机械传动系统由基本传动机构组合而成,其构成形式不同,作用和功能也各异。基本功能归纳如下。
1.实现运动形式的变换
电动机、内燃机等原动机输出匀速的回转运动,而机械执行构件要求的运动形式是多种多样的。传动机构可把匀速的回转运动转变为移动、摆动、间歇运动、平面复杂运动等形式。实现各种运动形式变换的机构见表2-4。
2.实现运动速度的变换
机械执行构件的转速一般与原动机转速是不相符合的,传动机构能够实现减速、增速或变速的功能。在较大传动比的情况下需要将多级齿轮、带、链、蜗杆传动等组合起来,以满足速度变化的要求。
图2-14所示为汽车齿轮变速箱。图中I为动力输入轴,Ⅱ为输出轴;滑移齿轮4、6通过花键与轴形成可动连接,既能随轴转动,变速时又能沿轴移动;离合器A、B由驾驶员操纵。根据汽车行驶的不同速度要求,该变速箱可使输出轴获得四种转速并实现反转。
图2-14 汽车齿轮变速箱
1,2,3,4,5,6,7,8—齿轮
低速挡:齿轮5与齿轮6相啮合,同时齿轮3、4和离合器A、B均脱开。传动路线为Ⅰ(1)→2(5)→6(Ⅱ)。
中速挡:齿轮3与齿轮4相啮合,同时齿轮5、6和离合器A、B均脱开。传动路线为Ⅰ(1)→2(3)→4(Ⅱ)。
高速挡:离合器A与离合器B相嵌合,同时齿轮3、4和齿轮5、6均脱开。传动路线为Ⅰ→Ⅱ。
低速倒车挡:齿轮6与齿轮8相啮合,齿轮3、4和齿轮5、6以及离合器A、B均脱开。传动路线为Ⅰ(1)→2(7)→8→6(Ⅱ)。此时,由于齿轮8的作用,输出轴反转。这类齿轮变速箱也广泛用于各类机床。由于其只能分级变速,故称为有级变速。
3.实现运动合成和分解
机械传动中,常需要将两个运动合成为一个输出运动或将一个运动分解为两个输出运动,传动机构能够实现运动的合成和分解。
图2-15所示为电风扇摇头机构。电风扇通过风扇叶轮的旋转搅动空气,使空气流动形成风;另外,叶轮的轴线能做一定角度的摆动,使整个房间都能吹到风。为达到上述两个功能要求,一方面,将叶轮直接安装在电动机轴上转动,并通过调节电动机的转速得到不同挡的风速;另一方面,将叶轮及其转动系统装在构件4上,通过装在电动机轴上的蜗杆5与固定在构件1上的蜗轮6啮合传动,使构件1以较低的速度相对构件4(2)绕转动副A(B)做360°整周转动,并带动构件4(2)往复摆动,实现风扇摇头的要求。(www.daowen.com)
图2-16所示为平板印刷机吸纸机构。该机构从凸轮1(1′)输入运动,通过两个摆动从动件2、3分别从两条路线传递运动,至吸纸盘P实现运动合成,并走出一个矩形轨迹,以完成吸纸和送纸的两个主要动作。
图2-15 电风扇摇头机构
1,2,4—构件;3—机架;5—蜗杆;6—蜗轮
图2-16 平板印刷机吸纸机构
1,1′—凸轮;2,3—从动件;4,5—构件
4.获得大的机械效益
机械传动系统在许多情况下能够增矩、增力,获得大的机械效益。根据一定功率下减速增矩的原理,通过减速传动实现用较小的驱动转矩产生较大的输出转矩。
图2-17所示为手动蜗杆传动起重机构。该起重机构的卷筒半径为R,重物重量为W。起重时,作用在卷筒上的转矩为T2=WR。当T2较大时,若用人力直接驱动,往往不能实现。当采用蜗杆蜗轮减速传动时,若在手柄上用力F驱动蜗杆轴转动,其驱动转矩为T1,角速度为ω1。
图2-17 手动蜗杆传动起重机构
蜗轮与卷筒固连在同一轴上,其转矩为T2,角速度为ω2。由式(2-13)可知,该机构的输入和输出转矩T1、T2间存在以下关系:
式中,i12——蜗杆蜗轮的传动比;
η12——蜗杆蜗轮的传动效率。
式中,蜗杆蜗轮的传动比i12(=z2/z1)远大于1。
这表明若不考虑传动效率,并合理控制R和L的尺寸,便可用较小的驱动力F提起较大的重量W,达到省力的目的。
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