第三节机械传动装置
常用机械传动装置
普通V带的基准长度系列av如wf g表ij k lac2q -l所示。 1、打滑:一般当传递的力大于带轮之间的摩擦力的总和的极限时（过 载），会发生过载打滑，传动失效。 2、疲劳破坏:传动带在应力的反 复作用下，发生裂纹，脱层，松散，直至断裂。
计算出 Ld’ 的值需按表2-1取相近值进行圆整，最后便可确定Ld
的标准值。
精选课件
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图2-3 V带的结构 1－包布层 2－伸张层 3－强力层 4－压缩层
精选课件
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表2-l 普通V带的基准长度系列 (GBll544-1997) (mm)
200 224
250
280
315
355
400
450
500
560
精选课件
5
avwfgijk laq c
在进行V带传动计算和选用时，可先按下列公式计算基准长度Ld
的近似值Ld’ : Ld’ ＝2α＋p(D1＋D2)/2＋(D1-D2)/ 4α
式中 α——主、从二带轮的中心距；
D1、D2 ——主、从二带轮的基准直径(与基准长度相对应的带
轮直径)。
avwfgijk laq c
显然，主动轮与从动轮所转过的齿数相等，即
故有
z1 n1 = z2 n2
i = n1 / n2 = z2 / z1
上式表明：链传动中的两轮转速和链轮齿数成反比。
精选课件
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二、链传动的特点和应用 链传动的主要特点是： 1) 能保证准确的平均速比。 2) 可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。 3) 铰链易磨损，使链条的节距变大，会造成脱链现象。 链传动主要用于要求传动速比准确、且两轴相距较远的场合， 目前广泛地应用于农业机械、轻工机械、交通运输机械、机床和国 防工业等部门。
数控机床的进给传动系统文档资料
图7-39滚珠丝杠螺母副
3
1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠
（2）滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点 • 滚珠丝杠螺母副的结构形式
a)滚珠丝杠副轴向剖面图 滚珠丝杠螺母副
b)滚珠丝杠副法向剖面图
4
• (3)滚珠丝杠副的结构和轴向间隙的调整方法
•
1)螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸。
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(3) ①密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密
封圈是用耐油橡皮或尼龙等材料制成的，其内孔制成与丝杠 螺纹滚道相配合的形状。接触式密封圈的防尘效果好，但因
非接触式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其内孔形 状与丝杠螺纹滚道相反，并略有间隙。非接触式密封圈又称 为迷宫式密封圈。
②防护罩。对于暴露在外面的丝杠，一般采用螺旋钢带、伸缩 套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩，以防止尘埃 和磨粒粘附到丝杠表面。这几种防护罩与导轨的防护罩有相 似之处，其一端连接在滚珠螺母的端面上，另一端固定在滚 珠丝杠的支撑座上。
3.齿差调隙式 在两个螺母1、5的端面法兰上分别加工出外齿Z1和Z2，并各自装入
对应的内齿圈6中。内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒3端面。通常两个外齿 轮相差1齿(如Z1=100，Z2=99)。当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出 并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。此时，两个螺母间产 生的相对位移为：
滚珠丝杠制动示意图
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• 3）滚珠丝杆的防护 • 一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套
筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护 罩。
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滚珠丝杠的防护
(1)支撑轴承的定期检查。应定期检查丝杠与床 身的连接是否有松动以及支撑轴承是否损坏 等。如有以上问题，要及时紧固松动部位并
第三节 起重机的基本结构组成
第三节起重机的基本结构组成不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机由三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。
图1—2所示为桥架型起重机基本组成部分(不包括控制系统)，图1—3所示为臂架型起重机基本组成部分(不包括控制系统)。
图1—2 桥架型起重机简图1—桥架2—大车运行机构3—小车架4—起升机构5—小车运行机构6—俯仰悬臂图1—3 臂架型起重机简图1—门架(或其它底架) 2—塔架3—臂架4—起升机构5—变幅机构6—回转机构7—起重运行机构(或其它可运行的机械)一、起重机的金属结构由金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的结构组成规则连接起来，能够承受载荷的结构物称为金属结构。
这些金属结构可以根据需要制作梁、柱、桁架等基本受力组件，再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来，构成起重机用的桥架、门架、塔架等承载结构，这种结构又称为起重机钢结构。
起重机钢结构作为起重机的主要组成部分之一，其作用主要是支承各种载荷，因此本身必须具有足够的强度、刚度和稳定作为起重作业人员不必苛求掌握起重机钢结构的强度、刚度和稳定性如何设计，如何进行试验检测验证，重要的是起重机司机能善于观察、善于发现起重机钢结构与强度、刚度和稳定性有关的隐患与故障，以利及时采取补救措施。
例如起重机钢结构局部或整体的受力构件出现了塑性变形(永久变形)，有了塑性变形即为出现了强度问题，有可能是因超载或疲劳等原因造成的；起重机钢结构的主要受力构件，如主梁等发生了过大的弹性变形，引起了剧烈的振动，这将涉及刚性问题，有可能是超载或冲击振动等原因造成的；带有悬臂的起重机钢结构，由于吊载移到悬臂端发生超载或是吊载幅度过大，将会发生起重机倾翻，这属于起重机的整体稳定性问题。
这些都是与起重机钢结构结构形式、强度、刚度及稳定性密切相关的基本知识。
以下将简要地介绍有关几种典型起重机钢结构的组成与特点。
1．通用桥式起重机的钢结构通用桥式起重机的钢结构是指桥式起重机的桥架而言，如图1—4所示。
第二章、常用的机械装置和机构
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典型机械结构
变速传动机构
二、圆柱齿轮换向机构
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典型机械结构
变速传动机构
三、锥齿轮换向机构
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典型机械结构
常用的机械装置和机构
第四节、 制动器
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典型机械结构
制动器
一、制动器的功用、要求、分类和构造
哥哥姐姐~~，能帮我 总结下制动器的功用嘛？ 还有它的原理哦~ @ 使高速运转的机器在较短时 间内停止下来，节约加工的辅 助时间。 @在发生紧急情况的时候及时 停止机器，避免事故的扩大。
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典型机械结构
操纵机构
二、单独操纵机构
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典型机械结构
操纵机构
二、单独操纵机构
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典型机械结构
操纵机构
二、单独操纵机构
2、移动式操纵机构
当移动件移动距离L较长时，用摆动式操纵机构会使 偏移量a太大或摆杆长度太长，这可采用移动式操纵机构 较合适。
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典型机械结构
离合器
三、摩擦式离合器
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典型机械结构
离合器
三、摩擦式离合器
摩擦式离合器一般是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。摩擦元件的形式结构多种 多样，有片式、锥式。其中片式又分为单片式和多片式两种。
特点
结构？尺寸？ 接合平稳，即使是在高速下离合 也很平稳，但传递转矩较小，过载时 传动转矩？传动比？ 工作面打滑，具有过载保护作用。在 离合时，主从动轴不能同步回转，磨损 可否两轴同速转动？ 何时接合？ 较大，外形尺寸大。适用于在需要频繁 启动、制动或速度大小及方向频繁 变换的传动中，且主从动轴的同步 转速要求不高的工作条件下。
第一章机械传动基础知识分析
第一章机械传动基础知识第一节基本概念一、常用的传动方式人类为了适应生活和生产上的需要，创造出各种各样的机器来代替或减轻人的劳动。
例如汽车、洗衣机以及各种机床。
在机器中，通常工作部分的转速（或速度）不等于动力部分的转速（或速度），运动形式往往也不同。
通常，将机器中动力部分的动力和运动按预定的要求传递到工作部分的中间环节，称为传动。
传动可以通过机、电、液等形式来实现。
在现代工业中，根据传动的原理不同，主要应用着机械传动、液压传动、气压传动和电传动等四种传动方式。
每种不同的传动形式都是通过一定的介质来传递能量和运动的，而由于传递介质的不同，形成了不同的传动特点，以及不同的适用范围。
1．机械传动机械传动是利用带轮、齿轮、链轮、轴、蜗杆与蜗轮、螺母与螺杆等机械零件作为介质来进行功率和运动的传递，即采用带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和螺旋传动等装置来进行功率和运动的传递。
机械传动是最常见的传动方式，它具有传动准确可靠、操纵简单、容易掌握、受环境影响小等优点，但也存在传动装置笨重、效率低、远距离布置和操纵困难、安装位置自由度小等缺点。
2．液压传动液压传动是采用液压元件，利用处于密封容积内的液体（油或水）作为工作介质，以其压力进行功率和运动的传递。
液压传动由于自身所具有的特点，在现代工业中得到广泛的应用。
3．气压传动气压传动是采用气动元件，利用压缩空气作为工作介质，以其压力进行运动和功率的传递。
气压传动近年来在国内外都得到很快发展，这是因为它不仅可以实现单机自动化，而且可以控制流水线和自动线的生产过程，是实现自动控制的一种重要方法。
4．电传动电传动是采用电力设备和电气元件，利用调整其电参数（电压、电流和电阻），来实现运动或改变运动速度。
如收录机中拖动磁带的小电机，机床电气控制装置，直流电机，变频电机等。
以上四种传动方式在现代传动装置中，充分发挥着各自的特点和作用。
下面将着重介绍一些常见的机械传动形式：带传动、链传动、齿轮传动和螺旋传动。
机械传动系统与控制系统设计简介
二、肥皂压花机的传动路线及传动比的分配
肥皂压花机是在肥皂块上利用模具压制花纹和字样的自动机， 其机械传动系统的机构简图如图3.3.7所示。
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精选ppt
（1）传动路线分析 具体传动路线如图3.3.8。
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（2）传动比分配
若该机的工作条件为：电动机转速1450r/min，每分钟压制50 块肥皂，要求传动比误差为2。以下对上述方案进行传动比分配 并确定相关参数。
i 总 i 1 i 2 i 3 2 .5 3 .7 3 9 3 .0 9 5 2 8 .9 3 29
相对误差i为
ii总 i总2928.930.24%
i总
29
按传动比误差小于2%的要求，且各传动比均在常用范围之内， 故该传动链传动比分配方案可用。
精选ppt
2）辅助传动链
皂块送进和成品移位运动的工作频率应与模具往复运动频率相
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精选ppt
（5）啮合器变速 啮合器分普通啮合器和同步啮合器两种，广泛应用于汽车、
叉车、挖掘机等行走机械的变速箱中。 啮合器一般都采用渐开线齿形，齿形参数可根据渐开线花键
国家标准选定。由于啮合套使用频繁，齿轮经常受冲击，齿端和 齿的工作面易磨损，因此，齿厚不宜太薄。为减小轴向尺寸，啮 合器的工作宽度均较小。
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三、无级变速器
无级变速传动能根据工作需要连续平稳地改变传动速度。图 3.3.5为双变径轮带式无级变速传动的工作原理图 。
无级变速器有多种型式，许多型式已有标准产品，可参考产 品样本或有关设计手册选用。
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第三节 机械传动系统方案设计
一、机械传动系统方案设计的过程和基本要求
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精选ppt
高铁传动方式与传动装置
法国TGV—PSE高速列车原理图
TGV—PSE高速列车在旧线上运行时，由 电压为 1.5 千伏的直流电网供电，最高速 度不超过200公里／小时，在单相交流25 千伏、 50 赫兹供电条件下运行时，动力 车能发挥它的全部功率，最高速度可达 260公里／小时。每台动力车设有三个电 气柜，分别向同一转向架上安装的两台 直流串激牵引电动机供电。
直—直电传动动力车的原理图
动力车通过受电弓从接触网获得直流电 源(电源电压大多为1500伏或3000伏)，电 能直接供给直流牵引电动机，转变为机 械能后通过一整套齿轮传动装置驱动动 力车的动轮。
法国最早开行的巴黎一波尔多间的高速 列车 ( 最高速度为 200 公里／小时 ) 的动力 车就是由 1500 伏直流供电系统受电，采 用的直—直传动方式。
直—直电传动的特点
直 — 直电传动的设备简单、技术可靠， 因此在铁路电气化早期发展阶段占有主 导地位。
但随着列车速度和重量的提高，要求牵 引功率有更大的增长，而直 — 直电传动 由于本身一系列的不足，如接触网电压 受直流牵引电动机电压的限制而不能大 幅度提高、接触网使用的有色金属较多、 牵引变电所数量多等，故而直 — 直电传 动不可能得到进一步的发展。
在相当长的 — 段时间内，采用这类交流 牵引电动机为动力的传动方式终因调速 不便和效率较低而未被应用。
直到 70 年代，由于电子技术的飞速发展， 特别是晶闸管技术和大功率逆变技术的 逐步成熟，使得在大功率条件下交流电 的变频得以顺利实现，从而可以使交流 牵引电动机的转速和转矩能够得到快速、 平稳、精确的控制。
交—直电传动动力车的原理图
动力车通过受电弓从接触网获取单相交 流电源(电源电压为25干伏、频率50赫兹， 个别北欧国家采用15千伏。162/3赫)，经 电源变压器降压后再由整流装置将交流 电变换为直流电，再经平波电抗器向脉 流牵引电动机供电，实现电能向机械能 的变换。
工程机械第三章 工程机械的功能与构成
7.破碎功能 工程机械具有破碎功能，能够完成石块、混凝土块等坚硬物料
的破解，用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口工程所需
石集料的生产和混凝土的再生。衡量破碎能力的主要参数有生 产率、进料粒度和出料粒度。
8.铣刨功能 工程机械具有铣刨功能，能够完成混凝土和软矿物的铣刨，用
于沥青路面面层、水泥路面面层、露天矿层等的清除。衡量铣
工程机械导论
第三章 工程机械的功能与构成 第一节 工程机械的作业功能及要求
第二节 工程机械总体构成
第三节 工程机械作业装置 第四节 工程机械行走装置 第五节 工程机械动力与传动装置 第六节 工程机械控制与信息装置 第七节 工程机械机架结构
第一节 工程机械的作业功能及要求 一、工程机械的作业功能
二、对工程机械的要求
用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口、城建工程中的路
基、路面、场道、建筑结构基础、堤坝、城市管道填埋材料的 碾压夯实。衡量压实能力的主要参数有工作质量、静线压力、 激振力、振动(夯击)频率、振幅和作业速度。
17.捣实功能 工程机械具有捣实功能，能够从材料内部完成松散物料的密实，
用于公路、铁路、建筑、水电、港口工程中的新拌水泥混凝土
于公路、铁路、建筑、水电、港口工程中的路面、板层、坝面
混凝土浇筑。衡量布料能力的主要参数有布料宽度、布料厚度 和布料速度。
14.摊铺功能 工程机械具有摊铺功能，能够完成同等宽度和厚度、密度一致
的混合料层的铺装，用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港
口工程中的水泥混凝土和沥青混凝土路面、场道施工。衡量摊 铺能力的主要参数有摊铺宽度、摊铺厚度、摊铺速度和密实度。
5.凿岩功能 工程机械具有凿岩功能，能够完成岩石的钻孔，用于隧道、矿
第三节斜齿圆柱齿轮传动
轴向力Fa的方向用左、右手定则来判断：主动轮为右旋 齿轮时，用右手握轴，四指弯曲方向为主动轴的旋转方 向，伸直的大拇指指向为主动轮的轴向力Fa的方向；主 动轮为左旋齿轮时，左手握轴，判断方法相同。从动轮 的轴向力Fa的方向，与主动轮的相反。
斜齿轮受力分析例题：
分析斜齿轮1轮齿的旋向及齿轮1、2的受力
第三节斜齿圆柱齿轮传动
斜齿圆柱齿轮传动
一.齿面的形成
直齿圆柱齿轮齿廓曲面的形 成如图所示。直齿轮的齿廓 曲面为渐开线曲面。
斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形 成如图所示，当平面沿基圆 柱作纯滚动时，其上与母线 成一倾斜角βb的斜直线KK 在空间所走过的轨迹为渐开 线螺旋面，该螺旋面即为斜 齿圆柱齿轮齿廓曲面，βb 称为基圆柱上的螺旋角。
数称为当量齿数，用 z v表示。铣刀 刀号应z v 按照选取
图 6-40
为确定当量齿数 z v ，如图4-30
所示。过斜齿轮分度圆上C点，作 斜齿轮法面剖面，得到一椭圆。 该剖面上C点附近的齿型可以视为 斜齿轮的法面齿型。以椭圆上点C
的曲率半径 作为虚拟直齿轮的
分度圆半径，并设该虚拟直齿轮 的模数和压力角分别等于斜齿轮 的法面模数和压力角，该虚拟直 齿轮即为当量齿轮，其齿数即为 当量齿数。
图a所示为一直齿条的情况，其上法面 和端面是同一个平面，所以有：
n t
对于斜齿条来说，因为轮齿倾斜了一个角 ，
于是就有端面与法面之分，如图b所示的斜齿条。
abc平面为端面，a'b'c为法面。 abc 即为端 面压力角，a 'b ' c为法面压力角。
由于 abc 和 a'b'c 这两个直角三角形等高，
所以
mn mt cos
机械传动基础知识
第三节 链传动
1．滚子链
二、链传动的类型
2．齿形链
图5－7滚子链结构 1—内链板2—滚子3—套筒
4—外链板5—销轴
图5－9 齿形链 a)齿形链链板和链轮 b)内导片式c)外导片式
第三节 链传动
三、链传动的应用
链传动主要用于两轴相距较远、传动功率较大且平均 传动比又要求保持不变、工作条件恶劣(如多粉尘、油污、 泥沙、潮湿、高温及有腐蚀性气体)的场合。目前多用于化 工机械、矿山机械、农业机械、自行车、摩托车和装配流 水线传动机构中。链传动的一般适用范围为：功率P一般小 于100kW，传动比为滚子链i≤6～8、齿形链i≤10,效率 η≈0.92～0.98，中心距a一般小于6m。
第三节 链传动
一、链传动的组成和特点
1．链传动的组成
图5－6 链传动的组成 1—主动链轮2—从动链轮
3—链条
2．链传动的优、缺点
(1)链传动的优点 1)由于链传动是具有中间挠性件的啮合传动
平均传动比恒定不变。
2)链条装在链轮上不需要很大的张紧力，对 轴的压力小。
3)链传动中两轴的中心距较大，最大可达5～ 6m。
都得到很快发展，这是因为它不仅可以实现单机自动化，而
且可以控制流水线和自动线的生产过程，是实现自动控制的
一种重要方法。
4．电气传动
电气传动是采用电力设备和电气元件，利用调整其电参
数(电压、电流和电阻)，来实现运动或改变运动速度。如异步
电动机、直流电动机及用于典型机床(如车床、磨床、钻床)上
的电气控制装置。
4)能在较恶劣的环境(如油污、高温、多尘、潮 湿、泥沙、易燃及有腐蚀性的条件)下工作。
(2)链传动的缺点 1) 其瞬时传动比是变化的，所以在传动平稳性
第三节 起重机械重要零部件的报废标准
五、金属结构件的报废标准起重机金属结构的主要受力构件，通常有主梁、端梁、支腿、悬臂、立柱等金属结构铆焊件，以及金属结构构件间的连接件如螺栓和焊缝等。
1．主要受力构件的报废（1）主要受力构件失去整体稳定时，如不能修复应报废。
（2）主要受力构件发生腐蚀时，当承载能力降低至原设计承受能力的87%以下时，或者是主要受力构件截面腐蚀厚度达到原壁厚的109／5时，如不能修复应报废。
如作降载使用，重新确定的额定起重量对结构腐蚀后的承载能力应具有不小于1．4倍的安全系数，并应做全面检修及进行防腐处理。
（3）主要受力构件产生裂纹时，应根据受力情况和裂纹情况决定是否报废或继续使用；如果在主要受力部位有裂纹或其他部位有明显裂纹时应报废；如果不是在主要受力部位有轻微的裂纹或有裂纹隐患处，并能采取有效的阻止裂纹继续扩展的补救和加强措施或能改变应力分布的有力措施时，可以继续使用，但应经常检查。
（4）主要受力构件因过载产生塑性变形，使工作机构不能正常地安全运转，如不能修复应报废。
对因主要受力构件产生的塑性变形进行修复时，不应采用大量地改变钢材金相组织和机械性能的方法，如火焰烘烤法等，但局部采用火焰烘烤改变变形或火焰烘烤并加有相应机械措施的修复变形是允许的。
（5）主要受力构件因碰撞产生变形，如臂架或塔架悬臂等，影响正常使用并失去修复价值时，应报废。
（6）主要受力构件因疲劳出现下塌、扭转等变形而影响正常使用又无法修复时，应报废。
（7）对于桥式或门式起重机的主梁产生下挠变形，当满载时主梁跨中下挠值在水平线以下达到跨度的1／700时，如不能修复应报废。
（8）主梁的磨损。
葫芦式起重机主梁多采用热轧工字钢或箱形梁等组合型主梁，电动葫芦通过车轮悬挂支撑在主梁上。
葫芦式起重机不同于其他类型起重机的地方在于主梁不但用来支撑电动葫芦和吊载，同时又直接作为电动葫芦横行的运行轨道。
因此，主梁一方面必须具有足够的强度、刚度和稳定性用来支撑载荷，同时又要承受车轮运行时对它的磨损破坏，通常车轮支撑在主梁工字钢或箱形梁的下翼缘上表面，主梁被磨损的部位为：主梁下翼缘上表面与车轮踏面相磨，主梁下翼缘两端与车轮轮缘相磨。
模块二 机械基础知识
在机车联动装置中， 车轮相当于曲柄，保 证了各车轮同速同向 转动。此机车联动装 置中还增设一个曲柄 EF作辅助构件，以防 止平行双曲柄机构 ABCD变成反向双曲柄 机构。
---医药学院
第二章 机械基础概论
（三）双摇杆机构
双摇杆机构：铰链四杆机构中的两连架杆均为摇杆 双摇杆机构的功能：将一个摇杆的摆动转换为另一 个摇杆的摆动。
（一）组成
主动轮 (带轮1 )、从动轮 (带轮2 )、带（3） 1 3 n2 n1 2
（二）工作原理
摩擦传动：通过带和带轮间的摩擦力传递动力（如平带） 啮合传动：通过带和带轮间的齿或孔啮合传递动力（如同步带）
---医药学院
（三）传动形式
第二章 机械基础概论
开口传动 两轴平行，1、2同向。
交叉传动 两轴平行，1、2反向。
内燃机：把热能转换为机械能，主要有汽油机和柴油机。 一次能源型原动机：直接利用地球上的能源转换为机械能，主要有水轮机、风 力机等。 （2）机械运动系统：机器的传动系统和工作执行系统的统称。 前者目的是改变运动方向和运动条件，后者目的是完成生产所需的工艺动作。
---医药学院
第二章 机械基础概论
机构（连杆机构）
机器（半自动钻床）
---医药学院
第二章 机械基础概论
第二节 机械常用机构
＊ 平面连杆机构
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
＊凸轮机构
盘性凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮
＊间歇运动机构
棘轮机构、槽轮机构
---医药学院
第二章 机械基础概论
第二节 机械常用机构
机构可分为平面机构和空间机构： 平面机构：机构中的所有构件都在一个平面或相对平行的平面内运动。 （否则称为空间机构） 制药机械中采用的绝大多数是平面机构 运动副：两个构件直接接触，既保持相对联系又保持相对运动的联接 机构是由构件组成的，但构件不见得组成机构。
江苏省自考30453机电一体化技术及应用(高纲1399)
高纲1399江苏省高等教育自学考试大纲30453机电一体化技术及应用南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《机电一体化技术及应用》课程是江苏省高等教育自学考试机电一体化工程专业的必修课，是为培养自学应考者了解和掌握现代机电一体化技术和系统所涵盖的基本知识、理论和应用而设置的一门重要的专业基础课。
机电一体化并不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。
机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制和系统总体技术。
机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。
系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础，也是机电一体化技术的方法论。
微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础。
现代产品的机电一体化进入到实用阶段。
机械工程及自动化专业的学生掌握机电一体化技术与应用中的理论和方法对今后的工作是非常有用的。
本课程的特点是理论性、应用性和综合性较强。
通过本课程的学习，使考生了解和掌握机电一体化技术中主要的相关技术、理论方法和应用领域。
二、课程目标通过本课程的学习，要求考生应具有以下的理论知识和技能：1．掌握机械系统数学模型的建立方法以及常用的机械传动装置；2．掌握常用传感器、信号变换及接口电路，并能根据测试要求进行较合理地选用。
3．掌握伺服传动技术的概念和常用伺服系统的工作原理及特点；4．了解计算机控制技术的概念、常用的接口技术以及计算机控制算法；5．掌握典型的机电一体化技术的应用。
包括典型的机电一体化产品、工业机器人、柔性制造系统及计算机集成制造系统；在自学过程中，要求考生在通读教材，理解和掌握所学基本原理知识及基本方法的基础上，结合习题与思考题的练习，提高分析问题和解决问题的能力。
三、与相关课程的联系与区别学习本课程前，考生应具备的知识基础有：电工、电子学、力学、工程数学控制工程基础等基础知识，以便使考生顺利地理解和掌握测试技术的基本知识。
机械设计基础机械传动
▪ 4、基准直径D和基准长度Ld。 ▪ 在V带轮上，与所配用V带的节宽bp相对应的带轮直
径称为基准直径D。在规定的初拉力下，V带位于 带轮基准直径上的周线长度称为为基准长度Ld。
▪ 5、V带的分类：Y、Z、A、B、C、D、E七种。
▪ 4、普通V带设计的一般步骤： 1) 确定V带的截型 2) 确定带轮基准直径和验算带速 3) 确定中心距、带的基准长度和验算小带
轮包角 4) 确定带的根数z 5) 确定带的初拉力F0 6) 确定带传动作用在轴上的力Q
第二十七页，编辑于星期日：十五点 二分。
主要内容
带传动设计计算的主要内容是： ▪ 确定带的型号、根数、长度、带轮直径和中
机
传动部分：将原动部分的功率和运 动传递到工作部分的中
器
间环节，如带传动、链
传动、齿轮传动等。 工作部分：直接完成生产所需的工
艺动作部分，如搅拌反
应器中的搅拌桨等。
第二页，编辑于星期日：十五点 二分。
传动装置
图3－1为一搅拌反应釜的传 动装置图，电动机通过减速 机将能量传递给搅拌轴，减
速机除传递能量外，还改变
第十页，编辑于星期日：十五点 二分。
▪ 三、V带轮的材料和结构 ▪ 1、材料：铸铁（HT150或HT200），当转速
较高时：可用铸钢，小功率时：铸铝或塑料。 ▪ 2、结构（D为基准直径） 1) 实心式：a图 （D ≤（2.5~3）d） d 为轴直径 2) 腹板式：b图 （D ≤300mm ） 3) 孔板式：c图 （D ≤300mm 但D1-d1≥100mm ） 4) 椭圆轮辐式：d图 （D>300mm ）
二、弹性滑动的定量分析
传动系统解析
的外端 ，并通过（以下空格填图中序号） 拉动 右移而
使离合器分离。
4 5 6 7
Δ
25
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
谢谢观赏
7—分离弹簧钩 8—膜片弹簧 9—铆钉 10—分离叉 11—分离叉臂 12—操纵索组件 13—分离轴承 1
4—离合器盖 15—钢丝支承圈 16—分离叉回位弹簧
19
图2-11 膜片式弹簧离合器的工作原理 4—压盘 7—分离弹簧钩 8—膜片弹簧
13—分离轴承 15—钢丝支承圈
20
三、非经常接合式离合器 1.非经常接合式主离合器的工作原理
7
2.液力机械传动系统
图2-3 推土机液力机械传动系统布置简图 1—发动机 2—分动箱 3—液力变矩器 4—联轴器 5—行星式动力换挡变速箱
6—中央传动装置 7—转向离合器与制动器 8—最终传动装置 9—驱动轮 8
液力机械传动的优点： 1)由于变矩器有自动变速能力，使作业机械能在规定范围内根据外界阻力的变化自动进行无级变速，不仅提 高了内燃机的功率利用率，还大大减少了换挡次数，降低驾驶员的劳动强度。 2)在同样的变速范围内可以减少挡位数，简化变速箱的结构。 3)由于变矩器利用液体作为传递动力的介质，输出轴和输入轴之间没有刚性的机械连接，可以减少传动系统 及发动机零件的冲击载荷，提高设备的使用寿命。 4)由于变矩器涡轮有零转速制动功能，使车辆起步平稳，可得到任意小的行驶速度。
9
3.液压传动系统
图2-5 液压传动系统示意图 1—内燃机 2—变量液压泵 3—液压管路 4—低速液压马达
5—驱动车轮 10
液压传动的优点： 1)能实现无级变速。 2)操纵简便，用一根操纵杆便能改变行驶方向和速度。 3)利用液压传动系统的制动功能可以实现机械的制动。 4)取消了机械和液力机械传动系统中的传动轴和差速器，使传动系统大大简化。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
二.机床的传动联系和传动链
传动联系——为得到所需运动，需通 过一系列的传动件把执行件和运动源
，或者把执行件和执行件之间联系起
来
传动链——构成一个传动联系的一系 列顺序排列的传动件
传动链中的两类传动机构 ：
定比传动机构——传动比和传动方向 固定不变的传动机构，如定比齿轮副 、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等 换置机构——根据加工要求可以变换 传动比和传动方向的传动机构，如挂 轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离 合器换向机构等。
简单运动的实现
简单运动——单独的旋转运动或直线 运动——只需有一条传动链 将运动源与相应执行件联系起来，便 可获得所需运动。
运动轨迹的准确性，则靠主轴轴承与 刀架、工作台等的导轨保证。
外联系传动链
联系运动源和执行件，使执行件获得 一定速度和方向运动的传动链。 机床上有几个简单运动，就需要有几 条外联系传动链 可以有各自独立的运动源，也可以几 条传动链共用一个运动源。
调整内联系传动链的换置机构时，其 传动比也必须有足够精度。
外联系传动链
外联系传动链联系的是整个复合运动 与外部运动源
只决定成形运动的速度和方向
对加工表面的形状没有直接影响
三.传动原理图
用一些简单的符号表示运动源与执行件及 执行件与执行件之间的联系——传动原理 图 常见符号
举 是为执行件提供运动和动力的装置，
如交流异步电动机、直流电动机、步进电机等。
传动装置 是传递运动和动力的装置，通过它
把执行件和运动源或一个执行件与另一个执行件 联系起来，使执行件获得一定速度和方向的运动， 并使有关执行件之间保持某种确定的运动关系。 机床传动装置形式：机械、液压、电气、气压等 本课程 将主要讲述机械的传动装置如皮带、齿 轮、齿条、丝杠螺母等传动件实现运动联系。
第二章机械系统
和转动惯量的直线和旋转运动的部件组成，而且它们对被
研究的元件参数都将有不同程度的影响，故需要将各运动
元件的质量和转动惯量转化到被研究的元件上。转化的原
则是转化前后系统瞬时动能保持不变，即：
如果所选定的被研究元件i是转动的，并且向这一元 件上转化，则其瞬时动能为：
镶块式
内循环
(二)消除间隙和调整预紧
滚动螺旋传动的消除间隙和调整预紧一般有垫片式、 螺纹式和齿差式三种。
垫片式调整垫片
厚度，使螺母产生轴 向位移。该形式结构 紧凑、工作可靠、调 整方便、应用广，但 不很准确。并且当滚 道磨损时不能随意调 整，除非更换垫圈， 故适用于一般精度的 机构。
垫片调隙式 1---螺母 2—垫片
机械系统的制动问题就是讨论在一定时间内把机械装 置减速至预定的速度或减速到停止等有关问题。如机床的 工作台停止时的定位精度就取决于制动控制的精度。
制动过程比较复杂，是一个动态过程，为了简化计算， 以下近似地作为等减速运动来处理。
(一)制动力矩
当已知控制轴的速度(转速)、制动时间、负载力矩、 装置的阻力矩以及等效转动惯量[J]时，就可计算制动时所 需的力矩。因负载力矩也起制动作用，所以也看作制动力 矩。
传动刚度的示意图
从Ⅰ轴输入端看，施加T1转矩后由于Ⅰ、Ⅱ轴扭转变形造成 Ⅰ轴的总扭转角为
∴
式中k1——传动链归算到Ⅰ轴的扭转刚度系数
如果从Ⅱ轴输出轴端看，传送输入转矩造成Ⅱ轴刚度系数为：
下面介绍传动链中轴向刚度的归算。图所示机床进给系统在承 担负载后，丝杠螺母副和螺母座都会产生轴向弹性变形。图是它的 等效作用图，k是上述弹性变形的等效轴向刚度系数。
下面分析将某一控制轴转速，在一定时间内由初速减 至预定的转速n的情况。由式(2—32)得
矿井提升第五章
一、简介
• KJ型矿井提升机为仿苏设备，虽已不再生产，但在全国 范围内仍有大量尚在使用。如我集团公司千秋矿的副井， 采用罐笼提升，所采用的提升机就是KJ型提升机。
• 学习KJ型提升机是JK型的基础，因此我们要学习KJ型的 组成与基本原理。
二、组成部分及作用
1、组成部分
3）木衬的固定：
a.木衬制作好后，应用螺钉固定在筒壳上，螺钉头应沉入厚度 的1/3以上，以免磨损后，使钢丝绳磨损、断丝加快。
b.木衬全部滚定好后，应用木塞沾胶水将螺钉空塞死，并用木 条将木衬夹缝填满。
c.使用中若木衬磨损导螺钉头的沉入深度不足10 mm时，则要 重新更换。
四、调绳离合器
• 调绳离合器主要有三种：蜗轮蜗杆手动离合器；齿轮离合 器；摩擦式离合器。
2、各部分的作用
1）工作机构
工作机构主要指主轴装置和主轴承，它的作用： （1）缠绕或搭放提升钢丝绳。 （2）承受各种正常载荷，并将载荷传给基础。 （3）承受在各种紧急事故情况的非常载荷，主轴装置的各
部分不应有残余变形。 （4）当更换提升水平时，能调节钢丝绳的长度。
2）制动系统
制动系统包括制动器和液压传动装置两部分。
3）机械传动系统 机械传动系统包括减速器和联轴器。
（1）减速器的作用：减速和传递动力。 由于提升机的主轴与电动机的转速相差很大，一般情况下， 中间经过减速器。（也有采用直流电机直连的）。
（2）联轴器的作用：用来连接提升机的旋转部分，并传递 动力。
4）润滑系统
1） 润滑系统的作用：在提升机工作时，不间断地向主轴承、 减速器轴承和啮合齿面压送润滑油，以保证轴承和齿轮良 好地工作。
一、减速器
1、减速器的种类
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外循环 内循环
(二) 消除间隙和调整预紧
♦ 滚动差式三种。
垫片式调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移。该形式结构 紧凑、工作可靠、调整方便、应用广，但不很准确。并且 当滚道磨损时不能随意调整，除非更换垫圈，故适用于一 般精度的机构。如图2-18所示，调整垫片2的厚度H，可使 螺母1产生轴向移动，以达到消除轴向间隙和预紧的目的。
二、齿轮传动
♦ (一) 应用概述 ♦ 在下列情况下，在进给轴上常用齿轮传动： ♦ 1) 使伺服电动机的转速与低速的滚珠丝杠装置、齿轮 ♦
齿条传动装置、蜗轮传动装置的转速相匹配。 ♦ 2) 减少外部转动惯量折算到电机轴上的值。 ♦ 3) 增大主动轴的转矩。 ♦ 4)把电动机的实际位置与机床所需要的位置联成一体。 在进给传动中一般选用一级齿轮传动，在主传动中，虽 然主轴一般采用变频电机调速，但为了提高输出转矩和 充分利用电机功率，一般配高低档变速！
（四）、支承方式 ）、支承方式
♦ 主要关心定心精度，轴向力和径向力的承受、
转速的要求、刚性（游隙）等，实际选用时， 参考同类型的机械。
（五）伺服传动系统设计
♦ 1、初选滚珠丝杠（设计步骤参见教材p30) ♦ 2、选择伺服电机（三大原则） ♦ （1）最大切削负载转矩不能超过电机的额定转
矩。 Jd 1< <4 ♦ （2）电动机的转动惯量应和负载惯量相匹配。 JL ♦ （3）快移时，转矩不得超过电机的最大转矩。 ♦ 3、确定电机的伺服系统
♦ 2．斜齿轮传动齿侧隙的消除方法 ♦ (1) 垫片调整法 ♦ (2) 轴向压簧调整法
♦ 3．锥齿轮传动 （略） ♦ 4．齿轮齿条传动
三、微动装置
♦ (一) 机械式微动装置 ♦ 1．螺旋微动装置 ♦ 2．差动螺旋微动装置 ♦ 3. 螺旋—斜面微动装置 ♦ 4．螺旋—杠杆微动装置 ♦ 5．齿轮—杠杆微动装置 ♦ 6. 摩擦微动装置
关于主电机和进给伺服电机的 选用参考文献
♦ 数控机床进给伺服电机的选择 ♦ 数控机床进给系统设计（之一） ♦ 数控机床进给系统设计（之二） ♦ 数控机床进给系统设计（之三）
♦ （三）齿轮传动间隙的消除措施 ♦ 1．圆柱齿轮传动 ♦ (1) 偏心轴套调整法 ♦ (2) 轴向垫片调整法 ♦ (3) 双片薄齿轮错齿调整法
z4 − z1 1 1 1 ∆s = ( − )P = P= P z1 z4 z4 z1 z4 z1
出齿数相差一个齿的外齿轮(Z4=Z1+1)，把其装入螺 母座中分别与具有相应齿数(Z4 和Z2)的内齿轮2和3 啮合。调整时，先取下内齿轮，将两个螺母相对螺 母座同方向转动一定的齿数， ♦ 然后把内齿轮复位固定。 ♦ 此时，两个螺母之间 ♦ 产生相应的轴向位移， ♦ 从而达到调整的目的。 ♦ 当两个螺母按同方向转 ♦ 过一个齿时，其相对轴 ♦ 向位移为:
♦ 一、滚动螺旋传动 ♦ (一) 工作原理及结构形式
♦ 螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠 ， 当螺杆或螺母转动 螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠，
时 ， 滚珠沿螺纹滚道滚动 ， 使螺杆和螺母作相对运动 滚珠沿螺纹滚道滚动， 时为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。 时为滚动摩擦 ， 提高了传动效率和传动精度 。 在螺母 ( 或螺杆 ) 上有滚珠返回通道 ， 与螺纹滚道形成循环回 或螺杆) 上有滚珠返回通道， 使滚珠在螺母滚道内循环。根据滚珠的循环方式， 路 ， 使滚珠在螺母滚道内循环 。 根据滚珠的循环方式 ， 滚动螺旋传动结构形式为内循环类型与外循环 内循环类型与外循环类型 滚动螺旋传动结构形式为内循环类型与外循环类型
♦ 螺纹调隙式如图2-19所示。螺母1的外端有凸缘，
螺母3加工有螺纹的外端伸出螺母座外，用两 个圆螺母2锁紧。键4的作用是防止两个螺母的 相对转动。旋转圆螺母即可调整轴向间隙和预 紧。这种方法的特点是结构紧凑、工作可靠、 调整方便。缺点是不很精确。
♦ 齿差调隙式如图2-20所示。在螺母1和4的凸缘上切
第三节 机械传动装置
♦ 机械的主功能是完成机械运动，一部机器必须完成 机械的主功能是完成机械运动，
相互协调的若干机械运动，每个机械运动可用单独 相互协调的若干机械运动， 的控制电机、 的控制电机、传动件和执行机构组成的若干子系统 来完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。 来完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。 这就使设计机械时的总体布局、 这就使设计机械时的总体布局、机械选型和结构造 型更加合理和多样化。 型更加合理和多样化。 ♦ 机电一体化机械系统的良好伺服性能，要求机械传 机电一体化机械系统的良好伺服性能， 动部件满足转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、 动部件满足转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度 振动特性好、间隙小的要求， 大、振动特性好、间隙小的要求，还要求机械部分 的动态特性与电机速度环的动态特性相匹配。 的动态特性与电机速度环的动态特性相匹配。 ♦ 为满足以上的要求，采用与传统机械机构不同的结 为满足以上的要求， 主要包括：滚珠丝杠、调隙齿轮、谐波齿轮、 构，主要包括：滚珠丝杠、调隙齿轮、谐波齿轮、 贴塑导轨等等 等等。 贴塑导轨等等。
♦ (二) 电气机械式微动装置 ♦ (三) 其它形式的微动装置
一、滚动螺旋传动
♦ （一）工作原理及结构形式 ♦ （二）消除间隙和调整预紧 ♦ （三）滚珠丝杠的主要尺寸、精度等级 滚珠丝杠的主要尺寸、 ♦
和标记方法 ♦ （四）支承方式的选择 ♦ （五）伺服传动系统的设计
二、齿轮传动装置
♦ （一）应用概述 ♦ （二）齿轮传动消隙
三、微动装置
♦ （一）概述 ♦ （二）机械式微动装置 ♦ （三）电气机械式微动装置
（三）滚珠丝杠的主要尺寸、精度等级 和标记方法
♦ ♦ ♦ ♦ ♦
1、主要尺寸 滚动螺旋主要尺寸的计算公式列于表2-4。 2. 滚珠丝杠副的标注法 滚珠丝杠副结构、规格、精度的标注法如下(各制造厂 略有不同)：
♦
♦ 3、精度等级 ♦ 数控机床、精密机床和精密仪器用于进给系统时，根 据定位精度和重复定位精度的要求，可选用C、D、E 级等；一般动力传动，其精度等级偏低，可选F、G等。 各类型机械精度等级的要求，可参考表2-7。