機(jī)械傳動技術(shù)問題探究

摘 要：傳動機(jī)構(gòu)是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分。作為機(jī)械加工制造業(yè)長期關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域，機(jī)械傳動技術(shù)始終處于發(fā)展變化之中。當(dāng)前關(guān)于機(jī)械傳動技術(shù)的研究主要集中于兩個方面，一是新型傳動機(jī)構(gòu)形式的發(fā)明，二是對已有傳動機(jī)構(gòu)形式的改進(jìn)、增強(qiáng)和完善。文章圍繞機(jī)械傳動技術(shù)有關(guān)問題進(jìn)行探討，分別介紹了蝸輪蝸桿傳動技術(shù)和磁力傳動技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：機(jī)械傳動；蝸輪蝸桿；非接觸傳動

引言

機(jī)械設(shè)備的大規(guī)模使用是現(xiàn)代社會的重要特征之一，時至今日，機(jī)械設(shè)備已經(jīng)發(fā)展出成千上萬的種類。但無論什么機(jī)械設(shè)備，從功能來說，其結(jié)構(gòu)都可以分為三個部分，既提供動力的原動機(jī)，傳遞動力的傳動機(jī)構(gòu)以及負(fù)責(zé)具體執(zhí)行環(huán)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。相對于形式較為單一的原動機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)隨著具體功能的變化，其形式也各種各樣，而將特性差異顯著的原動機(jī)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)聯(lián)系到一起，使之構(gòu)成一個有機(jī)整體，發(fā)揮機(jī)械設(shè)備應(yīng)有效用的就是傳動機(jī)構(gòu)。傳動機(jī)構(gòu)同時對應(yīng)原動機(jī)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)，將原動機(jī)提供的動力轉(zhuǎn)換為適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式，并傳遞給執(zhí)行結(jié)構(gòu)，從而推動執(zhí)行結(jié)構(gòu)正常工作。無論形式如何，只要機(jī)械設(shè)備中存在運(yùn)動，就有傳動機(jī)構(gòu)的存在?；趥鲃訖C(jī)構(gòu)的重要意義，機(jī)械傳動技術(shù)一直是機(jī)械加工領(lǐng)域的重要內(nèi)容。傳動技術(shù)的革新與發(fā)展，是機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展的不絕動力。機(jī)械設(shè)備的進(jìn)步，離不開傳動技術(shù)的改進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械傳動技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形式已經(jīng)從傳動的以齒輪傳動技術(shù)為代表的接觸式傳動發(fā)展到非接觸式傳動與接觸式傳動并存的階段?，F(xiàn)代社會，以電磁軸承、電磁傳動為代表的非接觸式傳動成為了機(jī)械設(shè)備傳動方式的重要發(fā)展方向。新型傳動技術(shù)的出現(xiàn)，極大地拓寬了傳動技術(shù)的應(yīng)用范圍，推動了機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步。隨著研究的逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)備傳動技術(shù)的研究方向主要有兩個方向，一是傳動機(jī)構(gòu)形式的拓展，也就是增添更多的新型傳動機(jī)構(gòu)，二是已有傳動形式的優(yōu)化與提高。由于新型傳動機(jī)構(gòu)形式的發(fā)明周期長，成本高，從可行性上看，對已有傳動結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化，提高其工作效率，使之適應(yīng)更加廣泛更加易行，也更容易產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。在改進(jìn)已有傳動機(jī)構(gòu)工作方面，一是要在控制傳動機(jī)構(gòu)生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，注意增強(qiáng)其承載能力和傳動效率。二是要擴(kuò)大傳動機(jī)構(gòu)的適應(yīng)范圍，尤其要提高在復(fù)雜、嚴(yán)苛環(huán)境下的適用性能，例如在空間限制較大的狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳動，或者是在高溫、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中進(jìn)行傳動，一般這種情況下非接觸式傳動應(yīng)用較好。下面，作者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對接觸式傳動技術(shù)中的重要種類——蝸輪蝸桿傳動與非接觸式傳動技術(shù)——電磁傳動相關(guān)研究工作進(jìn)行探討，希望可以讓大家對機(jī)械傳動技術(shù)有所了解和把握，便于更好的開展日常工作。

1 蝸輪蝸桿傳動

在傳統(tǒng)傳動方式中，蝸輪蝸桿傳動占據(jù)著很大比例。憑借著高傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、低噪音等優(yōu)點(diǎn)，蝸輪蝸桿傳動技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個生產(chǎn)領(lǐng)域，但隨著社會發(fā)展，生產(chǎn)要求的提高，蝸輪蝸桿傳動效率低、生命周期短和高昂的成本使其越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。關(guān)于蝸輪蝸桿傳動的研究正在積極推進(jìn)中，其研究方向主要有蝸輪材料和蝸輪蝸桿加工工藝的改進(jìn)與完善。

1.1 關(guān)于蝸輪材料的研究分析

蝸輪是蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件。蝸輪材料性能與蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的工作狀況密切相關(guān)。當(dāng)前，蝸輪蝸桿傳動受到限制的領(lǐng)域，很大一方面原因是蝸輪材質(zhì)達(dá)不到使用環(huán)境的要求。國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)就蝸輪材質(zhì)進(jìn)行了很長一段時間的研究，并取得了較為顯著的進(jìn)展。改進(jìn)后的材料，能夠顯著降低蝸輪蝸桿接觸面間的摩擦力，控制齒面工作溫度，避免齒面膠合現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高承載能力和效率。有研究表面，材料中通過加入石英和石墨，可以是材料產(chǎn)自潤滑性，延長蝸輪石英壽命，降低成本。

工程塑料也是當(dāng)前蝸輪材質(zhì)的重要發(fā)展方向。以聚酰亞胺為代表的部分高性能工程塑料可以大幅提高蝸輪材質(zhì)的機(jī)械性能和耐磨性能。但這些工程塑料生產(chǎn)成本高，加工難度大，限制了其在傳動機(jī)構(gòu)方面的應(yīng)用。目前常用的工程塑料改性方法是將多種材料混合制成復(fù)合材料，以之加工制成的蝸輪具有很強(qiáng)的機(jī)械性能、耐摩擦及耐高溫性能。

1.2 關(guān)于蝸輪蝸桿加工工藝的研究分析

作為傳動部件，蝸輪蝸桿長期處于運(yùn)動狀態(tài)下，零部件磨損速度較快，必須經(jīng)常更換配件，才能保障工作狀態(tài)正常。同時，蝸輪蝸桿有漸開線、阿基米德螺旋線等多種齒面齒形，彼此間加工工藝差異很大。如何改進(jìn)蝸輪蝸桿加工工藝，使其滿足使用要求的同時提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益就成為研究的重點(diǎn)。隨著研究工作的不斷深入，蝸輪蝸桿加工工藝的研究主要集中于加工效率和加工精度的提高兩個方面。以前使用傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)行蝸輪、蝸桿的加工，受技術(shù)條件所限，許多產(chǎn)品設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率較低，引入數(shù)控機(jī)床加工蝸輪蝸桿后，加工能力大幅增強(qiáng)，許多高性能蝸輪蝸桿得以成為現(xiàn)實(shí)。

2 非接觸傳動

非接觸傳動又稱之為磁力傳動，其以電磁場為介質(zhì)進(jìn)行動力傳遞。相較于傳統(tǒng)的接觸式傳動方式，非接觸傳動機(jī)構(gòu)不依靠表面接觸，傳動部件損耗低，使用時限較長。

2.1 磁力傳動技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢分析

一是傳動機(jī)構(gòu)以磁場為出傳動媒介，元器件沒有直接接觸，故而不會產(chǎn)生摩擦損耗，由于不需要潤滑，所以日常維護(hù)成本較低，使用壽命較長。二是和傳統(tǒng)傳動方式有噪音產(chǎn)生不同，磁力傳動不會產(chǎn)生噪音，表面加工精度標(biāo)準(zhǔn)較低。三是具有較高的傳動效率。這是因?yàn)?，傳動接觸式傳動中一部分能量在傳動中以克服摩擦阻力的形式消耗掉了，磁力傳動沒有這方面的消耗，所以傳動效率更高。

2.2 磁力傳動的缺陷和不足

磁力傳動雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但同時也有許多不足。由于磁力傳動以電磁場為動力傳動介質(zhì)，一旦磁場受到外界因素的干擾而發(fā)生變化，就會影響傳動機(jī)制的運(yùn)作。二是在系統(tǒng)啟動過程中，主動磁轉(zhuǎn)子與從動磁轉(zhuǎn)子間存在磁轉(zhuǎn)角差，并且該轉(zhuǎn)角差并不恒定，而是隨時間變化。三是系統(tǒng)啟動中傳動動作有滯后現(xiàn)象，對于工作精度較高的環(huán)境不適用。

3 結(jié)束語

人類社會的發(fā)展伴隨著人類對自然世界的探索與實(shí)踐。隨著生產(chǎn)水平的不斷提高，生產(chǎn)領(lǐng)域的擴(kuò)大，生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)要求也日益復(fù)雜化。傳動機(jī)構(gòu)作為機(jī)械設(shè)備的基本組成元素，必須要適應(yīng)這種發(fā)展變化。除了上面提及的傳動機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器、離合器、滾珠絲杠等其他傳動結(jié)構(gòu)，都可以從加工材料和生產(chǎn)工藝兩方面加以改進(jìn)。面對太空、深海應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，在極端苛刻復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用，具有極高的機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕的傳動機(jī)構(gòu)元件的開發(fā)正成為當(dāng)前機(jī)械傳動技術(shù)研究的重點(diǎn)科目。

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