陳宏偉 宋佳妮 譚 路

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，中國 北京 100083)

0 前言

資料顯示，目前我國高等、中等和職業(yè)院校機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)教學(xué)模型的現(xiàn)狀是，結(jié)構(gòu)簡單、功能單一、只能實(shí)現(xiàn)簡單機(jī)構(gòu)的演示，更多的是演示機(jī)構(gòu)的功能，跟實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系少，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，記憶不夠深刻。

本模型將課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生活中的汽車立體停車實(shí)例有機(jī)的結(jié)合，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的積極性，加深對(duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：蝸輪蝸桿傳動(dòng)、直齒傳動(dòng)、錐齒傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)；軸系零部件：軸、軸承；連接件：螺栓、銷；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及機(jī)架等的認(rèn)識(shí)、理解和記憶，使學(xué)生一目了然，記憶深刻。

1 立體車庫教學(xué)模型結(jié)構(gòu)功能

本模型是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)演示教學(xué)模型，將蝸輪蝸桿傳動(dòng)、直齒傳動(dòng)、錐齒傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，軸、軸承等軸系零部件，螺栓、銷等連接件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及機(jī)架等集合成一個(gè)汽車立體停車庫。

工程圖如圖 1：

圖1 立體車庫教學(xué)模型示意圖

1.1 錐齒輪傳動(dòng)

錐齒輪傳動(dòng)（1、4）常用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，此模型中兩對(duì)錐齒輪軸交角90°，改變運(yùn)動(dòng)傳遞方向。這種直齒錐齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差，通常適用于平均節(jié)圓速度小于5m/s，它的承載能力比較低，但制造方便，故應(yīng)用較為廣泛。

1.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)

蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)（2）常用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。此模型中蝸輪蝸桿交錯(cuò)角為90°時(shí)還需保證蝸輪與蝸桿螺旋線旋向必須相同。蝸輪蝸桿可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊，且承載力很高。具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在起重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。

1.3 鏈傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)（3、6）是通過鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。鏈傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比是準(zhǔn)確的。它是利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，與帶傳動(dòng)相比，無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸?。凰鑿埦o力小，作用于軸上的壓力小；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損，易伸長，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。鏈傳動(dòng)易伸長,本模型在鏈傳動(dòng)（6）中設(shè)有張緊裝置。當(dāng)鏈的中心距不能調(diào)節(jié)時(shí)，鏈可以采用張緊輪將鏈張緊。

1.4 帶傳動(dòng)

帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動(dòng)的摩擦型帶傳動(dòng)，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動(dòng)的同步帶傳動(dòng)。此模型為同步帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，同步帶傳動(dòng)可保證傳動(dòng)同步，但對(duì)載荷變動(dòng)的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。本模型設(shè)有帶傳動(dòng)張緊裝置，張緊輪一般布置在松邊的內(nèi)側(cè)，從而使帶只受單向彎曲；同時(shí)，為保證小帶輪包角不致減小過多，張緊輪應(yīng)盡量靠近大帶輪安裝。

1.5 螺旋傳動(dòng)

螺旋傳動(dòng)（7）是靠螺旋與螺紋牙面旋合實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)械傳動(dòng)。在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)把它們套裝在一起時(shí)可形成螺旋滾道，當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)吋，兩者間發(fā)生軸向位移。模型中絲杠旋轉(zhuǎn)，但相對(duì)地面位置不變，螺母發(fā)生相對(duì)位移，帶動(dòng)平臺(tái)上升下降。螺旋傳動(dòng)傳動(dòng)效率高，精度高，并且傳動(dòng)具有可逆性，所以應(yīng)用非常廣泛。

1.6 齒輪與齒條傳動(dòng)

齒條（8）分直齒齒條和斜齒齒條，分別與直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪配對(duì)使用；齒條相當(dāng)于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。本模型中齒條為直齒齒條（8）和直齒齒輪（9）相配合。直齒齒輪位置不動(dòng)，原地旋轉(zhuǎn)，齒條相對(duì)齒輪進(jìn)行橫向移動(dòng)。

1.7 螺栓

螺栓（10）是由頭部和螺桿兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的零件。本模型螺栓在此處的應(yīng)用是利用螺栓與螺母的配合將移動(dòng)平板與移動(dòng)平板輪子緊密連接。保證輪子能夠帶動(dòng)平板安全、穩(wěn)定的移動(dòng)。

2 立體車庫教具模型特性

這是一種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)演示教學(xué)模型，其特點(diǎn)在于：將蝸輪蝸桿傳動(dòng)、直齒傳動(dòng)、錐齒傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集合成一個(gè)立體停車庫的教學(xué)模型。

它可演示力的傳遞，力傳遞方向的改變，較大的軸距間力的傳遞、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)，減速增矩等。

它可展示軸系零部件：軸、軸承；連接件：螺栓、銷；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及機(jī)架等的結(jié)構(gòu)和使用。

實(shí)物照片如圖2所示：

圖2 立體車庫教學(xué)模型實(shí)物圖

3 結(jié)語

此模型可作為機(jī)械設(shè)計(jì)類課程的教具應(yīng)用于課堂教學(xué)中，通過清晰明了的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)演示，使同學(xué)們對(duì)各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況、適用場合有更直觀的認(rèn)識(shí)，將課本知識(shí)有效的應(yīng)用與展示在學(xué)生面前，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)同學(xué)們的探索欲與創(chuàng)造力。對(duì)課堂教學(xué)起到事半功倍的效果。

［1］劉瑩，吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

［2］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

［3］大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖[M].6版.北京：高等教育出版社,2007.

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