第二章机械传动和液压传动.docx

1、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=2Rn/60 （=2R/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

2、，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2-62、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

3、，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。=0.900.952、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

4、、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）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

5、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。

6、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

7、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0.70.8，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2-17 AB称为曲柄，CD称为摇杆，BC称为

8、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

9、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

10、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/t A是活塞面积，S

11、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=qn3、 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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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元件集中在一起完成一定的工作循环，有效减小体积，但是工作循环不易改变，适合于批量生产，用于不许改变工作循环的场合。 八、液压辅件 液压辅件包括蓄能器、过滤器、油箱等，它在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升及工作可靠性等性能。掌握液压辅件的职能符号图。 （一）. 蓄能器的作用：储存油液压力能的装置1、作辅助动力源： 有蓄能器的卸压回路2、保压和补充泄漏3、吸收压力冲击和油泵的压力脉动。 皮囊式蓄

17、能器 气瓶式蓄能器 气囊式蓄能器 （二）. 过滤器的作用：滤去油液中杂质，维护油液的清洁，防治污染。 （三）. 油箱的作用：储存液压系统所需的足够油液，散发油液的热量，分离油液中气体及沉淀物。 汽车油箱系统 九、液压基本回路 包括速度控制回路、压力控制回路及方向控制回路等。要掌握各种回路的作用以及能够识图辨别。 1.速度控制回路： 调整工作行程速度的回路和获得快速空行程的回路，而调整工作行程速度的方法主要有用定量泵的节流调速、用变量泵和节流阀的调速、容积调速等，其调速方法有： （1）定量泵的节流调速回路：节流阀调节流量，图2-53 进油节流调速。 优点：回油腔和回油管路中的液压较低当采用单杆活

18、塞缸并使油液进入无杆腔时，有效工作面积较大，所以可获得较大推力同时可获得较低进给速度缺点：没有背压，当载荷突然变小时可能产生突然快进，使得运动不平稳，此时需要在回油路加上背压阀，同时尽量减少背压阀的功耗损失 回油节流调速 2。其优点是因节流阀在回油路上而产生较大的背压，运动比较平稳，所以多用在载荷变化较大、要求运动平稳性较高的液压系统中。 旁路节流调速回路 优点：能量利用比较合理缺点：运动速度受载荷影响较大，低速高压时工作不稳定（2）容积调速：改变变量泵的输出的流量来调速，图2-64。优点：效率高，发热量少缺点：制造成本高、工艺难度大 （3）容积节流调速：将前二者结合起来，适用于既需要效率高有

19、需要一定的低速稳定性低发热性的工作系统压力继电器的工作原理 压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件（如电磁铁、电机、时间继电器、电磁离合器等）动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等。2.压力控制回路1 压力控制单往复回路 利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的压力，达到调压、减压、增压、平衡、保压、卸荷等目的。 应用：（1）节流调速回路，用溢流阀调节油泵的工作压力 （2）在支油路上串联减压阀可使支油路得到低于油泵的工作压力而且稳定的支油路压力（3）当工作部分停止工作，应使油泵卸荷 3.方向控制回路 功用：通过控制元件（换向阀）液流的通断或变向，来实现液压系统执行元件的启动、停止或改变运动方向。 常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回路和制动回路。