[科普中國(guó)]-摩擦傳動(dòng)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)相互壓緊的摩擦輪及壓緊裝置等組成。它是靠接觸面問的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。這種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、過載可以打滑（可防止設(shè)備中重要零部件的損壞），以及能無級(jí)改變傳動(dòng)比，因而有較大的應(yīng)用范圍。但由于運(yùn)轉(zhuǎn)中有滑動(dòng)、傳動(dòng)效率低、結(jié)構(gòu)尺寸較大、作用在軸和軸承上的載荷大等缺點(diǎn)，故只宜用于傳遞動(dòng)力較小的場(chǎng)合。常用摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式主要有圓柱平摩擦、圓柱槽摩擦、圓錐摩擦、滾輪圓盤摩擦、滾輪圓錐摩擦等類型。1

摩擦副摩擦副可分為高副和低副傳動(dòng)。摩擦輪（四柱輪、圈錐輪、圓盤、圈環(huán)、四球、弧錐輪）傳動(dòng)、金屬帶傳動(dòng)。鍵傳動(dòng)是高副傳動(dòng)，服帶傳動(dòng)是低副傳動(dòng)。

摩擦傳動(dòng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、過載保護(hù)，以及能連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)其傳動(dòng)比，因而有較大的應(yīng)用范圍，成為無級(jí)變速傳動(dòng)的主要元件。但由于摩擦傳動(dòng)在運(yùn)動(dòng)中有滑動(dòng)（彈性滑動(dòng)、幾何滑動(dòng)與打滑）。影響傳動(dòng)精度，傳動(dòng)效率較低，結(jié)構(gòu)尺寸較大，作用在軸和軸承上的載荷大，多用于中小功率傳動(dòng)。

摩擦傳動(dòng)工作原理摩擦輪傳動(dòng)是利用兩輪之間相互壓緊所產(chǎn)生的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。下圖所示為最簡(jiǎn)單的摩擦傳動(dòng)，它是由兩個(gè)相互壓緊的圓柱摩擦輪所組成。

在正常工作時(shí)，主動(dòng)輪能依靠摩擦力的作用帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證兩輪傳動(dòng)時(shí)輪面接觸處不打滑（即只能作純滾動(dòng)），在兩輪的接觸處必須有足夠大的摩擦力。通常在摩擦輪上裝置彈簧或適當(dāng)?shù)氖┝ρb置，也可在另一個(gè)摩擦輪的工作表面上襯上一層石棉、皮革、橡膠等材料以增大摩擦力。

由物理學(xué)知，摩擦力等于摩擦系數(shù)與兩輪接觸的正壓力之積。當(dāng)兩輪接觸的正壓力一定時(shí)，摩擦系數(shù)越大，所獲得的摩擦力也越大，獲得的傳動(dòng)效果越好。通常塑料與灰鑄鐵接觸傳動(dòng)，或皮革與灰鑄鐵接觸傳動(dòng)摩擦系數(shù)可達(dá)0.3~0.4；而橡膠與灰鑄鐵接觸傳動(dòng)可達(dá)0.7~0.8。2

摩擦傳動(dòng)失效形式傳動(dòng)比摩擦輪傳動(dòng)有圓柱摩擦輪傳動(dòng)、圓柱槽形摩擦輪傳動(dòng)和圓錐摩擦輪傳動(dòng)等，分別用于平行軸和交義軸問的傳動(dòng)。摩擦傳動(dòng)的失效形式如下：

1、過載、壓緊力的改變和摩擦因數(shù)減小，導(dǎo)致打滑，使輪面產(chǎn)生局部摩擦與燒傷。

2、較高的交變接觸應(yīng)力導(dǎo)致工作表面疲勞點(diǎn)蝕和表面壓潰。

3、高壓緊力作用下高速運(yùn)行，導(dǎo)致摩擦表面瞬時(shí)溫度升高，輪面產(chǎn)生膠合。

當(dāng)兩輪面均為金屬時(shí)，通常都是按表面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算；其中有一輪面為非金屬材料時(shí)，多是按單位接觸長(zhǎng)度上的壓力進(jìn)行條件性計(jì)算。3

摩擦傳動(dòng)的滑動(dòng)滑動(dòng)對(duì)摩擦傳動(dòng)的性能影響很大?；瑒?dòng)的類型可分為以下彈性滑動(dòng)、幾何滑動(dòng)和打滑三種。

1、彈性滑動(dòng)

摩擦副工作時(shí)由于材料的彈性變形所造成的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)區(qū)位于接觸區(qū)的出端。在接觸區(qū)的人端沒有滑動(dòng)。即整個(gè)接觸區(qū)分為靜止區(qū)和滑動(dòng)區(qū)。在滑動(dòng)區(qū)主動(dòng)輪超前、從動(dòng)輪落后，二者間存在“滑差”。在滑動(dòng)區(qū)的各微摩擦力矩之和與所受的外加轉(zhuǎn)矩平衡，所以載荷越大，滑動(dòng)區(qū)越大，滑差也越大。

彈性滑動(dòng)的大小不僅與載荷有關(guān)，還與材料的彈性模量有關(guān)。彈性模量越大，彈性滑動(dòng)越小。彈性滑動(dòng)是不可避免的。

2、幾何滑動(dòng)

摩擦副工作時(shí)，由于幾何形狀的原因所造成的滑動(dòng)稱為幾何滑動(dòng)。例如圓柱體在圓盤端面做繞圓盤中心的滾動(dòng)，接觸線上的速度分布呈“渦旋”，只有一點(diǎn)作純滾動(dòng)，此點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。幾何滑動(dòng)的大小只與摩擦副元件的形狀和相對(duì)位囂有關(guān)。點(diǎn)接觸的摩擦副也存在幾何滑動(dòng)。圓柱摩擦副或共頂?shù)膱A錐摩擦副沒有幾何滑動(dòng)。幾何滑動(dòng)不是摩擦副的共性。

3、打滑

載荷大到整個(gè)接觸區(qū)都有滑動(dòng)的時(shí)候，摩擦傳動(dòng)便出現(xiàn)打滑。打滑是一種過載現(xiàn)象。有幾何滑動(dòng)時(shí)，要同時(shí)考慮彈性滑動(dòng)和幾何滑動(dòng)的影響。

打滑是摩擦傳動(dòng)失效的一種形式。不僅會(huì)降低傳動(dòng)效率，工作不可靠，甚至?xí)斐晒ぷ鞅砻娴哪p，嚴(yán)重會(huì)發(fā)生膠合。設(shè)計(jì)時(shí)采取合適的安全因數(shù)。不能用打滑作為過載保護(hù)措施來設(shè)計(jì)。

影響打滑的因素有：摩擦因數(shù)或牽引系數(shù)過小，法向壓力太小，摩擦副的彈性模量太小，幾何形狀與相對(duì)位置設(shè)計(jì)不合理。油膜牽引時(shí)，牽引系數(shù)與滑動(dòng)率有關(guān)，要保證足夠的牽引系數(shù)，就必須有一定的滑動(dòng)率，此時(shí)不是打滑。打滑不僅是指從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速損失，而且是處于運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定狀態(tài)。3