结构设计中常用的典型机构文档资料

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1、机械结构设计机械结构设计机械工程学院机械设计及自动化系机械工程学院机械设计及自动化系宋梅利宋梅利1第一章第一章 机械结构设计导论机械结构设计导论第二章第二章 结构设计中常用的典型机构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补充：提高强度、刚度和延长寿命的结构设 计准则计准则第三章第三章 典型工程结构实例典型工程结构实例第四章第四章 CA6140型卧式车床的结构分析型卧式车床的结构分析第五章第五章 机床主运动部件设计机床主运动部件设计第六章第六章 主轴组件设计主轴组件设计2第二章第二章 结构设计中常用的典型机构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本章主

2、要介绍机械系统中常用的典型机构。构。重点内容：离合器、换向装置、变速重点内容：离合器、换向装置、变速装置、操纵机构、制动装置装置、操纵机构、制动装置难点内容：操纵机构、制动装置难点内容：操纵机构、制动装置3各种机械设备各种机械设备，尽管其结构、特点、功用各不相同，尽管其结构、特点、功用各不相同，但有一共同点，就是但有一共同点，就是都要输出必需的运动和动力都要输出必需的运动和动力。 因此，各种设备都是由：如因此，各种设备都是由：如开停装置、换向装置、开停装置、换向装置、变速装置、操纵机构变速装置、操纵机构等组成。等组成。如果如果把这些装置及机构把这些装置及机构视为视为“积木块积木块”，则任何机械

3、设，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。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。本章将介绍一些常用典型机构及装置。 4第一节第一节 离合器离合器一、概述一、概述离合器的离合器的作用作用是使是使同轴线的两轴同轴线的两轴、或、或轴与该轴上的空套轴与该轴上的空套传动件传动件，如齿轮、皮带轮等，如齿轮、皮带轮等，根据工作需要随时接通或根据工作需要随时接通或分离分离，以实现设备的启停、变速、换向及过载保护。，以实现设备的启停、变速、换向及过载保护。离合器种类离合器种类 ：5按其结构、功能的不同按其结构、功能的不同 啮合式离合器啮合式离合器 摩擦式离

4、合器摩擦式离合器 超越式离合器超越式离合器 安全离合器安全离合器 按其操作方式的不同按其操作方式的不同 ：操纵式（机械、气动、液压、：操纵式（机械、气动、液压、电磁操纵式）和自动离合器电磁操纵式）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、型号和尺寸择合适的类型、型号和尺寸 离合器工作原理离合器工作原理6二、啮合式离合器二、啮合式离合器工作原理工作原理：由两个半离合器组成，利用两个半离合器的：由两个半离合器组成，利用两个半离合器的齿爪相互啮合传递运动和转矩。按其结构的不同，又可齿爪相互啮合传递运动和转矩。按其结构的不同

5、，又可分为分为牙嵌式牙嵌式和和齿轮式齿轮式 7图图a为牙嵌式离合器结构为牙嵌式离合器结构 与齿轮成为一体的与齿轮成为一体的半离合器半离合器1空套于轴空套于轴4，其右端面有，其右端面有齿爪，可与半离合器齿爪，可与半离合器2左端面的齿爪相啮合左端面的齿爪相啮合 半离合器半离合器2用花键或滑键与轴用花键或滑键与轴4相连相连，利用拨叉可使之向，利用拨叉可使之向左移动，进入结合状态，从而带动齿轮左移动，进入结合状态，从而带动齿轮1与轴与轴4同步旋转；同步旋转；右移脱开齿爪，则齿轮空转。右移脱开齿爪，则齿轮空转。8图图c、图、图d为内齿式离合器为内齿式离合器一对齿数和模数相等的内啮合齿轮一对齿数和模数相等

6、的内啮合齿轮 外齿轮外齿轮1用花键与轴连接用花键与轴连接，并可向右滑移与内齿轮，并可向右滑移与内齿轮2的内的内齿啮合，将齿啮合，将空套齿轮空套齿轮与轴连接、传递运动。齿轮与轴连接、传递运动。齿轮1向左滑向左滑动时则脱开啮合，断开其运动联系。动时则脱开啮合，断开其运动联系。9啮合式离合器啮合式离合器优点优点：结构简单、紧凑，接合后不会产生滑动，可传：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递较大扭矩且传动比准确 缺点缺点：但齿爪不易在：但齿爪不易在运动中啮合，一般只运动中啮合，一般只能在停转或相对转速能在停转或相对转速较低时接合，故操作较低时接合，故操作不便不便 。应用应用

7、：用于要求保持：用于要求保持严格运动关系，或速严格运动关系，或速度较低的传动链中。度较低的传动链中。10三、摩擦式离合器三、摩擦式离合器工作原理工作原理：利用相互压紧的两个摩擦元件接触面之：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。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。又分为单片式与多片式两种。11结构组成：结构组成：由两组形式不同的摩擦由两组形式不同的摩擦片和一个压紧机构组成片和一个压紧机构组成 齿轮套筒齿轮套筒2空套在轴空套在轴1上上，外摩擦片，外摩擦片4见见图图c

8、的外径上有三或的外径上有三或四个均布凸齿，插在四个均布凸齿，插在齿轮套筒齿轮套筒2上相应的上相应的轴向槽中，用其内孔轴向槽中，用其内孔空套在花键轴空套在花键轴1上。上。 12内摩擦片内摩擦片5的形状如的形状如图图d所示，为外圆、所示，为外圆、内花键孔，与花键轴内花键孔，与花键轴配合，并可沿花键轴配合，并可沿花键轴轴向滑动，其外径略轴向滑动，其外径略小于套筒小于套筒2的内径的内径 外摩擦片总是与外摩擦片总是与齿轮齿轮2一起转动，一起转动，而内摩擦片总与而内摩擦片总与轴轴1一起转动一起转动 13工作原理工作原理：当压紧机构带动压紧套向左移动，将内外：当压紧机构带动压紧套向左移动，将内外摩擦片相互压

9、紧时，则摩擦片相互压紧时，则轴轴1的运动靠摩擦片之间的摩擦的运动靠摩擦片之间的摩擦力，通过外摩擦片传给齿轮力，通过外摩擦片传给齿轮2，将运动接通，将运动接通。 因靠摩擦片之间的摩擦因靠摩擦片之间的摩擦力传递扭矩，所以力传递扭矩，所以离合离合器传递扭矩的大小器传递扭矩的大小取决取决于压紧块的压紧力、摩于压紧块的压紧力、摩擦片间的摩擦系数、摩擦片间的摩擦系数、摩擦片的作用半径以及摩擦片的作用半径以及摩擦面对数。擦面对数。 14压紧装置压紧装置由滑套由滑套9、钢球、钢球8、压紧套、压紧套7及螺母套及螺母套6组成组成 接通运动接通运动：操纵滑套：操纵滑套9左左移时，其左端内锥面将移时，其左端内锥面将通

10、过钢球使压紧套通过钢球使压紧套7左移，左移，并带动螺母套并带动螺母套6左移将内左移将内外摩擦片压紧外摩擦片压紧 。一般多片式摩擦离合器是一般多片式摩擦离合器是人人力通过操纵机构，移动压紧力通过操纵机构，移动压紧装置装置，改变离合器的工作状，改变离合器的工作状态的态的 15有时为了实现远程操纵或顺序控有时为了实现远程操纵或顺序控制而采用制而采用液压、气动或电磁力驱液压、气动或电磁力驱动、动、压紧摩擦片压紧摩擦片 液压摩擦离合器液压摩擦离合器工作原理工作原理：内外摩擦片的内外摩擦片的压紧力由液压压紧力由液压缸的活塞缸的活塞2左移提供左移提供。当液压。当液压油缸右腔接通低压油路时，油缸右腔接通低压油

11、路时，活塞在弹簧力作用下右移，活塞在弹簧力作用下右移，松开内外摩擦片松开内外摩擦片 16摩擦式离合器摩擦式离合器 优点优点：1、靠摩擦力传递运动和扭、靠摩擦力传递运动和扭矩，矩，过载时离合器接合面产过载时离合器接合面产生打滑，生打滑，能避免损坏零件，能避免损坏零件，起到安全保护作用起到安全保护作用 2、且摩擦片的、且摩擦片的接合及分离接合及分离动作是逐步完成动作是逐步完成的，连续且的，连续且平稳，无冲击，可以在运转平稳，无冲击，可以在运转中进行中进行 缺点缺点：因摩擦片的打滑不能：因摩擦片的打滑不能保证准确的传动比，且传递保证准确的传动比，且传递的扭矩不可过大的扭矩不可过大 17传递大扭矩传递

12、大扭矩：要增大摩擦片的工：要增大摩擦片的工作半径，增加摩擦片数，因而具作半径，增加摩擦片数，因而具有较大的结构尺寸有较大的结构尺寸 摩擦式离合器应用摩擦式离合器应用：广泛：广泛用于需要频繁启动、制动用于需要频繁启动、制动或速度大小及方向频繁变或速度大小及方向频繁变换的传动中。换的传动中。18摩擦式离合器摩擦式离合器19四、超越离合器四、超越离合器 定义定义：属于：属于非外力操纵非外力操纵的离合器，的离合器，应用：应用：在有快慢两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的自动转换 。解释解释：即当有快慢两种动力源同时输入时，

13、离合器可以：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动；而当快速运动停止后，又自动恢复慢速运动 种类种类：常用的有滚柱式单向超越离合器，带拨爪的单：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。向超越离合器和双向超越离合器等。20结构组成：结构组成：星形体星形体4，带外套，带外套m的齿轮的齿轮2，滚柱，滚柱3及弹簧销及弹簧销7 滚柱式单向超越离合器滚柱式单向超越离合器 外套齿轮外套齿轮2空套在轴空套在轴上，通过齿轮上，通过齿轮1输

14、入慢速运动输入慢速运动；星星形体形体4用键固定在轴用键固定在轴上，由快速电机上，由快速电机D通过齿轮通过齿轮6输入输入快速运动快速运动。三个滚柱。三个滚柱3分别在由星形体分别在由星形体4和齿轮套和齿轮套m所形所形成的三个楔形空间内，靠弹簧力与星形体成的三个楔形空间内，靠弹簧力与星形体4和齿轮套和齿轮套m接接触。触。 21当仅有当仅有慢速运动慢速运动由轴由轴通过齿轮通过齿轮1传至传至齿轮齿轮2（逆时针转（逆时针转动）时，动）时，套套m与滚柱与滚柱3之间的摩擦力使滚柱滚向楔缝窄处，之间的摩擦力使滚柱滚向楔缝窄处，将将m与星形体楔成一体，带动星形体逆时针转动与星形体楔成一体，带动星形体逆时针转动，并

15、通，并通过轴过轴上的键将运动传给轴上的键将运动传给轴。 工作原理：工作原理：22工作原理：工作原理：当慢速运动没有停止，又启动了当慢速运动没有停止，又启动了快速快速电机时，齿轮电机时，齿轮6通通过齿轮过齿轮5将逆时针方向快速运动传给将逆时针方向快速运动传给轴，使轴，使星形体逆星形体逆时针方向快转，滚柱时针方向快转，滚柱3则反向滚动，压缩弹簧，齿轮套则反向滚动，压缩弹簧，齿轮套m与星形体脱开，分别以各自不同转速，互不干涉地同与星形体脱开，分别以各自不同转速，互不干涉地同向旋转向旋转 23工作原理：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，当快速电机停止转动时，弹簧销将滚柱推向楔缝

16、窄处，又将又将m与星形体与星形体4楔紧，慢速运动重新接通。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，故这种离合器只能自动转换逆时针方向的快慢速运动，故称称单向超越离合器单向超越离合器。24带拨爪的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慢速运动和双向的快速运动可以自动转换单一方向的慢速运动和双向的快速运动 与单向超越离合器的区别：与单向超越离合器的区别：齿轮齿轮5空套在轴上，其快速运动不直接传给星形体空套在轴上，其快速运动不直接传给星形体4，而，而是经齿轮是经齿轮5左侧的三个伸入星形体楔缝中的拨爪传动左侧的三个伸入星形体楔缝中的拨爪传动 25带拨

17、爪的单向超越离合器带拨爪的单向超越离合器工作原理：工作原理：齿轮齿轮5逆时针转动时，由拨爪直接带动星形体实现逆时逆时针转动时，由拨爪直接带动星形体实现逆时针快转，齿轮针快转，齿轮5顺时针转动时，拨爪顺时针转动时，拨爪n则通过滚柱则通过滚柱3推星推星形体，实现顺时针快转。在这两种情况下都可使滚柱与形体，实现顺时针快转。在这两种情况下都可使滚柱与齿轮套齿轮套m脱开。脱开。26双向超越离合器：双向超越离合器：能实现正反两个方向的快慢速运动的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自动转换。其原理同带拨爪的单向超载离合器一样 27超越离合器超越离合器正常工作正常工作

18、28超越离合器超越离合器快速超越快速超越29五、五、安全离合器安全离合器 作用作用：提供过载保：提供过载保护，即当机床过载护，即当机床过载或出现故障时能自或出现故障时能自动断开运动而保护动断开运动而保护零件不受损坏，也零件不受损坏，也是一种是一种非外力操纵非外力操纵式离合器式离合器 30工作原理工作原理：半离合器半离合器5和和6的相对端面为相吻合的螺旋齿面的相对端面为相吻合的螺旋齿面5空套在轴上，空套在轴上，6与与轴用花键连接轴用花键连接 正常工作正常工作时，在时，在弹簧弹簧7的弹力作的弹力作用下，用下，5、6的齿的齿面紧密啮合，成面紧密啮合，成为一体，同步旋为一体，同步旋转，传递运动转，传递

19、运动 31机床过载机床过载或出现故或出现故障障时，半离合器时，半离合器6停转，但整个传动停转，但整个传动链带动半离合器链带动半离合器5仍在转动仍在转动两螺旋齿面相对两螺旋齿面相对滑动，产生滑动，产生轴向轴向分力分力32当轴向分力超过弹当轴向分力超过弹簧的压力时，右半簧的压力时，右半离合器压缩弹簧而离合器压缩弹簧而向右移动，与左半向右移动，与左半离合器离合器5脱开，运脱开，运动联系中断，因而动联系中断，因而不会损坏其他零件不会损坏其他零件33当当过载消失或故过载消失或故障排除后障排除后，两半，两半离合器齿面间的离合器齿面间的轴向分力减小，轴向分力减小，右半离器被弹簧右半离器被弹簧重新压紧在左半重

20、新压紧在左半离合器齿面上，离合器齿面上，二者一起传动，二者一起传动，运动联系恢复运动联系恢复 34牙嵌式安全离合器优缺点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，但噪声较大，且齿面易磨损。报警信号，但噪声较大，且齿面易磨损。35钢球式安全离合器钢球式安全离合器 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：优缺点：动作反应灵敏，作为安全离合器比牙嵌式可靠，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，不宜用于传递过载时噪声也小。

21、但端面锥孔口磨损快，不宜用于传递重载荷。重载荷。 36第二节第二节 变速传动机构变速传动机构有级变速机构有级变速机构：采用不同的方式改变主、从动：采用不同的方式改变主、从动两轴间的传动比进行变速，从而两轴间的传动比进行变速，从而使主动轴的一使主动轴的一种转速变为从动轴的几种不同转速种转速变为从动轴的几种不同转速 无级变速机构无级变速机构：在输入转速不变的情况下，：在输入转速不变的情况下，能能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求况的要求 37一、几种常见的有级变速传

22、动机构一、几种常见的有级变速传动机构1、塔轮变速传动机构、塔轮变速传动机构结构特点：结构特点：两个塔形皮带轮两个塔形皮带轮1、3各包括三个不同直各包括三个不同直径的皮带轮，皮带轮径的皮带轮，皮带轮1、3分别固定在主、分别固定在主、从动轴从动轴和和上。平皮带上。平皮带2绕其上绕其上 工作原理工作原理：皮带：皮带2可以在塔轮上移可以在塔轮上移换三个不同位置，从而得到三种不换三个不同位置，从而得到三种不同传动比同传动比 故当故当轴以一种转速转动时，轴以一种转速转动时，轴可轴可以得到三种不同转速以得到三种不同转速 38塔轮变速传动机构的塔轮变速传动机构的变速级数取决变速级数取决于不同直径的带轮的数目于

23、不同直径的带轮的数目，一般为，一般为2级或级或3级。级。 优点优点是结构简单，传动平衡，过载是结构简单，传动平衡，过载时能打滑，有过载保护作用。时能打滑，有过载保护作用。缺点缺点是尺寸大，变速时换移皮带不是尺寸大，变速时换移皮带不够方便够方便 392、滑移齿轮变速传动机构滑移齿轮变速传动机构结构特点结构特点：主动轴：主动轴上固定了两个或三个齿轮，相互保上固定了两个或三个齿轮，相互保持一定间距。持一定间距。双联或三联滑移齿轮双联或三联滑移齿轮块以花键与从动轴块以花键与从动轴相连相连 工作原理工作原理：移动滑移齿轮块到不同的啮合位置，可以实：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

24、而使现不同齿轮副的啮合而使轴得到轴得到2级或级或3级转速级转速 40滑移齿轮块结构滑移齿轮块结构： 整体式结构整体式结构 拼装式结构拼装式结构41整体式结构整体式结构环形槽环形槽bk是插齿或剃齿时的退刀槽是插齿或剃齿时的退刀槽 b是拨叉槽是拨叉槽，装拨叉拨齿轮块滑移，装拨叉拨齿轮块滑移 42拼装式结构拼装式结构：一般用键将几个单个：一般用键将几个单个齿轮拼装在一起，用弹簧挡圈轴向齿轮拼装在一起，用弹簧挡圈轴向定位定位 43滑移齿轮块上的齿轮数，最好不超过滑移齿轮块上的齿轮数，最好不超过3，否则在滑移时，否则在滑移时会引起滑移齿轮与固定齿轮的齿顶相碰。会引起滑移齿轮与固定齿轮的齿顶相碰。 滑移齿

25、轮变速传动机构滑移齿轮变速传动机构优点优点：结构紧凑，传动比准确，：结构紧凑，传动比准确，变速传动方便，传动效率高，应用广泛。变速传动方便，传动效率高，应用广泛。缺点缺点是不能在运动中变速。是不能在运动中变速。443、离合器变速传动机构、离合器变速传动机构结构特点结构特点：由离合器和齿轮组成，固定在轴：由离合器和齿轮组成，固定在轴上的齿轮上的齿轮 分别与空套在轴分别与空套在轴上的齿轮上的齿轮 始终保持啮合，始终保持啮合，但不能将轴但不能将轴的运动直接传给的运动直接传给 工作原理工作原理：只有当：只有当与轴与轴花键连接的双向离合器花键连接的双向离合器M（牙（牙嵌式或摩擦式）左移或右移，与齿轮嵌式

26、或摩擦式）左移或右移，与齿轮 接合时，才接合时，才能将运动接通能将运动接通 离合器有左、右两个啮合位置，得离合器有左、右两个啮合位置，得到两种不同传动比到两种不同传动比 ，变速级数为，变速级数为2 45图图b是由两个双向离合器及六个空套齿轮组成是由两个双向离合器及六个空套齿轮组成 离合器离合器M1和和M2的啮合位置有四种不同组合，有四种不同的啮合位置有四种不同组合，有四种不同的传动比的传动比 46图图c为一种单回曲机构为一种单回曲机构 结构特点结构特点：从动轴：从动轴和主动轴和主动轴同轴线布置同轴线布置 工作原理工作原理：合上离合器：合上离合器M，将轴，将轴的运动直接传给的运动直接传给轴轴 脱

27、开离合器脱开离合器M，经，经 啮合将运动传给轴啮合将运动传给轴 这种单回曲机构也称这种单回曲机构也称背轮机构背轮机构。背轮机构有两级传动比背轮机构有两级传动比 47离合器变速传动机构离合器变速传动机构优点优点:变速方便，利用摩擦离合器变速方便，利用摩擦离合器可以在运动中变速可以在运动中变速，易于实现自动化。易于实现自动化。变速时，齿轮不移动变速时，齿轮不移动，故可采用斜，故可采用斜齿轮使传动平衡。齿轮使传动平衡。在齿轮尺寸较大时，操纵离合器移在齿轮尺寸较大时，操纵离合器移动比操纵齿轮移动省力动比操纵齿轮移动省力。缺点缺点:各对齿轮始终处于啮合状态，易磨损，传动效率各对齿轮始终处于啮合状态，易磨

28、损，传动效率低，结构复杂，尺寸大。低，结构复杂，尺寸大。484、挂轮变速传动机构、挂轮变速传动机构图图a为一对挂轮变速传动机构为一对挂轮变速传动机构 工作原理工作原理：轴：轴、轴、轴上装有一对上装有一对可以拆卸更换的齿轮可以拆卸更换的齿轮A（称（称挂轮或交换齿轮、配换齿轮挂轮或交换齿轮、配换齿轮）和）和B，从设备备有，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的齿轮中挑选不同的齿数的两个挂轮换装在轴和轴和轴上，就得到不同的传动比上，就得到不同的传动比 变速级数变速级数取决于备有齿轮中能相互啮合且满足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。在齿数模数相同中心距要求的齿轮

29、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时，要求配换的各对挂轮的齿数和应相等 49图图c采用的是两对挂轮采用的是两对挂轮 结构特点结构特点：挂轮挂轮a和和d分别装在位置固定的轴分别装在位置固定的轴和和轴轴上，上，齿轮齿轮c和和b用平键连在一起，空套在用平键连在一起，空套在挂轮挂轮架上可以调整位置的架上可以调整位置的中间轴中间轴5上上 50图图c采用的是两对挂轮采用的是两对挂轮 工作原理工作原理：轴：轴的运动由齿轮的运动由齿轮a和和b啮合传入，啮合传入，c和和b同同步旋转，并通过步旋转，并通过c和和d啮合传给啮合传给轴。轴。 怎样实现变速？怎样实现变速？51挂轮架挂轮架7可以

30、绕轴可以绕轴摆动，调整一定角摆动，调整一定角度以保证度以保证c与与d的啮的啮合合。调整好后，由。调整好后，由穿在弧形槽中的螺穿在弧形槽中的螺钉钉6固定在机体上固定在机体上 a、b中心距改变时中心距改变时：中间轴中间轴5用螺钉和垫片固定在挂轮架用螺钉和垫片固定在挂轮架7的直槽中，的直槽中，可在直可在直槽中上下移动槽中上下移动，以保证以保证a和和b的啮合的啮合52挂轮变速传动机构挂轮变速传动机构优点：优点：结构简单、紧凑。由于用作主、从动轮的齿轮可结构简单、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以颠倒其位置，所以用较少的齿轮可获得较多的变速级数。数。缺点：

31、缺点：变速麻烦，调整齿轮费时费力变速麻烦，调整齿轮费时费力应用应用：主要用：主要用于不需要经常于不需要经常变速的场合。变速的场合。如加工齿轮的如加工齿轮的插齿机。插齿机。535、摆移齿轮变速传动机构、摆移齿轮变速传动机构结构特点结构特点：轴：轴上固定地安装着若干个模数相同、齿上固定地安装着若干个模数相同、齿数不等的齿轮，称为数不等的齿轮，称为塔齿轮塔齿轮 。为了将轴。为了将轴的运动传给的运动传给轴轴，设置了一个中间齿轮，设置了一个中间齿轮4 54齿轮齿轮4空套在销轴空套在销轴3上上，销轴销轴3固定在摆动架固定在摆动架1上上。摆动。摆动架可随齿轮架可随齿轮2、4轴向移动且绕轴轴向移动且绕轴摆动一

32、定角度，以摆动一定角度，以保证齿轮保证齿轮2能与塔齿轮能与塔齿轮5上每一个齿轮啮合而得到若干上每一个齿轮啮合而得到若干不同传动比。销子不同传动比。销子6起固定和锁紧作用起固定和锁紧作用 55变速工作原理：变速工作原理：变速时先拔出定位销变速时先拔出定位销6，转动摆动架，转动摆动架1使齿轮使齿轮4与塔齿轮与塔齿轮脱开啮合，然后轴向移动摆动架至所需齿轮的啮合位置，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。再将定位销插入相应的定位孔中即可。566、拉键变速传动机构、拉键变速传动机构结构特点结构特点：一组塔齿轮一组塔齿轮固定在轴固定在轴上，数目相等的上，数目相

33、等的另另一级塔齿轮空套一级塔齿轮空套在轴在轴上，两组齿轮如终保持啮合。上，两组齿轮如终保持啮合。轴轴内孔装有一内孔装有一拉键机构拉键机构。 工作原理工作原理：操纵手柄可驱动齿轮：操纵手柄可驱动齿轮5带动拉杆带动拉杆4左右移动，左右移动，在弹簧在弹簧1的作用下，将键压入某一齿轮的键槽中，将该齿的作用下，将键压入某一齿轮的键槽中，将该齿轮的运动传给轴轮的运动传给轴 57在各空套齿轮之间有在各空套齿轮之间有垫圈垫圈3彼此隔开，防止拉键彼此隔开，防止拉键2同时同时进入相邻两个空套齿轮的键槽中，也避免了转速不同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。的相邻齿轮间的相互摩擦。

34、摆移齿轮机构和拉键机构刚度较差，能传递的转矩不大。摆移齿轮机构和拉键机构刚度较差，能传递的转矩不大。587、有级变速传动系统、有级变速传动系统常用的两轴间的常用的两轴间的基本变速传动机构基本变速传动机构，除摆移齿轮机构、，除摆移齿轮机构、拉键机构和挂轮机构外，拉键机构和挂轮机构外，一般只有一般只有24级传动比级传动比，这对，这对需要更多变速级数的系统来说，是远远不够的需要更多变速级数的系统来说，是远远不够的 为此常为此常将几个基本变速机构顺序地串联起来，组成一个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有级变速传动系统。该系统中的每一个基本变速传动机。该系统中的每一个基本变速传

35、动机构称为一个构称为一个变速组变速组。 59图图a是由两个滑移齿轮变速组组成是由两个滑移齿轮变速组组成的变速系统的变速系统 一一种种转转速速六种转速六种转速60图图d所示的传动系统较为复杂所示的传动系统较为复杂 在在轴轴和轴和轴之间之间、轴轴和和轴轴之间采用之间采用了两个了两个三联滑三联滑移齿轮变速组，移齿轮变速组，轴轴的一种的一种转转速传至速传至轴轴可可变为变为9种种 61运动传至运动传至轴后，分两条路线传给主轴轴后，分两条路线传给主轴 62轴轴到轴到轴之间的之间的机构看成是变速级机构看成是变速级数为数为2的变速组的变速组 63轴轴到轴到轴之间之间33218级转速级转速 一个变速传动系统一个

36、变速传动系统的变速级数等于各的变速级数等于各变速组变速级数的变速组变速级数的乘积乘积 ！64二、无级变速传动机构二、无级变速传动机构常用常用的机械式无级变速器的机械式无级变速器功能特征功能特征：在：在输入转速不变的情况输入转速不变的情况下，能实现下，能实现输出轴的输出轴的转速在一定范围内连续变化转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在，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运转过程中各种不同工况的要求 结构特征结构特征:由由变速传动机构变速传动机构、调速机构调速机构以及以及加压装置或加压装置或输出机构输出机构三部分组成。三部分组成。应用应用:目前已成为一种基本的目前已成为一

37、种基本的通用传动形式通用传动形式，应用于纺，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运织、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，输、矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械，已开发已开发有各种类型并已系列化生产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机械无级变速器的特征和应用652.机械无级变速器的分类机械无级变速器的分类(l)摩擦式无级变速器摩擦式无级变速器:利用主、从动元件利用主、从动元件(或通过中间元或通过中间元件件)在接触处产生的摩擦力进行传动，并通过改变接触处在接触处产生的摩擦力进行传动，并通过改变接触

38、处的工作半径实现无级变速的工作半径实现无级变速 (2)链式无级变速器链式无级变速器 变速传动机构由主、从动链轮及链变速传动机构由主、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。变速。(3)带式无级变速器带式无级变速器 与链式变速器相似与链式变速器相似 (4)脉动式无级变速器脉动式无级变速器 其工作原理与连杆机构相同其工作原理与连杆机构相

39、同 663.摩擦式无级变速器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: 工作原理工作原理:由电动机驱动的主动锥盘由电动机驱动的主动锥盘1，通过接触处的，通过接触处的摩擦力，带动从动环盘摩擦力，带动从动环盘2传递运动和动力传递运动和动力.环盘环盘2通过通过凸轮轴套凸轮轴套3与输出轴的凸轮与输出轴的凸轮4嵌合在一起嵌合在一起 摩擦力的产生摩擦力的产生:凸轮套凸轮套3和凸和凸轮轮4可可根据输出转矩的变化根据输出转矩的变化相对转动，使凸轮套轴向移相对转动，使凸轮套轴向移动动，以增加锥盘与环盘接触，以增加锥盘与环盘接触处的压紧力，产生足够的摩处

40、的压紧力，产生足够的摩擦力擦力 67变速原理变速原理:调速时，可以转动调速齿轮调速时，可以转动调速齿轮7，通过齿轮齿条，通过齿轮齿条，带动锥盘座带动锥盘座6和锥盘和锥盘1上下移动，从而改变其与环盘上下移动，从而改变其与环盘2的的传动接触位置及工作半径，实现所需的速度变化。传动接触位置及工作半径，实现所需的速度变化。可以看出，摩擦式无级可以看出，摩擦式无级变速器基本上是由三部变速器基本上是由三部分组成分组成:传递运动和动传递运动和动力的力的摩擦变速传动机构摩擦变速传动机构；保证产生摩擦力所需的保证产生摩擦力所需的加压装置加压装置；实现变速的；实现变速的调速机构。调速机构。68(l)摩擦变速传动机

41、构摩擦变速传动机构 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行星传动式，即中间元件为行星运动的传动机构 具体见表具体见表22（p29）69(2)加压装置加压装置 用来产生摩擦传动工作表面之间的压紧力，该力的大小、用来产生摩擦传动工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置也是无级变速器

42、的基本组成部分 弹簧加压弹簧加压 通过弹簧弹力使主、从通过弹簧弹力使主、从动摩擦元件工作表面彼动摩擦元件工作表面彼此压紧而产生压紧力此压紧而产生压紧力(如如图中的弹簧图中的弹簧5) 70弹簧加压弹簧加压 优点优点:结构较简单，便于布置，且能防止过载结构较简单，便于布置，且能防止过载 缺点缺点：传动元件、轴承和轴始终处于最大压力作用下，：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以致降低了传动的效率和寿命 应用应用：弹簧加压装置通：弹簧加压装置通常与和其他加压装置配常与和其他加压装置配合使用，由它来产生部合使用，由它来产生部分必要的压紧力。分必要的压紧力。71端面凸轮加

43、压端面凸轮加压 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 在变速器在变速器空载转动空载转动时，对应的端面凸轮和凸轮槽完全嵌时，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合在一起而成为一刚性联轴器，使轴套和轴一起转动 在在负载工作负载工作时，凸轮和凸时，凸轮和凸轮槽随着负载的作用、变轮槽随着负载的作用、变化彼此沿周向作相对转动，化彼此沿周向作相对转动，导致凸轮套产生轴向位移，导致凸轮套产生轴向位移，从而使摩擦元件的工作表从而使摩擦元件的工作表面压紧并产生相应的压紧面压紧并产生相应的压紧力。力。72钢球钢球(柱

44、柱) V形槽加压形槽加压 结构特点结构特点：在摩擦元件和传动轴盘的端面圆周上各制：在摩擦元件和传动轴盘的端面圆周上各制成均布对应的成均布对应的V形槽，每条槽内各安置一个钢球形槽，每条槽内各安置一个钢球(柱柱) 当当空载空载时，摩擦元件与传动轴盘两者的时，摩擦元件与传动轴盘两者的V形槽处于对称形槽处于对称位置，钢球位置，钢球(柱在其中柱在其中图图b不产生压力；而不产生压力；而随着负载随着负载的作用、变化的作用、变化，对应的两，对应的两V形槽沿周向相对转动并错开，形槽沿周向相对转动并错开，从而楔紧其间的钢球从而楔紧其间的钢球(柱柱)而而产生轴向压力产生轴向压力Qa图图c。73端面凸轮加压端面凸轮加

45、压与与钢球钢球(柱柱)V形槽形槽加压两种方式的作用原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，所以理基本相同，压紧力是根据负载情况而变化的，所以称为称为自动加压式自动加压式 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，便于实现恒功率传动率和寿命，便于实现恒功率传动 通常自动加压式的端面凸轮加压装置或钢球通常自动加压式的端面凸轮加压装置或钢球(柱柱)V形槽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。预压紧力。74(3)调速机构调速机构 摩擦式无级变速

46、器是依靠改变两摩擦元件间的接触位置，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：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一元件相对另一元件(或几个元件或几个元件)沿接触面转动沿接触面转动(或偏转或偏转) 摩擦式无级变速器一般是在运转过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。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但也有的允许停车时调速 754.链

47、式无级变速器链式无级变速器链式无级变速器是链式无级变速器是一种利用链轮和钢质挠性链条作为传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动元件来传递运动和动力的机械变速装置。它属于开发。它属于开发较早、应用较多的一种通用型变速器。较早、应用较多的一种通用型变速器。链式无级变速器链式无级变速器 传动机构传动机构 调速机构调速机构 链条张紧加压机构链条张紧加压机构 76(1)传动机构传动机构 结构特点结构特点：每个链轮由两个相对的锥盘：每个链轮由两个相对的锥盘1构成构成 主、从动链轮的两对主、从动链轮的两对锥锥盘通过花键或导键盘通过花键或导键分别分别装在装在相互平行的相互平行

48、的输入轴输入轴和输出轴和输出轴2、5上上 链条链条6张紧在由两相对张紧在由两相对锥面形成的楔形夹槽内锥面形成的楔形夹槽内 77(1)传动机构传动机构 工作原理工作原理：工作状况类似：工作状况类似于带传动，在链条包绕在于带传动，在链条包绕在两链轮的接触区内通过摩两链轮的接触区内通过摩擦力来传递转矩。擦力来传递转矩。78(2)调速机构调速机构 作用是使主、从动链轮作用是使主、从动链轮的两对锥盘各自作相向的两对锥盘各自作相向或相背的轴向移动，或相背的轴向移动，即即一对锥盘张开而另一对一对锥盘张开而另一对锥盘合拢锥盘合拢，这样就使保，这样就使保持张紧的链条与两链轮持张紧的链条与两链轮的接触半径的接触半

49、径(即工作半即工作半径径)分别变大或变小分别变大或变小 ，实现无级变速实现无级变速 。79目前应用最为广泛的剪式杠杆调速机构目前应用最为广泛的剪式杠杆调速机构 两个等臂杠杆两个等臂杠杆3通过通过铰链固定在调节丝杠铰链固定在调节丝杠4上上 转动具有左右螺纹的调转动具有左右螺纹的调速丝杠速丝杠7时，两等臂杠杆时，两等臂杠杆分别绕铰接点反向摆动，分别绕铰接点反向摆动，从而推动两对锥盘等距从而推动两对锥盘等距张开或合拢张开或合拢 链条与两链轮的接链条与两链轮的接触半径触半径 80(3)链条张紧加压机构链条张紧加压机构 与其他摩擦传动一样，在链式无级变速器中必须设有与其他摩擦传动一样，在链式无级变速器中

50、必须设有链条张紧加压机构链条张紧加压机构 常用的张紧加压装置常用的张紧加压装置 一种采用压靴加压方式一种采用压靴加压方式一种采用凸轮自动加压方式一种采用凸轮自动加压方式 81i.压靴加压方式压靴加压方式 工作原理工作原理：弹簧：弹簧1的压力通过杠杆的压力通过杠杆2和压靴和压靴3直接作用直接作用在链条上，使链条张紧在链条上，使链条张紧 优点优点：结构简单，成本低廉，：结构简单，成本低廉，缺点缺点：基本属于恒压加载，压：基本属于恒压加载，压紧力需要按照最大负载来设定，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动副和轴承等处始终处于最大

51、压力的作用，这对零件寿命和压力的作用，这对零件寿命和传动效率十分不利。传动效率十分不利。82ii.凸轮自动加压方式凸轮自动加压方式 结构特点结构特点：剪式杠杆调速机构：剪式杠杆调速机构的输入轴和输出轴上分别加装的输入轴和输出轴上分别加装了了端面加压凸轮端面加压凸轮3和和6 工作原理工作原理：变速器工作时，加压：变速器工作时，加压凸轮凸轮3、6的端面上始终作用有来的端面上始终作用有来自滚轮的、与工作转矩成正比的自滚轮的、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、方向相反的压力到大小相等、方向相反的压力 835.带式无级变速器带式无级变速器(1)基本组成

52、和工作原理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带式无级变速器是机械无级变速器中应用最广应用最广的一种变的一种变速器速器 带式无级变速器的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基本结构和传动原理与带传动基本相同 结构：结构： 主动锥轮主动锥轮(主动带轮主动带轮)1 从动锥轮从动锥轮(从动带轮）从动带轮）2 紧套在两轮上的传动带紧套在两轮上的传动带3 调节速度的操纵机构调节速度的操纵机构 84工作原理工作原理：主动轮转动时，利用张紧的带主动轮转动时，利用张紧的带-与锥轮之间的与锥轮之间的摩擦力摩擦力，将，将运动和动力从主动轮传递到从动轮上，并可通过操纵机运动和动力从主动

53、轮传递到从动轮上，并可通过操纵机构构改变带在锥形带轮上的工作位置使主、从动锥轮的工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连续发生改变，从而实现无级变速作半径能连续发生改变，从而实现无级变速 85带式无级变速器：带式无级变速器：优点优点：结构简单，容易进行无级变速，工作平稳，能：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。其更换方便，价格低廉。缺点缺点是外形尺寸较大，变速范围相对较小。是外形尺寸较大，变速范围相对较小。86(2)基本类型和调速方式基本类型和调速方式 根据传

54、动带的形状不同分为根据传动带的形状不同分为平带无级变速器平带无级变速器和和V带无级带无级变速器变速器两种类型。两种类型。基本类型基本类型 平带无级变速器平带无级变速器：扁平的传动带，：扁平的传动带，带轮为圆锥状带轮为圆锥状 优点优点：结构简单，价格低廉，容易制造。：结构简单，价格低廉，容易制造。缺点缺点：调速范围较小，传递功率不大，：调速范围较小，传递功率不大，传动装置所占空间位置较大传动装置所占空间位置较大 应用应用：用在变速范围和功率均较小的场：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。合，如纺织机械、印刷机械等传动。87V带无级变速器带无级变速器 普通普通V带带：一般带

55、传动中采用的：一般带传动中采用的V带，有标准带，有标准V带和窄带和窄型型V带。带。宽宽V带带 宽宽V带带变速范围大，传递功率较大，带的挠曲性较好，变速范围大，传递功率较大，带的挠曲性较好，因此因此是无级变速器中主要应用的带型是无级变速器中主要应用的带型。块带块带：薄钢带上下加木块或平带上下加上木块构成：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，但块带制造容易，运转可靠，但块带质量较大，产生的离心力块带质量较大，产生的离心力大，轴的转速不能高，故大，轴的转速不能高，故块带块带应用较少应用较少 88调速方式调速方式 平

56、带的无级变速器平带的无级变速器中，带轮为圆锥状，利用平带沿带中，带轮为圆锥状，利用平带沿带轮的轴向移动来实现变速轮的轴向移动来实现变速89V带无级变速器（与链相似）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，从而可使形槽的宽度，从而可使V带工作于不同的工作直径处，带工作于不同的工作直径处，实现无级变速实现无级变速 90调节中心距变速方式调节中心距变速方式 变速带轮变速带轮 ：由夹紧传动带的两对称圆：由夹紧传动带的两对称圆锥盘组成，其锥盘可作轴向移动，其上锥盘组成，其锥盘可作轴向移动，其上设有弹簧压紧装置

57、设有弹簧压紧装置 普通的固定工作直径的带轮普通的固定工作直径的带轮工作原理工作原理：改变两带轮的中心距，：改变两带轮的中心距，借助借助传动带的张紧力传动带的张紧力与与弹簧的压弹簧的压紧力紧力，变速带轮的可动锥盘作轴，变速带轮的可动锥盘作轴向移动，从而向移动，从而改变传动带在带轮改变传动带在带轮上的接触位置及相应的工作直径上的接触位置及相应的工作直径，达到变速的目的。达到变速的目的。结构简单，经济。但变速范围小结构简单，经济。但变速范围小(通常变速比通常变速比2.5) 91双带轮变速方式双带轮变速方式 两个带轮的带轮槽宽度均可变化两个带轮的带轮槽宽度均可变化装有弹簧压紧装置的装有弹簧压紧装置的变

58、速带轮变速带轮 下带轮为下带轮为调速带轮调速带轮：调节机构：调节机构：右端的手轮和螺旋机构，可调节右端的手轮和螺旋机构，可调节带轮两锥盘间的距离带轮两锥盘间的距离 92工作原理工作原理：调节调节调速带轮调速带轮的的V带槽宽度，利用传带槽宽度，利用传动带的张紧力和弹簧的压紧力使动带的张紧力和弹簧的压紧力使变速变速带轮带轮的带槽宽度作相应的改变，由于的带槽宽度作相应的改变，由于中心距不变，使中心距不变，使主、从动带轮的工作主、从动带轮的工作直径成反比例关系变化直径成反比例关系变化，由此可以获，由此可以获得较大的变速范围得较大的变速范围(38) 优点优点：结构较复杂：结构较复杂缺点缺点：成本较高，：

59、成本较高，应用应用：变速范围较大，所以应用较：变速范围较大，所以应用较广。广。93中间变速带轮变速方式中间变速带轮变速方式 主动带轮主动带轮：普通带传动中的固定带轮：普通带传动中的固定带轮 从动带轮从动带轮：普通带传动中的固定带轮：普通带传动中的固定带轮 中间变速带轮装置：中间变速带轮装置：变速带轮具有变速带轮具有两个两个V形槽，带轮外端的两锥盘固形槽，带轮外端的两锥盘固定不动，定不动，中间是一个可轴向移动的中间是一个可轴向移动的双锥面盘双锥面盘 94变速带轮一个变速带轮一个V形槽中的传动带连接形槽中的传动带连接原动机的主动带轮，另一个原动机的主动带轮，另一个V形槽中形槽中的传动带连接工作机上

60、的从动带轮的传动带连接工作机上的从动带轮 调节调节双锥面盘双锥面盘 轴向位置，借助于带轴向位置，借助于带的张力改变变速带轮上两个的张力改变变速带轮上两个V形槽的形槽的宽度，就可以实现无级变速，而且能宽度，就可以实现无级变速，而且能获得较大的变速范围。获得较大的变速范围。 工作原理：工作原理：956.脉动式无级变速器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 传动机构传动机构：平面四杆机构：平面四杆机构96曲柄曲柄AB匀速转动匀速转动摇杆摇杆CD往复摆动往复摆动由几何关系可推导出摇杆由几何关系可推导出摇杆CD的摆角的摆角 调速机构

61、调速机构：通过改变曲：通过改变曲柄的长度来改变摇杆往柄的长度来改变摇杆往复摆动的幅度复摆动的幅度 97输出机构输出机构：超越离合器，将可调幅的：超越离合器，将可调幅的摇杆摆动变为摇杆摆动变为脉动的单向转动输出脉动的单向转动输出。98变速器中只配置一组曲柄摇杆机变速器中只配置一组曲柄摇杆机构构(称为单相称为单相)，则，则输出轴将出现输出轴将出现间歇转动间歇转动,且转速是在零至最大转且转速是在零至最大转速之间变化，极不平稳速之间变化，极不平稳.为了保证为了保证输出轴获得连续转动输出轴获得连续转动并提高运动平稳性并提高运动平稳性，变速器必，变速器必须由多组相互间有一定相位差须由多组相互间有一定相位差

62、的传动机构和超越离合器共同的传动机构和超越离合器共同组合。组合。多相结构的变速器多相结构的变速器 。常用的是三相和四相结构。常用的是三相和四相结构 99图示出了配置有三相组合机构的变速器的工作状况。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只有各条曲线交点以上部分(图中实线所示图中实线所示)的运动可以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，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变速器实现了连续转动 ，脉动输出的均匀性得到了很大，脉动输出的均匀性得到了很大提高提高 。1007.机械无级变速器与其他无级变速传动方式的比较

63、机械无级变速器与其他无级变速传动方式的比较 自学（教材自学（教材p37）101第三节第三节 换向机构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、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 常用的换向机构有常用的换向机构有机械机械、液压和电气式三种、液压和电气式三种 102一、皮带换向机构一、皮带换向机构工作原理工作原理：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朝相反方向转动，通过离合器

64、选择由哪种带轮带动被动轴，以改变运动方向动轴，以改变运动方向 103二、圆柱齿轮换向机构二、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：主动轴图示位置：主动轴I的运动经的运动经 到轴到轴 转动手柄转动手柄2后，后，104三、锥齿轮换向机构三、锥齿轮换向机构被动轴被动轴上空套的两个相背安装的锥齿轮，同时与主上空套的两个相背安装的锥齿轮，同时与主动轴动轴I上锥齿轮的相对两侧轮齿啮合，故两轮转向相反上锥齿轮的相对两侧轮齿啮合，故两轮转向相反 利用轴利用轴上的双向离合器，选择不同齿轮带动轴上的双向离合器，选择不同齿轮带动轴

65、实现换向实现换向 滑移锥齿轮套滑移锥齿轮套，用，用滑键与轴相连。变滑键与轴相连。变向时滑移锥齿轮套向时滑移锥齿轮套向左移动，使之与向左移动，使之与主动轴上锥齿轮的主动轴上锥齿轮的右侧轮齿啮合，从右侧轮齿啮合，从而实现换向。而实现换向。 105第四节第四节 制动器制动器一、制动器的功用、要求、分类和构造一、制动器的功用、要求、分类和构造功用功用：在设备停车的过程中，由于各运动件的惯性大，：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，为节省辅助时间，常装有制动器 。

66、设备的制动机构应满足以下基本设备的制动机构应满足以下基本要求要求：(1)构造简单，尺寸小。为此制动器应尽量构造简单，尺寸小。为此制动器应尽量装在高速轴装在高速轴上。上。(2)在可能条件下制动时间应尽量短些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要保证使用安全。制动机构与开停机构必须互锁工作原理工作原理：利用摩擦力矩，使机件的动能转化：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。为热能，使机件迅速停止运动。 1061.闸带式制动器闸带式制动器工作原理工作原理：操纵杠杆：操纵杠杆3，作用于闸带，作用于闸带2的松边，操纵力的松边，操纵力P所产生

67、的对闸轮切向拉力为所产生的对闸轮切向拉力为T 。右图右图: 操纵杠杆操纵杠杆3作用于闸带的紧边，若要求产生相同作用于闸带的紧边，若要求产生相同的制动力矩，则对闸轮的切向拉力的制动力矩，则对闸轮的切向拉力T必须加大，所需要必须加大，所需要的操纵力的操纵力P也增大，制动就不平稳也增大，制动就不平稳 注意注意分析闸轮的转动分析闸轮的转动方向及闸带的受力状方向及闸带的受力状态，态，操纵杠杆应作用操纵杠杆应作用于闸带的松边，使操于闸带的松边，使操纵力小且制动平稳纵力小且制动平稳。107闸带式制动器闸带式制动器优点优点：结构简单，轴向尺寸小，操纵方便：结构简单，轴向尺寸小，操纵方便缺点缺点：制动时闸轮受到

68、较大的单侧压力，对所在传：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动轴有不良影响应用应用：故多用于中小型设备：故多用于中小型设备 1082.闸瓦式制动器闸瓦式制动器工作原理工作原理：电动机轴上装闸轮：电动机轴上装闸轮1，停车时电动机断电，停车时电动机断电，接通压力油使活塞带动闸瓦接通压力油使活塞带动闸瓦2压紧闸轮使之制动；开压紧闸轮使之制动；开车时，断开压力油，靠弹簧使活塞带动闸瓦放松闸轮。车时，断开压力油，靠弹簧使活塞带动闸瓦放松闸轮。优点优点：结构较简单，：结构较简单，操纵较方便，制动操纵较方便，制动时间短时间短缺点缺点：制动时闸轮：制动时闸轮也受到较大的单侧也受到较大的单侧压

69、力。压力。 1093.片式制动器片式制动器片式制动器片式制动器与片式摩擦离合器相似与片式摩擦离合器相似：区别区别:后者是将停止的从动件与正在运转的运动件相接合；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 动片动片1与传动轴与传动轴靠花键相连接靠花键相连接定片定片2在固定套在固定套3上可轴向移动上可轴向移动 工作原理工作原理：停车时，接：停车时，接通压力油使活塞通压力油使活塞4向右移向右移动，定片压紧动片靠摩动，定片压紧动片靠摩擦力矩使之制动；开车擦力矩使之制动；开车时断开压力油，靠弹簧时断开

70、压力油，靠弹簧5使活塞向左移开，放松使活塞向左移开，放松定片。定片。110二、制动器的位置二、制动器的位置若要求电动机停止运转后才能制动时若要求电动机停止运转后才能制动时，则制动器可安装，则制动器可安装在传动链中的任何传动件上；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若电动机不停止运转而进行制动时，则必须断开运动执，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被断行件与电动机的运动联系，此时制动器只能安装在被断开的传动链中的传动件上。开的传动链中的传动件上。为了结构紧凑、制动平稳，应将制动器为了结构紧凑、制动平稳，应将制动器放在接近执行放在接近执行件、且转速较高

71、、变速范围较小的传动件上件、且转速较高、变速范围较小的传动件上 111第五节第五节 操纵机构操纵机构一、概述一、概述1.操纵机构的功用及要求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几项基本要求 112(1)操纵省力、轻便操纵省力、轻便 操纵机构的手柄或手轮应

72、转动操纵机构的手柄或手轮应转动轻便、灵活轻便、灵活 (2)操纵方便、便于记忆操纵方便、便于记忆 (3)安全可靠安全可靠 操纵机构的布置，应特别考虑操纵工人操纵机构的布置，应特别考虑操纵工人的安全的安全 1132.操纵机构的组成操纵机构的组成操纵件操纵件，如手轮、手柄、按钮等。操纵件大部分已标准，如手轮、手柄、按钮等。操纵件大部分已标准化，可根据需要选用化，可根据需要选用 传动件传动件 将操纵件的运动或动作传给执行件的装置将操纵件的运动或动作传给执行件的装置 控制件控制件 控制执行件位移及运动轨迹的元件控制执行件位移及运动轨迹的元件 执行件执行件 直接带动被操纵件动作的零件，如拨叉、滑块等直接带

73、动被操纵件动作的零件，如拨叉、滑块等 定位件定位件 保证被操纵件的准确位置的零件，如钢球、圆保证被操纵件的准确位置的零件，如钢球、圆柱销、推销等柱销、推销等 114115二、单独变速操纵机构二、单独变速操纵机构1.摆动式操纵机构摆动式操纵机构按执行件拨动被操纵件的方式按执行件拨动被操纵件的方式又可分为摆动式和移动又可分为摆动式和移动式两种类型式两种类型 手柄手柄4与转轴与转轴5用销子固定并一起转动，通过键使摆杆用销子固定并一起转动，通过键使摆杆3及在齿轮及在齿轮1的环形槽中的滑块的环形槽中的滑块2摆动，摆动，从而推动齿轮轴向移动从而推动齿轮轴向移动. 116摆杆摆动时，端部移动轨迹是以摆杆摆动

74、时，端部移动轨迹是以R为半径的圆弧为半径的圆弧 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轮轴线产生偏斜,偏移量偏移量 a=R一一H 偏移量过大，则操偏移量过大，则操纵费力，甚至使滑纵费力，甚至使滑块脱离齿轮环形槽块脱离齿轮环形槽而失去操纵作用。而失去操纵作用。故设计时应力求减故设计时应力求减小小a值。值。 1171182.单边拨动不自锁的条件单边拨动不自锁的条件 为了使滑移齿轮能顺利移动为了使滑移齿轮能顺利移动,拨动力拨动力F必须克服滑移齿必须克服滑移齿轮与轴间的摩擦阻力轮与轴间的摩擦阻力 B滑移齿轮长度滑移齿轮长度 A滑移齿轮

75、中心滑移齿轮中心到拨叉拨动部位的径到拨叉拨动部位的径向距离向距离 联立两方程联立两方程 附加正压力附加正压力 N:在接触长度一半上按三角形分布在接触长度一半上按三角形分布 119代入代入f值后，可知值后，可知 会发生自锁会发生自锁 因此设计时应保证使因此设计时应保证使A满足下列条件满足下列条件 即即1203.移动式操纵机构移动式操纵机构 手柄手柄5经轴经轴6、齿扇、齿扇4、齿条、齿条3,使带导向孔的拨叉使带导向孔的拨叉1在导在导向杆向杆2上移动来控制滑移齿轮上移动来控制滑移齿轮,实现变速实现变速 用于操纵行程较大的滑移齿轮用于操纵行程较大的滑移齿轮 121纵横向进给操纵机构纵横向进给操纵机构1

76、22三、集中变速操纵机构三、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凸轮集中变速操纵机构：是一个具有九级转速的传动系统统 ，轴，轴和轴和轴上的上的两个三联滑移齿轮两个三联滑移齿轮A和和B ,由由一个一个平面凸轮上的一条平面凸轮上的一条(也可以是两条也可以是两条)曲线槽同时控制曲线槽同时控制 123转动凸轮时转动凸轮时,从动件从动件a、b,受凸轮曲受凸轮曲线槽的限制线槽的限制,通过杠杆通过杠杆M、N,使滑移使滑移齿轮移动齿轮移动 124凸轮集中变速操纵机构的结构示意图凸轮集中变速操纵机构的结构示意图 两个三联滑移齿轮两个三联滑移齿轮1和和3由圆盘凸轮由圆盘凸轮7的一条曲

77、线槽控制的一条曲线槽控制 转动转动手轮手轮9，通过轴，通过轴10上的平键带动凸轮盘上的平键带动凸轮盘7转动，又通转动，又通过过滚子滚子8，带动，带动杠杆杠杆13、11、轴、轴12、杠杆、杠杆5及滑块及滑块4摆动摆动，使滑移齿轮使滑移齿轮3沿轴向滑动；沿轴向滑动；同时又使同时又使滚子滚子6带带动杠杆动杠杆14、15和和拨叉拨叉2摆动摆动，使滑，使滑移齿轮移齿轮1沿轴向移沿轴向移动，进行变速。动，进行变速。机械式离合器操机械式离合器操纵机构纵机构125大作业大作业1 1：查资料或网上搜索常用机构（任何机器上的机构均可）。查资料或网上搜索常用机构（任何机器上的机构均可）。要求：要求：1、机构的结构图或简图；、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、介绍机构的工作原理、具体结构组成、优缺点及应用场合等；场合等；3、能搜到相关视频更好。、能搜到相关视频更好。126127