機械傳動技術問題探究

摘 要：傳動機構是機械設備的重要組成部分。作為機械加工制造業長期關注的重點領域，機械傳動技術始終處于發展變化之中。當前關于機械傳動技術的研究主要集中于兩個方面，一是新型傳動機構形式的發明，二是對已有傳動機構形式的改進、增強和完善。文章圍繞機械傳動技術有關問題進行探討，分別介紹了蝸輪蝸桿傳動技術和磁力傳動技術的研究現狀。

關鍵詞：機械傳動；蝸輪蝸桿；非接觸傳動

引言

機械設備的大規模使用是現代社會的重要特征之一，時至今日，機械設備已經發展出成千上萬的種類。但無論什么機械設備，從功能來說，其結構都可以分為三個部分，既提供動力的原動機，傳遞動力的傳動機構以及負責具體執行環節的執行機構。相對于形式較為單一的原動機，執行機構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和執行結構聯系到一起，使之構成一個有機整體，發揮機械設備應有效用的就是傳動機構。傳動機構同時對應原動機和執行結構，將原動機提供的動力轉換為適應執行機構的形式，并傳遞給執行結構，從而推動執行結構正常工作。無論形式如何，只要機械設備中存在運動，就有傳動機構的存在。基于傳動機構的重要意義，機械傳動技術一直是機械加工領域的重要內容。傳動技術的革新與發展，是機械設備領域發展的不絕動力。機械設備的進步，離不開傳動技術的改進。隨著科學技術的不斷進步，機械傳動技術的實現形式已經從傳動的以齒輪傳動技術為代表的接觸式傳動發展到非接觸式傳動與接觸式傳動并存的階段。現代社會，以電磁軸承、電磁傳動為代表的非接觸式傳動成為了機械設備傳動方式的重要發展方向。新型傳動技術的出現，極大地拓寬了傳動技術的應用范圍，推動了機械設備的發展與進步。隨著研究的逐步深入，人們發現，機械設備傳動技術的研究方向主要有兩個方向，一是傳動機構形式的拓展，也就是增添更多的新型傳動機構，二是已有傳動形式的優化與提高。由于新型傳動機構形式的發明周期長，成本高，從可行性上看，對已有傳動結構的改進和優化，提高其工作效率，使之適應更加廣泛更加易行，也更容易產生經濟效益。在改進已有傳動機構工作方面，一是要在控制傳動機構生產成本的基礎上，注意增強其承載能力和傳動效率。二是要擴大傳動機構的適應范圍，尤其要提高在復雜、嚴苛環境下的適用性能，例如在空間限制較大的狹小空間內實現傳動，或者是在高溫、強腐蝕性介質中進行傳動，一般這種情況下非接觸式傳動應用較好。下面，作者結合多年實踐經驗，對接觸式傳動技術中的重要種類——蝸輪蝸桿傳動與非接觸式傳動技術——電磁傳動相關研究工作進行探討，希望可以讓大家對機械傳動技術有所了解和把握，便于更好的開展日常工作。

1 蝸輪蝸桿傳動

在傳統傳動方式中，蝸輪蝸桿傳動占據著很大比例。憑借著高傳動比，結構緊湊、工作穩定、低噪音等優點，蝸輪蝸桿傳動技術廣泛應用在各個生產領域，但隨著社會發展，生產要求的提高，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現代化生產的需求。關于蝸輪蝸桿傳動的研究正在積極推進中，其研究方向主要有蝸輪材料和蝸輪蝸桿加工工藝的改進與完善。

1.1 關于蝸輪材料的研究分析

蝸輪是蝸輪蝸桿傳動機構的關鍵部件。蝸輪材料性能與蝸輪蝸桿傳動機構的工作狀況密切相關。當前，蝸輪蝸桿傳動受到限制的領域，很大一方面原因是蝸輪材質達不到使用環境的要求。國內外的研究機構已經就蝸輪材質進行了很長一段時間的研究，并取得了較為顯著的進展。改進后的材料，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，避免齒面膠合現象的發生，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，可以是材料產自潤滑性，延長蝸輪石英壽命，降低成本。

工程塑料也是當前蝸輪材質的重要發展方向。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的機械性能和耐磨性能。但這些工程塑料生產成本高，加工難度大，限制了其在傳動機構方面的應用。目前常用的工程塑料改性方法是將多種材料混合制成復合材料，以之加工制成的蝸輪具有很強的機械性能、耐摩擦及耐高溫性能。

1.2 關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動狀態下，零部件磨損速度較快，必須經常更換配件，才能保障工作狀態正常。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。如何改進蝸輪蝸桿加工工藝，使其滿足使用要求的同時提高經濟效益和社會效益就成為研究的重點。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。以前使用傳統機床進行蝸輪、蝸桿的加工，受技術條件所限，許多產品設計無法實現，生產效率較低，引入數控機床加工蝸輪蝸桿后，加工能力大幅增強，許多高性能蝸輪蝸桿得以成為現實。

2 非接觸傳動

非接觸傳動又稱之為磁力傳動，其以電磁場為介質進行動力傳遞。相較于傳統的接觸式傳動方式，非接觸傳動機構不依靠表面接觸，傳動部件損耗低，使用時限較長。

2.1 磁力傳動技術的技術優勢分析

一是傳動機構以磁場為出傳動媒介，元器件沒有直接接觸，故而不會產生摩擦損耗，由于不需要潤滑，所以日常維護成本較低，使用壽命較長。二是和傳統傳動方式有噪音產生不同，磁力傳動不會產生噪音，表面加工精度標準較低。三是具有較高的傳動效率。這是因為，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點，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，一旦磁場受到外界因素的干擾而發生變化，就會影響傳動機制的運作。二是在系統啟動過程中，主動磁轉子與從動磁轉子間存在磁轉角差，并且該轉角差并不恒定，而是隨時間變化。三是系統啟動中傳動動作有滯后現象，對于工作精度較高的環境不適用。

3 結束語

人類社會的發展伴隨著人類對自然世界的探索與實踐。隨著生產水平的不斷提高，生產領域的擴大，生產環境和生產要求也日益復雜化。傳動機構作為機械設備的基本組成元素，必須要適應這種發展變化。除了上面提及的傳動機構，聯軸器、離合器、滾珠絲杠等其他傳動結構，都可以從加工材料和生產工藝兩方面加以改進。面對太空、深海應用領域的出現，在極端苛刻復雜環境下應用，具有極高的機械強度、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕的傳動機構元件的開發正成為當前機械傳動技術研究的重點科目。

參考文獻

[1]趙延嶺，楊文凱.蝸輪傳動優缺點及研究方向[J].一重技術，2006（4）：19-20.

[2]趙錚.新型漸開線錐蝸桿傳動原理及其研究[D].吉林大學，2009.

[3]李福偉.永磁齒輪的研究及其在磁性聯軸器上的應用[J].機電一體化，2008（7）：59-61.