第二节 传动装置

1、什么是传动装置？什么是传动装置？ 传动装置是一种将动力源输出的运动和动力传递给设备工作终端的传动装置是一种将动力源输出的运动和动力传递给设备工作终端的装置。装置。 常用的传动装置有常用的传动装置有带传动、螺旋传动、齿轮传动带传动、螺旋传动、齿轮传动等形式的机械传动，等形式的机械传动，以及液压与气压传动。机电设备的传动装置可以采用其中一种，也可以以及液压与气压传动。机电设备的传动装置可以采用其中一种，也可以是几种传动装置的组合，比如螺旋传动与齿轮传动的组合，带传动与齿是几种传动装置的组合，比如螺旋传动与齿轮传动的组合，带传动与齿轮传动的组合等等。机、电、液（气）一体化是一种技术先进的组合方轮传动

2、的组合等等。机、电、液（气）一体化是一种技术先进的组合方式。有检测系统、控制系统的机电设备，传动装置一般比较简单，如普式。有检测系统、控制系统的机电设备，传动装置一般比较简单，如普通机床的进给机构是由轮系组成的进给箱，而数控机床的进给机构一般通机床的进给机构是由轮系组成的进给箱，而数控机床的进给机构一般由伺服电动机、简单的齿轮传动和滚珠螺旋传动组成。现代机电设备对由伺服电动机、简单的齿轮传动和滚珠螺旋传动组成。现代机电设备对传动部分的传动精度、运动平稳性、快速响应性、可靠性、效率等都提传动部分的传动精度、运动平稳性、快速响应性、可靠性、效率等都提出了更高的要求，同时，还希望传动装置体积小，质量

3、轻。出了更高的要求，同时，还希望传动装置体积小，质量轻。 带传动是利用带传动是利用传动带传动带作为中间的挠性件，依靠作为中间的挠性件，依靠传动带与带轮之间的传动带与带轮之间的摩擦力摩擦力来传递运动的。来传递运动的。 带传动中常用的有带传动中常用的有平带传动，平带传动，V V带传动、圆带传带传动、圆带传动和同步带传动动和同步带传动。 按传动原理分：按传动原理分：（1 1）摩擦带传动：）摩擦带传动： 靠传动带与带轮间的摩擦力靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如实现传动，如V V带传动、平带传动等；带传动、平带传动等；（2 2）啮合带传动：）啮合带传动： 靠带内侧凸齿与带轮外缘上靠带内侧凸齿与带轮外

4、缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。带带传动的类型传动的类型 按传动带的截面形状分：按传动带的截面形状分：（1 1）平带：）平带： 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。（2 2）V V 带：带： 截面形状为梯截面形状为梯形，两侧面为形，两侧面为工作表面。工作表面。（4 4）圆形带：）圆形带： 横截面为圆形。横截面为圆形。只用于小功率传动。只用于小功率传动。 （5 5）同步带（也称齿形带）同步带（也称齿形带）（3 3）多楔带：它是在平带基体上由多根）多楔带：它是在平带基体上由多根V V带组成的传动带。带组成的传动带。

5、可传递很大的功率。可传递很大的功率。 带传动中，只有同步带传动，能保持准确带传动中，只有同步带传动，能保持准确的传动比。同步齿形带传动综合了带、链的传动比。同步齿形带传动综合了带、链传动的优点，传动比准确，但它安装要求传动的优点，传动比准确，但它安装要求高，带与带轮制造工艺较复杂，制造成本高，带与带轮制造工艺较复杂，制造成本高。高。 同步齿形带传动同步齿形带传动同步齿形带传动的皮带同步齿形带传动的皮带优点：优点：能吸收振动，缓和冲击能吸收振动，缓和冲击, ,传动平稳，噪音小传动平稳，噪音小；过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到起到过载保护

6、作用过载保护作用；结构简单，制造、安装和维护方便，；结构简单，制造、安装和维护方便，成成本低；本低；缺点：缺点：带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低；恒定的传动比，传动精度和传动效率低；由于带工作时需要张紧，由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力带对带轮轴有很大的压轴力； 带传动装置外廓尺寸大，带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑结构不够紧凑；带的寿命较短带的寿命较短，需要经常更换；，需要经常更换； 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。 带带传动的特点传动的特点 螺旋

7、传动可以把主动件的回转运动变成从动件的螺旋传动可以把主动件的回转运动变成从动件的直线往复运动。直线往复运动。如下图所示为普通车床上带动大拖板移动的普通螺旋传动应用实例。如下图所示为普通车床上带动大拖板移动的普通螺旋传动应用实例。 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。传动要求的。螺旋传动的组成：螺杆、螺旋传动的组成：螺杆、螺母及其他附件组成。螺母及其他附件组成。 1.1.滑动螺旋传动滑动螺旋传动 滑动螺旋传动由螺杆和螺母组成螺旋副实现传动的。滑动螺旋传动由螺杆和螺母组成螺旋副实现传动的。 滑动螺旋传动的螺旋副之间为滑动摩擦性质的螺旋滑动

8、螺旋传动的螺旋副之间为滑动摩擦性质的螺旋传动。传动。 滑动螺旋的优点：滑动螺旋的优点：结构简单结构简单、工作、工作连续且平稳连续且平稳、承承载能力大载能力大、传动精度高传动精度高； 滑动螺旋的缺点：滑动螺旋的缺点：磨损快磨损快，传动效率低传动效率低。 2.滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动 滚珠螺旋传动，当螺杆与螺母相对转动时，滚滚珠螺旋传动，当螺杆与螺母相对转动时，滚珠沿导轨滚动。珠沿导轨滚动。滚珠螺旋传动的组成：螺杆、滚珠螺旋传动的组成：螺杆、螺母、滚珠和导路等。螺母、滚珠和导路等。滚珠螺旋传动 滚珠螺旋传动的内外螺纹之间的摩擦是滚动摩滚珠螺旋传动的内外螺纹之间的摩擦是滚动摩擦。擦。 滚珠螺旋传动的

9、优点：传动磨损小、传动效率滚珠螺旋传动的优点：传动磨损小、传动效率高、传动平稳、同步性好，经过预紧后还可以高、传动平稳、同步性好，经过预紧后还可以消除轴向间隙，提高传动精度。消除轴向间隙，提高传动精度。 滚珠螺旋传动的缺点不能自锁，在垂直升降机滚珠螺旋传动的缺点不能自锁，在垂直升降机构中使用时要有预逆措施，结构较复杂，成本构中使用时要有预逆措施，结构较复杂，成本较高。较高。 近年来，广泛用于数控机床、自动控制装置、近年来，广泛用于数控机床、自动控制装置、升降机构以及精密测量仪器中。升降机构以及精密测量仪器中。 螺旋传动的实例：螺旋传动的实例：活络扳手千分尺千斤顶 当你打开机械式手表或闹钟的后盖

10、时，就当你打开机械式手表或闹钟的后盖时，就能看到齿轮是怎样进行啮合传动的。能看到齿轮是怎样进行啮合传动的。齿轮传动 齿轮传动是近代机器中传递运动和动力的齿轮传动是近代机器中传递运动和动力的主要形式之一。在金属切削机床、工程技主要形式之一。在金属切削机床、工程技术、冶金机械，以及人们常见的汽车、机术、冶金机械，以及人们常见的汽车、机械式钟表中都有齿轮传动。齿轮已成为许械式钟表中都有齿轮传动。齿轮已成为许多机械设备中不可缺少的传动部件，齿轮多机械设备中不可缺少的传动部件，齿轮传动也是机器中所占比重最大的传动形式。传动也是机器中所占比重最大的传动形式。 齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接啮合，齿轮传动

11、是指用主、从动轮轮齿直接啮合，传递运动和动力的装置。传递运动和动力的装置。 齿轮传动常见的形式有直齿圆柱齿轮传动，齿轮传动常见的形式有直齿圆柱齿轮传动，斜齿轮传动，锥齿轮传动，齿轮齿条传动斜齿轮传动，锥齿轮传动，齿轮齿条传动等。由一系列相互啮合的齿轮组成轮系，等。由一系列相互啮合的齿轮组成轮系，可实现减速、变速、变向等要求。可实现减速、变速、变向等要求。 齿轮传动的类型齿轮传动的类型 齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。 （1 1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）与空间齿轮传动（两轴不平

12、轮传动（两轴平行）与空间齿轮传动（两轴不平行）行）平面齿轮传动平面齿轮传动空间齿轮传动空间齿轮传动（2 2）按工作时圆周速度的不同，分低速）按工作时圆周速度的不同，分低速( ( v v 3ms ) )、中速（、中速（ v v 315ms ）、高速（）、高速（v v15 ms ）三种；）三种； （3 3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良好润滑的齿（封闭在箱体内，并能保证良好润滑的齿轮传动）、半开式齿轮传动（齿轮浸入油轮传动）、半开式齿轮传动（齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭）和开式齿轮传动池，有护罩，但不封闭）和开式齿轮传动（齿轮暴露在外，不

13、能保证良好润滑）三（齿轮暴露在外，不能保证良好润滑）三种；种； （4 4）按齿宽方向齿与轴的歪斜形式，分直）按齿宽方向齿与轴的歪斜形式，分直齿、斜齿和曲齿三种；齿、斜齿和曲齿三种； （5 5）按齿轮的齿廓曲线不同，分为渐开）按齿轮的齿廓曲线不同，分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种；线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种；渐开线齿轮渐开线齿轮摆线齿轮摆线齿轮圆弧齿轮圆弧齿轮 （6 6）按齿轮的啮合方式，分为外啮合齿轮）按齿轮的啮合方式，分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。 1 1直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动有内啮合和外啮合两种形式，

14、直齿圆柱齿轮传动有内啮合和外啮合两种形式，如图所示，它用于传递如图所示，它用于传递两平行轴两平行轴之间的运动和之间的运动和动力。内啮合直齿圆柱齿轮传动两轴旋转方向动力。内啮合直齿圆柱齿轮传动两轴旋转方向相同相同，外啮合直齿圆柱齿轮传动两轴旋转方向，外啮合直齿圆柱齿轮传动两轴旋转方向相反。相反。外啮合直齿轮外啮合直齿轮内啮合直齿轮内啮合直齿轮两轴线平行的圆柱齿轮传动两轴线平行的圆柱齿轮传动 如图所示的一级齿轮如图所示的一级齿轮减速机是通过一对直减速机是通过一对直齿圆柱齿轮啮合来传齿圆柱齿轮啮合来传递运动以达到减速的递运动以达到减速的目的的。目的的。普通机床主轴箱内部普通机床主轴箱内部 2 2斜齿

15、圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动，也用于传递斜齿圆柱齿轮传动，也用于传递两平行轴两平行轴间间的运动和动力。它与直齿圆柱齿轮传动的运动和动力。它与直齿圆柱齿轮传动相比，斜齿轮主要能够提高齿轮的啮合的相比，斜齿轮主要能够提高齿轮的啮合的重合度，重合度，承载能力大、传动平稳、降低噪承载能力大、传动平稳、降低噪音、使用寿命长，但在工作时有轴向力产音、使用寿命长，但在工作时有轴向力产生，生，要采用要采用推力轴承推力轴承消除。消除。斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮人字齿圆柱齿轮人字齿圆柱齿轮 二级斜齿圆柱齿轮减速器 3 3直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动 直齿锥齿轮用于直齿锥齿轮用于两相交轴两相交轴

16、之间的传动。其之间的传动。其轴交角最常用的是轴交角最常用的是9090。其轮齿分布在一。其轮齿分布在一个圆锥体上。直齿圆锥个圆锥体上。直齿圆锥齿轮传动齿轮传动一般应用一般应用于轻载、低速场合。于轻载、低速场合。 4 4齿轮齿条传动齿轮齿条传动 齿轮齿条传动，它主要用于把齿轮的旋转齿轮齿条传动，它主要用于把齿轮的旋转运动，变为齿条的直线往复运动，也可把运动，变为齿条的直线往复运动，也可把齿条的直线往复运动变为齿轮的旋转运动。齿条的直线往复运动变为齿轮的旋转运动。 齿轮齿条传动的特点：齿轮齿条传动的特点： 优点：承载力大，传动精度较高，可达优点：承载力大，传动精度较高，可达0.1mm0.1mm，可无

17、限长度对接延续，传动速度可，可无限长度对接延续，传动速度可以很高，以很高，2m/s2m/s。 缺点：若加工安装精度差，传动噪音大，缺点：若加工安装精度差，传动噪音大，磨损大。磨损大。 在大行程传动机构中往往采用齿轮齿条传在大行程传动机构中往往采用齿轮齿条传动，因为它的刚度、精度和工作性能不会动，因为它的刚度、精度和工作性能不会因行程增大而明显降低。因行程增大而明显降低。 典型用途：适用于重负荷、高精度、高刚典型用途：适用于重负荷、高精度、高刚性、高速度、长行程的铣床、钻床、车床、性、高速度、长行程的铣床、钻床、车床、切割机械等。适用于工厂自动化快速移载切割机械等。适用于工厂自动化快速移载机构、

18、机器人手臂抓取机构等。建筑施工机构、机器人手臂抓取机构等。建筑施工升降机可达升降机可达3030层楼高。层楼高。 齿轮传动的特点：齿轮传动的特点： 优点：优点：能保证瞬时传动比恒定，工作可靠能保证瞬时传动比恒定，工作可靠 性高，传递运动准确；性高，传递运动准确； 传递功率和圆周速度范围较宽，传传递功率和圆周速度范围较宽，传递功率可达递功率可达50000kw ,50000kw ,圆周速度圆周速度300m/s 300m/s ； 结构紧凑，可实现较大传动比结构紧凑，可实现较大传动比 ； 传动效率高，使用寿命长，维护简传动效率高，使用寿命长，维护简便。便。 缺点缺点：运转中有振动、冲击和噪声；：运转中有

19、振动、冲击和噪声； 制造、安装精度要求高，因此成本制造、安装精度要求高，因此成本高；高； 不适合中心距较大两轴间的传动。不适合中心距较大两轴间的传动。 齿轮的失效形式齿轮的失效形式 齿轮的失效主要发生在轮齿：齿体损伤（如轮齿齿轮的失效主要发生在轮齿：齿体损伤（如轮齿折断）折断） 和齿面损伤：点蚀、胶合、磨损和塑性变和齿面损伤：点蚀、胶合、磨损和塑性变形。形。 齿体损伤：疲劳、过载齿体损伤：疲劳、过载+ +整体、局部；整体、局部； 应对方法：增大齿根过渡圆角半径、降低表面粗应对方法：增大齿根过渡圆角半径、降低表面粗糙度、齿面强化处理等。进行抗弯曲疲劳强度和糙度、齿面强化处理等。进行抗弯曲疲劳强度

20、和抗弯静强度计算抗弯静强度计算 齿面点蚀：发生在齿轮节线附近靠近齿根的一齿面点蚀：发生在齿轮节线附近靠近齿根的一侧侧( (接触疲劳强度最低接触疲劳强度最低) ) 应对：降低表面应对：降低表面 粗糙度、提高齿面硬度、合理变粗糙度、提高齿面硬度、合理变位，粘度高的润滑油，减小动载荷。位，粘度高的润滑油，减小动载荷。 齿面胶合：沟痕齿面胶合：沟痕+ +轮齿顶部；热胶合和轮齿顶部；热胶合和冷胶合冷胶合 均跟压力大，油膜破裂，金属直接均跟压力大，油膜破裂，金属直接接触有关；接触有关； 应对：低速齿轮传动采用粘度大的润滑油，应对：低速齿轮传动采用粘度大的润滑油，高速采用抗胶合能力强的润滑油。高速采用抗胶合

21、能力强的润滑油。 齿面磨损：磨粒磨损和跑和磨损（新的齿面磨损：磨粒磨损和跑和磨损（新的齿轮副齿轮副 峰顶接触磨损，有意在轻载下跑合，峰顶接触磨损，有意在轻载下跑合，也也 称磨合，使齿轮进入正常磨损条件）应称磨合，使齿轮进入正常磨损条件）应对：保持良好润滑，提高硬度、降低粗糙对：保持良好润滑，提高硬度、降低粗糙度等。度等。 塑性变形：主动轮节线处碾出沟槽，从动轮节线处挤出凸棱，多发生在重载、低速和启 动频繁的传动中。 应对：高粘度或加有极压添加剂的润滑油。 4 齿轮传动设计准则：通常只按齿根弯曲强度和齿面接触强度准则计算 闭式软齿（齿面点蚀）：按齿面接触强度准则设计，然后校核齿根弯曲强度； 闭式

22、硬齿（齿面折断）：按轮齿抗弯强度设计，校核齿面接触强度； 开式、半开式（齿面磨损、轮齿折断）：齿根的抗弯曲强度计算，并将计算出来的模数 值适当增大（5%15%） 蜗杆蜗轮传动是由蜗杆蜗轮传动是由蜗杆和蜗轮组成的，蜗杆和蜗轮组成的，它用于传递它用于传递交错轴交错轴之间的回转运动和之间的回转运动和动力，通常两轴交动力，通常两轴交错角为错角为9090, ,传动中传动中一般蜗杆是主动件，一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗轮是从动件。其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆的齿廓形状不同。蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳；蜗杆的外形是圆弧回转面，同时

23、啮合的齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；重合度大；承载能力和效率较高。重合度大；承载能力和效率较高。阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）蜗杆）渐开线蜗杆渐开线蜗杆 （ZI蜗杆）蜗杆）法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）蜗杆） 普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥面蜗杆传锥面蜗杆传动动阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 轴面齿廓为直线，端面齿廓为阿基米轴面齿廓为直线，端面齿廓为

24、阿基米德螺线德螺线. . 渐开线蜗杆渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线端面齿廓为渐开线 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，端面齿廓为延伸渐开线，法向齿廓为直线法向齿廓为直线 u蜗杆分左旋和右旋。蜗杆分左旋和右旋。左左旋旋右右旋旋u蜗杆还有单头和多头之分。蜗杆还有单头和多头之分。8avi优点：优点： 1.1.传动比大。传动比大。i= 10 i= 10 4040，最大可达，最大可达8080。 若只传递运动，传动比可达若只传递运动，传动比可达10001000。 2.2.传动平稳、噪声小。传动平稳、噪声小。 3.3.可制成具有自锁性的蜗杆。可制成具有自锁性的蜗杆。 缺点：缺点： . .效率较低。效率较低。=0.7=0.70.80.8。 . .蜗轮造价较高。蜗轮造价较高。用途：蜗杆传动主要用于传动比较大，结构要用途：蜗杆传动主要用于传动比较大，结构要求紧凑的场合；或用于需要传动具有自锁性能求紧凑的场合；或用于需要传动具有自锁性能的场合。的场合。 2.2.蜗杆传动的特点和用途蜗杆传动的特点和用途 链传动是由主动链轮、链条、从动链轮组成。链传动是由主动链轮、链条、从动链轮组成。链