機械傳動

機械傳動（Mechanical   drive）它是通過機械機構(gòu)在原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間傳遞動力和運動的裝置。機械傳動的作用是分配傳動能量、改變轉(zhuǎn)速，改變機構(gòu)的運動形式等。

根據(jù)傳動原理的不同，機械傳動可分為兩種：摩擦傳動和嚙合傳動。常見的摩擦傳動方式是帶傳動、摩擦輪傳動、繩索傳動等，常見的嚙合傳動有齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動、螺旋傳動等。傳輸方案的設(shè)計應(yīng)根據(jù)不同傳輸方式的特點，按照一定的設(shè)計原則和步驟進行。 機械傳動在傳動中應(yīng)用廣泛、液力耦合器、離合器、變矩器和其他機械結(jié)構(gòu)。

1）增加或降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，以滿足駕駛員的要求。

2）變速傳動用于滿足執(zhí)行機構(gòu)頻繁變速的需要。

3）將發(fā)動機的扭矩轉(zhuǎn)化為執(zhí)行器所需的扭矩或力。

4）發(fā)動機的輸出由恒速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為變速旋轉(zhuǎn)運動或執(zhí)行機構(gòu)要求的間歇運動。

5）具有相同或不同轉(zhuǎn)速的幾個致動器由一個或多個傳動機構(gòu)驅(qū)動。

6）當執(zhí)行機構(gòu)不適合與動力機直接連接時，通過傳動部分的傳動機構(gòu)連接。

按傳動原理分

根據(jù)傳動原理的不同，可分為兩種：摩擦傳動和嚙合傳動。摩擦傳動包括皮帶傳動、摩擦輪傳動、繩傳動；嚙合傳動有齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動、螺旋傳動等。

按傳動比分

根據(jù)傳動比是否可變，機械傳動可分為定速比傳動、可調(diào)速比變速器和可變速比變速器。其中，定速比傳動有皮帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動；可調(diào)速比變速器分為有級變速和無級變速；可變速比驅(qū)動器由連桿機構(gòu)驅(qū)動、非圓齒輪機構(gòu)傳動、凸輪機構(gòu)傳動、槽輪機構(gòu)傳動、棘輪機構(gòu)傳動。

機械傳動的主要性能指標包括圓周速度和轉(zhuǎn)速、傳動比、功率和傳動效率等參數(shù)。

1）在其他條件相同的情況下，提高圓周速度可以減小變速器的外部尺寸。對于柔性傳動，限制速度的因素是離心力，而對于嚙合傳動，限制速度的主要因素是嚙合元件進入嚙合時產(chǎn)生的附加力。為了獲得大的圓周速度，通常通過增加驅(qū)動部分的旋轉(zhuǎn)速度和直徑來實現(xiàn)。

2）傳動比反映了機械傳動提高或降低速度的能力。在摩擦傳動中，可實現(xiàn)的傳動比最大，其次是平帶傳動，然后是摩擦輪傳動。在嚙合傳動中，蝸桿傳動可以達到最大的傳動比，其次是齒輪傳動和鏈傳動。

3）發(fā)射功率的大小代表了傳輸系統(tǒng)的傳輸容量。在各種傳動中，齒輪傳動能傳遞最大的動力（可以達到50000~65000kW）由于摩擦產(chǎn)生的熱量大，傳動效率低，蝸桿傳動能傳遞的功率有限，通常為N200kW。V帶傳動傳遞的功率可達1000~1500kW。鏈傳動可以達到4000kW。

4）在機械傳動過程中，傳動部件之間的摩擦和相對運動損失了一部分傳動功率。如果傳輸效率為r，則傳輸功耗的可用損耗系數(shù)k=1-r，齒輪傳動損失系數(shù)k=1%～3%，蝸桿傳動是k=10%～36%，鏈傳動是k≈3%，平帶傳動是k=3%～5%，摩擦輪傳動是k≈3%

帶傳動是一種柔性體（傳動皮帶）將主動軸上的運動和動力傳遞給從動軸的機械傳動模式。

工作原理

通常，皮帶傳動裝置包括一個驅(qū)動皮帶輪、從動帶輪、緊套在兩個滑輪上的傳動帶。當主動輪轉(zhuǎn)動時，利用皮帶與皮帶輪工作面之間的摩擦或嚙合作用，推動傳動帶運動，進而由傳動帶帶動從動輪轉(zhuǎn)動，傳遞動力。

特點

具備減震、吸收振動的功能；

傳輸穩(wěn)定、噪音小；可以完成遠距離兩個兩軸傳輸；

皮帶長度可根據(jù)所需的中心距長度進行調(diào)整；

適合在功率小速度適中傳輸距離長的條件下使用。

摩擦式帶傳動

摩擦帶傳動是利用彈性帶與帶輪接觸面之間的摩擦力來實現(xiàn)運動和動力的傳遞。在工作過程中，主動皮帶被主從動輪張緊，皮帶與兩個輪子的接觸面之間產(chǎn)生正壓，由正壓產(chǎn)生的摩擦力牽引皮帶運動。

嚙合式帶傳動

嚙合帶傳動是通過皮帶上的齒輪與皮帶的齒槽相匹配來驅(qū)動皮帶，也就是俗稱的同步帶傳動。

失效形式

皮帶在滑輪上打滑了；皮帶因疲勞而分層撕裂和斷裂；皮帶表面磨損等。

應(yīng)用場景

皮帶傳動常用于跑步機、縫紉機、流水線輸送帶、在汽車發(fā)動機附件傳動和其他機械中。

齒輪傳動

齒輪傳動用于傳遞兩個旋轉(zhuǎn)軸之間的運動和動力，是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的傳動形式。

特點

可以保證傳動比恒定；

適用載荷和轉(zhuǎn)速范圍廣，傳動效率高，工作穩(wěn)定；

需要高的制造和裝配精度；

不適合長距離兩軸傳輸。

分類

根據(jù)軸的相互位置嚙合方式和齒的方向，常見的齒輪傳動可按下圖分類。

失效形式

齒輪傳動的主要失效形式是輪齒斷裂、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損和齒面塑性變形等。

應(yīng)用場景

工程機械中的齒輪傳動、礦山機械、冶金機械、各種機床及儀器、廣泛應(yīng)用于儀器行業(yè)，如：汽車減速器、鐘表、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、攪拌機傳動機構(gòu)等。

鏈傳動

鏈傳動由安裝在平行線上的主軸組成、從動鏈輪和圍繞鏈輪的環(huán)形鏈條它是以鏈條為中心的柔性部件，通過鏈條與鏈輪齒的嚙合實現(xiàn)運動和動力的傳遞。

特點

與皮帶相比，鏈條沒有彈性，可以保持精確的嚙合過程，提高傳動的工作效率，承載能力更高。

與齒輪相比，鏈條的軸向間距更大，可以在更高的溫度下使用、在粉塵較多的條件下工作，生產(chǎn)成本低。

鏈條瞬時速度不穩(wěn)定，平順性低，會產(chǎn)生振動和噪音。

在轉(zhuǎn)速較快、轉(zhuǎn)向急變?nèi)菀滋X。

分類

鏈傳動根據(jù)應(yīng)用范圍可分為傳動鏈、起重鏈和牽引鏈。傳動鏈的功能是傳遞動力；吊鏈通常用于提升起重機中的重物；牽引鏈通常用于運輸機械中移動重物。

常用的傳動鏈按其結(jié)構(gòu)也可分為滾子鏈和齒形鏈。滾子鏈結(jié)構(gòu)簡單，磨損小，應(yīng)用廣泛；齒形鏈傳動平穩(wěn)，噪音低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴。

失效形式

從鏈傳動系統(tǒng)的運行特點來看，在一般安裝和維護條件下，鏈條的失效模式如下：鏈的疲勞破壞、鏈條的磨損沖擊疲勞損壞、鏈條鉸鏈的膠合、鏈條靜態(tài)拉伸斷裂。

鏈傳動在汽車中很常見、摩托車、農(nóng)業(yè)、石油器械等領(lǐng)域。

蝸桿傳動

蝸桿傳動是指以蝸桿為主動件，蝸輪為從動件的機械傳動方式，通過蝸桿和蝸輪的嚙合傳動，實現(xiàn)兩根交錯軸之間的運動和動力傳遞。

特點

傳動平穩(wěn)，沖擊、振動、噪聲較小；

布局緊湊，傳動比大；具有自鎖功能；

驅(qū)動時齒面摩擦嚴重，傳動效率低；

制造成本高，不適合大功率傳輸。

分類

根據(jù)蝸桿分度面形狀的不同，蝸桿傳動方式可分為以下幾種：圓柱蝸桿傳動、弧形蝸桿傳動和錐形蝸桿傳動。其中，普通圓柱蝸桿傳動根據(jù)齒形不同可分為兩種：阿基米德蝸桿傳動、漸開線蝸桿傳動、普通直廓蝸桿傳動和錐面包絡(luò)蝸桿傳動等。

失效形式

蝸桿傳動的主要失效形式與齒輪傳動相似，包括：疲勞點蝕、輪齒折斷、齒面膠合和齒面磨損等。

應(yīng)用場景

蝸桿傳動在工程機械中很常見、造船、在礦山機械設(shè)備的傳動系統(tǒng)中。

液壓傳動

液壓傳動是一種利用流體的液壓傳動（以液壓油為主）作為工作介質(zhì)，它是一種實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的傳動方式。

系統(tǒng)組成

液壓傳動系統(tǒng)主要由四部分組成：

動力機構(gòu)：液壓泵主要將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能；

執(zhí)行機構(gòu)：液壓馬達、液壓缸等，主要是將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能；

控制機構(gòu)：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等，用于控制液體的流動、壓力和流向；

輔助機構(gòu)：除上述三個零件之外的其他零件，如油箱、過濾器、油管等。

特點

體積小，重量輕，單位質(zhì)量輸出功率高；

構(gòu)造簡便、布局方便，安全可靠；

傳動效率低、容易發(fā)生滲漏；

受工作環(huán)境的影響很大、環(huán)境污染嚴重。

應(yīng)用場景

工業(yè)機械設(shè)備中的液壓傳動、工程機械、航空航天、海洋工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。