1.4 机械传动与机械零部件
1.4.1 常用机械传动
1.带传动
（1）带传动的原理。如图1-59所示，带传动是由主动轮1、从动轮2及传动带3组成，当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力。
（2）带传动的类型。带传动按传动带的截面形状分，可分为以下几类。
1）平带：见图1-60，平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。
图1-59 带传动
图1-60 平带
2）V带：如图1-61所示，V带的截面形状为梯形，两侧面为工作表面。在同样的张紧力下，V带传递的功率较平带大，因此V带传动应用最广。
3）多楔带：如图1-62所示，它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。多楔带传动兼有平带传动和V带传动的优点，摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。
图1-61 V带
图1-62 多楔带
4）圆形带
横截面为圆形，只用于小功率传动。见图1-63。
图1-63 圆形带
（3）带传动的特点。
1）弹性带可缓冲吸振，故传动平稳，噪声小。
2）过载时，带会在带轮上打滑，从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。
3）带传动的中心距较大，结构简单，制造、安装和维护较方便，且成本低廉。
4）由于带与带轮之间存在弹性滑动，导致速度损失，传动比不稳定，且传动效率较低。
5）带为非金属元件，故不宜用在酸、碱等恶劣工作环境下。
2.链传动
（1）链传动的原理。链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图1-64所示，链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链轮上、并与链轮啮合的链条3组成。
图1-64 链传动
1—主动链轮；2—从动链轮；3—链条
（2）链传动的类型。按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v≤0.25m/s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v≤4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v≤15m/s。
传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，如图1-65所示。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，质量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。
图1-65 齿形链
（3）链传动的特点。
1）和带传动相比，链传动能保持平均传动比不变，传动效率高，张紧力小，因此作用在轴上的压力较小，能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。
2）和齿轮传动相比，链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低。
3）只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。
通常链传动传递的功率P≤100kW，中心距a≤5～6m，传动比i≤8，线速度v≤15m/s，广泛应用于农业机械、建筑工程机械、轻纺机械、石油机械等各种机械传动中。
3.齿轮传动
（1）齿轮传动的原理。齿轮传动是利用两齿轮相互啮合传递动力和运动的机械传动。
（2）齿轮传动的类型。按两轴位置分：
1）平面齿轮传动（圆柱齿轮传动）：圆柱齿轮传动按齿的形状有直齿圆柱齿轮传动（有外啮合、内啮合）、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动。
2）空间齿轮传动：即两轮轴线不平行，有锥齿轮传动、螺旋齿轮传动等。
（3）齿轮传动的特点。
1）齿轮传动的优点：传递动力大、效率高；寿命长，工作平稳，可靠性高；能保证恒定的传动比（传动比即两轮的转速之比）。
2）齿轮传动的缺点：制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；不宜做远距离传动。
3）斜齿轮的传动特点：传动平稳，承载能力强，产生附加轴向分力。
4.蜗杆传动
蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。
（1）蜗杆传动特点。
1）传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1～4），涡轮齿数用22表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转涡轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10～80；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、质量轻。
2）传动平稳，无噪声。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与涡轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪声小。
3）具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动涡轮传动，而涡轮不能带动蜗杆转动。
4）蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。
5）发热量大，齿面容易磨损，成本高。
（2）蜗杆传动应用。蜗杆传动常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。蜗杆传动当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取Z1=2～4。此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其他机器或设备中，其原因是因为使用轮轴运动可以减少力的消耗，从而大力推广。