传动比对比研究

郭文灿

广东省南方职业学院

摘要：在各类传动过程中，传动比的变化较多，虽然比较简单，但是不容易记忆，往往使人混淆，为了使用方便，本文对各类传动过程中的传动比做一对比研究，汇总出通用切实用的方法。

关键词：传动比、转速、直径、角速度、齿数、扭矩

传动类型

与传动比有关的传动类型有：皮带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动等，广泛地使用在各种机械设备上，像车床、传送带、减速机和汽车发动机上等等，虽然工作方式不尽同，但都是传动力矩与变速，传动比的计算方式也不同，下面将分别进行详细的分析。

1.皮带传动

皮带传动一般是由主动轮、从动轮和传动带等主要件组成，传动特点是传动平稳无噪声、过载时传动带与带轮之间将发生打滑过载保护、结构简单维护方便无需润滑、制造安装精度要求不高和可实现较大中心距的传动。如下图1所示：1为主动轮，2为从动轮，3为皮带，n1为主动轮1绕圆心O1旋转的转速，称为n主（说明注脚采用汉子，以方便记忆，下同），n2为从动轮2绕圆心O2旋转的转速n从，带是挠性件，张紧在两轮上。皮带的类型较多，如图2所示，有平皮带、圆形带、V型带、多携带、同步带等等，下图2所示，如但传动比的计算方法是一样的。

平皮带 V型带 多携带 圆形带 同步带

图1 皮带传动示意图 图2 皮带类型示意图

皮带的类型较多，但传动比的计算方法是一样的。

当工作时，皮带将主动轮1的运动和动力传递给从动轮2，皮带上任何一点的线速度一致的，与两个带轮的关系为：n主d主=n从 d从，由此推出：

n主/ n从 = d从/d主 (式1） 式中d主为主动轮直径 d从从动轮直径 ，单位：mm

式中n主为主动轮转速 n从从动轮转速 ，单位：r/min

当工作时，按照转速与转过的角度由此推出：

n主/ n从 = ω主 /ω从 (式2） 式中ω主为主动轮1的角速度、 ω从为从动轮2轮的角速度，单位：度/秒

皮带工作时的力学性能如图3 皮带传动受力所示，工作状态时轮1和轮2的有效拉力F1大小相等方向相反,则主动轮的转矩为M主=F1*0.5d主,从动轮的转矩M从=F1*0.5d从，则：

M主/M从=(F1*0.5d主)/(F1*0.5d从)=d主/d从 (式3）

图3 皮带传动受力

将按照传动比公式 i= n主/ n从，将 （式1）、（式2）和（式3）合并后得到：

i= n主/ n从 = ω主 /ω从 = M主/M从 = d从/d主 (式4）

皮带的类型较多，但传动比的计算方法是一样的，此式适应于种类型的皮带传动的传动比计算。

2. 齿轮传动

齿轮传动用于传递任意两轴间的运动和动力，是现代机械中应用最广的一种机械传动，其特点是能保证恒定的传动比、传动动力大，效率高、寿命长，工作平稳，可靠性高、能传递任意夹角两轴间的运动、结构紧凑等等，按传动类型分为平面齿轮传动和空间传动。按齿形常见的有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿齿轮运动和锥齿轮。详见图3齿轮与传动类型

图3齿轮与传动类型

各种齿轮传动的共同特点都是齿形与齿形接触，基本参数有模数m、齿数Z、标准压力角α，配对齿轮的模数m和标准压力角α必须应该大小相等也就是说是恒定的，齿数Z可以相等也可以不相等，当需要变速时齿数是不相等的，此时就应有一定的传动比i。

根据齿轮传动时，两轮在过啮合点K的公法线上的分速度必须相等的原理，前式（3）同样适用于齿轮传动。

按照齿轮直径计算公式d=mz,得出

i= Z从 / Z主 (式4） 式中：主动轮的齿数为Z主、从动轮的齿数为Z从

齿轮传动比的计算适用于各种形式的齿轮

2. 链传动

如图4链传动所示，链传动的主要零件是主动链轮、传动链轮和链条，链轮像是简单的齿轮，有一定量的齿数，链条将两个轮子链为一体成链轮结构，既有齿轮传动的特点，也有皮带传动的特点，根据链条上线速度一致的原理，传动比的计算，式（3）和式（4）同样适用，此处不再单独论述。

图4链传动

2. 蜗杆蜗轮传动

如图5蜗杆蜗轮传动所示，蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成，用于传递空间两交叉轴之间的运动和动力。通常交错角为90°，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，蜗杆转动带动蜗轮，其主要特点---单级传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声和振动小、适当选取蜗杆传动参数，可以实现反行程自锁等。蜗杆传动主要适用于传动比较大，结构要求紧凑的场合，或用于需要传动具有自锁性能的场合。

图5蜗杆蜗轮传动

由于传动比大，蜗杆就不能做成齿轮那样有一定数量的齿数，所以传动比的计算与皮带传动、齿轮传动和链传动不同。蜗杆是以头数记，头数系列是1、2、4、6，看起来就像螺杆一样。蜗轮以齿数记。传动比：

i=Z蜗轮/Z蜗杆头数 （式5） 式中Z蜗轮为蜗轮齿数， Z蜗杆头数 为蜗杆头数

2. 总结

从以上可以看到，传动比的计算有着共同点，将（式3）、（式4）和（式5）合并汇总，则：

i= n主/ n从 = ω主 /ω从 = d从/d主=M从/M主 = Z从 / Z主 =Z蜗轮/Z蜗杆头数 （式6）

2. 歇后语

本文对通用的一般的机械传动做了科学的对比研究，推导出了综合计算式，方便、易记、实用，适合于一般机械传动的传动比计算，具有很高的实用性，特别是对于在校学习的学生，可以达到事半功倍的效果，终生受益。

参考书

孙建东. 机械设计基础. 北京：清华大学， 2007

刘跃南. 机械基础. 北京： 高等教育出版社， 2005

歇后语：

参考文献：李靖宇.机械设计基础.大连理工大学出版社，2010版