2013注评《机电设备评估基础》复习：机器上常用的传动机构

第二章　传动装置与电机

　　知识点二、机器上常用的传动机构及其传动关系

　　（一）螺旋传动机构

　　螺旋传动机构是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的装置。主要是将回转运动变为直线运动。

　　牙形剖面形状分类

　　螺纹分类

　　
　　
　　

　　螺纹分类

　　螺距：相邻两牙在中线上对应两点的距离，用p表示。

　　导程：同一条螺旋线相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离，用s表示。

　　螺距和导程之间的关系是：s＝kp（其中k是螺纹的线数）。

　　【拓展】对于右旋螺纹而言，顺时针旋转，螺杆进入螺母；对于左旋螺纹而言，逆时针旋转，螺杆进入螺母。

　　2.传动速度

　　轴线运动的线速度v与回转运动的转速n之间的关系是：

　　V＝ns

　　螺旋传动中，轴向位移L与转速n以及时间t之间的关系为：

　　L＝nst

　　3.螺旋传动的特点

　　优点：

　　①结构简单；

　　②降速比大，可以实现微调和降速传动；

　　③省力，如千斤顶；

　　④在一定条件下实现逆行自锁，即能够将回转运动变为轴线方向的直线运动，而不能相反，即无论轴线方向的力多大，都不能产生回转，当然也不可能实现轴向运动；

　　⑤工作连续、平稳，无噪声。

　　缺点：摩擦大，效率低（如果有自锁要求，效率低于50％）。

　　4.滚珠螺旋传动机构

　　主要由丝杠、螺母、滚珠和反向器组成。

　　滚珠在回路过程中离开螺旋表面的就叫外循环；滚珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的叫内循环（内循环有反向器）。

　　内循环相比外循环，结构更为紧凑，返回通道短，减少滚珠数量，减少摩擦，提高效率，但是反向器加工复杂。

　　滚珠螺旋传动的特点

　　优点：机械效率高（0.90-0.95）；摩擦小，能长时间保持精度，使用寿命长；启动转矩接近于运动转矩，传动灵敏磨损小；给予适当预紧可以消除间隙，提高传动精度和轴向刚度。

　　缺点：不能逆向自锁；制造工艺复杂，成本较高。

　　（二）带传动机构

　　
　　平带

　　
　　三角带

　　
　　圆形带传动

　　
　　齿形带

　　根据带的截面形状，可以分为平带传动、三角带传动、圆形带传动和齿形带传动四种。

　　平带传动

　　轴线关系：主从带轮运动方向关系

　　【典型】三角带传动

　　【注意】三角带的截面为梯形；传动能力比平带强，在相同条件下，约为平带的3倍；工作面是两个侧面。

　　传动比：从动轮转速与主动轮转速之比，等于主动轮直径与从动轮直径之比，乘以滑动系数。

　　在不考虑胶带与带轮之间的滑动时，传动比为：

　　优点：传动平稳，结构简单，维护方便，传递距离比较远，具有吸振和过载保护能力；

　　缺点：外廓尺寸大，效率较低，传动带寿命较短，传动精度不高。

　　（三）齿轮传动

　　齿轮传动是一种啮合传动。

　　传动比等于从动轮转速和主动轮转速之比，或者等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。

　　【注意】传动比等于被动轮转速和主动轮转速之比。

　　根据两轴位置的不同，可以分为两根轴平行（a、b、c、d），相交（f、g）或交错（h）等各种情况。

　　齿轮传动的优点：

　　（1）可靠，瞬时传动比恒定；

　　（2）适用载荷和速度范围大；

　　（3）机械效率高，寿命长，结构紧凑；

　　（4）可传递在空间任意配置的两轴之间运动。

　　齿轮传动的缺点：

　　（1）振动和噪音较大，且不可无级调速；

　　（2）传动轴之间的距离不能过大；

　　（3）加工复杂，制造成本较高。

　　轮系：一系列齿轮所组成的传动系统。

　　根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定，将轮系分为定轴轮系和周转轮系两类。

　　定轴轮系：轮系运转时，所有齿轮的轴线的位置都是固定不变的。也称为普通轮系。

　　2.周转轮系：轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动。又分为行星轮系（有一个中心轮是固定不动的）和差动轮系（没有固定的中心轮）。

　　混合轮系：由定轴轮系和周转轮系组合而成。

　　轮系的作用：

　　（1）可以得到很大的传动比（速度变化比较大）；

　　（2）可以连接相距较远的两轴；

　　（3）可以获得不同的传动比；

　　（4）可以获得从动轴不同的旋转方向；

　　（5）能够实现运动的合成和分解（如汽车的后桥差速器）。

　　（四）链传动机构

　　由一个具有特殊齿形的主动链轮，通过闭合链条带动另一个与主动链轮具有相同齿形的从动链轮，进行传递运动和动力的机构。典型的是自行车的传动。

　　传动比等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。（这和齿轮传动一致）

　　链传动的优点

　　（1）与带传动比较，传递功率大，能保证准确的平均传动比并且外廓尺寸比较小；

　　（2）与齿轮传动比较，中心距较大；

　　（3）可在低速、重载条件下工作；

　　（4）效率较高，可以达到0.95-0.98，最大可以达到0.99.

　　链传动的缺点

　　（1）不能保证瞬时转速和瞬时传动比；

　　（2）噪声较大，急速反向性能差，不能用于高速传动。

　　（五）蜗杆传动机构

　　通过蜗杆与蜗轮间的啮合，传递运动和动力的机构（由蜗轮、蜗杆与机架组成）。

　　传动比等于蜗杆线数（主动件）与蜗轮齿数（从动件）之比。

　　其中，k为蜗杆的线数，而z为蜗轮的齿数。

　　蜗杆传动特点：

　　1.降速效果好；

　　2.传动平稳；

　　3.可自锁（即蜗杆主动可以带动蜗轮，反之，蜗轮主动不能带动蜗杆）；

　　4.效率低（一般为0.7-0.8，要求自锁时，效率小于0.5）。

　　【总结】相关传动机构的比较表

　　（六）平面连杆机构

　　连杆机构是使用铰链、滑道等方式将构件相互连接而成的机构。

　　1.四连杆机构：四根杆件由四个铰链连接而成。

　　机架（或静件）：相对静止的构件（AD）。

　　连架杆：与机架直接相连的两根杆件（AB和CD）。

　　连杆：与机架相对、由两根连杆连接的杆件（BC）。

　　曲柄：能够相对于机架作整周回转的连架杆（AB）。

　　摇杆：不能作整周回转的连架杆（CD）。

　　曲柄摇杆机构

　　根据有没有曲柄和有一个还是两个曲柄，可以将铰链四杆机构分为：

　　（1）曲柄摇杆机构

　　（2）双曲柄机构

　　（3）双摇杆机构

　　其中，曲柄摇杆机构：可将曲柄的整周回转转变成摇杆的往复摆动，例如上面的破碎机；也可将摇杆的往复摆动转变成为曲柄的连续转动，例如脚踏缝纫机。

　　2.曲柄滑块机构：由铰链四杆机构的演化得来的。将曲柄的连续旋转变为滑块的往复直线运动，或反之。

　　（七）凸轮机构

　　将凸轮（主动件）的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动（由凸轮、从动杆及机架组成）。

　　按照凸轮的形状可以分为盘形（平板）凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。

　　正确选择凸轮轮廓，可以实现复杂的运动规律。由于凸轮与从动件是点接触或线接触，所以容易磨损，不适宜于传递动力，而主要用于控制和调节机构中。

　　（八）间歇运动机构

　　主动件连续运转，从动件能够实现“动作-停止-动作”的运动。

　　1.棘轮机构：由棘爪、棘轮和机架组成。

　　作用：将棘爪的往复摆动转变为棘轮的单向间歇运动。为了防止棘轮自动反转，采用止退棘爪。

　　2.槽轮机构：由拨盘、槽轮与机架组成。

　　作用：将拨盘的连续转动转变为从动件槽轮的间歇转动。

　　槽轮静止的时间长，如需静止的时间缩短些，则可增加拨盘上圆销的数目。

　　特点：槽轮结构简单，常用于自动机床的换刀装置及电影放映机的输片机构等。

　　（九）传动链的传动比及效率

　　由各种传动副，例如齿轮、带、链、螺旋等连接成为的传递运动和动力的系统，称为传动链。

　　传动比：由机构串联而得到的传动链的传动比，即传动链末端转速与首端转速之比，等于链中各个运动副传动比的连乘积。

　　【提示】对于全部由齿轮组成的传动链，其传动比等于主动轮齿数连乘积与从动轮齿数连乘积之比。