[科普中国]-机械传动系统

机械传动的作用：机械传动的作用是传递运动和力，常用机械传动系统的的类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系等。1

根据带的截面形状的不同，将带分为平带、V带和特殊带（多楔带、圆带等）等.带传动结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、无需润滑、容易维护。但不能保证精确的传动比，传动效率较低。带传动主要用于传动平稳、传动比要求不严格的中、小功率的较远距离传动场合。

链传动是在两个或以上的链轮之间用链作为挠性拉拽原件的一种啮合传动。和带传动比较，链传动的主要优点是：没有滑动；效率较高，η≈98%；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；能在温度较高、湿度较大的环境中使用等。主要缺点是：只能用于平行轴之间的传动；瞬时速度不均匀，高速运转时不如带传动平稳；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；工作时有噪声等。链传动与齿轮传动相比，其主要特点：制造和安装精度要求较低；中心距较大时，其传动结构简单；瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。链传动除广泛用作定传动比的传动外，也能做成有级链式变速器和无级链式变速器。1

蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间上是相互垂直的。蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小和能得到很大的单级传动比。缺点是在制造精度和传动比相同的情况下，蜗杆传动的效率比齿轮传动底，此外，蜗轮一般需要用贵重的减摩材料（如青铜）制造。蜗杆传动广泛应用于机械及其相关的行业中，如用于汽车驱动桥传动；机床、汽车、拖拉机及其他机械中轴线相交的传动；用于轧钢机械、矿山机械、起重运输机械等。

齿轮传动的适用范围很广，传递功率可达数万千瓦，单级传动比可达8或更大，因此在机器中应用很广。和其他机械传动比较，齿轮传动的优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振动和噪声较大；不宜用于轴间距离较大的传动等。齿轮传动的类型较多，按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动或空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类。

由一系列齿轮组成的传动系统统称为轮系，广泛应用于各种机械设备中。轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。轮系的主要特点：适用于相距较远的两轴之间的传动；可作为变速器实现变速传动；可获得较大的传动比；实现运动的合成与分解。2

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确、可靠使用维护简单，并可成批生产，故在现代机器中应用很广。减速器类型有很多，主要有齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮-蜗杆减速器和行星齿轮减速器等。

汽车差速器能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。2

(1)啮合传动的主要特点

优点：工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。

缺点：对加工制造安装的精度要求较高。

(2)摩擦传动的主要特点

优点：工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力。

缺点：外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短。

1、齿轮传动的分类：

（1）按传动时相对运动为平面运动或空间运动分：①平面齿轮传动（常见的有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动，根据齿向，还分为外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合）②空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、交错轴齿轮传动）。

（2）按齿轮传动的工作条件分：闭式传动（封闭在刚性的箱体内）、开式传动（齿轮是外露的）。

2、蜗轮蜗杆传动的分类：

（1）根据蜗杆螺旋面分为阿基米德螺旋面蜗杆、渐开线螺旋面蜗杆、延伸渐开线螺旋面蜗杆；

（2）根据蜗杆螺旋线的头数分为单头、双头、多头蜗杆；

（3）根据螺旋线的旋转方向分为左旋和右旋两种。3

3、链传动的分类：

（1）主动链

（2）从动链

（3）环形链条，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和力。按结构不同分为滚子链和齿形链，齿形链用于高速或运动精度较高的传动。链传动的传动比不大于8，中心距不大于5～6M，传递功率不大于100KW，圆周速率不大于15M/s。

4、轮系（由一系列齿轮组成）的分类：

（1）轮系分为定轴轮系（每个齿轮的几何轴线是固定的）和周转轮系（至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动）两种类型。

（2）轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。定轴轮系的传动比等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。

（3）在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。

（4）周转轮系的传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算，必须利用相对运动的原理，用相对速度法(或称为反转法)将周转轮系转化成假想的定轴轮系进行计算。1