第二章 傳動裝置與電機

　　知識點二、機器上常用的傳動機構及其傳動關系

　　（一）螺旋傳動機構

　　螺旋傳動機構是用內、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運動和動力的裝置。主要是將回轉運動變為直線運動。

　　螺紋分類

　　螺距：相鄰兩牙在中線上對應兩點的距離，用p表示。

　　導程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對應兩點的軸向距離，用s表示。

　　螺距和導程之間的關系是：s=kp（其中 是螺紋的線數）。

　　【拓展】對于右旋螺紋而言，順時針旋轉，螺桿進入螺母；對于左旋螺紋而言，逆時針旋轉，螺桿進入螺母。

　　2.傳動速度

　　軸線運動的線速度v與回轉運動的轉速n之間的關系是：

　　V＝ns

　　螺旋傳動中，軸向位移L與轉速n以及時間t之間的關系為：

　　Ｌ＝nst

　　3.螺旋傳動的特點

　　優點：

　　①結構簡單；

　　②降速比大，可以實現微調和降速傳動；

　　③省力，如千斤頂；

　　④在一定條件下實現逆行自鎖，即能夠將回轉運動變為軸線方向的直線運動，而不能相反，即無論軸線方向的力多大，都不能產生回轉，當然也不可能實現軸向運動；

　　⑤工作連續、平穩，無噪聲。

　　缺點：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。

　　4.滾珠螺旋傳動機構

　　主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。

　　滾珠在回路過程中離開螺旋表面的就叫外循環；滾珠在整個循環過程中始終不脫離螺旋表面的叫內循環（內循環有反向器）。

　　內循環相比外循環，結構更為緊湊，返回通道短，減少滾珠數量，減少摩擦，提高效率，但是反向器加工復雜。

　　滾珠螺旋傳動的特點

　　優點：機械效率高（0.90～0.95）；摩擦小，能長時間保持精度，使用壽命長；啟動轉矩接近于運動轉矩，傳動靈敏磨損小；給予適當預緊可以消除間隙，提高傳動精度和軸向剛度。

　　缺點：不能逆向自鎖；制造工藝復雜，成本較高。

　　（二）帶傳動機構【熟悉】

　　平帶

　　三角帶

　　圓形帶傳動

　　齒形帶

　　帶傳動機構是利用膠帶與帶輪之間的摩擦作用將主動帶輪的傳動傳到另一個被動帶輪上去。

　　根據帶的截面形狀，可以分為平帶傳動、三角帶傳動、圓形帶傳動和齒形帶傳動四種。

　　平帶傳動

　　軸線關系 主從帶輪運動方向關系

　　三角帶傳動

　　【注意】三角帶的截面為梯形；傳動能力比平帶強，在相同條件下，約為平帶的3倍；工作面是兩個側面。

　　（三）齒輪傳動【熟悉】

　　齒輪傳動是一種嚙合傳動。

　　傳動比等于從動輪轉速和主動輪轉速之比，或者等于主動輪齒數與從動輪齒數之比。

　　【注意】傳動比等于被動輪轉速和主動輪轉速之比。

　　根據兩軸位置的不同，可以分為兩根軸平行（a、b、c、d），相交（f、g）或交錯（h）等各種情況。

　　齒輪傳動的優點：

　　（1）可靠，瞬時傳動比恒定；

　　（2）適用載荷和速度范圍大；

　　（3）機械效率高，壽命長，結構緊湊；

　　（4）可傳遞在空間任意配置的兩軸之間運動。

　　齒輪傳動的缺點：

　　（1）振動和噪音較大，且不可無級調速；

　　（2）傳動軸之間的距離不能過大；

　　（3）加工復雜，制造成本較高。

　　輪系：一系列齒輪所組成的傳動系統。【了解】

　　根據輪系中各齒輪的軸線在空間位置是否固定，將輪系分為定軸輪系和周轉輪系兩類。

　　定軸輪系：輪系運轉時，所有齒輪的軸線的位置都是固定不變的。也稱為普通輪系。

　　2.周轉輪系：輪系運轉時，至少有一個齒輪的軸線是繞另一個齒輪的固定幾何軸線轉動。又分為行星輪系（有一個中心輪是固定不變的）和差動輪系（沒有固定的中心輪）。

　　混合輪系：由定軸輪系和周轉輪系組合而成。

　　輪系的作用：

　　（1）可以得到很大的傳動比（速度變化比較大）；

　　（2）可以連接相距較遠的兩軸；

　　（3）可以獲得不同的傳動比；

　　（4）可以獲得從動軸不同的旋轉方向；

　　（5）能夠實現運動的合成和分解（如汽車的后橋差速器）。

　　（四）鏈傳動機構【了解】

　　由一個具有特殊齒形的主動鏈輪，通過閉合鏈條帶動另一個與主動鏈輪具有相同齒形的從動鏈輪，進行傳遞運動和動力的機構。典型的是自行車的傳動。

　　傳動比等于主動輪齒數與從動輪齒數之比。（這和齒輪傳動一致）

　　鏈傳動的優點

　　（1）與帶傳動比較，傳遞功率大，能保證準確的平均傳動比并且外廓尺寸比較小；

　　（2）與齒輪傳動比較，中心距較大；

　　（3）可在低速、重載條件下工作；

　　（4）效率較高，可以達到0.95～0.98，最大可以達到0.99。

　　鏈傳動的缺點

　　（1）不能保證瞬時轉速和瞬時傳動比；

　　（2）噪聲較大，急速反向性能差，不能用于高速傳動。

　　（五）蝸桿傳動機構【熟悉】

　　通過蝸桿與蝸輪間的嚙合，傳遞運動和動力的機構（由蝸輪、蝸桿與機架組成）。

　　傳動比等于蝸桿線數（主動件）與蝸輪齒數（從動件）之比。

　　其中，k為蝸桿的線數，而z為蝸輪的齒數。

　　蝸桿傳動特點：

　　1.降速效果好；

　　2.傳動平穩；

　　3.可自鎖（即蝸桿主動可以帶動蝸輪，反之，蝸輪主動不能帶動蝸桿）；

　　4.效率低（一般為0.7～0.8，要求自鎖時，效率小于0.5）。

　　【總結】相關傳動機構的比較表

　　（六）平面連桿機構【了解】

　　連桿機構是使用鉸鏈、滑道等方式將構件相互連接而成的機構。

　　1.四連桿機構：四根桿件由四個鉸鏈連接而成。

　　機架（或靜件）：相對靜止的構件（AD）。

　　連架桿：與機架直接相連的兩根桿件（AB和CD）。

　　連桿：與機架相對、由兩根連桿連接的桿件（BC）。

　　曲柄：能夠相對于機架作整周回轉的連架桿（AB）。

　　搖桿：不能作整周回轉的連架桿（CD）。

　　曲柄搖桿機構

　　根據有沒有曲柄和有一個還是兩個曲柄，可以將鉸鏈四桿機構分為：

　　（1）曲柄搖桿機構

　　（2）雙曲柄機構

　　（3）雙搖桿機構

　　其中，曲柄搖桿機構：可將曲柄的整周回轉轉變成搖桿的往復擺動，例如上面的破碎機；也可將搖桿的往復擺動轉變成為曲柄的連續轉動，例如腳踏縫紉機。

　　2.曲柄滑塊機構：由鉸鏈四桿機構的演化得來的。將曲柄的連續旋轉變為滑塊的往復直線運動，或反之。

　　（七）凸輪機構【熟悉】

　　將凸輪（主動件）的連續轉動轉化為從動件的往復移動或擺動（由凸輪、從動桿及機架組成）。

　　按照凸輪的形狀可以分為盤形（平板）凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪。

　　正確選擇凸輪輪廓，可以實現復雜的運動規律。由于凸輪與從動件是點接觸或線接觸，所以容易磨損，不適宜于傳遞動力，而主要用于控制和調節機構中。

　　（八）間歇運動機構

　　主動件連續運轉，從動件能夠實現“動作-停止-動作”的運動。

　　1.棘輪機構：由棘爪、棘輪和機架組成。

　　作用：將棘爪的往復擺動轉變為棘輪的單向間歇運動。為了防止棘輪自動反轉，采用止退棘爪。

　　2.槽輪機構：由撥盤、槽輪與機架組成。

　　作用：將撥盤的連續轉動轉變為從動件槽輪的間歇轉動。

　　槽輪靜止的時間長，如需靜止的時間縮短些，則可增加撥盤上圓銷的數目。

　　特點：槽輪結構簡單，常用于自動機床的換刀裝置及電影放映機的輸片機構等。

　　（九）傳動鏈的傳動比及效率

　　由各種傳動副，例如齒輪、帶、鏈、螺旋等連接成為的傳遞運動和動力的系統，稱為傳動鏈。

　　傳動比：由機構串聯而得到的傳動鏈的傳動比，即傳動鏈末端轉速與首端轉速之比，等于鏈中各個運動副傳動比的連乘積。

　　【提示】對于全部由齒輪組成的傳動鏈，其傳動比等于主動輪齒數連乘積與從動輪齒數連乘積之比。