1.4 机械传动基础

传动可以通过机、电、液等形式来实现。在现代工业中，根据传动的原理不同，主要应用着机械传动、液压传动、气压传动和电传动4种传动方式。每种不同的传动形式都是通过一定的介质来传递能量和运动的，而由于传递介质的不同，形成了不同的传动特点，以及不同的适用范围。

机械传动是利用带轮、齿轮、链轮、轴、蜗杆与蜗轮、螺母与螺杆等机械零件作为介质来进行功率和运动的传递，即采用带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和螺旋传动等装置来进行功率和运动的传递。机械传动是最常见的传动方式，它具有传动准确可靠、操纵简单、容易掌握、受环境影响小等优点，但也存在传动装置笨重、效率低、远距离布置和操纵困难、安装位置自由度小等缺点。下面将着重介绍一些常见的机械传动形式。

1.4.1 带传动

1.工作原理和传动形式

带传动是一种应用很广泛的机械传动装置，它是利用传动带作为中间的挠性件，依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。带传动的工作原理如图1-7所示，带传动由主动轮1、从动轮2和挠性传动带3组成。当主动轮回转时，在摩擦力的作用下，带动传动带运动，而传动带又带动从动轮回转，这样就把主动轴的运动和动力传给从动轴。

在实际使用中，由于使用场合和转动方向不同，带传动还有不同的传动形式。根据两轴在空间的相互位置和转动方向的不同，带传动主要有开口传动、交叉传动和半交叉传动3种传动形式。

2.带传动的主要类型和特点

根据传动原理，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动两类。

带传动的主要类型是摩擦型带传动。这种带传动中，由于带紧套在两个带轮上，带与带轮接触面间产生压力，当主动轮回转时，依靠带与带轮接触面间的摩擦力，拖动从动轮一起回转而传递一定的运动和动力。根据带的截面形状，常用的摩擦型带传动可分为平带传动、V带传动、多楔带传动和圆带传动。

啮合型带传动是依靠带上的齿与带轮轮齿的相互啮合传递运动和动力，比较典型的是同步带传动，它除保持了摩擦带传动的优点外，还具有传递功率大、传动比准确等优点，故多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。

带传动的主要优点如下：

1）适用于两轴中心距较大的传动，中心距最大可达10m。

2）带传动是弹性体，可缓冲、吸振，传动平稳，噪声小。

3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉。

4）过载时，带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起安全保护作用。

带传动的主要缺点如下：

1）带传动的结构不够紧凑，传动装置的外廓尺寸较大。

2）带在带轮上有弹性滑动，瞬时传动比不恒定，且传动效率低，带的寿命较短。

3）因需要张紧，对轴的压力大。

4）带传动中的摩擦会产生电火花，不适宜用在高温、易燃、易爆或经常与油水接触的场合。

1.4.2 链传动

1.工作原理

链传动是以链条作为中间挠性传动件，通过链节与链轮齿的不断啮合和脱开而传递运动和动力的，它属于啮合传动。如图1-8所示，链传动由主动链轮1、链条2和从动链轮3组成。当主动链轮转动时，通过链条与链轮之间的啮合力带动从动链轮跟着旋转，同时将主动轴的运动和动力传递给从动轴。

2.链传动的分类和特点

根据用途的不同，链传动分为传动链、起重链和牵引链。传动链用来传递动力和运动，起重链用于起重机械中提升重物，牵引链用于链式输送机中移动重物。

与其他传动相比，链传动的主要优点如下：

1）链传动是具有中间挠性件的啮合传动。与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，故能保证准确的平均传动比，且其传动效率较高、结构紧凑、传递功率大、张紧力比带传动小，作用在传动轴与轴承上的力较小，但无过载保护作用。

2）在相同功率条件下，链传动比带传动结构紧凑，并适用于低速、重载下工作。

3）与齿轮传动相比，链传动结构简单，加工成本低，安装精度要求低，适用于较大中心距的传动，能在高温、多尘、油污等恶劣的环境中工作。

链传动的主要缺点如下：

1）链条与链轮工作时磨损较快，使用寿命较短，磨损后链条的节距增大，链轮齿形变窄，链条在啮合时会发出“咯咯”的响声，甚至造成脱链现象。

2）只能传递平行轴间的同向回转运动，安装时对两轮轴线的平行度要求较高。链条不适宜装在两个呈水平位置的链轮上传动，这样容易发生脱链或顶齿。

3）由于链条进入链轮后形成多边形折线，从而使链条速度忽大忽小地周期性变化，并伴有链条的上下抖动。因此，链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声，不宜用于高速和急速反向的场合。

4）制造费用较高。

1.4.3 齿轮传动

1.工作原理与和传动形式

齿轮传动是由主动齿轮1、从动齿轮2和机架所组成，如图1-9所示。当一对齿轮相互啮合工作时，主动轮 O ₁ 的轮齿（ a 、 b 、 c 、…），通过啮合点法向力 F _n 的作用逐个地推动从动轮 O ₂ 的轮齿（ a′ 、 b′ 、 c ′、…），使从动轮转动，从而将主动轴的动力和运动传递给从动轴。齿轮传动时，两齿轮轴线相对位置不变，并各绕其自身的轴线而转动。

按照齿轮工作条件不同，齿轮传动又可分为开式传动、半开式传动和闭式传动3种形式。

2.齿轮传动的类型和特点

齿轮传动的类型很多，按照一对齿轮轴线间的相互位置不同，可分为两轴平行的齿轮传动，如圆柱齿轮传动；两轴相交的齿轮传动，如锥齿轮传动；两轴交错的齿轮传动，如螺旋圆柱齿轮传动。按照轮齿的方向，可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等齿轮传动。按啮合情况不同，又可分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动、齿轮与齿条啮合传动。

齿轮传动的优点如下：

1）由于采用合理的齿形曲线，所以齿轮传动能保证两轮瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。

2）适用的传动功率和圆周速度范围较大。

3）传动效率高（一般为0.94～0.99，一般圆柱齿轮的传动效率可达98%），使用寿命长。

4）结构紧凑、体积小。

齿轮传动的缺点如下：

1）齿轮的制造、安装精度要求较高，制造成本大。

2）承受过载和冲击的能力差，低精度齿轮传动时噪声和振动较大。

3）当两传动轴之间的距离较大时，若采用齿轮传动结构就会复杂，所以齿轮传动不适宜于距离较大两轴间的运动传递。

4）没有过载保护。

5）在传递直线运动时，不如液压传动和螺旋传动平稳。

1.4.4 螺旋传动

1.工作原理

螺旋传动是利用由带螺纹的零件构成的螺旋副将回转运动转变为直线运动的一种机械传动方式。螺旋传动主要由螺杆、螺母和机架组成。如图1-10所示为车床大拖板的螺旋传动结构简图，在螺杆外表面和开合螺母内表面均制有螺纹，相互组成螺旋副，当车床的长螺杆转动，借助开合螺母就带动了大拖板做直线移动。

2.螺旋传动的类型和特点

螺旋机构按螺旋副中的摩擦性质，可分为滑动螺旋、滚动螺旋两种类型。按使用要求不同，螺旋机构又可分为传动螺旋、传力螺旋和调整螺旋机构3种。

螺旋机构与其他将回转运动转变为直线运动的传动装置（如曲柄滑块机构）相比，具有结构简单，工作连续、平稳、承载能力大、传动精度高、易于自锁等优点，在机械制造中获得了广泛的应用。其缺点是螺纹之间产生较大的相对滑动，因而效率低、磨损快、使用寿命短。近年来由于滚动螺旋机构的应用，使磨损和效率问题得到了很大的改善。