速传动机构由主、从动链轮及链组成，利用链条左右两侧面与作为链轮的两锥盘接触所产生的摩擦力进行传动，并通过改变两锥盘的轴向距离以调整它们与链的接触位置和工作半径，从而实现无级变速。,(3)带式无级变速器 与链式变速器相似,(4)脉动式无级变速器 其工作原理与连杆机构相同,3.摩擦式无级变速器,锥盘环盘式无级变速器基本型的结构示意图如下:,工作原理:由电动机驱动的主动锥盘1，通过接触处的摩擦力，带动从动环盘2传递运动和动力.环盘2通过凸轮轴套3与输出轴的凸轮4嵌合在一起,摩擦力的产生:凸轮套3和凸轮4可根据输出转矩
21、的变化相对转动，使凸轮套轴向移动，以增加锥盘与环盘接触处的压紧力，产生足够的摩擦力,变速原理:调速时，可以转动调速齿轮7，通过齿轮齿条，带动锥盘座6和锥盘1上下移动，从而改变其与环盘2的传动接触位置及工作半径，实现所需的速度变化。,可以看出，摩擦式无级变速器基本上是由三部分组成:传递运动和动力的摩擦变速传动机构；保证产生摩擦力所需的加压装置；实现变速的调速机构。,(l)摩擦变速传动机构,i.直接传动式，即主、从动摩擦元件直接接触传动,ii.中间元件式，即主、从元件通过中间元件进行传动,iii.行星传动式，即中间元件为行星运动的传动机构,具体见表22（p29）,(2)加压装置,用来产生摩擦传动工
22、作表面之间的压紧力，该力的大小、变化直接关系到传动的承载能力及其性能，因此加压装置也是无级变速器的基本组成部分,弹簧加压,通过弹簧弹力使主、从动摩擦元件工作表面彼此压紧而产生压紧力(如图中的弹簧5),弹簧加压,优点:结构较简单，便于布置，且能防止过载,缺点：传动元件、轴承和轴始终处于最大压力作用下，以致降低了传动的效率和寿命,应用：弹簧加压装置通常与和其他加压装置配合使用，由它来产生部分必要的压紧力。,端面凸轮加压,凹凸相对应的端面凸轮和凸轮槽分别安置在轴和轴套上,在变速器空载转动时，对应的端面凸轮和凸轮槽完全嵌合在一起而成为一刚性联轴器，使轴套和轴一起转动,在负载工作时，凸轮和凸轮槽随着负载
23、的作用、变化彼此沿周向作相对转动，导致凸轮套产生轴向位移，从而使摩擦元件的工作表面压紧并产生相应的压紧力。,钢球(柱)V形槽加压,结构特点：在摩擦元件和传动轴盘的端面圆周上各制成均布对应的V形槽，每条槽内各安置一个钢球(柱),当空载时，摩擦元件与传动轴盘两者的V形槽处于对称位置，钢球(柱在其中图b不产生压力；而随着负载的作用、变化，对应的两V形槽沿周向相对转动并错开，从而楔紧其间的钢球(柱)而产生轴向压力Qa图c。,端面凸轮加压与钢球(柱)V形槽加压两种方式的作用原理基本相同，压紧力是根据负载情况而变化的，所以称为自动加压式,由于其压紧力不是恒定的，故可减少滑动，提高传动效率和寿命，便于实现恒
24、功率传动,通常自动加压式的端面凸轮加压装置或钢球(柱)V形槽加压装置与弹簧加压装置配合应用，由弹簧产生必要的预压紧力。,(3)调速机构,摩擦式无级变速器是依靠改变两摩擦元件间的接触位置，从而使其工作半径比值产生相应变化来进行转速调节的,其接触位置改变的运动方式有两种,i：一元件相对另一元件沿接触面移动,ii一元件相对另一元件(或几个元件)沿接触面转动(或偏转),摩擦式无级变速器一般是在运转过程中进行调速，以免损伤摩擦元件。但也有的允许停车时调速,4.链式无级变速器,链式无级变速器是一种利用链轮和钢质挠性链条作为传动元件来传递运动和动力的机械变速装置。它属于开发较早、应用较多的一种通用型变速器。
25、,链式无级变速器,传动机构,调速机构,链条张紧加压机构,(1)传动机构,结构特点：每个链轮由两个相对的锥盘1构成,主、从动链轮的两对锥盘通过花键或导键分别装在相互平行的输入轴和输出轴2、5上,链条6张紧在由两相对锥面形成的楔形夹槽内,(1)传动机构,工作原理：工作状况类似于带传动，在链条包绕在两链轮的接触区内通过摩擦力来传递转矩。,(2)调速机构,作用是使主、从动链轮的两对锥盘各自作相向或相背的轴向移动，即一对锥盘张开而另一对锥盘合拢，这样就使保持张紧的链条与两链轮的接触半径(即工作半径)分别变大或变小，实现无级变速。,目前应用最为广泛的剪式杠杆调速机构,两个等臂杠杆3通过铰链固定在调节丝杠4
26、上,转动具有左右螺纹的调速丝杠7时，两等臂杠杆分别绕铰接点反向摆动，从而推动两对锥盘等距张开或合拢,链条与两链轮的接触半径,(3)链条张紧加压机构,与其他摩擦传动一样，在链式无级变速器中必须设有链条张紧加压机构,常用的张紧加压装置,一种采用压靴加压方式一种采用凸轮自动加压方式,i.压靴加压方式,工作原理：弹簧1的压力通过杠杆2和压靴3直接作用在链条上，使链条张紧,优点：结构简单，成本低廉，缺点：基本属于恒压加载，压紧力需要按照最大负载来设定，这样不论处于何种工况下，传动副和轴承等处始终处于最大压力的作用，这对零件寿命和传动效率十分不利。,ii.凸轮自动加压方式,结构特点：剪式杠杆调速机构的输入
27、轴和输出轴上分别加装了端面加压凸轮3和6,工作原理：变速器工作时，加压凸轮3、6的端面上始终作用有来自滚轮的、与工作转矩成正比的压力。每一链轮的两个锥盘上受到大小相等、方向相反的压力,5.带式无级变速器,(1)基本组成和工作原理,带式无级变速器是机械无级变速器中应用最广的一种变速器,带式无级变速器的基本结构和传动原理与带传动基本相同,结构：,主动锥轮(主动带轮)1,从动锥轮(从动带轮）2,紧套在两轮上的传动带3,调节速度的操纵机构,工作原理：主动轮转动时，利用张紧的带-与锥轮之间的摩擦力，将运动和动力从主动轮传递到从动轮上，并可通过操纵机构改变带在锥形带轮上的工作位置使主、从动锥轮的工作半径能
28、连续发生改变，从而实现无级变速,带式无级变速器：优点：结构简单，容易进行无级变速，工作平稳，能吸收振动和具有过载保护作用，传动带虽易磨损，但其更换方便，价格低廉。缺点是外形尺寸较大，变速范围相对较小。,(2)基本类型和调速方式,根据传动带的形状不同分为平带无级变速器和V带无级变速器两种类型。,基本类型,平带无级变速器：扁平的传动带，带轮为圆锥状,优点：结构简单，价格低廉，容易制造。缺点：调速范围较小，传递功率不大，传动装置所占空间位置较大,应用：用在变速范围和功率均较小的场合，如纺织机械、印刷机械等传动。,V带无级变速器,普通V带：一般带传动中采用的V带，有标准V带和窄型V带。,宽V带,宽V带
29、变速范围大，传递功率较大，带的挠曲性较好，因此是无级变速器中主要应用的带型。,块带：薄钢带上下加木块或平带上下加上木块构成,由木块与带轮的摩擦作用来传动,块带制造容易，运转可靠，但块带质量较大，产生的离心力大，轴的转速不能高，故块带应用较少,调速方式,平带的无级变速器中，带轮为圆锥状，利用平带沿带轮的轴向移动来实现变速,V带无级变速器（与链相似）带轮由圆锥盘组成，利用圆锥盘的轴向相对移动来改变V形槽的宽度，从而可使V带工作于不同的工作直径处，实现无级变速,调节中心距变速方式,变速带轮：由夹紧传动带的两对称圆锥盘组成，其锥盘可作轴向移动，其上设有弹簧压紧装置,普通的固定工作直径的带轮,工作原理：
30、改变两带轮的中心距，借助传动带的张紧力与弹簧的压紧力，变速带轮的可动锥盘作轴向移动，从而改变传动带在带轮上的接触位置及相应的工作直径，达到变速的目的。,结构简单，经济。但变速范围小(通常变速比2.5),双带轮变速方式,两个带轮的带轮槽宽度均可变化,装有弹簧压紧装置的变速带轮,下带轮为调速带轮：调节机构：右端的手轮和螺旋机构，可调节带轮两锥盘间的距离,工作原理：调节调速带轮的V带槽宽度，利用传动带的张紧力和弹簧的压紧力使变速带轮的带槽宽度作相应的改变，由于中心距不变，使主、从动带轮的工作直径成反比例关系变化，由此可以获得较大的变速范围(38),优点：结构较复杂缺点：成本较高，应用：变速范围较大，
31、所以应用较广。,中间变速带轮变速方式,主动带轮：普通带传动中的固定带轮,从动带轮：普通带传动中的固定带轮,中间变速带轮装置：变速带轮具有两个V形槽，带轮外端的两锥盘固定不动，中间是一个可轴向移动的双锥面盘,变速带轮一个V形槽中的传动带连接原动机的主动带轮，另一个V形槽中的传动带连接工作机上的从动带轮,调节双锥面盘 轴向位置，借助于带的张力改变变速带轮上两个V形槽的宽度，就可以实现无级变速，而且能获得较大的变速范围。,工作原理：,6.脉动式无级变速器,由传动机构、输出机构和调速机构三个基本部分组成,传动机构：平面四杆机构,曲柄AB匀速转动,摇杆CD往复摆动,由几何关系可推导出摇杆CD的摆角,调速
32、机构：通过改变曲柄的长度来改变摇杆往复摆动的幅度,输出机构：超越离合器，将可调幅的摇杆摆动变为脉动的单向转动输出。,变速器中只配置一组曲柄摇杆机构(称为单相)，则输出轴将出现间歇转动,且转速是在零至最大转速之间变化，极不平稳.,为了保证输出轴获得连续转动并提高运动平稳性，变速器必须由多组相互间有一定相位差的传动机构和超越离合器共同组合。,多相结构的变速器。常用的是三相和四相结构,图示出了配置有三相组合机构的变速器的工作状况。,只有各条曲线交点以上部分(图中实线所示)的运动可以通过超越离合器过滤后作为输出角速度传递到输出轴，变速器实现了连续转动，脉动输出的均匀性得到了很大提高。,7.机械无级变速
33、器与其他无级变速传动方式的比较 自学（教材p37）,第三节 换向机构,运动部件工作时，经常需要改变运动方向，如轴的正、反转，移动件的往返等。故在传动链中应设置换向机构,常用的换向机构有机械、液压和电气式三种,一、皮带换向机构,工作原理：利用平皮带和交叉皮带，使空套在被动轴的两个带轮朝相反方向转动，通过离合器选择由哪种带轮带动被动轴，以改变运动方向,二、圆柱齿轮换向机构,通过改变啮合齿轮的对数或次数来变换被动轴运动方向,图示位置：主动轴I的运动经 到轴,转动手柄2后，,三、锥齿轮换向机构,被动轴上空套的两个相背安装的锥齿轮，同时与主动轴I上锥齿轮的相对两侧轮齿啮合，故两轮转向相反,利用轴上的双向
34、离合器，选择不同齿轮带动轴实现换向,滑移锥齿轮套，用滑键与轴相连。变向时滑移锥齿轮套向左移动，使之与主动轴上锥齿轮的右侧轮齿啮合，从而实现换向。,第四节 制动器,一、制动器的功用、要求、分类和构造,功用：在设备停车的过程中，由于各运动件的惯性大，摩擦阻力小，停车时间长。因此对经常要求启停的高速设备，为节省辅助时间，常装有制动器。,设备的制动机构应满足以下基本要求：,(1)构造简单，尺寸小。为此制动器应尽量装在高速轴上。,(2)在可能条件下制动时间应尽量短些.,(3)要保证使用安全。制动机构与开停机构必须互锁,工作原理：利用摩擦力矩，使机件的动能转化为热能，使机件迅速停止运动。,1.闸带式制动器
35、,工作原理：操纵杠杆3，作用于闸带2的松边，操纵力P所产生的对闸轮切向拉力为T。,右图:操纵杠杆3作用于闸带的紧边，若要求产生相同的制动力矩，则对闸轮的切向拉力T必须加大，所需要的操纵力P也增大，制动就不平稳,注意分析闸轮的转动方向及闸带的受力状态，操纵杠杆应作用于闸带的松边，使操纵力小且制动平稳。,闸带式制动器优点：结构简单，轴向尺寸小，操纵方便缺点：制动时闸轮受到较大的单侧压力，对所在传动轴有不良影响应用：故多用于中小型设备,2.闸瓦式制动器,工作原理：电动机轴上装闸轮1，停车时电动机断电，接通压力油使活塞带动闸瓦2压紧闸轮使之制动；开车时，断开压力油，靠弹簧使活塞带动闸瓦放松闸轮。,优点
36、：结构较简单，操纵较方便，制动时间短缺点：制动时闸轮也受到较大的单侧压力。,3.片式制动器,片式制动器与片式摩擦离合器相似：区别:后者是将停止的从动件与正在运转的运动件相接合；前者则是将惯性运转的运动件与静止不动的固定件相接合,动片1与传动轴靠花键相连接定片2在固定套3上可轴向移动,工作原理：停车时，接通压力油使活塞4向右移动，定片压紧动片靠摩擦力矩使之制动；开车时断开压力油，靠弹簧5使活塞向左移开，放松定片。,二、制动器的位置,若要求电动机停止运转后才能制动时，则制动器可安装在传动链中的任何传动件上；若电动机不停止运转而进行制动时，则必须断开运动执行件与电动机的运动联系，此时制动器只能安装在
37、被断开的传动链中的传动件上。,为了结构紧凑、制动平稳，应将制动器放在接近执行件、且转速较高、变速范围较小的传动件上,第五节 操纵机构,一、概述,1.操纵机构的功用及要求,控制各运动部件的启动、停止、制动、变速和换向,控制有关运动部件的运动分配和动作的执行顺序,控制辅助运动，如送料、夹紧、快移、定位等,为降低工人的劳动强度，合理的操纵机构应满足如下几项基本要求,(1)操纵省力、轻便 操纵机构的手柄或手轮应转动轻便、灵活,(2)操纵方便、便于记忆,(3)安全可靠 操纵机构的布置，应特别考虑操纵工人的安全,2.操纵机构的组成,操纵件，如手轮、手柄、按钮等。操纵件大部分已标准化，可根据需要选用,传动件
38、 将操纵件的运动或动作传给执行件的装置,控制件 控制执行件位移及运动轨迹的元件,执行件 直接带动被操纵件动作的零件，如拨叉、滑块等,定位件 保证被操纵件的准确位置的零件，如钢球、圆柱销、推销等,二、单独变速操纵机构,1.摆动式操纵机构,按执行件拨动被操纵件的方式又可分为摆动式和移动式两种类型,手柄4与转轴5用销子固定并一起转动，通过键使摆杆3及在齿轮1的环形槽中的滑块2摆动，从而推动齿轮轴向移动.,摆杆摆动时，端部移动轨迹是以R为半径的圆弧,通过滑块施加在齿轮环形槽上的操纵力的作用点对齿轮轴线产生偏斜,偏移量,a=R一H,偏移量过大，则操纵费力，甚至使滑块脱离齿轮环形槽而失去操纵作用。故设计时
39、应力求减小a值。,2.单边拨动不自锁的条件,为了使滑移齿轮能顺利移动,拨动力F必须克服滑移齿轮与轴间的摩擦阻力,B滑移齿轮长度,A滑移齿轮中心到拨叉拨动部位的径向距离,联立两方程,附加正压力 N:在接触长度一半上按三角形分布,代入f值后，可知,会发生自锁,因此设计时应保证使A满足下列条件,即,3.移动式操纵机构,手柄5经轴6、齿扇4、齿条3,使带导向孔的拨叉1在导向杆2上移动来控制滑移齿轮,实现变速,用于操纵行程较大的滑移齿轮,纵横向进给操纵机构,三、集中变速操纵机构,凸轮集中变速操纵机构：是一个具有九级转速的传动系统，轴和轴上的两个三联滑移齿轮A和B,由一个平面凸轮上的一条(也可以是两条)曲
40、线槽同时控制,转动凸轮时,从动件a、b,受凸轮曲线槽的限制,通过杠杆M、N,使滑移齿轮移动,凸轮集中变速操纵机构的结构示意图,两个三联滑移齿轮1和3由圆盘凸轮7的一条曲线槽控制,转动手轮9，通过轴10上的平键带动凸轮盘7转动，又通过滚子8，带动杠杆13、11、轴12、杠杆5及滑块4摆动，使滑移齿轮3沿轴向滑动；,同时又使滚子6带动杠杆14、15和拨叉2摆动，使滑移齿轮1沿轴向移动，进行变速。,机械式离合器操纵机构,大作业1：查资料或网上搜索常用机构（任何机器上的机构均可）。要求：1、机构的结构图或简图；2、介绍机构的工作原理、具体结构组成、优缺点及应用场合等；3、能搜到相关视频更好。,本章结束,
