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固相萃取儀桿機構和圓弧齒圓柱蝸桿機構

時間:2020-04-18     瀏覽:30

圓柱蝸桿機構又可分普通圓柱蝸 桿機構和圓弧齒圓柱蝸桿機構固相萃取儀(圖 "$(!)兩類。 圖 "$(( 蝸桿蝸輪機構的類型 圖 "$(! 圓弧齒圓柱蝸桿機構 普通圓柱蝸桿機構用直線刀刃加工,兩側刀刃夾角一般為 (#+。由于刀具安 裝位置的不同,普通圓柱蝸桿又有阿基米德蝸桿、法向直廓蝸桿和漸開線蝸桿三 種(如圖 "$(" 所示)。 阿基米德蝸桿加工最容易,故應用最廣泛。并有左旋、右旋及單頭( !, - ,)、 多頭( !, - . & ()之分。工程中通常多用右旋蝸桿。 !"# 蝸桿蝸輪機構 ,// 圖 !"#! 普通圓柱蝸桿的分類 !"#"$ 蝸桿蝸輪機構的正確嚙合條件 圖 !"#$ 所示為阿基米德蝸桿蝸輪機構的嚙合傳動情況。過蝸桿軸線并垂 直于蝸輪軸線作一平面,該平面稱為蝸桿傳動的中間平面(主平面)。由于蝸輪 加工的特點,在中間平面內,蝸桿蝸輪傳動相當于齒輪齒條傳動。而中間平面對 蝸桿來說是軸面,對蝸輪來說是端面。故蝸桿傳動的正確嚙合條件為:在中間平 面內蝸桿蝸輪的模數和壓力角應分別相等,且等于標



準值,即 !%& ’ !() ’ ! !%& ’!() ’! (!"*$) 式中 !%& 、!%& 分別為蝸桿的軸面模數和壓力角;!() 、!() 分別為蝸輪的端面模數和 壓力角。 當交錯角" ’ +,-時,還必須滿足#& ’$) ,且蝸輪與蝸桿旋向相同。 ),, 第!章 齒輪機構及其設計 !"#"$ 蝸桿蝸輪機構的主要參數及幾何尺寸 (!)壓力角和模數 國標 "# !$$%&—%% 規定,阿基米德蝸桿的壓力角! ’ ($)。在動力傳動中, 允許增大壓力角,推薦用! ’ (*);在分度傳動中,允許減小壓力角,推薦用! ’ !*)或 !()。蝸桿模數系列與齒輪模數系列有所不同,蝸桿模數 ! 見表 +,%。 表 !"# 蝸桿模數 ! 值 第一系列 !;!,(*;!,+;(;(,*;-,!*;.;*;+,-;%;!$;!(,*;!+;($;(*;-!,*;.$ 第二系列 !,*;-;-,*;.,*;*,*;+;&;!(;!. 注:摘自 "# !$$%&—%%,優先采用第一系列。 (()蝸桿的導程角 設蝸桿的頭數為 "! ,分度圓直徑為 #! ,軸向齒距為 $/! ?,F將分度圓柱面展 開(如圖 +,.& 所示),可求得蝸桿的導程角"! 為 圖 +,.& 蝸桿分度圓柱面的展開圖 012"! ’ "! $/! !#! ’!!/! "! !#! ’ !"! #! (+,*.) 傳遞動力時取"! ’ !*) 3 -$)采用多頭蝸桿,要求自鎖時"!!#4 ( 嚙合輪齒間 當量摩擦角),采用單頭蝸桿。 (-)蝸桿直徑系數 % 在式(+,*.)中若模數 !、導程角"! 一定時,齒數 "! 不同則蝸桿直徑 #! 也 就不同,因而加工蝸輪的刀具尺寸就不同,這樣蝸輪滾刀的數目將增多。為了限 制滾刀數量,對每一個模數,規定了標準分度圓直徑 #! ( 見表 +,5),而將直徑 #! 與模數 ! 的比值用 % 表示,% 稱為蝸桿的直徑系數,則 % ’ #! ! ’ !"! !012"! ’ "! 012"! (+,**) 當模數 ! 一定時,直徑系數 % 增大、蝸桿直徑 #! 增大、蝸桿剛度增大,另外 !"# 蝸桿蝸輪機構 ($! 直徑系數 ! 增大、導程角!! 增大、效率"降低,故設計時應全面考慮。 表 !"# 蝸桿分度圓直徑與其模數的匹配標準系列 " ! !"#$ !"% # #"$ &"!$ ’ $ %"& ( !) #! !( #) ##"’ #) #( (!() ##*’ (#() &$*$ (##*’) #( (&$*$) ’$ (#() &$*$ (’$) $% (&!*$) ’) ($)) +! (’)) $) (%&) ,) ($)) %& (()) !!# (%&) () (!))) !’) (+!) ,) (!!#) !%) 注:摘自 -. !))($—((,括號中的數字盡可能不采用。 (’)蝸輪齒數 $# 和蝸桿頭數 $! 一般取蝸桿頭數 $! / ! 0 !),推薦 $! / ! 0 %。當要求傳動比 %!# 大且要求自 鎖時,蝸桿頭數 $! 取小值;當要求效率" 高時,則蝸桿頭數 $! 取大值。而蝸輪 齒數一般根據傳動比來定,其 $# / %!# $! ,一般取 $# / #, 0 +)。 ($)蝸桿蝸輪機構的幾何尺寸計算 蝸桿分度圓直徑 #! 根據其模數 " 由表 %", 選定,其余幾何尺寸計算見表 %"!)。 表 !"$% 蝸桿蝸輪機構的幾何尺寸計算 名稱 


符合 公 式 蝸桿 蝸輪 分度圓直徑 # #! / "! ## / "$# 齒頂圓直徑 #1 #1! / "( ! 2 #&!1 ) &!1 / ! #1# / "( $# 2 #&!1 ) 齒根圓直徑 #3 #3! / "( ! 4 #&!1 4 #’!) ’! / )"#$ #3# / "( $# 4 #&!1 4 #’!) 齒頂高 &1 &1 / &!1 " 齒根高 &3 &3 /( &!1 2 ’!)" 中心距 ( ( / )! 2 )# / "# ( $# 2 !) 傳動比 %!# %!# / *! *# / $# $! / ## #! 516!! !"$% 圓錐齒輪機構 !"#$"# 圓錐齒輪機構的結構特點、應用和分類 圓錐齒輪用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力,其輪齒分布在圓錐面上,齒 #)# 第!章 齒輪機構及其設計 形從大端到小端逐漸減小,如圖 !"#$ 所示。對應于圓柱齒輪機構中的各有關圓 柱,圓錐齒輪機構有分度圓錐、基圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐和節圓錐等。又因圓 錐齒輪的輪齒是分布在圓錐面上,所以齒輪兩端尺寸的大小是不同的。為了計 算和測量的方便,通常取圓錐齒輪大端的參數為標準值,即大端的模數按表 !"%% 選取,其壓力角一般為 &’(。 表 !"## 錐齒輪模數(摘注 )* %&+!$—,’) . % %"%&- %"&- %"+.- %"- %".- & &"&- &"- &".- + +"&- +"- # #"- - -"- ! !"- . $ , %’ . 圖 !"#$ ! / ,’(的直齒圓錐齒輪機構 一對圓錐齒輪兩軸之間的夾角! 可根據傳動的需要來決定,一般機構中多 采用! / ,’(的傳動,但也有!!,’(的傳動。圓錐齒輪傳動可分為外嚙合、內嚙 合、平面嚙合等幾種,其輪齒有直齒、斜齒、曲齒等多種形式。其中,直齒圓錐齒 輪機構的齒向與錐面母線方向一致,其設計、制造和安裝均較簡便,故應用最為 廣泛;曲齒圓錐齒輪機構由于傳動平穩、承載能力強,常用于高速重載的傳動中, 如汽車、飛機、拖拉機等的傳動機構中。本節僅介紹直齒圓錐齒輪機構。 !"#$"% 直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成、背錐及當量齒輪 #" 直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成 直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成與圓柱齒輪相似。如圖 !"#, 所示,一個圓平 面 ! 與一個基圓錐相切于直線"#,設圓平面的半徑 $ 與基圓錐的母線即錐距 $ !"#$ 圓錐齒輪機構 &’+ 相等,且圓心 ! 與錐頂重合。當發生圓平面 " 繞基圓錐作純滾動時,其上任一 點 # 將在空間形成一漸開線 $#,因 $# 上任一點均與錐頂 ! 等距,故 $# 為以 ! 圖 !"#$ 球面漸開線的形成 點為球心的球面漸開線。此即為圓錐齒輪 大端的齒廓曲線,而直線 !#的軌跡即為直 齒圓錐齒輪的齒廓曲面。 !" 直齒圓錐齒輪的背錐及當量齒輪 球面無法展開成平面,這給圓錐齒輪的 設計、制造帶來困難,故實際中采用近似方 法來替代圓錐齒輪的球面漸開線的齒廓曲 面。 圖 !"%& 為一直齒圓錐齒輪的軸向剖面, !$#!、!!%% 和!!&& 分別代表分度圓錐、 齒頂圓錐和齒根圓錐,過大端 $ 點作球面的 圖 !"%& 圓錐齒輪的背錐 切線 ’ ( $ 與軸線交于 !( 點,設想以 !!( 為軸 !( $ 為母線作一圓錐,該圓錐與 圓錐齒輪的大端分度圓的球面相切,則!$!( # 所代表的圓錐稱為圓錐齒輪的 背錐。將球面漸開線的輪齒向背錐投影,在背錐上得到 &) %) ,由圖可看出 &) %) 與 &% 相差極小,故可把球面漸開線 &% 在背錐上的投影 &) %) 近似作為圓錐齒輪的 齒廓,而背錐可以展開成平面,使之便于設計、加工制造。 圖 !"%( 為一對圓錐齒 輪 的 軸 剖 面 圖,!!$’ 和!!#’ 為 其 分 度 圓 錐, *&# 第!章 齒輪機構及其設計 圖 !"#$ 圓錐齒輪的當量齒輪 !!$ "# 和!!% $# 為其背錐。將兩背錐展開成平面后即得到兩個扇形齒輪,該 扇形齒輪的模數、壓力角、齒頂高和齒根高分別等于圓錐齒輪大端的模數、壓力 角、齒頂高和齒根高,其齒數就是圓錐齒輪的實際齒數 %$ 和 %% ,其分度圓半徑 &&$ 和 &&% 就是背錐的錐距 !$ " 和 !% $。如果將這兩個齒數為 %$ 和 %% 


的扇形齒 輪補足成完整的直齒圓柱齒輪,則它們的齒數將增加為 %&$ 和 %&% 。把這兩個虛 擬的直齒圓柱齒輪稱為這一對圓錐齒輪的當量齒輪,其齒數 %&$ 和 %&% 稱為圓錐 齒輪的當量齒數。由圖 !"#$ 可知 && ’ & ()*! ’ ’% %()*! 而 && ’ ’%& % 故得 %&$ ’ %$ ()*!$ %&% ’ %% ()*! ü y t . . % (!"#!) !"#$ 圓錐齒輪機構 %+# 式中!! 、!" 分別代表兩圓錐齒輪的分度圓錐角,因 #$%!! 、#$%!" 恒小于 !,故 !&! ’ !! 、!&" ’ !" 。另外由式(()*()求得的 !&! 和 !&" 一般不是整數,也無須圓整為整數。 根據上面對圓錐齒輪的當量齒輪的討論可知,當引入當量齒輪的概念后,就 可以將直齒圓柱齒輪的某些原理近似地應用到圓錐齒輪上。例如,用仿形法加 工直齒圓錐齒輪時,可按當量齒數來選擇銑刀的號碼;在進行圓錐齒輪的齒根彎 曲疲勞強度計算時,按當量齒數來查取齒形系數。此外,標準直齒圓錐齒輪不發 生根切的最少齒數 !+,- 可根據其當量齒輪不發生根切的最少齒數 !&+,- 來換算,即 !+,- . !&+,-#$%! (()*/) !"#$"% 直齒圓錐齒輪的嚙合傳動 如上所述,一對直齒圓錐齒輪的嚙合傳動,就相當于其當量齒輪的嚙合傳 動。因此圓錐齒輪的嚙合傳動,可以通過其當量齒輪(直齒圓柱齒輪)的嚙合傳 動來研究。 !" 正確嚙合條件 一對直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件為:兩個當量齒輪的模數和壓力角分別 相等,亦即兩個圓錐齒輪大端的模數和壓力角應分別相等。此外,還應保證兩圓 錐齒輪的錐距相等以及錐頂重合,即 "! . "" . " "! ."" ." !! 0!" .# #" 連續傳動條件 為保證一對直齒圓錐齒輪能夠實現連續傳動,其重合度也必須大于(至少等 于)!。其重合度可按其當量齒輪進行計算。 !"#$"& 直齒圓錐齒輪基本參數及幾何尺寸計算 由前述可知,直齒圓錐齒輪的基本參數有:"、"、#!1 、$!、!,并以大端的參數 為標準參數,且規定". "23、#!1 . !、$! . 2)"(""!)。 一對標準直齒圓錐齒輪的嚙合傳動,其分度圓錐與節圓錐重合,因而可視其 為兩分度圓錐作純滾動。兩圓錐齒輪分度圓直徑分別為 %! . "&%,-!! %" . "&%,-!" 兩輪的傳動比為 ’!" . $! $" . !" !! . %" %! . %,-!" %,-!! (()*4) "2( 第!章 齒輪機構及其設計 對于軸交角! ! "#$的兩圓錐齒輪傳動,上式可寫成 !%& ! "% "& ! "& "% ! #& #% ! ’()#& ’()#% ! ’()("#$ *#% ) ’()#% ! +,)#% ! +,)#& (-./") 圖 -./& 圓錐齒輪的各部分尺寸 由于規定大端面的參數為直齒圓錐齒輪的標準參數,因此其基本尺寸計算 也在大端面上進行。直齒圓錐齒輪的齒高通常是由大端到小端逐漸收縮的,按 頂隙的不同,可分為等頂隙收縮齒(圖 -./&,)和不等頂隙收縮齒(圖 -./&0)兩種。 前者的齒根圓錐與分度圓錐共錐頂,但齒頂圓錐因其母線與另一齒輪的齒根圓 錐母線平行而不和分度圓錐共錐頂,故兩輪的頂隙由大端至小端都是相等的,其 優點是提高了輪齒強度;后者的齒頂圓錐、齒根圓錐與分度圓錐具有同一個錐頂 $,故頂隙由大端至小端逐漸縮小,其缺點是齒頂厚和齒根圓角半徑亦由大端到 小端逐漸縮小,影響輪齒強度。根據國家標準規定,現多采用等頂隙圓錐齒輪傳 動?,F將標準直齒圓錐齒輪機構幾何尺寸計算公式列于表 -.%&,供設計時查用。 !"#$ 圓錐齒輪機構  表 !"#$ 標準直齒圓錐齒輪機構幾何尺寸計算公式(! ! "#$) 名 稱 符號 計 算 公 式 小 齒 輪 大 齒 輪 分度圓錐角 " "% ! &’()&* !% !+ "+ ! "#$ ,"% 齒頂高 "& "&% ! "&+ ! "!& # 齒根高 "- "-% ! "-+ !( "!& . $!)# 分度圓直徑 % %% ! #!% %+ ! #!+ 齒頂圓直徑 %& %&% ! %% . +"& (/0"% %&+ ! %+ . +"& (/0"+ 齒根圓直徑 %- %-% ! %% , +"- (/0"% %-+ ! %+ , +"- (/0"+ 錐距 & & ! #! +01*"! #+ !+% " . !++ 齒頂角 #& (不等頂隙收縮齒傳動) )&*#&% ! )&*#&+ ! "& & 齒根角 #- )&*#-+ ! )&*#-% ! "- & 分度圓齒厚 ’ ’ !!# + 頂隙 $ $ ! $! # 當量齒數 !2 !2% ! !% (/0"% !2+ ! !+ (/0"+ 頂錐角 "& (不等頂隙收縮齒傳動) "&% !"% .#&% "&+ !"+ .#&+ (等頂隙收縮齒傳動) "&% !"% .#-% "&+ !"+ .#-+ 根錐角 "- "-% !"% ,#-% "-+ !"+ ,#-+ 當量齒輪分度圓半徑 (2 (2% ! %% +(/0"% (2+ ! %+ +(/0"+ 當量齒輪齒頂圓半徑 (2& (2&% ! (2% . "&% (2&+ ! (2+ . "&+ 當量齒輪齒頂壓力角 $2& $2&% ! &’((/0 (2% (/0$ (2&% $2&+ ! &’((/0 (2+ (/0$ (2&+ 重合度 %$ %$ ! % +! [ !2% ( )&*$2&% , )&*$). !2+ ( )&*$2&+ , )&*$)] 齒寬 ) )# &3 (取整數) +#4 第!章 齒輪機構及其設計 小 結 齒輪機構是現代機械中應用最廣泛的一種傳動機構,主要用于傳遞兩軸間 的運動和動力。本章重點討論了平面齒輪機構嚙合原理、傳動特點、標準參數以 及基本尺寸計算。

 平面齒輪機構傳遞的是兩平行軸間的運動和動力,空間齒輪機構傳遞的是 兩相交軸或交錯軸間的運動和動力。為了保證齒輪機構傳動準確、平穩,則對齒 輪傳動最基本的要求就是保證瞬時傳動比保持不變,即兩輪齒廓必須滿足齒廓 嚙合的基本定律。 符合齒廓嚙合基本定律的共軛曲線有很多,從嚙合性能、加工、互換性等方 面考慮,漸開線齒廓是最常用的一種。其嚙合傳動除保證定傳動比外還具有嚙 合線為定直線、嚙合角不變、中心距可分等特點。正確嚙合的條件是為了保證每 對輪齒在交替嚙合時,輪齒既不相互脫開,也不相互嵌入。連續傳動的條件可以 保證前對輪齒在脫離嚙合前,后一對輪齒已進入嚙合。 變位齒輪與同參數的標準齒輪相比,其齒廓曲線是同一基圓的漸開線,只是 所選取的部位不同而已。因此它們的分度圓、基圓、齒距、基節相同,而頂圓和根 圓不同,而且分度圓上的齒厚不等于齒槽寬,具體視變位系數數值而定。 斜齒圓柱齒輪機構可采用類比的方法,重點掌握其嚙合特點。和直齒圓柱 齒輪相比,它不僅可以傳遞兩平行軸間的運動,而且還可以傳遞兩交錯軸間的運 動

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