第一節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)
作用：傳遞動(dòng)力、改變運(yùn)動(dòng)速度和方向、改變運(yùn)動(dòng)形式。
【例題·單選題】（2008年）機(jī)械傳動(dòng)不能起到（?。┑淖饔谩?BR> A.傳遞動(dòng)力
B.改變運(yùn)動(dòng)速度
C.改變運(yùn)動(dòng)形式
D.提高機(jī)械效率
『正確答案』D
『答案解析』機(jī)械傳動(dòng)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：傳遞動(dòng)力；改變運(yùn)動(dòng)速度和方向；改變運(yùn)動(dòng)形式，所以本題的答案為D。
一、機(jī)械傳動(dòng)功率和機(jī)械效率
（一）功和功率
功：功的大小等于力和物體沿作用力方向移動(dòng)距離的乘積（ ）。
當(dāng)力方向與物體移動(dòng)的方向一致時(shí)：
當(dāng)力的方向與物體移動(dòng)的方向不一致時(shí)，設(shè)其夾角為 ，有：
功率：功率是指力在單位時(shí)間所作的功（ ）
當(dāng)力方向與物體移動(dòng)的方向一致時(shí)， ，即：
功率的單位是瓦（1W＝1N·m/s），工程上常用用千瓦（kW）表示。1kW＝1kN·m/s
轉(zhuǎn)矩：作用在旋轉(zhuǎn)物體上的力矩。（力矩是在力的作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)或者轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。）
對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，設(shè)作用在輪緣上的力為F（N），而輪緣半徑為R（m），
【注意】在上面的公式中，功率的單位是千瓦，轉(zhuǎn)速的單位是每分鐘多少轉(zhuǎn)，即r/min，這樣計(jì)算所得到的轉(zhuǎn)矩的單位就是牛米（N·m）。
【例題·計(jì)算題】電動(dòng)機(jī)功率 ，轉(zhuǎn)速為 ，求輸出的轉(zhuǎn)矩。
『正確答案』
解：由 可求得輸出的轉(zhuǎn)矩：
（二）機(jī)械效率
1.定義：輸出功率與輸入功率之比，即：
【注意】機(jī)械效率恒小于1，即小于100%。
2.常見機(jī)構(gòu)和軸承的機(jī)械效率大致數(shù)值范圍：
一對(duì)齒輪傳動(dòng) 0.94 ～ 0.99
平型膠帶傳動(dòng) 0.92 ～ 0.98 （包括軸承損失）
三角帶傳動(dòng) 0.90 ～ 0.94 （包括軸承損失）
一對(duì)滑動(dòng)軸承 0.94 ～ 0.98
一對(duì)滾動(dòng)軸承 0.99
滑動(dòng)絲杠 0.30 ～ 0.60
【例題·單選題】（2008年）下列關(guān)于機(jī)械傳動(dòng)功率、效率的說法中，錯(cuò)誤的是（ ）。
A.功率等于力與物體移動(dòng)距離的乘積
B.機(jī)器功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比
C.輸入功率一定時(shí)，機(jī)械效率與輸出功率成正比
D.機(jī)械效率恒小于1
『正確答案』A
『答案解析』功率是力在單位時(shí)間內(nèi)所做到功，功的大小等于力和物體沿作用力方向移動(dòng)距離的乘積，所以選項(xiàng)A不正確；根據(jù) 可知，當(dāng)功率P一定的時(shí)候，轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)矩越小，反之亦然，即兩者呈反比關(guān)系，所以選項(xiàng)B正確；機(jī)械效率 ，當(dāng)輸入功率一定時(shí)，機(jī)械效率與輸出功率是呈正比的，所以選項(xiàng)C正確；由于在輸出的功率恒小于輸入的功率，所以機(jī)械效率恒小于1，選項(xiàng)D正確。
二、機(jī)器上常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)關(guān)系
（一）螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。
主要是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。
螺紋分類
按牙形剖面形狀
三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋
按螺旋線的方向
右旋和左旋螺紋
按螺旋線的數(shù)目
單線、雙線、三線和多線螺紋
螺距：相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的距離，用p表示。
導(dǎo)程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離，用s表示。
螺距和導(dǎo)程之間的關(guān)系是： （其中 是螺紋的線數(shù)）。
2.傳動(dòng)速度
軸線運(yùn)動(dòng)的線速度 v與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速 n 之間的關(guān)系是：
螺旋傳動(dòng)中，軸向位移 L 與轉(zhuǎn)速 n以及時(shí)間t之間的關(guān)系為：
【例2-2】已知，如下圖的螺母位移溜板機(jī)構(gòu)中，其螺紋的導(dǎo)程s＝4mm，螺桿的轉(zhuǎn)速n＝50r/min。
試求螺母每分鐘帶動(dòng)溜板的位移量。
『正確答案』
L＝nst
＝50×4×1
＝200（mm）
【拓展】如果告訴的是螺距為4mm，螺紋的線數(shù)為3，其他條件不變，那么螺母每分鐘帶動(dòng)溜板的位移量L＝nkpt＝50×3×4×1＝600（mm）。
3.螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
②降速比大，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)和降速傳動(dòng)；
③省力，如千斤頂；
④在一定條件下實(shí)現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S線方向的直線運(yùn)動(dòng)，而不能相反，即無論軸線方向的力多大，都不能產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，當(dāng)然也不可能實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)；
⑤工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。
缺點(diǎn)：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。
4.滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。
滾珠在回路過程中離開螺旋表面的就叫外循環(huán)；滾珠在整個(gè)循環(huán)過程中始終不脫離螺旋表面的叫內(nèi)循環(huán)。
滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)
①機(jī)械效率高（0.90～0.95）；
②摩擦小，能長(zhǎng)時(shí)間保持精度，使用壽命長(zhǎng)；
③啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏磨損?。?BR> ④給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動(dòng)精度和軸向剛度；
⑤不能逆向自鎖；
⑥制造工藝復(fù)雜，成本較高。
【例題·多選題】（2007年）與普通螺旋傳動(dòng)相比，滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)有（?。?BR> A.傳動(dòng)效率高
B.降速比大
C.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向剛度大
D.磨擦阻力小
E.傳動(dòng)具有可逆性
『正確答案』ADE
『答案解析』滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：①機(jī)械效率高（0.90～0.95）；②摩擦力大小幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏磨損?。虎劢o予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動(dòng)精度和軸向剛度；④不能逆向自鎖；⑤制造工藝復(fù)雜，成本較高。
【例題·單選題】（2009年）滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，反向器的作用是（?。?。
A.消除螺桿與螺母螺紋間的間隙
B.防止逆向傳動(dòng)
C.實(shí)現(xiàn)螺母正反運(yùn)動(dòng)
D.使?jié)L珠可以循環(huán)
『正確答案』D
『答案解析』反向器的作用是讓滾珠在螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中返回，形成封閉的循環(huán)。
【例題·多選題】（2009年）用滾珠螺旋傳動(dòng)代替普通螺旋傳動(dòng)可以（ ）。
A.提高傳動(dòng)效率
B.降低生產(chǎn)成本
C.提高使用壽命
D.加強(qiáng)反向自鎖能力
E.提高傳動(dòng)精度
考試用書
『正確答案』ACE
『答案解析』滾珠螺旋機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)自鎖，傳動(dòng)具有可逆性；其制造工藝復(fù)雜，成本較高。所以選項(xiàng)BD不正確。
作用：傳遞動(dòng)力、改變運(yùn)動(dòng)速度和方向、改變運(yùn)動(dòng)形式。
【例題·單選題】（2008年）機(jī)械傳動(dòng)不能起到（?。┑淖饔谩?BR> A.傳遞動(dòng)力
B.改變運(yùn)動(dòng)速度
C.改變運(yùn)動(dòng)形式
D.提高機(jī)械效率
『正確答案』D
『答案解析』機(jī)械傳動(dòng)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：傳遞動(dòng)力；改變運(yùn)動(dòng)速度和方向；改變運(yùn)動(dòng)形式，所以本題的答案為D。
一、機(jī)械傳動(dòng)功率和機(jī)械效率
（一）功和功率
功：功的大小等于力和物體沿作用力方向移動(dòng)距離的乘積（ ）。
當(dāng)力方向與物體移動(dòng)的方向一致時(shí)：
當(dāng)力的方向與物體移動(dòng)的方向不一致時(shí)，設(shè)其夾角為 ，有：
功率：功率是指力在單位時(shí)間所作的功（ ）
當(dāng)力方向與物體移動(dòng)的方向一致時(shí)， ，即：
功率的單位是瓦（1W＝1N·m/s），工程上常用用千瓦（kW）表示。1kW＝1kN·m/s
轉(zhuǎn)矩：作用在旋轉(zhuǎn)物體上的力矩。（力矩是在力的作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)或者轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。）
對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，設(shè)作用在輪緣上的力為F（N），而輪緣半徑為R（m），
【注意】在上面的公式中，功率的單位是千瓦，轉(zhuǎn)速的單位是每分鐘多少轉(zhuǎn)，即r/min，這樣計(jì)算所得到的轉(zhuǎn)矩的單位就是牛米（N·m）。
【例題·計(jì)算題】電動(dòng)機(jī)功率 ，轉(zhuǎn)速為 ，求輸出的轉(zhuǎn)矩。
『正確答案』
解：由 可求得輸出的轉(zhuǎn)矩：
（二）機(jī)械效率
1.定義：輸出功率與輸入功率之比，即：
【注意】機(jī)械效率恒小于1，即小于100%。
2.常見機(jī)構(gòu)和軸承的機(jī)械效率大致數(shù)值范圍：
一對(duì)齒輪傳動(dòng) 0.94 ～ 0.99
平型膠帶傳動(dòng) 0.92 ～ 0.98 （包括軸承損失）
三角帶傳動(dòng) 0.90 ～ 0.94 （包括軸承損失）
一對(duì)滑動(dòng)軸承 0.94 ～ 0.98
一對(duì)滾動(dòng)軸承 0.99
滑動(dòng)絲杠 0.30 ～ 0.60
【例題·單選題】（2008年）下列關(guān)于機(jī)械傳動(dòng)功率、效率的說法中，錯(cuò)誤的是（ ）。
A.功率等于力與物體移動(dòng)距離的乘積
B.機(jī)器功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比
C.輸入功率一定時(shí)，機(jī)械效率與輸出功率成正比
D.機(jī)械效率恒小于1
『正確答案』A
『答案解析』功率是力在單位時(shí)間內(nèi)所做到功，功的大小等于力和物體沿作用力方向移動(dòng)距離的乘積，所以選項(xiàng)A不正確；根據(jù) 可知，當(dāng)功率P一定的時(shí)候，轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)矩越小，反之亦然，即兩者呈反比關(guān)系，所以選項(xiàng)B正確；機(jī)械效率 ，當(dāng)輸入功率一定時(shí)，機(jī)械效率與輸出功率是呈正比的，所以選項(xiàng)C正確；由于在輸出的功率恒小于輸入的功率，所以機(jī)械效率恒小于1，選項(xiàng)D正確。
二、機(jī)器上常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)關(guān)系
（一）螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。
主要是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。
螺紋分類
按牙形剖面形狀
三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋
按螺旋線的方向
右旋和左旋螺紋
按螺旋線的數(shù)目
單線、雙線、三線和多線螺紋
螺距：相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的距離，用p表示。
導(dǎo)程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離，用s表示。
螺距和導(dǎo)程之間的關(guān)系是： （其中 是螺紋的線數(shù)）。
2.傳動(dòng)速度
軸線運(yùn)動(dòng)的線速度 v與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速 n 之間的關(guān)系是：
螺旋傳動(dòng)中，軸向位移 L 與轉(zhuǎn)速 n以及時(shí)間t之間的關(guān)系為：
【例2-2】已知，如下圖的螺母位移溜板機(jī)構(gòu)中，其螺紋的導(dǎo)程s＝4mm，螺桿的轉(zhuǎn)速n＝50r/min。
試求螺母每分鐘帶動(dòng)溜板的位移量。
『正確答案』
L＝nst
＝50×4×1
＝200（mm）
【拓展】如果告訴的是螺距為4mm，螺紋的線數(shù)為3，其他條件不變，那么螺母每分鐘帶動(dòng)溜板的位移量L＝nkpt＝50×3×4×1＝600（mm）。
3.螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
②降速比大，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)和降速傳動(dòng)；
③省力，如千斤頂；
④在一定條件下實(shí)現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S線方向的直線運(yùn)動(dòng)，而不能相反，即無論軸線方向的力多大，都不能產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，當(dāng)然也不可能實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)；
⑤工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。
缺點(diǎn)：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。
4.滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。
滾珠在回路過程中離開螺旋表面的就叫外循環(huán)；滾珠在整個(gè)循環(huán)過程中始終不脫離螺旋表面的叫內(nèi)循環(huán)。
滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)
①機(jī)械效率高（0.90～0.95）；
②摩擦小，能長(zhǎng)時(shí)間保持精度，使用壽命長(zhǎng)；
③啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏磨損?。?BR> ④給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動(dòng)精度和軸向剛度；
⑤不能逆向自鎖；
⑥制造工藝復(fù)雜，成本較高。
【例題·多選題】（2007年）與普通螺旋傳動(dòng)相比，滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)有（?。?BR> A.傳動(dòng)效率高
B.降速比大
C.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向剛度大
D.磨擦阻力小
E.傳動(dòng)具有可逆性
『正確答案』ADE
『答案解析』滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：①機(jī)械效率高（0.90～0.95）；②摩擦力大小幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏磨損?。虎劢o予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動(dòng)精度和軸向剛度；④不能逆向自鎖；⑤制造工藝復(fù)雜，成本較高。
【例題·單選題】（2009年）滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，反向器的作用是（?。?。
A.消除螺桿與螺母螺紋間的間隙
B.防止逆向傳動(dòng)
C.實(shí)現(xiàn)螺母正反運(yùn)動(dòng)
D.使?jié)L珠可以循環(huán)
『正確答案』D
『答案解析』反向器的作用是讓滾珠在螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中返回，形成封閉的循環(huán)。
【例題·多選題】（2009年）用滾珠螺旋傳動(dòng)代替普通螺旋傳動(dòng)可以（ ）。
A.提高傳動(dòng)效率
B.降低生產(chǎn)成本
C.提高使用壽命
D.加強(qiáng)反向自鎖能力
E.提高傳動(dòng)精度
考試用書
『正確答案』ACE
『答案解析』滾珠螺旋機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)自鎖，傳動(dòng)具有可逆性；其制造工藝復(fù)雜，成本較高。所以選項(xiàng)BD不正確。