滚子链结构简单，成本较低，生产量大，从低速到较高速、从轻载到重载都适用，在传动链中占有主要地位。如图1-7所示，滚子链由滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板5所组成。
（a）链的主要几何尺寸 （b）8字形链板 （c）过渡链板
1—滚子；2—套筒；3—销轴；4—内链板；5—外链板。
图1-7 滚子链的结构
链板一般制成8字形，以使它的各个横截面具有接近的抗拉强度， 同时减少了链的质量和运动时的惯性力。链条中相邻两销轴中心的距 离称为节矩，用p表示，它是链传动的主要参数。节矩较大，链的各 元件尺寸也越大，链传递的功率也越大，但平稳性变差。故在设计时 如果要求传动平稳，则应尽量选取较小的节矩。当传递功率较大时， 可采用双排链（如图1-8所示）或多排链。
多排链由几排普通单排链用销轴联成，多排链的承载能力与排数 成正比，但由于精度的影响，各排链所受载荷不易均匀，故排数不宜
过多，常用双排链或三排链，四排以上的少用。滚子链已标准化，国 图1-8 双排链 家标准是GB1243—97。
2．链传动的特点
链传动与其它传动相比，链传动的主要优点是：
（1）链传动是具有中间挠性件的啮合传动，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，故能保证准确的平均传动比，传动效率较高，结构紧凑，传递功率大，张紧力比带传动小，作用在传动轴与轴承上的力较小，但无过载保护作用。
（2）在相同功率条件下，链传动比带传动结构紧凑，并适用于低速、重载下工作。
（3）与齿轮传动相比，链传动结构简单，加工成本低，安装精度要求低，适用于较大中心距的传动，能在高温、多尘、油污等恶劣的环境中工作。
链传动的主要缺点是：
（1）链条与链轮工作时磨损较快，使用寿命较短，磨损后链条的节距增大，链轮齿形变瘦，链条在啮合时会发出“咯咯”的响声，甚至造成脱链现象。
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（2）只能传递平行轴间的同向回转运动，安装时对两轮轴线的平行度要求较高。链条不适宜装在两个成水平位置的链轮上传动，这样容易发生脱链或顶齿。
（3）由于链条进入链轮后形成多边形折线，从而使链条速度忽大忽小地周期性变化，并伴有链条的上下抖动。因此，链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声，不宜用于高速和急速反向的场合。
（4）制造费用较高。 3．链传动的应用
链传动主要用于两轴相距较远、传动功率较大且平均传动比又要求保持不变、工作条件恶劣（如多粉尘、油污、泥沙、潮湿、高温及有腐蚀性气体）的场合。目前多用于化工机械、矿山机械、农业机械、自行车、摩托车和装配流水线传动机构中，例如，日常生活中使用的自行车就是利用链传动的工作原理，通过链条将脚踏部分的运动和力传递给后轮，然后驱动自行车后轮转动的。
第四节 齿轮传动
一、齿轮传动的工作原理和传动形式 1．齿轮传动的工作原理
齿轮传动是由主动齿轮1、从动齿轮2和机架所组成，如图1-9 所示。当一对齿轮相互啮合工作时，主动轮O1的轮齿（1、2、3……）， 通过啮合点法向力Fn的作用逐个地推动从动轮O2的轮齿（1′ 、2′ 、 3′ ……），使从动轮转动，从而将主动轴的动力和运动传递给从动轴。
齿轮传动时，两齿轮轴线相对位置不变，并各绕其自身的轴线而
转动。 图1-9 齿轮传动
2．齿轮传动的传动形式 O1—主动齿轮；O2—从动齿轮。 按照齿轮工作条件不同，齿轮传动又可分为开式传动、半开式传动和闭式传动三种形式。 （1）开式齿轮传动
这种传动齿轮是外露的，由于灰砂容易落入齿面，润滑不完善，故轮齿易磨损。优点是结构简单，适用于圆周速度较低和精度要求不高的情况。
（2）半开式齿轮传动
这种传动齿轮的下部浸入润滑油池内，有简单的防护罩，但仍然没有完全克服开式传动的缺点，一般用于较低速度的传动。
（3）闭式齿轮传动
齿轮和轴承等均装在刚性很大的箱体内（如各种减速器中的齿轮传动），润滑良好，封闭严密，安装精确，可保证良好的工作，因此用的较多。
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二、齿轮传动的类型、特点
1．齿轮传动的类型
齿轮传动的类型很多，按照一对齿轮轴线间的相互位置不同，可分为两轴平行的齿轮传动，如圆柱
齿轮传动；两轴相交的齿轮传动，如圆锥齿轮传动；两轴交错的齿轮传动，如螺旋圆柱齿轮传动。按照轮齿的方向，可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等齿轮传动。按啮合情况不同，又可分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动、齿轮与齿条啮合传动。齿轮传动的分类可参见表1-2。
表1-2 齿轮传动类型
外啮合圆柱直齿轮传动 轴轴线互相平运行 动简图 直齿锥齿轮 轴线相交（特例：轴线交角为 ∑90o） 轴侧图 交错轴斜齿轮（∑≠90o） 轴 线 相 错 运动简图 蜗杆传动（∑=90o） 曲线齿锥齿轮 侧图 内啮合传动 齿轮齿条传动 外啮合圆柱斜齿轮传动 2．齿轮传动的特点 齿轮传动的优点：
（1）由于采用合理的齿形曲线，所以齿轮传动能保证两轮瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。
（2）适用的传动功率和圆周速度范围较大。
（3）传动效率高（一般为0.94～0.99，一般圆柱齿轮的传动效率可达98%），使用寿命长。 （4）结构紧凑、体积小。 齿轮传动的缺点：
（1）齿轮的制造、安装精度要求较高，制造成本大。
（2）承受过载和冲击的能力差，低精度齿轮传动时噪声和振动较大。
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（3）当两传动轴之间的距离较大时，若采用齿轮传动结构就会复杂，所以齿轮传动不适宜于距离较大两轴间的运动传递。 （4）没有过载保护作用。
（5）在传递直线运动时，不如液压传动和螺旋传动平稳。 三、齿轮传动的基本要求
齿轮传动类型很多，用途各异，但从传递运动和动力的要求出发，各种齿轮传动都应满足下列两项基本要求：
1．传动平稳
要求齿轮在传动过程中，应始终严格保持瞬时传动比恒定不变，否则主动轮匀速转动而从动轮转速时快时慢，会引起冲击、振动和噪声，影响传动的质量。由于齿轮采用了合理的齿形曲线（通常采用渐开线、摆线和圆弧，其中最常用的是渐开线），于是就保证了瞬时传动比保持不变。这样可保持传动平稳，提高齿轮的工作精度，以适用于高精度及高速传动。
2．承载能力强
要求齿轮要有足够的抵抗破坏能力以传递较大的动力，并且还要有较长的使用寿命及较小的结构尺寸。
要满足上面两个基本要求，就须对轮齿形状、齿轮的材料、齿轮加工、热处理方法、装配质量等诸多方面提出相应的要求。
四、齿轮系的分类与功用
由一对齿轮组成的机构是齿轮传动的最简单形式，但在机械中，为了将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速，或为了获得大的传动比等，常采用一系列互相啮合的齿轮来达到此要求。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。
1．轮系的分类
通常根据轮系运动时齿轮轴线位置是否固定，将轮系分为定轴轮系和周转轮系两种。传动时，所有齿轮轴线的位置都是固定不变的轮系称为定轴轮系。图1-10所示为两级圆柱齿轮减速器中的定轴轮系，图1-11所示为汽车变速箱中的定轴轮系。
（a）轴侧图 （b）运动简图 （a）轴侧图 （b）传动示意图
图1-10 两级圆柱齿轮减速器 图1-11 汽车变速箱
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至少有一个齿轮的轴线可绕另一齿轮的固定轴线转动的轮系称为周转轮系。如图1-12所示，齿轮2的轴线围绕齿轮1的固定轴线转动。
（a）轴侧图 （b）运动简图
图1-12 周转轮系
2．轮系的功用
在实际机械传动中，轮系得到广泛应用，其功用归纳如下： （1）实现相距较远两轴之间的传动
当两轴间的距离a较大时，若仅用一对齿轮来传动则齿轮尺 寸过大，既占空间，又浪费材料，且制造安装都不便。若用轮系
传动，就可克服上述缺点，如图1-13所示。 图1-13 相距较远的两轴间的传动
（2）获得大的传动比
一对齿轮传动受到结构尺寸的限制，传动比不能太大，而利用轮系可以由若干个齿轮传动来获得较大的传动比。
（3）实现变速、换向的传动
当主动轴转速或转向不变时，利用轮系可使从动轴获得多种转速或改换转向。 （4）实现多路传动
实际机械中，有时需要由一个主动轴带动几个从动轴一起转动，这时可采用轮系实现这一要求。
第五节 螺旋传动
一、螺旋传动的工作原理
螺旋传动是利用由带螺纹的零件构成的螺旋副将回转运动转变为直线运动的一种机械传动方式。 螺旋传动主要由螺杆、螺母和机架组成。如图1-14所示为车床大拖板的螺旋传动结构简图，在螺杆外表面和开合螺母内表面均制有螺纹，相互组成螺旋副，当车床的长螺杆转动，借助开合螺母就带动了大拖板作直线移动。
二、螺旋传动的类型和特点 1．螺旋传动的类型
（1）螺旋机构按螺旋副中的摩擦性质，可分为滑动螺旋、滚动螺旋两种类型。
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滑动螺旋的螺杆与螺母直接接触，处于滑动摩擦状态，如图1-14所示。滑动螺旋具有以下特点：螺杆与螺母之间的摩擦大，易磨损，且传动效率低；可设计成自锁特性的传动；结构简单、制造方便。
大拖板
开合螺母
螺杆
（a）外循环 （b）内循环
图1-14 车床的螺杆螺母传动 图1-15 滚动螺旋
若将螺旋副的内、外螺纹改成内、外螺旋状的滚道，并在其间放入滚动体，便是滚动螺旋，如图1-15所示。
滚动体多用滚珠，当螺杆或螺母转动时，滚珠不仅可以沿螺旋槽滚道滚动，将螺杆与螺母分开，形成滚动摩擦，而且在螺母和丝杠之间传递动力和运动。滚珠经中间导向装置可返回滚道中初始位置，形成封闭式的反复循环。循环方式分为外循环和内循环两类，分别如图1-15a、1-15b所示。内循环中螺母的每一圈螺纹装一个反向器，滚珠在同一圈滚道内形成封闭循环回路。内循环滚珠流动性好，摩擦损失较少，传动效率高，径向尺寸小，但反向装置加工精度高。外循环是滚珠在回程时脱离螺杆的滚道，而在螺旋滚道外进行循环。外循环加工方便，但径向尺寸较大。
滚动螺旋由于用滚动摩擦代替了滑动摩擦，所以大大减小了摩擦阻力，改善了螺旋传动条件，启动转矩小，传动平稳、轻便，效率高；不具有自锁特性，可以变直线运动为旋转运动，结构复杂，制造困难。
（2）按使用要求不同，螺旋机构又可分为传动螺旋、传力螺旋和调整螺旋机构三种。
传动螺旋机构主要用于传递运动，常要求其具有较高的传动精度和传动效率。例如机床工作台的传动机构就是利用螺杆的转动，使螺母带动工作台沿机架上的导轨而产生移动。
传力螺旋机构主要用来传递动力，常见的有螺旋千斤顶和螺旋压力机，当以较小的力转动螺杆（或螺母），就能使其产生轴向运动和大的轴向力，完成举起重物或加压于工件的工作。
调整螺旋机构主要用来调整和固定零件的相对位置。这种螺旋机构的螺杆上有两段螺距或旋向不同的螺纹，分别与固定螺母、可动螺母组成双螺旋机构。差动螺旋机构是最常见的调整螺旋机构。
2．螺旋传动的特点
螺旋机构与其它将回转运动转变为直线运动的传动装置（如曲柄滑块机构）相比，具有结构简单，工作连续、平稳、承载能力大、传动精度高、易于自锁等优点，在机械制造中获得了广泛的应用。其缺点是螺纹之间产生较大的相对滑动，因而磨损快，使用寿命短，效率低，近年来由于滚动螺旋机构的应用，使磨损和效率问题得到了很大的改善。
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