常用机械传动的特点及例题
常用机械传动系统的主要类型和特点
常⽤机械传动系统的主要类型和特点
本节内容中重点掌握机械传动系统的类型、特点、原理、⽅式、区别等（P1--P39）
机械传动的作⽤是传递运动和⼒，常⽤机械传动系统的的类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系等。
(1) 齿轮传动
齿轮传动是依靠主动齿轮依次拨动从动齿轮来实现的，其基本要求之⼀是其瞬时⾓速度之⽐必须保持不变。
齿轮传动的分类：齿轮传动的类型较多，按照两齿轮传动时的相对运动为平⾯运动或空间运动，可将其分为平⾯齿轮传动和空间齿轮传动两⼤类。
(2) 蜗轮蜗杆传动考试⼤⼀级建造师
蜗轮蜗杆传动是⽤于传递空间互相垂直⽽不相交的两轴间的运动和动⼒。
(3) 带传动
带传动是通过中间挠性件（带）传递运动和动⼒。
带传动主要⽤于两轴平⾏⽽且回转⽅向相同的场合，这种传动称为开⼝传动。
(4) 链传动
链传动是由装在平⾏轴上的主、从动链轮和绕在/考试⼤/链轮上的环形链条所组成，以链条作中间挠性件，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动⼒。
链传动与带传动相⽐的主要特点：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的传动⽐；需要张紧⼒较⼩，作⽤在轴上的压⼒也较⼩；结构紧凑；能在温度较⾼、有油污等恶劣环境条件下⼯作。
链传动与齿轮传动相⽐，其主要特点：制造和安装精度要求较低；中⼼距较⼤时，其传动结构简单；瞬时链速和瞬时传动⽐不是常数，传动平稳性较差。
(5) 轮系
由⼀系列齿轮组成的传动系统统称为轮系，⼴泛应⽤于各种机械设备中。
轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。
轮系的主要特点：适⽤于相距较远的两轴之间的传动；可作为变速器实现变速传动；可获得较⼤的传动⽐；实现运动的合成与分解。
四种机械传动比较
• 精度高，不易安装 • 传动效率低
圆柱齿轮传动
• 优点
• 传递功率大，构造紧 凑
• 能保证恒定瞬时传动 比
• 缺点：
• 制造，安装精度要求 高
• 传递距离短
圆柱齿轮VS蜗杆传动
• 能在空间任意两轴 〔平行轴、相交轴、 穿插轴〕间传递运动 和动力；
• 传动比准确；
• 构造紧凑，适用于近 距离传动；
• 能在温度较高、有油污等 恶劣环境条件下工作
• 缺点：
• 瞬时链速和瞬时传动比不 恒定，传动平稳性较差
• 工作有一定的冲击和噪声
• 不宜在载荷变化很大和急 速反向的传动中应用
链传动VS圆柱齿轮传动
• 制造和安装精度要求 较低；中心距较大时 其传动构造简单
• 平均传动比准确,传动 效率高，轴间距离适 应范围较大
工程二
机械传动分析： 带传动 链传动 圆柱齿轮传动 蜗杆传动
带传动
缺点：
外廓尺寸大
优点： 远距离传动 可缓冲、减振，运转平
弹性滑动，传动比不 固定，效率低
轴与轴承受力大
寿命短
稳
需要张紧装置
过载保护
不宜用于高温, 易燃场
构造简单, 精度低, 本钱 合
低
带传动与链传动比照
• 带传动：
• 适合传动中心距较大的 场合。
• 轴向力大
蜗杆传动VS带传动
• 实现大传动比 • 传动平稳、噪声低 • 可实现自锁 • 构造紧凑
• 不宜高温、易蚀环境， 带的寿命较低，传动 效率较低。
• 传动的外廓尺寸较大； 需要张紧装置对轴压 力比较大；
• 由于带的滑动，不能 保证固定不变的传动 比
• 带具有弹性，可减缓吸 振，传动平稳。
机械传动的类型
机械传动的类型带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。
根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。
定义：由柔性带和带轮组成传递运动和（或）动力的机械传动，分摩擦传动和啮合传动。
3．带传动（带传动的组成、类型、特点和应用、带传动的受力分析和应力分析、带传动的弹性滑动和打滑、普通V带传动的设计计算、其他带传动简介）4．链传动（链传动的组成、类型、特点和应用、链传动的运动特性和受力分析、滚子链传动的失效分析和设计计算、链传动的布置和润滑）5．齿轮传动（齿轮传动的类型、特点及应用、齿廓啮合的基本定律、渐开线齿廓、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及基本尺寸、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合和连续传动的条件、渐开线直齿圆柱齿轮的加工及精度、轮齿的失效和齿轮材料、直齿圆柱齿轮传动的强度计算、斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、齿轮结构、齿轮传动的润滑和效率、变位齿轮传动、圆弧齿轮传动简介）6．蜗杆传动（蜗杆传动的类型、特点及应用、普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算、蜗杆传动的运动分析和受力分析、蜗杆传动的失效形式、材料和结构、蜗杆传动的强度计算、蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算、新型蜗杆传动简介）7．轮系、减速器及机械无级变速传动（轮系的应用及分类、定轴轮系及其传动比、周转轮系及其传动比、混合轮系及其传动比、几种特殊形式的行星传动简介、减速器、摩擦轮传动和机械无级变速传动）8．螺旋传动（螺旋传动的类型和应用、滑动螺旋传动、滚珠螺旋传动简介、静压螺旋传动简介）9．连杆传动（连杆传动的组成、应用及特点、铰链四杆机构的基本形式及其特性、铰链四杆机构的尺寸关系及其演化形式、平面四杆机构设计、连杆传动的结构与多杆机构简介）10．凸轮传动（凸轮传动的组成、应用和类型、从动件的常用运动规律及其选择、用作图法设计凸轮轮廓曲线、用解析法设计凸轮轮廓曲线、凸轮机构基本尺寸的确定、凸轮传动的材料、结构和强度校核）11．棘轮传动、槽轮传动和其他步进传动两轮轴线的相互位置可分为平面齿轮传动和空间齿轮传动。
机械传动系统概述
题目：机械传动系统概述:（1）机械传动系统类型及特点;（2）机械传动系统典型应用简介(不少于3个);（3）机械传动系统新技术简介(不少于3个).答:（1）机械传动系统类型及特点1）带传动：利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。
其特点有：优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、有良好的挠性和弹性、过载打滑缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。
因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v=5～25m/s，i≤7的情况2）链传动：通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。
特点与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。
与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。
瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。
链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。
由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。
链传动广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。
3）齿轮传动：利用特定齿形的链板与链轮相啮合来实现传动的。
齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。
例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。
但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。
4）蜗杆传动：由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件。
机械传动教学课件PPT
—由于过载引起的全面滑动，是带传动的一种失效形式，应当避免。
弹性滑动
—正常工作时的微量滑动现象，由拉力差（带紧边与松边拉力不等）引起的，不可避免。
4、 带传动的运动分析
两种滑动现象：
设带材料符合变形与应力成正比规律，则变形量为：
紧边：
松边：
∵ F1 > F2
∴ ε1 > ε2
带绕过主动轮，逐渐缩短并沿轮面滑动，带速落后于轮速。
F 为有效拉力，即圆周力
带是弹性体，工作后可认为其总长度不变：
紧边拉伸增量＝松边拉伸减量
即紧边拉力增量＝松边拉力减量＝△F
F1 ＝ F0 ＋△F
F2 ＝ F0 －△F
F0 ＝(F1 ＋F 2) / 2
F1 ＝ F0 ＋F/2
F2 ＝ F0 －F/2
由F = F1 – F2，得：
f 为摩擦系数，α为带轮包角。
4、带轮材料
带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。轮缘是带轮的工作部分，制有梯形轮槽。轮毂是带轮与轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）联接成一整体。
5、带轮结构
V带轮按腹板（轮辐）结构不同,可分为：
（1）实心带轮
直径较小时采用
（2）腹板带轮
中等直径时采用
（3）轮辐带轮
直径较大时采用
dFNC
设作用在微单元弧段dl 的离心力dFNC,
其两端拉力Fc 为离心力引起的拉力。
由水平方向力的平衡条件可知：
取：
虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段，但其产生的拉应力却作用于带的全长，且各剖面处处相等。
∴
即：
则离心拉力Fc 产生的拉应力为：
N
2
qv
F
常用机械传动结构
同步带在点焊 配档机中的运
用
带轮张紧力 调节结构
同步带传动失效形式：
①带体疲劳断裂； ②带齿剪断和压溃； ③带侧、带齿磨损、包布剥离； ④承载层伸长、节距增大、形成齿的干涉、
啮合处。
1.3 滚珠丝杠传动
1.3.1 滚珠丝杠简介及应用 1.3.2 滚珠丝杠的特点
1.3.3 滚珠丝杠的保养与润滑
1.3.1 滚珠丝杠简介及应用：
滚珠丝杠的简介：
滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使
用的传动元件。
其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，
或将扭矩转换成轴向反复作用力。
同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
滚珠丝杠的保养：
滚珠丝杠副，只要避免灰尘及腐蚀性物质进入，就可以认为几乎是不产生磨 损。但如果在滚道上落入脏物，或使用肮脏的润滑油，不仅会妨碍滚珠的正常运 转，而且使磨损急剧增加。
1.4 齿轮传动
1.4.1 齿轮传动特点 1.4.2 齿轮传动类型 1.4.3 齿轮传动失效形式
1.4.1 齿轮传动特点：
适用范围：主要应用与发动机、电机等动力设备传动。
圆形带传动：
优点：极高的抗张力、拉力强度、耐磨耗、 耐冲击、防油、 防水、耐 化学性、不易伸长、易熔接、易安装、寿命长
适用范围：包装机、印刷机、纺织机、传动轮、产品输送
1.1.2啮合带传动：
同步带传动：同步带传动是由一根内周表面设 有等间距齿形的环行带及具有相 应吻合的轮所组成。结合了带传 动、齿轮传动和链传动的特点。
2、成本高，易磨损，易伸长； 3、传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、
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摩擦轮传动： 传动平稳，噪声小，有过载保护，广泛用于无极变速装置，轴 和轴承上作用力较大，不宜用于大功率传动，传动比不能保持 恒定 凸轮传动： 从动件可以移动或摆动，用于实现多种运动规律要求，结构简 单，加工方便，尺寸紧凑。
棘轮、槽轮传动： 用于实现间歇运动
机械传动的运动、动力参数计算
传动比：I=i1×i2×……in 功率：P出=P入×η 总； 转矩：T=9.55×106P/n 减速增矩，增速减矩 η 总=η 1×η 2×……η n
因滑动而传动比不能保持准确，外廓尺寸大，带的寿命短（3500～5000h）, 不适用于易燃易爆的场合，轴和轴承上所受作用力大。
但同步带属啮合传动，传动比稳定，适合高速运动，结构紧凑，制造、安装精度要求高
链传动（属啮合传动） :
可用于两轴中心距较大的传动，平均传动比恒定，在恶劣环境
下（高温、油、酸等）能可靠工作，瞬时传动比有波动，有较 大的冲击和噪声。 蜗杆传动 : 结构紧凑，传动比大，传动比恒定，噪声小，可设计成自锁机 构; 效率低（自锁时，效率<50%），常要求使用较贵的青铜， 成本高，用于功率不大场合。 螺旋传动： 转动 移动，以较小转矩得到较大的轴向力，传动平稳， 无噪声，工作速度一般很低，效率低（但滚动螺旋效率高）
4.如图所示的传动方案有何不合理之处？
工作机
不合理之处： 1）带传动应置于高速级 2）有一个斜齿轮螺旋角方向画反 3）应尽可能将高速级齿轮布置在远离转矩输入端，以缓解轴的弯曲变形引 起的载荷分布不均匀。
5.如图所示为某起重装置的两种传动方案，若工况为长期运转，试说明该方案是 否合理？为什么？ 若图中的传动件的类型不变，你认为较合理的方案如何组成？
机械传动方案比较、判定举例
1. 如图所示的两个传动方案，哪个合理？为什么？
运输带
运输带
2.如图所示的两个传动方案，哪个合理？为什么？
方案b) 合理; 由于链传动引起瞬时传动比随时发生变化，产生振动，冲击和 噪声，故链传动应置于低速级。
3.对于一台用于长期运输的带式运输机的传动装置，试从结构、效率等方面， 分析下述方案（1）、（2）的特点： （1）电动机 （2）电动机 蜗杆传动 齿轮传动 齿轮传动 蜗杆传动 工作机 工作机
工作机
（蜗轮轴接工作机）
方案a):不合理，因为蜗杆传动在低速级，转矩较大，尺寸大，成本高；蜗 杆传动效率低，不适合长期工作。 方案b):不合理，链传动引起瞬时传动比随时发生变化，产生振动，冲击和 噪声，故链传动不应置于高速级，链传动用于起重装置也不安全。 上述两方案都存在蜗杆传动效率低，对长期工作不合理，应改为全部齿轮 传动
例题: 如图示, 1、5为蜗杆,2、4为蜗轮,3、4为斜齿轮,蜗杆1为主动,要求 齿轮8的回转方向如图示.试求:
1)各轴回转方向
2)考虑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴上轴向力尽可能小,确定各轮的螺旋线方向 3)画出各轮的轴向力方向
8
2
3
7
n8 Fa7
Ⅰ Fa1 Fa2
1
Fa4 n1
Fa3
Fa6
6
4
Ft5
Ⅲ
5
Fa5
Ⅱ
左旋
方案（1）的特点：蜗杆置于高速级，其传动的转矩较方案（2）
小得多，则蜗轮尺寸小，节约有色金属，传动效率也较高；但
齿轮受的转矩大，尺寸和重量大。 方案（2）的特点：蜗轮尺寸较大，齿轮的尺寸小得多，则总的 尺寸和重量比方案（1）小，传动效率较低。 从长期运转这一要求出发，效率为主要矛盾，故方案（1）合理
常用机械传动的特点
齿轮传动 : 效率高（常用机械传动中，传动效率最高）; 结构紧凑, 工作可靠，寿命 长（可达10～20年）;传动比稳定； 制造、安装精度要求高，价格较贵，且不适宜传递运动距离过大场合， 高速时噪声大（精度低时）。 斜齿轮：运转平稳，噪声较小，重合度大，承载能力高，常放在高速端 锥齿轮：可传递相交轴的运动，加工较困难，制造成本高 带传动: 可用于两轴中心距较大的传动，传动平稳，可缓冲减振，制造简单，成本 低，安装要求不高，有过载保护；