第一節(jié) 機械傳動
作用：傳遞動力、改變運動速度和方向、改變運動形式。
【例題·單選題】（2008年）機械傳動不能起到（ ）的作用。
A.傳遞動力
B.改變運動速度
C.改變運動形式
D.提高機械效率
『正確答案』D
『答案解析』機械傳動的作用主要體現(xiàn)在三個方面：傳遞動力；改變運動速度和方向；改變運動形式，所以本題的答案為D。
一、機械傳動功率和機械效率
（一）功和功率
功：功的大小等于力和物體沿作用力方向移動距離的乘積（ ）。
當(dāng)力方向與物體移動的方向一致時：
當(dāng)力的方向與物體移動的方向不一致時，設(shè)其夾角為 ，有：
功率：功率是指力在單位時間所作的功（ ）
當(dāng)力方向與物體移動的方向一致時， ，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)動趨勢或者轉(zhuǎn)動效應(yīng)。）
對于轉(zhuǎn)動的物體，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，這樣計算所得到的轉(zhuǎn)矩的單位就是牛米（N·m）。
【例題·計算題】電動機功率 ，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）機械效率
1.定義：輸出功率與輸入功率之比，即：
【注意】機械效率恒小于1，即小于100%。
2.常見機構(gòu)和軸承的機械效率大致數(shù)值范圍：
一對齒輪傳動 0.94 ～ 0.99
平型膠帶傳動 0.92 ～ 0.98 （包括軸承損失）
三角帶傳動 0.90 ～ 0.94 （包括軸承損失）
一對滑動軸承 0.94 ～ 0.98
一對滾動軸承 0.99
滑動絲杠 0.30 ～ 0.60
【例題·單選題】（2008年）下列關(guān)于機械傳動功率、效率的說法中，錯誤的是（?。?。
A.功率等于力與物體移動距離的乘積
B.機器功率一定時，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比
C.輸入功率一定時，機械效率與輸出功率成正比
D.機械效率恒小于1
『正確答案』A
『答案解析』功率是力在單位時間內(nèi)所做到功，功的大小等于力和物體沿作用力方向移動距離的乘積，所以選項A不正確；根據(jù) 可知，當(dāng)功率P一定的時候，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B正確；機械效率 ，當(dāng)輸入功率一定時，機械效率與輸出功率是呈正比的，所以選項C正確；由于在輸出的功率恒小于輸入的功率，所以機械效率恒小于1，選項D正確。
二、機器上常用的傳動機構(gòu)及其傳動關(guān)系
（一）螺旋傳動機構(gòu)
螺旋傳動機構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運動和動力的裝置。
主要是將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。
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應(yīng)兩點的距離，用p表示。
導(dǎo)程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對應(yīng)兩點的軸向距離，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.傳動速度
軸線運動的線速度 v與回轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)速 n 之間的關(guān)系是：
螺旋傳動中，軸向位移 L 與轉(zhuǎn)速 n以及時間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溜板的位移量L＝nkpt＝50×3×4×1＝600（mm）。
3.螺旋傳動的特點
優(yōu)點：
①結(jié)構(gòu)簡單；
②降速比大，可以實現(xiàn)微調(diào)和降速傳動；
③省力，如千斤頂；
④在一定條件下實現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運動變?yōu)檩S線方向的直線運動，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)然也不可能實現(xiàn)軸向運動；
⑤工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。
缺點：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。
4.滾珠螺旋傳動機構(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)。
滾珠螺旋傳動的特點
①機械效率高（0.90～0.95）；
②摩擦小，能長時間保持精度，使用壽命長；
③啟動轉(zhuǎn)矩接近于運動轉(zhuǎn)矩，傳動靈敏磨損?。?BR> ④給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動精度和軸向剛度；
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）與普通螺旋傳動相比，滾珠螺旋傳動的特點有（?。?BR> A.傳動效率高
B.降速比大
C.結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度大
D.磨擦阻力小
E.傳動具有可逆性
『正確答案』ADE
『答案解析』滾珠螺旋傳動的特點：①機械效率高（0.90～0.95）；②摩擦力大小幾乎與運動速度無關(guān)，啟動轉(zhuǎn)矩接近于運動轉(zhuǎn)矩，傳動靈敏磨損??；③給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動精度和軸向剛度；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）滾珠螺旋傳動機構(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
C.實現(xiàn)螺母正反運動
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機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中返回，形成封閉的循環(huán)。
【例題·多選題】（2009年）用滾珠螺旋傳動代替普通螺旋傳動可以（ ）。
A.提高傳動效率
B.降低生產(chǎn)成本
C.提高使用壽命
D.加強反向自鎖能力
E.提高傳動精度
考試用書
『正確答案』ACE
『答案解析』滾珠螺旋機構(gòu)不能實現(xiàn)自鎖，傳動具有可逆性；其制造工藝復(fù)雜，成本較高。所以選項BD不正確。
作用：傳遞動力、改變運動速度和方向、改變運動形式。
【例題·單選題】（2008年）機械傳動不能起到（ ）的作用。
A.傳遞動力
B.改變運動速度
C.改變運動形式
D.提高機械效率
『正確答案』D
『答案解析』機械傳動的作用主要體現(xiàn)在三個方面：傳遞動力；改變運動速度和方向；改變運動形式，所以本題的答案為D。
一、機械傳動功率和機械效率
（一）功和功率
功：功的大小等于力和物體沿作用力方向移動距離的乘積（ ）。
當(dāng)力方向與物體移動的方向一致時：
當(dāng)力的方向與物體移動的方向不一致時，設(shè)其夾角為 ，有：
功率：功率是指力在單位時間所作的功（ ）
當(dāng)力方向與物體移動的方向一致時， ，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)動趨勢或者轉(zhuǎn)動效應(yīng)。）
對于轉(zhuǎn)動的物體，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，這樣計算所得到的轉(zhuǎn)矩的單位就是牛米（N·m）。
【例題·計算題】電動機功率 ，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）機械效率
1.定義：輸出功率與輸入功率之比，即：
【注意】機械效率恒小于1，即小于100%。
2.常見機構(gòu)和軸承的機械效率大致數(shù)值范圍：
一對齒輪傳動 0.94 ～ 0.99
平型膠帶傳動 0.92 ～ 0.98 （包括軸承損失）
三角帶傳動 0.90 ～ 0.94 （包括軸承損失）
一對滑動軸承 0.94 ～ 0.98
一對滾動軸承 0.99
滑動絲杠 0.30 ～ 0.60
【例題·單選題】（2008年）下列關(guān)于機械傳動功率、效率的說法中，錯誤的是（?。?。
A.功率等于力與物體移動距離的乘積
B.機器功率一定時，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比
C.輸入功率一定時，機械效率與輸出功率成正比
D.機械效率恒小于1
『正確答案』A
『答案解析』功率是力在單位時間內(nèi)所做到功，功的大小等于力和物體沿作用力方向移動距離的乘積，所以選項A不正確；根據(jù) 可知，當(dāng)功率P一定的時候，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B正確；機械效率 ，當(dāng)輸入功率一定時，機械效率與輸出功率是呈正比的，所以選項C正確；由于在輸出的功率恒小于輸入的功率，所以機械效率恒小于1，選項D正確。
二、機器上常用的傳動機構(gòu)及其傳動關(guān)系
（一）螺旋傳動機構(gòu)
螺旋傳動機構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運動和動力的裝置。
主要是將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。
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應(yīng)兩點的距離，用p表示。
導(dǎo)程：同一條螺旋線相鄰兩牙在中線上對應(yīng)兩點的軸向距離，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.傳動速度
軸線運動的線速度 v與回轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)速 n 之間的關(guān)系是：
螺旋傳動中，軸向位移 L 與轉(zhuǎn)速 n以及時間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溜板的位移量L＝nkpt＝50×3×4×1＝600（mm）。
3.螺旋傳動的特點
優(yōu)點：
①結(jié)構(gòu)簡單；
②降速比大，可以實現(xiàn)微調(diào)和降速傳動；
③省力，如千斤頂；
④在一定條件下實現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運動變?yōu)檩S線方向的直線運動，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)然也不可能實現(xiàn)軸向運動；
⑤工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。
缺點：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。
4.滾珠螺旋傳動機構(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)。
滾珠螺旋傳動的特點
①機械效率高（0.90～0.95）；
②摩擦小，能長時間保持精度，使用壽命長；
③啟動轉(zhuǎn)矩接近于運動轉(zhuǎn)矩，傳動靈敏磨損?。?BR> ④給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動精度和軸向剛度；
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）與普通螺旋傳動相比，滾珠螺旋傳動的特點有（?。?BR> A.傳動效率高
B.降速比大
C.結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度大
D.磨擦阻力小
E.傳動具有可逆性
『正確答案』ADE
『答案解析』滾珠螺旋傳動的特點：①機械效率高（0.90～0.95）；②摩擦力大小幾乎與運動速度無關(guān)，啟動轉(zhuǎn)矩接近于運動轉(zhuǎn)矩，傳動靈敏磨損??；③給予適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，提高傳動精度和軸向剛度；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）滾珠螺旋傳動機構(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
C.實現(xiàn)螺母正反運動
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機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中返回，形成封閉的循環(huán)。
【例題·多選題】（2009年）用滾珠螺旋傳動代替普通螺旋傳動可以（ ）。
A.提高傳動效率
B.降低生產(chǎn)成本
C.提高使用壽命
D.加強反向自鎖能力
E.提高傳動精度
考試用書
『正確答案』ACE
『答案解析』滾珠螺旋機構(gòu)不能實現(xiàn)自鎖，傳動具有可逆性；其制造工藝復(fù)雜，成本較高。所以選項BD不正確。