機械傳動

機械傳動（Mechanical   drive）它是通過機械機構在原動機和執行機構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、改變轉速，改變機構的運動形式等。

根據傳動原理的不同，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。傳輸方案的設計應根據不同傳輸方式的特點，按照一定的設計原則和步驟進行。 機械傳動在傳動中應用廣泛、液力耦合器、離合器、變矩器和其他機械結構。

1）增加或降低發動機轉速，以滿足駕駛員的要求。

2）變速傳動用于滿足執行機構頻繁變速的需要。

3）將發動機的扭矩轉化為執行器所需的扭矩或力。

4）發動機的輸出由恒速旋轉運動轉換為變速旋轉運動或執行機構要求的間歇運動。

5）具有相同或不同轉速的幾個致動器由一個或多個傳動機構驅動。

6）當執行機構不適合與動力機直接連接時，通過傳動部分的傳動機構連接。

按傳動原理分

根據傳動原理的不同，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

根據傳動比是否可變，機械傳動可分為定速比傳動、可調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；可調速比變速器分為有級變速和無級變速；可變速比驅動器由連桿機構驅動、非圓齒輪機構傳動、凸輪機構傳動、槽輪機構傳動、棘輪機構傳動。

機械傳動的主要性能指標包括圓周速度和轉速、傳動比、功率和傳動效率等參數。

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生的附加力。為了獲得大的圓周速度，通常通過增加驅動部分的旋轉速度和直徑來實現。

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）發射功率的大小代表了傳輸系統的傳輸容量。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k=1-r，齒輪傳動損失系數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動，傳遞動力。

特點

具備減震、吸收振動的功能；

傳輸穩定、噪音小；可以完成遠距離兩個兩軸傳輸；

皮帶長度可根據所需的中心距長度進行調整；

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生正壓，由正壓產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軸之間的運動和動力，是現代機械中應用最廣泛的傳動形式。

特點

可以保證傳動比恒定；

適用載荷和轉速范圍廣，傳動效率高，工作穩定；

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、廣泛應用于儀器行業，如：汽車減速器、鐘表、風扇搖頭機構、攪拌機傳動機構等。

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，生產成本低。

鏈條瞬時速度不穩定，平順性低，會產生振動和噪音。

在轉速較快、轉向急變容易跳齒。

分類

鏈傳動根據應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構也可分為滾子鏈和齒形鏈。滾子鏈結構簡單，磨損小，應用廣泛；齒形鏈傳動平穩，噪音低，但結構復雜，成本昂貴。

失效形式

從鏈傳動系統的運行特點來看，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、鏈條靜態拉伸斷裂。

鏈傳動在汽車中很常見、摩托車、農業、石油器械等領域。

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，實現兩根交錯軸之間的運動和動力傳遞。

特點

傳動平穩，沖擊、振動、噪聲較小；

布局緊湊，傳動比大；具有自鎖功能；

驅動時齒面摩擦嚴重，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。

應用場景

蝸桿傳動在工程機械中很常見、造船、在礦山機械設備的傳動系統中。

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，它是一種實現能量轉換的傳動方式。

系統組成

液壓傳動系統主要由四部分組成：

動力機構：液壓泵主要將機械能轉化為液壓能；

執行機構：液壓馬達、液壓缸等，主要是將液壓能轉化為機械能；

控制機構：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：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，單位質量輸出功率高；

構造簡便、布局方便，安全可靠；

傳動效率低、容易發生滲漏；

受工作環境的影響很大、環境污染嚴重。

應用場景

工業機械設備中的液壓傳動、工程機械、航空航天、海洋工程等領域得到了廣泛的應用。