机械传动

机械传动（Mechanical   drive）它是通过机械机构在原动机和执行机构之间传递动力和运动的装置。机械传动的作用是分配传动能量、改变转速，改变机构的运动形式等。

根据传动原理的不同，机械传动可分为两种：摩擦传动和啮合传动。常见的摩擦传动方式是带传动、摩擦轮传动、绳索传动等，常见的啮合传动有齿轮传动、蜗杆传动、链传动、螺旋传动等。传输方案的设计应根据不同传输方式的特点，按照一定的设计原则和步骤进行。 机械传动在传动中应用广泛、液力耦合器、离合器、变矩器和其他机械结构。

1）增加或降低发动机转速，以满足驾驶员的要求。

2）变速传动用于满足执行机构频繁变速的需要。

3）将发动机的扭矩转化为执行器所需的扭矩或力。

4）发动机的输出由恒速旋转运动转换为变速旋转运动或执行机构要求的间歇运动。

5）具有相同或不同转速的几个致动器由一个或多个传动机构驱动。

6）当执行机构不适合与动力机直接连接时，通过传动部分的传动机构连接。

按传动原理分

根据传动原理的不同，可分为两种：摩擦传动和啮合传动。摩擦传动包括皮带传动、摩擦轮传动、绳传动；啮合传动有齿轮传动、蜗杆传动、链传动、螺旋传动等。

按传动比分

根据传动比是否可变，机械传动可分为定速比传动、可调速比变速器和可变速比变速器。其中，定速比传动有皮带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动；可调速比变速器分为有级变速和无级变速；可变速比驱动器由连杆机构驱动、非圆齿轮机构传动、凸轮机构传动、槽轮机构传动、棘轮机构传动。

机械传动的主要性能指标包括圆周速度和转速、传动比、功率和传动效率等参数。

1）在其他条件相同的情况下，提高圆周速度可以减小变速器的外部尺寸。对于柔性传动，限制速度的因素是离心力，而对于啮合传动，限制速度的主要因素是啮合元件进入啮合时产生的附加力。为了获得大的圆周速度，通常通过增加驱动部分的旋转速度和直径来实现。

2）传动比反映了机械传动提高或降低速度的能力。在摩擦传动中，可实现的传动比最大，其次是平带传动，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，蜗杆传动可以达到最大的传动比，其次是齿轮传动和链传动。

3）发射功率的大小代表了传输系统的传输容量。在各种传动中，齿轮传动能传递最大的动力（可以达到50000~65000kW）由于摩擦产生的热量大，传动效率低，蜗杆传动能传递的功率有限，通常为N200kW。V带传动传递的功率可达1000~1500kW。链传动可以达到4000kW。

4）在机械传动过程中，传动部件之间的摩擦和相对运动损失了一部分传动功率。如果传输效率为r，则传输功耗的可用损耗系数k=1-r，齿轮传动损失系数k=1%～3%，蜗杆传动是k=10%～36%，链传动是k≈3%，平带传动是k=3%～5%，摩擦轮传动是k≈3%

带传动是一种柔性体（传动皮带）将主动轴上的运动和动力传递给从动轴的机械传动模式。

工作原理

通常，皮带传动装置包括一个驱动皮带轮、从动带轮、紧套在两个滑轮上的传动带。当主动轮转动时，利用皮带与皮带轮工作面之间的摩擦或啮合作用，推动传动带运动，进而由传动带带动从动轮转动，传递动力。

特点

具备减震、吸收振动的功能；

传输稳定、噪音小；可以完成远距离两个两轴传输；

皮带长度可根据所需的中心距长度进行调整；

适合在功率小速度适中传输距离长的条件下使用。

摩擦式带传动

摩擦带传动是利用弹性带与带轮接触面之间的摩擦力来实现运动和动力的传递。在工作过程中，主动皮带被主从动轮张紧，皮带与两个轮子的接触面之间产生正压，由正压产生的摩擦力牵引皮带运动。

啮合式带传动

啮合带传动是通过皮带上的齿轮与皮带的齿槽相匹配来驱动皮带，也就是俗称的同步带传动。

失效形式

皮带在滑轮上打滑了；皮带因疲劳而分层撕裂和断裂；皮带表面磨损等。

应用场景

皮带传动常用于跑步机、缝纫机、流水线输送带、在汽车发动机附件传动和其他机械中。

齿轮传动

齿轮传动用于传递两个旋转轴之间的运动和动力，是现代机械中应用最广泛的传动形式。

特点

可以保证传动比恒定；

适用载荷和转速范围广，传动效率高，工作稳定；

需要高的制造和装配精度；

不适合长距离两轴传输。

分类

根据轴的相互位置啮合方式和齿的方向，常见的齿轮传动可按下图分类。

失效形式

齿轮传动的主要失效形式是轮齿断裂、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形等。

应用场景

工程机械中的齿轮传动、矿山机械、冶金机械、各种机床及仪器、广泛应用于仪器行业，如：汽车减速器、钟表、风扇摇头机构、搅拌机传动机构等。

链传动

链传动由安装在平行线上的主轴组成、从动链轮和围绕链轮的环形链条它是以链条为中心的柔性部件，通过链条与链轮齿的啮合实现运动和动力的传递。

特点

与皮带相比，链条没有弹性，可以保持精确的啮合过程，提高传动的工作效率，承载能力更高。

与齿轮相比，链条的轴向间距更大，可以在更高的温度下使用、在粉尘较多的条件下工作，生产成本低。

链条瞬时速度不稳定，平顺性低，会产生振动和噪音。

在转速较快、转向急变容易跳齿。

分类

链传动根据应用范围可分为传动链、起重链和牵引链。传动链的功能是传递动力；吊链通常用于提升起重机中的重物；牵引链通常用于运输机械中移动重物。

常用的传动链按其结构也可分为滚子链和齿形链。滚子链结构简单，磨损小，应用广泛；齿形链传动平稳，噪音低，但结构复杂，成本昂贵。

失效形式

从链传动系统的运行特点来看，在一般安装和维护条件下，链条的失效模式如下：链的疲劳破坏、链条的磨损冲击疲劳损坏、链条铰链的胶合、链条静态拉伸断裂。

链传动在汽车中很常见、摩托车、农业、石油器械等领域。

蜗杆传动

蜗杆传动是指以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件的机械传动方式，通过蜗杆和蜗轮的啮合传动，实现两根交错轴之间的运动和动力传递。

特点

传动平稳，冲击、振动、噪声较小；

布局紧凑，传动比大；具有自锁功能；

驱动时齿面摩擦严重，传动效率低；

制造成本高，不适合大功率传输。

分类

根据蜗杆分度面形状的不同，蜗杆传动方式可分为以下几种：圆柱蜗杆传动、弧形蜗杆传动和锥形蜗杆传动。其中，普通圆柱蜗杆传动根据齿形不同可分为两种：阿基米德蜗杆传动、渐开线蜗杆传动、普通直廓蜗杆传动和锥面包络蜗杆传动等。

失效形式

蜗杆传动的主要失效形式与齿轮传动相似，包括：疲劳点蚀、轮齿折断、齿面胶合和齿面磨损等。

应用场景

蜗杆传动在工程机械中很常见、造船、在矿山机械设备的传动系统中。

液压传动

液压传动是一种利用流体的液压传动（以液压油为主）作为工作介质，它是一种实现能量转换的传动方式。

系统组成

液压传动系统主要由四部分组成：

动力机构：液压泵主要将机械能转化为液压能；

执行机构：液压马达、液压缸等，主要是将液压能转化为机械能；

控制机构：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等，用于控制液体的流动、压力和流向；

辅助机构：除上述三个零件之外的其他零件，如油箱、过滤器、油管等。

特点

体积小，重量轻，单位质量输出功率高；

构造简便、布局方便，安全可靠；

传动效率低、容易发生渗漏；

受工作环境的影响很大、环境污染严重。

应用场景

工业机械设备中的液压传动、工程机械、航空航天、海洋工程等领域得到了广泛的应用。