第一章机械传动基础知识分析

第一章机械传动基础知识

第一节基本概念

一、常用的传动方式

人类为了适应生活和生产上的需要，创造出各种各样的机器来代替或减轻人的劳动。例如汽车、洗衣机以及各种机床。在机器中，通常工作部分的转速（或速度）不等于动力部分的转速（或速度），运动形式往往也不同。通常，将机器中动力部分的动力和运动按预定的要求传递到工作部分的中间环节，称为传动。

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、气压传动和电传动等四种传动方式。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。

1．机械传动

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。

2．液压传动

液压传动是采用液压元件，利用处于密封容积内的液体（油或水）作为工作介质，以其压力进行功率和运动的传递。液压传动由于自身所具有的特点，在现代工业中得到广泛的应用。

3．气压传动

气压传动是采用气动元件，利用压缩空气作为工作介质，以其压力进行运动和功率的传递。气压传动近年来在国内外都得到很快发展，这是因为它不仅可以实现单机自动化，而且可以控制流水线和自动线的生产过程，是实现自动控制的一种重要方法。

4．电传动

电传动是采用电力设备和电气元件，利用调整其电参数（电压、电流和电阻），来实现运动或改变运动速度。如收录机中拖动磁带的小电机，机床电气控制装置，直流电机，变频电机等。

以上四种传动方式在现代传动装置中，充分发挥着各自的特点和作用。下面将着重介绍一些常见的机械传动形式：带传动、链传动、齿轮传动和螺旋传动。

二、机械传动在机器中的应用

我们以图1-1所示牛头刨床的传动简图为例，来说明机械传动在机器中的作用。由图可知，牛头刨床由床身、滑枕、刨刀、工作台、齿轮、带轮、带、导杆、滑块等组成。电动机是刨床的动力来源，安装在床身上。刨刀和工作台是直接完成切削任务的工作部分。要将动力部分的动力和运动传到工作部分，

就离不开这两者之间的传动部分。刨床的动力和运动的传递由如下方式实现：在偏心销上套有一个可以绕其轴线回转的滑块，而滑块嵌入导杆中间的槽内，它与导杆中间的槽可作相对滑移。导杆上端与滑枕用铰链相联，当电动机经齿轮传动装置带动大齿轮转动时，通过偏心销和滑块，便可带动导杆作往复摆动，从而通过铰链使滑枕沿床身的导轨作往复移动。因此，在动力部分和工作部分之间，有带传动、齿轮传动、平面连杆机构等传动装置。

图1-1 牛头刨床

1—电动机；2—齿轮传动装置；3—带传动；4—大齿轮；5—滑枕；6—床身；7—销钉；

8—螺旋传动；9—刨刀；10—工作台；11—偏心销；12—滑块；13—导杆。

通过分析牛头刨床的传动系统，可以看出机械传动在其中有如下作用：

（1）改变运动速度

电动机的转速是比较高的，经带传动到齿轮箱输入轴上的大带轮时，转速已降低。再通过改变滑移齿轮啮合位置能获得几种不同的转速。可见带传动和齿轮传动可将某一输入转速变为几种不同的输出转速，从而使滑枕能够获得多种不同的移动速度。

（2）改变运动形式

牛头刨床的动力部分是电动机，输入的运动形式是回转运动，经过带传动和齿轮传动后仍为回转运动，但经过曲柄滑块机构（由偏心销、滑块、导杆组成）后，牛头刨床的滑枕却变成了直线往复运动。

（3）传递动力

电动机的输出功率通过带传动和齿轮传动及曲柄滑块机构把动力传给滑枕，然后使装在刀架上的刨刀有足够的切削力完成刨削工作。

第二节带传动

一、带传动的工作原理和传动形式

1．带传动的工作原理

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。

成，如图1-2所示。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，图1-2 带传动的工作原理

这样就把主动轴的运动和动力传给从动轴。1—主动轮；2—从动轮；3—传动带。

2．带传动的形式

在实际使用中，由于使用场合和转动方向不同，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三种传动形式，如表1-1所示。

（1）开口传动

开口传动用于两轴平行并且旋转方向相同的场合。两轴保持平行，两皮带轮的中间平面应重合。开口传动的性能较好，可以传递较大的功率。

（2）交叉传动

交叉传动用于两轴平行但旋转方向相反的场合。由于交叉处皮带有摩擦和扭转，因此传动带的寿命和载荷容量都较低，允许的工作速度也较小，线速度一般在11m/s以下。

交叉传动不宜用于传递大功率，载荷容量不应超过开口传动的70～80%，传动比可到6。为了减少磨损，轴间距离不应小于20倍的带轮宽度。

（3）半交叉传动

半交叉传动用于空间的两交叉轴之间的传动，交角通常为90°。传动带在进入主动轮和从动轮时，方向必须对准该轮的中间平面，否则，传动带会从带轮上掉下来。

半交叉传动的线速度一般不宜超过11m/s，传动比一般不超过3，载荷容量约为开口传动的70～80%，并且只能单向传动，不能逆转。

表1-1 常用带的传动形式

二、带传动的主要类型、特点和应用

1．带传动的主要类型

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。

（1）摩擦型带

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，