机械动力传动

几乎每一台机器都需要动力传输。从弹出式自拍相机中的微型电机到大型强子对撞机，电力传输应用无处不在。我们使用动力传输方法将动力从原动机传输到驱动机器，以实现其功能。

动力传输主要有四种类型——机械、电动、液压和气动。在这篇文章中，我们将学习机械动力传动，它的类型以及每种类型的优缺点。

什么是机械传动？

机械动力传输是指机械能（物理运动）从机器的一个部件传递到另一个部件。大多数机器需要某种形式的机械动力传输。常见的例子包括电动剃须刀、水泵、涡轮机和汽车。

在大多数情况下，原动机的旋转运动转化为从动机械的旋转运动。但是，速度、扭矩和方向可能会改变。

偶尔，它们可以根据应用的功能要求将旋转运动转换为平移运动（来回运动）。可以使用连杆或其他机器元件进行这种改变。

机械传动的类型

不同的机械元件可在机械轴之间传输功率。当今工程行业中最常用的机械动力传输方法有：

• 联轴器
• 链传动
• 齿轮传动
• 皮带传动
• 电源螺丝

联轴器

联轴器连接两个轴并在它们之间传递扭矩。轴可以是直线、相交但不平行或不相交且不平行。为了满足各种应用程序和环境的需要，许多不同类型和尺寸的联轴器生产。

广泛地，有两种类型的轴联轴器 - 刚性和柔性。刚性联轴器不允许轴之间的相对运动，而柔性联轴器则执行。因此，柔性联轴器可以处理一些轴未对准。

一些联轴节，如分体式套筒联轴节，可以在不移动轴的情况下固定在轴上。相比之下，大多数其他安装/拆卸需要轴移动。

优势

• 联轴器是低维护的机器元件
• 它们可以吸收震动和振动
• 它们可以处理径向和轴向偏差
• 它们提供热隔离
• 提供免维护和永久润滑设计

缺点

• 轴联轴器不能用于非交叉的平行轴
• 如果出现错位，刚性联轴器可能会损坏轴
• 齿隙可能在使用寿命期间产生，使联轴器、轴承和驱动部件承受额外的应力
• 随着时间的推移，一些联轴器可能会松动，从而损坏驱动部件

皮带传动

皮带传动在工业应用中相当常见。皮带传动系统由两个皮带轮和一条皮带（或绳索）组成。皮带牢牢地抓住两个皮带轮，并通过摩擦将动力从驱动轴传递到从动轴。皮带传动同样适用于低速和超高速，因此可用于空气压缩机等高速应用。

与其他传动装置一样，有许多皮带传动装置设计非常适合特定应用。皮带可以驱动多个平行皮带轮，并根据需要改变速度。它们还可以在一定程度上吸收冲击载荷，保护其他驱动部件。两个皮带轮的旋转方向相同，除非是一个交叉带驱动. 皮带传动中有三种主要类型的皮带-平皮带、V形皮带和齿形皮带。

平带对于低至中等扭矩要求的通用应用很棒。典型应用包括研磨机，分离器，滚筒输送机，风扇，水轮机等。平带是可逆的，可以从两侧转移电力。平带上没有楔入效果。这使得能量损失可忽略不计，而机械效率可超过98％。它可以合理地处理灰尘和污垢，因此与其他替代方案相比，使用寿命更长。

三角带更好的中型到高扭矩要求。V皮带在内表面上具有凹槽，其适合滑轮上的楔形物。驱动轴通过凹槽拉动带，该凹槽将从动皮带轮拉到另一端。这种操作导致楔入损耗，实际上降低了V皮带的效率。V皮带不能处理灰尘和污垢以及扁平带。

齿带，也称为正时皮带，在皮带的内表面上有齿，可安装到带齿的皮带轮或链轮上。此皮带传动用于大功率传输和正时应用。齿带用于汽车和摩托车发动机，为凸轮轴提供动力和时间。

优势

• 由于低分量成本和高效率，皮带驱动器比其他驱动器更实惠
• 它们可以远距离传输电力
• 与链条传动相比，操作更平稳、更安静
• 它们可以吸收震动和振动
• 皮带传动通过皮带的滑动提供一定程度的过载保护
• 重量轻，相对耐用
• 低维护成本

缺点

• 皮带滑动可以改变速度比
• 如果保养不好，使用寿命短
• 有限速度范围
• 它们在轴承和轴上施加了重负荷
• 为了补偿磨损和拉伸，它们需要一个惰轮或一些中心距调整

链传动

链驱动器用于在较长距离的两个组件之间传输功率。这些驱动器由滚子链和两个或更多链轮组成。驾驶员链轮的牙齿与滚子链啮合，并将扭矩传递到从动链轮。在自行车和摩托车中可以常见的连锁店，但它们在工业机器中也很常见。

它们可以通过使用惰轮链轮装入紧凑的空间。链式驱动器也用于时序至关重要的应用中，并且由滑动引起的任何延迟会导致问题。这就是为什么它们用于船用柴油发动机，作为将电力从曲轴转移到凸轮轴的时序链。凸轮轴操作排气阀和燃料喷射正时。如果定时关闭，发动机会受到影响。

优势

• 链条传动比皮带传动更紧凑，可以安装在相对狭小的空间内
• 它可以长距离传递扭矩
• 与皮带传动相反，链条传动不会打滑
• 一个链条驱动可以一次驱动多个轴
• 它有很高的价格机械效率谢谢
• 链条传动可在各种工作环境（干燥、潮湿、研磨、腐蚀等）和高温下工作

缺点

• 它们噪音大，也会引起振动
• 链传动不能与非平行轴一起工作
• 有些设计需要持续润滑
• 未对准可能导致链条滑落
• 链传动通常需要一个外壳
• 它需要一个张紧惰轮链轮形式的链条张紧装置

齿轮传动

齿轮传动使用齿轮从一个轴到另一个轴进行运动和动力传输。它们由一个主动齿轮（在输入轴上）和一个从动齿轮（在输出轴上）组成。从电源到负载的动力传输通过齿轮齿的啮合进行。由于有许多可用的设计，它们可以在许多方向和应用中工作。

与链条驱动器相比，齿轮驱动器可以处理更高的负载，但仅适用于短距离，因为齿轮需要彼此直接接触。在齿轮系中使用多个齿轮使得可以根据需要改变齿轮比，转速，扭矩和方向。然而，单个系统中的齿轮太多会降低机械效率。

齿轮驱动器不会滑动，但它们可能会随着时间的推移发展一些反对。间隙是两个啮合齿轮齿之间的间隙。在较低的输出时，它可能只会导致一些次要的计算错误。但是在较高的功率输出时，间隙将通过整个齿轮系送冲击。有时，它甚至可以损坏齿轮齿。

优势

• 适用于高机械动力传动应用
• 齿轮结构坚固，使用寿命长
• 紧凑设置
• 齿轮效率高，不打滑

缺点

• 轴之间的距离较大时不适用，需要直接连接
• 容易振动和噪音
• 金属齿轮沉重并增加机器的重量
• 它们不提供任何灵活性
• 它们需要润滑
• 冲击载荷可能会损坏齿轮
• 比其他传动装置（链条、皮带等）更昂贵
• 啮合齿轮需要精确对准

电源螺丝

电源螺钉是传输或接收电源的螺钉。它们与用于在机器中产生临时接头的螺钉紧固件不同。电源螺杆由螺钉和螺母组成，该螺丝和螺母彼此啮合用于电力传输。

在某些情况下，螺钉移动以进行动力传输时，螺母处于静止状态（螺旋千斤顶和虎钳）。在其他情况下，螺母是电源，螺钉是固定的（车床丝杠）。

电动螺钉在运行中会受到相当大的轴向、水平和垂直力。它们必须有足够的强度和承载面积来承受它们。

螺旋千斤顶，车床，恶作机，机械压力机等可以看出动力螺钉。它们使用与将旋转运动转换成线性运动的螺钉紧固件相同的原理，以减少工作所需的工作。俯仰越低，用电源螺钉抬起，移动或拧紧物体更容易。电源螺钉最常见的螺纹轮廓是方螺纹，其次是ACME和支撑线。

优势

• 电源螺丝便宜且可靠，因为它们只有几个部分
• 一些电动螺钉具有自锁特性
• 它几乎不需要维护
• 能举起重物的
• 运行平稳、安静
• 低螺距螺钉可以提供高精度的测量，这对于机床应用至关重要（MICROMESS在同一原理上的工作）

缺点

• 与其他机械动力传递方法相比，高磨损率
• 电动螺丝效率低
• 不适合具有非常高的扭矩需求的机械动力传动

选择正确的动力传输方式

选择正确的电力传输方式可能很棘手。从上面的数据可以清楚地看出，每种类型都有各自的优缺点。这些差异在某些方面可能非常明显，但在其他方面却很微妙。

有时，特定类型中的子类别将有助于提高某些方面的性能。但是，如果工程师们的工作与他们的期望背道而驰，这将缩小可行的选择范围，甚至有助于最终的选择。

在本节中，我们将看到五个重要的功率传输因素，它们将帮助您为应用选择正确的方法：

• 轴间角度
• 原动机和负载之间的距离
• 扭矩
• 温度
• 维修问题

轴间角度

轴可以是平行、相交、非平行但相交或非平行不相交。一些机械动力传动要求轴（如齿轮、链条和皮带传动）之间没有相对运动。相反，其他人可以处理轻微的不对中（例如挠性联轴器）。

原动机和负载之间的距离

电源和负载之间的距离可以进一步缩小选择范围。如果轴之间有相当大的距离，可以使用皮带传动或链条传动。对于短距离，联轴器和齿轮传动更合适。

扭矩

对于高扭矩应用，可以使用链传动，因为皮带传动可能会打滑。另一方面，对于低扭矩需求，平带传动和动力螺钉更好。

温度

橡胶和合成化合物等材料与高温环境不兼容。如果这些材料用于制造皮带传动中的皮带，它们将很快开始磨损。

链条和齿轮传动等替代装置更适合高温环境，因为它们可以快速适应这种环境并高效工作。这样的系统也可以与油冷却方法. 冷却发动机的相同机油可用于润滑驱动装置。另一方面，橡胶不可能进行油冷却，因为它会降解材料。

维修问题

诸如张紧、磨损率、对准和润滑等维护问题可帮助工程师确定适用于应用的机械动力传输方法。

结论

机械动力传输方法确保负载安全高效地接收所需动力。不同的行业使用不同的机械动力传输产品，有时结合所有产品以满足各自的需求。

有时，一种以上的方法可能适用于同一应用。这将归结为比较每种方案的优缺点，以确定最适合您设计的机械动力传输方案。