1、.,機械結構設計,機械工程學院機械設計及自動化系 宋梅利,.,第一章 機械結構設計導論 第二章 結構設計中常用的典型機構 補充：提高強度、剛度和延長壽命的結構設 計準則 第三章 典型工程結構實例 第四章 CA6140型臥式車床的結構分析 第五章 機床主運動部件設計 第六章 主軸組件設計,.,第二章 結構設計中常用的典型機構,本章主要介紹機械系統中常用的典型機構。 重點內容：離合器、換向裝置、變速裝置、操縱機構、制動裝置 難點內容：操縱機構、制動裝置,.,各種機械設備，盡管其結構、特點、功用各不相同，但有一共同點，就是都要輸出必需的運動和動力。,因此，各種設備都是由：如開停裝置、換向裝置、變速裝

2、置、操縱機構等組成。,如果把這些裝置及機構視為“積木塊”，則任何機械設備都可以看成是這些積木塊的不同組合及搭配。,本章將介紹一些常用典型機構及裝置。,.,第一節 離合器,一、概述,離合器的作用是使同軸線的兩軸、或軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪等，根據工作需要隨時接通或分離，以實現設備的啟停、變速、換向及過載保護。,離合器種類 ：,.,按其結構、功能的不同,嚙合式離合器,摩擦式離合器,超越式離合器,安全離合器,按其操作方式的不同 ：操縱式（機械、氣動、液壓、電磁操縱式）和自動離合器,大多數離合器已標準化、系列化，使用時可按需要選擇合適的類型、型號和尺寸,離合器工作原理,.,二、嚙合式離合

3、器,工作原理：由兩個半離合器組成，利用兩個半離合器的齒爪相互嚙合傳遞運動和轉矩。按其結構的不同，又可分為牙嵌式和齒輪式,.,圖a為牙嵌式離合器結構,與齒輪成為一體的半離合器1空套于軸4，其右端面有齒爪，可與半離合器2左端面的齒爪相嚙合,半離合器2用花鍵或滑鍵與軸4相連，利用撥叉可使之向左移動，進入結合狀態，從而帶動齒輪1與軸4同步旋轉；右移脫開齒爪，則齒輪空轉。,.,圖c、圖d為內齒式離合器 一對齒數和模數相等的內嚙合齒輪,外齒輪1用花鍵與軸連接，并可向右滑移與內齒輪2的內齒嚙合，將空套齒輪與軸連接、傳遞運動。齒輪1向左滑動時則脫開嚙合，斷開其運動聯系。,.,嚙合式離合器,優點：結構簡單、緊湊

4、，接合后不會產生滑動，可傳遞較大扭矩且傳動比準確,缺點：但齒爪不易在運動中嚙合，一般只能在停轉或相對轉速較低時接合，故操作不便 。,應用：用于要求保持嚴格運動關系，或速度較低的傳動鏈中。,.,三、摩擦式離合器,工作原理：利用相互壓緊的兩個摩擦元件接觸面之間的摩擦力傳遞運動和扭矩。,摩擦元件的結構形式很多，有片式、錐式。其中片式又分為單片式與多片式兩種。,.,結構組成：由兩組形式不同的摩擦片和一個壓緊機構組成,齒輪套筒2空套在軸1上，外摩擦片4見圖c的外徑上有三或四個均布凸齒，插在齒輪套筒2上相應的軸向槽中，用其內孔空套在花鍵軸1上。,.,內摩擦片5的形狀如圖d所示，為外圓、內花鍵孔，與花鍵軸配

5、合，并可沿花鍵軸軸向滑動，其外徑略小于套筒2的內徑,外摩擦片總是與齒輪2一起轉動，而內摩擦片總與軸1一起轉動,.,工作原理：當壓緊機構帶動壓緊套向左移動，將內外摩擦片相互壓緊時，則軸1的運動靠摩擦片之間的摩擦力，通過外摩擦片傳給齒輪2，將運動接通。,因靠摩擦片之間的摩擦力傳遞扭矩，所以離合器傳遞扭矩的大小取決于壓緊塊的壓緊力、摩擦片間的摩擦系數、摩擦片的作用半徑以及摩擦面對數。,.,壓緊裝置由滑套9、鋼球8、壓緊套7及螺母套6組成,接通運動：操縱滑套9左移時，其左端內錐面將通過鋼球使壓緊套7左移，并帶動螺母套6左移將內外摩擦片壓緊 。,一般多片式摩擦離合器是人力通過操縱機構，移動壓緊裝置，改變

6、離合器的工作狀態的,.,有時為了實現遠程操縱或順序控制而采用液壓、氣動或電磁力驅動、壓緊摩擦片,液壓摩擦離合器工作原理：,內外摩擦片的壓緊力由液壓缸的活塞2左移提供。當液壓油缸右腔接通低壓油路時，活塞在彈簧力作用下右移，松開內外摩擦片,.,摩擦式離合器 優點：,1、靠摩擦力傳遞運動和扭矩，過載時離合器接合面產生打滑，能避免損壞零件，起到安全保護作用,2、且摩擦片的接合及分離動作是逐步完成的，連續且平穩，無沖擊，可以在運轉中進行,缺點：因摩擦片的打滑不能保證準確的傳動比，且傳遞的扭矩不可過大,.,傳遞大扭矩：要增大摩擦片的工作半徑，增加摩擦片數，因而具有較大的結構尺寸,摩擦式離合器應用：廣泛用于

7、需要頻繁啟動、制動或速度大小及方向頻繁變換的傳動中。,.,摩擦式離合器,.,四、超越離合器,定義：屬于非外力操縱的離合器，應用：在有快慢兩個動力源交替傳動的軸上，可以實現輸出軸快慢運動的自動轉換 。,解釋：即當有快慢兩種動力源同時輸入時，離合器可以不斷開慢速運動而自動接通快速運動，使其超越慢速運動；而當快速運動停止后，又自動恢復慢速運動,種類：常用的有滾柱式單向超越離合器，帶撥爪的單向超越離合器和雙向超越離合器等。,.,結構組成：星形體4，帶外套m的齒輪2，滾柱3及彈簧銷7,滾柱式單向超越離合器,外套齒輪2空套在軸上，通過齒輪1輸入慢速運動；星形體4用鍵固定在軸上，由快速電機D通過齒輪6輸入快

8、速運動。三個滾柱3分別在由星形體4和齒輪套m所形成的三個楔形空間內，靠彈簧力與星形體4和齒輪套m接觸。,.,當僅有慢速運動由軸通過齒輪1傳至齒輪2（逆時針轉動）時，套m與滾柱3之間的摩擦力使滾柱滾向楔縫窄處，將m與星形體楔成一體，帶動星形體逆時針轉動，并通過軸上的鍵將運動傳給軸。,工作原理：,.,工作原理：,當慢速運動沒有停止，又啟動了快速電機時，齒輪6通過齒輪5將逆時針方向快速運動傳給軸，使星形體逆時針方向快轉，滾柱3則反向滾動，壓縮彈簧，齒輪套m與星形體脫開，分別以各自不同轉速，互不干涉地同向旋轉,.,工作原理：,當快速電機停止轉動時，彈簧銷將滾柱推向楔縫窄處，又將m與星形體4楔緊，慢速運

9、動重新接通。,這種離合器只能自動轉換逆時針方向的快慢速運動，故稱單向超越離合器。,.,帶撥爪的單向超越離合器 可以自動轉換單一方向的慢速運動和雙向的快速運動,與單向超越離合器的區別： 齒輪5空套在軸上，其快速運動不直接傳給星形體4，而是經齒輪5左側的三個伸入星形體楔縫中的撥爪傳動,.,帶撥爪的單向超越離合器工作原理：,齒輪5逆時針轉動時，由撥爪直接帶動星形體實現逆時針快轉，齒輪5順時針轉動時，撥爪n則通過滾柱3推星形體，實現順時針快轉。在這兩種情況下都可使滾柱與齒輪套m脫開。,.,雙向超越離合器：能實現正反兩個方向的快慢速運動的自動轉換。其原理同帶撥爪的單向超載離合器一樣,.,超越離合器正常工

10、作,.,超越離合器快速超越,.,五、安全離合器,作用：提供過載保護，即當機床過載或出現故障時能自動斷開運動而保護零件不受損壞，也是一種非外力操縱式離合器,.,工作原理： 半離合器5和6的相對端面為相吻合的螺旋齒面 5空套在軸上，6與 軸用花鍵連接,正常工作時，在彈簧7的彈力作用下，5、6的齒面緊密嚙合，成為一體，同步旋轉，傳遞運動,.,機床過載或出現故障時，半離合器6停轉，但整個傳動鏈帶動半離合器5仍在轉動,兩螺旋齒面相對滑動，產生軸向分力,.,當軸向分力超過彈簧的壓力時，右半離合器壓縮彈簧而向右移動，與左半離合器5脫開，運動聯系中斷，因而不會損壞其他零件,.,當過載消失或故障排除后，兩半離合

11、器齒面間的軸向分力減小，右半離器被彈簧重新壓緊在左半離合器齒面上，二者一起傳動，運動聯系恢復,.,牙嵌式安全離合器優缺點： 結構簡單，過載時齒面打滑發出響聲，可作為過載報警信號，但噪聲較大，且齒面易磨損。,.,鋼球式安全離合器,兩個半離合器的齒面用彈簧將鋼球頂在錐孔里相連接,優缺點：動作反應靈敏，作為安全離合器比牙嵌式可靠，過載時噪聲也小。但端面錐孔口磨損快，不宜用于傳遞重載荷。,.,第二節 變速傳動機構,有級變速機構：采用不同的方式改變主、從動兩軸間的傳動比進行變速，從而使主動軸的一種轉速變為從動軸的幾種不同轉速,無級變速機構：在輸入轉速不變的情況下，能實現輸出軸的轉速在一定范圍內連續變化，

12、以滿足機器或生產系統在運轉過程中各種不同工況的要求,.,一、幾種常見的有級變速傳動機構,1、塔輪變速傳動機構,結構特點： 兩個塔形皮帶輪1、3各包括三個不同直徑的皮帶輪，皮帶輪1、3分別固定在主、從動軸和上。平皮帶2繞其上,工作原理：皮帶2可以在塔輪上移換三個不同位置，從而得到三種不同傳動比,故當軸以一種轉速轉動時，軸可以得到三種不同轉速,.,塔輪變速傳動機構的變速級數取決于不同直徑的帶輪的數目，一般為2級或3級。,優點是結構簡單，傳動平衡，過載時能打滑，有過載保護作用。 缺點是尺寸大，變速時換移皮帶不夠方便,.,2、滑移齒輪變速傳動機構,結構特點：主動軸上固定了兩個或三個齒輪，相互保持一定間

13、距。雙聯或三聯滑移齒輪塊以花鍵與從動軸相連,工作原理：移動滑移齒輪塊到不同的嚙合位置，可以實現不同齒輪副的嚙合而使軸得到2級或3級轉速,.,滑移齒輪塊結構： 整體式結構 拼裝式結構,.,整體式結構,環形槽bk是插齒或剃齒時的退刀槽,b是撥叉槽，裝撥叉撥齒輪塊滑移,.,拼裝式結構：一般用鍵將幾個單個齒輪拼裝在一起，用彈簧擋圈軸向定位,.,滑移齒輪塊上的齒輪數，最好不超過3，否則在滑移時會引起滑移齒輪與固定齒輪的齒頂相碰。,滑移齒輪變速傳動機構優點：結構緊湊，傳動比準確，變速傳動方便，傳動效率高，應用廣泛。 缺點是不能在運動中變速。,.,3、離合器變速傳動機構,結構特點：由離合器和齒輪組成，固定在

14、軸上的齒輪 分別與空套在軸上的齒輪 始終保持嚙合，但不能將軸的運動直接傳給,工作原理：只有當與軸花鍵連接的雙向離合器M（牙嵌式或摩擦式）左移或右移，與齒輪 接合時，才能將運動接通,離合器有左、右兩個嚙合位置，得到兩種不同傳動比 ，變速級數為2,.,圖b是由兩個雙向離合器及六個空套齒輪組成,離合器M1和M2的嚙合位置有四種不同組合，有四種不同的傳動比,.,圖c為一種單回曲機構,結構特點：從動軸和主動軸同軸線布置,工作原理：合上離合器M，將軸的運動直接傳給軸,脫開離合器M，經 嚙合將運動傳給軸,這種單回曲機構也稱背輪機構。背輪機構有兩級傳動比,.,離合器變速傳動機構 優點:變速方便，利用摩擦離合器

15、可以在運動中變速，易于實現自動化。變速時，齒輪不移動，故可采用斜齒輪使傳動平衡。在齒輪尺寸較大時，操縱離合器移動比操縱齒輪移動省力。 缺點:各對齒輪始終處于嚙合狀態，易磨損，傳動效率低，結構復雜，尺寸大。,.,4、掛輪變速傳動機構,圖a為一對掛輪變速傳動機構,工作原理：軸、軸上裝有一對可以拆卸更換的齒輪A（稱掛輪或交換齒輪、配換齒輪）和B，從設備備有的齒輪中挑選不同的齒數的兩個掛輪換裝在軸和軸上，就得到不同的傳動比,變速級數取決于備有齒輪中能相互嚙合且滿足中心距要求的齒輪副的對數。在齒數模數相同時，要求配換的各對掛輪的齒數和應相等,.,圖c采用的是兩對掛輪,結構特點：掛輪a和d分別裝在位置固定

16、的軸和軸上，齒輪c和b用平鍵連在一起，空套在掛輪架上可以調整位置的中間軸5上,.,圖c采用的是兩對掛輪,工作原理：軸的運動由齒輪a和b嚙合傳入，c和b同步旋轉，并通過c和d嚙合傳給軸。,怎樣實現變速？,.,掛輪架7可以繞軸 擺動，調整一定角 度以保證c與d的嚙 合。調整好后，由 穿在弧形槽中的螺 釘6固定在機體上,a、b中心距改變時： 中間軸5用螺釘和墊片固定在掛輪架7的直槽中，可在直槽中上下移動，以保證a和b的嚙合,.,掛輪變速傳動機構 優點：結構簡單、緊湊。由于用作主、從動輪的齒輪可以顛倒其位置，所以用較少的齒輪可獲得較多的變速級數。 缺點：變速麻煩，調整齒輪費時費力,應用：主要用于不需要

17、經常變速的場合。 如加工齒輪的插齒機。,.,5、擺移齒輪變速傳動機構,結構特點：軸上固定地安裝著若干個模數相同、齒數不等的齒輪，稱為塔齒輪 。為了將軸的運動傳給軸，設置了一個中間齒輪4,.,齒輪4空套在銷軸3上，銷軸3固定在擺動架1上。擺動架可隨齒輪2、4軸向移動且繞軸擺動一定角度，以保證齒輪2能與塔齒輪5上每一個齒輪嚙合而得到若干不同傳動比。銷子6起固定和鎖緊作用,.,變速工作原理： 變速時先拔出定位銷6，轉動擺動架1使齒輪4與塔齒輪脫開嚙合，然后軸向移動擺動架至所需齒輪的嚙合位置，再將定位銷插入相應的定位孔中即可。,.,6、拉鍵變速傳動機構,結構特點：一組塔齒輪固定在軸上，數目相等的另一級

18、塔齒輪空套在軸上，兩組齒輪如終保持嚙合。軸內孔裝有一拉鍵機構。,工作原理：操縱手柄可驅動齒輪5帶動拉桿4左右移動，在彈簧1的作用下，將鍵壓入某一齒輪的鍵槽中，將該齒輪的運動傳給軸,.,在各空套齒輪之間有墊圈3彼此隔開，防止拉鍵2同時進入相鄰兩個空套齒輪的鍵槽中，也避免了轉速不同的相鄰齒輪間的相互摩擦。,擺移齒輪機構和拉鍵機構剛度較差，能傳遞的轉矩不大。,.,7、有級變速傳動系統,常用的兩軸間的基本變速傳動機構，除擺移齒輪機構、拉鍵機構和掛輪機構外，一般只有24級傳動比，這對需要更多變速級數的系統來說，是遠遠不夠的,為此常將幾個基本變速機構順序地串聯起來，組成一個有級變速傳動系統。該系統中的每一

19、個基本變速傳動機構稱為一個變速組。,.,圖a是由兩個滑移齒輪變速組組成的變速系統,一種轉速,六種轉速,.,圖d所示的傳動系統較為復雜,在軸和軸之間、軸和軸之間采用了兩個三聯滑移齒輪變速組，軸的一種轉速傳至軸可變為9種,.,運動傳至軸后，分兩條路線傳給主軸,.,軸到軸之間的機構看成是變速級數為2的變速組,.,軸到軸之間33218級轉速,一個變速傳動系統的變速級數等于各變速組變速級數的乘積 ！,.,二、無級變速傳動機構常用的機械式無級變速器,功能特征：在輸入轉速不變的情況下，能實現輸出軸的轉速在一定范圍內連續變化，以滿足機器或生產系統在運轉過程中各種不同工況的要求,結構特征:由變速傳動機構、調速機

20、構以及加壓裝置或輸出機構三部分組成。,應用:目前已成為一種基本的通用傳動形式，應用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、電工、起重運輸、礦山冶金、工程、農業、國防及試驗等各類機械，已開發有各種類型并已系列化生產。,1.機械無級變速器的特征和應用,.,2.機械無級變速器的分類,(l)摩擦式無級變速器:利用主、從動元件(或通過中間元件)在接觸處產生的摩擦力進行傳動，并通過改變接觸處的工作半徑實現無級變速,(2)鏈式無級變速器 變速傳動機構由主、從動鏈輪及鏈組成，利用鏈條左右兩側面與作為鏈輪的兩錐盤接觸所產生的摩擦力進行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離以調整它們與鏈的接觸位置和工作半徑，從而實現無級

21、變速。,(3)帶式無級變速器 與鏈式變速器相似,(4)脈動式無級變速器 其工作原理與連桿機構相同,.,3.摩擦式無級變速器,錐盤環盤式無級變速器基本型的結構示意圖如下:,工作原理:由電動機驅動的主動錐盤1，通過接觸處的摩擦力，帶動從動環盤2傳遞運動和動力.環盤2通過凸輪軸套3與輸出軸的凸輪4嵌合在一起,摩擦力的產生:凸輪套3和凸輪4可根據輸出轉矩的變化相對轉動，使凸輪套軸向移動，以增加錐盤與環盤接觸處的壓緊力，產生足夠的摩擦力,.,變速原理:調速時，可以轉動調速齒輪7，通過齒輪齒條，帶動錐盤座6和錐盤1上下移動，從而改變其與環盤2的傳動接觸位置及工作半徑，實現所需的速度變化。,可以看出，摩擦式

22、無級變速器基本上是由三部分組成:傳遞運動和動力的摩擦變速傳動機構；保證產生摩擦力所需的加壓裝置；實現變速的調速機構。,.,(l)摩擦變速傳動機構,i.直接傳動式，即主、從動摩擦元件直接接觸傳動,ii.中間元件式，即主、從元件通過中間元件進行傳動,iii.行星傳動式，即中間元件為行星運動的傳動機構,具體見表22（p29）,.,(2)加壓裝置,用來產生摩擦傳動工作表面之間的壓緊力，該力的大小、變化直接關系到傳動的承載能力及其性能，因此加壓裝置也是無級變速器的基本組成部分,彈簧加壓,通過彈簧彈力使主、從動摩擦元件工作表面彼此壓緊而產生壓緊力(如圖中的彈簧5),.,彈簧加壓,優點:結構較簡單，便于布置

23、，且能防止過載,缺點：傳動元件、軸承和軸始終處于最大壓力作用下，以致降低了傳動的效率和壽命,應用：彈簧加壓裝置通常與和其他加壓裝置配合使用，由它來產生部分必要的壓緊力。,.,端面凸輪加壓,凹凸相對應的端面凸輪和凸輪槽分別安置在軸和軸套上,在變速器空載轉動時，對應的端面凸輪和凸輪槽完全嵌合在一起而成為一剛性聯軸器，使軸套和軸一起轉動,在負載工作時，凸輪和凸輪槽隨著負載的作用、變化彼此沿周向作相對轉動，導致凸輪套產生軸向位移，從而使摩擦元件的工作表面壓緊并產生相應的壓緊力。,.,鋼球(柱) V形槽加壓,結構特點：在摩擦元件和傳動軸盤的端面圓周上各制成均布對應的V形槽，每條槽內各安置一個鋼球(柱),

24、當空載時，摩擦元件與傳動軸盤兩者的V形槽處于對稱位置，鋼球(柱在其中圖b不產生壓力；而隨著負載的作用、變化，對應的兩V形槽沿周向相對轉動并錯開，從而楔緊其間的鋼球(柱)而產生軸向壓力Qa圖c。,.,端面凸輪加壓與鋼球(柱)V形槽加壓兩種方式的作用原理基本相同，壓緊力是根據負載情況而變化的，所以稱為自動加壓式,由于其壓緊力不是恒定的，故可減少滑動，提高傳動效率和壽命，便于實現恒功率傳動,通常自動加壓式的端面凸輪加壓裝置或鋼球(柱)V形槽加壓裝置與彈簧加壓裝置配合應用，由彈簧產生必要的預壓緊力。,.,(3)調速機構,摩擦式無級變速器是依靠改變兩摩擦元件間的接觸位置，從而使其工作半徑比值產生相應變化

25、來進行轉速調節的,其接觸位置改變的運動方式有兩種,i：一元件相對另一元件沿接觸面移動,ii一元件相對另一元件(或幾個元件)沿接觸面轉動(或偏轉),摩擦式無級變速器一般是在運轉過程中進行調速，以免損傷摩擦元件。但也有的允許停車時調速,.,4.鏈式無級變速器,鏈式無級變速器是一種利用鏈輪和鋼質撓性鏈條作為傳動元件來傳遞運動和動力的機械變速裝置。它屬于開發較早、應用較多的一種通用型變速器。,鏈式無級變速器,傳動機構,調速機構,鏈條張緊加壓機構,.,(1)傳動機構,結構特點：每個鏈輪由兩個相對的錐盤1構成,主、從動鏈輪的兩對錐盤通過花鍵或導鍵分別裝在相互平行的輸入軸和輸出軸2、5上,鏈條6張緊在由兩相

26、對錐面形成的楔形夾槽內,.,(1)傳動機構,工作原理：工作狀況類似于帶傳動，在鏈條包繞在兩鏈輪的接觸區內通過摩擦力來傳遞轉矩。,.,(2)調速機構,作用是使主、從動鏈輪的兩對錐盤各自作相向或相背的軸向移動，即一對錐盤張開而另一對錐盤合攏，這樣就使保持張緊的鏈條與兩鏈輪的接觸半徑(即工作半徑)分別變大或變小 ，實現無級變速 。,.,目前應用最為廣泛的剪式杠桿調速機構,兩個等臂杠桿3通過鉸鏈固定在調節絲杠4上,轉動具有左右螺紋的調速絲杠7時，兩等臂杠桿分別繞鉸接點反向擺動，從而推動兩對錐盤等距張開或合攏,鏈條與兩鏈輪的接觸半徑,.,(3)鏈條張緊加壓機構,與其他摩擦傳動一樣，在鏈式無級變速器中必須

27、設有鏈條張緊加壓機構,常用的張緊加壓裝置,一種采用壓靴加壓方式 一種采用凸輪自動加壓方式,.,i.壓靴加壓方式,工作原理：彈簧1的壓力通過杠桿2和壓靴3直接作用在鏈條上，使鏈條張緊,優點：結構簡單，成本低廉， 缺點：基本屬于恒壓加載，壓緊力需要按照最大負載來設定，這樣不論處于何種工況下，傳動副和軸承等處始終處于最大壓力的作用，這對零件壽命和傳動效率十分不利。,.,ii.凸輪自動加壓方式,結構特點：剪式杠桿調速機構的輸入軸和輸出軸上分別加裝了端面加壓凸輪3和6,工作原理：變速器工作時，加壓凸輪3、6的端面上始終作用有來自滾輪的、與工作轉矩成正比的壓力。每一鏈輪的兩個錐盤上受到大小相等、方向相反的

28、壓力,.,5.帶式無級變速器,(1)基本組成和工作原理,帶式無級變速器是機械無級變速器中應用最廣的一種變速器,帶式無級變速器的基本結構和傳動原理與帶傳動基本相同,結構：,主動錐輪(主動帶輪)1,從動錐輪(從動帶輪）2,緊套在兩輪上的傳動帶3,調節速度的操縱機構,.,工作原理： 主動輪轉動時，利用張緊的帶-與錐輪之間的摩擦力，將運動和動力從主動輪傳遞到從動輪上，并可通過操縱機構改變帶在錐形帶輪上的工作位置使主、從動錐輪的工作半徑能連續發生改變，從而實現無級變速,.,帶式無級變速器： 優點：結構簡單，容易進行無級變速，工作平穩，能吸收振動和具有過載保護作用，傳動帶雖易磨損，但其更換方便，價格低廉。

29、 缺點是外形尺寸較大，變速范圍相對較小。,.,(2)基本類型和調速方式,根據傳動帶的形狀不同分為平帶無級變速器和V帶無級變速器兩種類型。,基本類型,平帶無級變速器：扁平的傳動帶，帶輪為圓錐狀,優點：結構簡單，價格低廉，容易制造。缺點：調速范圍較小，傳遞功率不大，傳動裝置所占空間位置較大,應用：用在變速范圍和功率均較小的場合，如紡織機械、印刷機械等傳動。,.,V帶無級變速器,普通V帶：一般帶傳動中采用的V帶，有標準V帶和窄型V帶。,寬V帶,寬V帶變速范圍大，傳遞功率較大，帶的撓曲性較好，因此是無級變速器中主要應用的帶型。,塊帶：薄鋼帶上下加木塊或平帶上下加上木塊構成,由木塊與帶輪的摩擦作用來傳動

30、,塊帶制造容易，運轉可靠，但塊帶質量較大，產生的離心力大，軸的轉速不能高，故塊帶應用較少,.,調速方式,平帶的無級變速器中，帶輪為圓錐狀，利用平帶沿帶輪的軸向移動來實現變速,.,V帶無級變速器（與鏈相似） 帶輪由圓錐盤組成，利用圓錐盤的軸向相對移動來改變V形槽的寬度，從而可使V帶工作于不同的工作直徑處，實現無級變速,.,調節中心距變速方式,變速帶輪 ：由夾緊傳動帶的兩對稱圓錐盤組成，其錐盤可作軸向移動，其上設有彈簧壓緊裝置,普通的固定工作直徑的帶輪,工作原理：改變兩帶輪的中心距，借助傳動帶的張緊力與彈簧的壓緊力，變速帶輪的可動錐盤作軸向移動，從而改變傳動帶在帶輪上的接觸位置及相應的工作直徑，達

31、到變速的目的。,結構簡單，經濟。但變速范圍小(通常變速比2.5),.,雙帶輪變速方式,兩個帶輪的帶輪槽寬度均可變化,裝有彈簧壓緊裝置的變速帶輪,下帶輪為調速帶輪：調節機構：右端的手輪和螺旋機構，可調節帶輪兩錐盤間的距離,.,工作原理： 調節調速帶輪的V帶槽寬度，利用傳動帶的張緊力和彈簧的壓緊力使變速帶輪的帶槽寬度作相應的改變，由于中心距不變，使主、從動帶輪的工作直徑成反比例關系變化，由此可以獲得較大的變速范圍(38),優點：結構較復雜 缺點：成本較高， 應用：變速范圍較大，所以應用較廣。,.,中間變速帶輪變速方式,主動帶輪：普通帶傳動中的固定帶輪,從動帶輪：普通帶傳動中的固定帶輪,中間變速帶輪

32、裝置：變速帶輪具有兩個V形槽，帶輪外端的兩錐盤固定不動，中間是一個可軸向移動的雙錐面盤,.,變速帶輪一個V形槽中的傳動帶連接原動機的主動帶輪，另一個V形槽中的傳動帶連接工作機上的從動帶輪,調節雙錐面盤 軸向位置，借助于帶的張力改變變速帶輪上兩個V形槽的寬度，就可以實現無級變速，而且能獲得較大的變速范圍。,工作原理：,.,6.脈動式無級變速器,由傳動機構、輸出機構和調速機構三個基本部分組成,傳動機構：平面四桿機構,.,曲柄AB勻速轉動,搖桿CD往復擺動,由幾何關系可推導出搖桿CD的擺角,調速機構：通過改變曲柄的長度來改變搖桿往復擺動的幅度,.,輸出機構：超越離合器，將可調幅的搖桿擺動變為脈動的單

33、向轉動輸出。,.,變速器中只配置一組曲柄搖桿機構(稱為單相)，則輸出軸將出現間歇轉動,且轉速是在零至最大轉速之間變化，極不平穩.,為了保證輸出軸獲得連續轉動并提高運動平穩性，變速器必須由多組相互間有一定相位差的傳動機構和超越離合器共同組合。,多相結構的變速器 。常用的是三相和四相結構,.,圖示出了配置有三相組合機構的變速器的工作狀況。,只有各條曲線交點以上部分(圖中實線所示)的運動可以通過超越離合器過濾后作為輸出角速度傳遞到輸出軸，變速器實現了連續轉動 ，脈動輸出的均勻性得到了很大提高 。,.,7.機械無級變速器與其他無級變速傳動方式的比較 自學（教材p37）,.,第三節 換向機構,運動部件工

34、作時，經常需要改變運動方向，如軸的正、反轉，移動件的往返等。故在傳動鏈中應設置換向機構,常用的換向機構有機械、液壓和電氣式三種,.,一、皮帶換向機構,工作原理： 利用平皮帶和交叉皮帶，使空套在被動軸的兩個帶輪朝相反方向轉動，通過離合器選擇由哪種帶輪帶動被動軸，以改變運動方向,.,二、圓柱齒輪換向機構,通過改變嚙合齒輪的對數或次數來變換被動軸運動方向,圖示位置：主動軸I的運動經 到軸,轉動手柄2后，,.,三、錐齒輪換向機構,被動軸上空套的兩個相背安裝的錐齒輪，同時與主動軸I上錐齒輪的相對兩側輪齒嚙合，故兩輪轉向相反,利用軸上的雙向離合器，選擇不同齒輪帶動軸實現換向,滑移錐齒輪套，用滑鍵與軸相連。

35、變向時滑移錐齒輪套向左移動，使之與主動軸上錐齒輪的右側輪齒嚙合，從而實現換向。,.,第四節 制動器,一、制動器的功用、要求、分類和構造,功用：在設備停車的過程中，由于各運動件的慣性大，摩擦阻力小，停車時間長。因此對經常要求啟停的高速設備，為節省輔助時間，常裝有制動器 。,設備的制動機構應滿足以下基本要求：,(1)構造簡單，尺寸小。為此制動器應盡量裝在高速軸上。,(2)在可能條件下制動時間應盡量短些.,(3)要保證使用安全。制動機構與開停機構必須互鎖,工作原理：利用摩擦力矩，使機件的動能轉化為熱能，使機件迅速停止運動。,.,1.閘帶式制動器,工作原理：操縱杠桿3，作用于閘帶2的松邊，操縱力P所產

36、生的對閘輪切向拉力為T 。,右圖: 操縱杠桿3作用于閘帶的緊邊，若要求產生相同的制動力矩，則對閘輪的切向拉力T必須加大，所需要的操縱力P也增大，制動就不平穩,注意分析閘輪的轉動方向及閘帶的受力狀態，操縱杠桿應作用于閘帶的松邊，使操縱力小且制動平穩。,.,閘帶式制動器 優點：結構簡單，軸向尺寸小，操縱方便 缺點：制動時閘輪受到較大的單側壓力，對所在傳動軸有不良影響 應用：故多用于中小型設備,.,2.閘瓦式制動器,工作原理：電動機軸上裝閘輪1，停車時電動機斷電，接通壓力油使活塞帶動閘瓦2壓緊閘輪使之制動；開車時，斷開壓力油，靠彈簧使活塞帶動閘瓦放松閘輪。,優點：結構較簡單，操縱較方便，制動時間短 缺點：制動時閘輪也受到較大的單側壓力。,.,3.片式制動器,片式制動器與片式摩擦離合器相似： 區別:后者是將停止的從動件與正在運轉的運動件相接合； 前者則是將慣性運轉的運動件與靜止不動的固定件相接合,動片1與傳動軸靠花鍵相連接 定片2在固定套3上可軸向移動,工作原理：停車時，接通壓力油使活塞4向右移動，定片壓緊動片靠摩擦力矩使之制動；開車時斷開壓力油，靠彈簧5使活塞向左移開，放松定片。,.,二、制動器的位置,若要求電動機停止運轉后才能制動時，則制動器可安裝在傳動鏈中的任何傳動件上； 若電動機不停止運轉而進行制動時，則必須斷開運動執行件與電動機的運動聯系，此時制動器只能安裝在被斷開的傳動鏈中