機械傳動機構設計禁忌機械傳動機構具有變速、改變運動形式(旋轉運動變為直線運動或曲線運動等)、改變運動方式(連續運動變為間歇運動等)、單向運動變為往復運動等多種功能。由于其具有結構簡單，性能可靠，不易受電、磁、熱等條件的影響，加工修理方便等優點，故得到廣泛應用。如果將機械傳動巧妙合理地應用就可以滿足多種工作要求和性能，所以避免一些常見機械傳動機構設計禁忌具有重大的現實意義。
有些機械要求能正反兩個方向轉動，設計時應首先考慮采用電動機正反轉的方案。對內燃機、汽輪機等不能反轉的原動機則必須采用在傳動機構中設置反向裝置的方案。另外，有些工作機可以空載轉動，如機床；有些工作機必須負載起動，如汽車。對其傳動機構必須考慮原動機的起動性能，必要時安裝摩擦離合器或液力偶合器，禁忌起動力矩過大，超過了原動機的負載能力。在一般情況下，傳動機構中的摩擦傳動在過載時可以打滑，起安全裝置的作用。但是在起重機構中，如果重物起吊在高空中，摩擦傳動打滑將引起嚴重的事故。因此，起重傳動機構必須有足夠的安全系數，禁忌采用摩擦傳動和安全離合器，如圖2_27所示，圖a較差，圖b較好。
對于要求慢速移動的工作臺，用電動機通過傳動機構帶動時，可以采用絲杠螺母副或齒輪齒條傳動機構，把螺旋運動轉變為直線運動。但螺旋轉動一固工作臺只移動一個螺距而齒輪轉一圈齒條移動為πmz(z一齒輪齒數，m一齒輪模數)；螺旋每轉一圈工作臺移動的距離一般為幾毫米，而齒輪轉一圈齒條移動的距離為十幾甚至幾十毫米；當電動機 的轉速和工作臺的移動速度相同時，由于螺旋轉速可以比齒輪轉速高很多，而采用螺旋的傳動比卻比用齒輪的傳動比小得多，所以對于低速移動的工作臺適合采用絲杠螺母副傳動機構，并且傳動機構結構簡單。齒輪齒條傳動適用于移動速度較高的工作臺，如龍門刨床。由此當選擇將旋轉運動變為直線運動的機構時，應注意充分考慮其具體的工作條件和要求，禁忌亂用。
1．齒輪傳動機構的設計
由于齒輪傳動具有精度高、轉速快等特點，其設計和制造技術發展速度較快，齒輪的類型較多，但是在選擇齒輪類型時，應優先考慮用圓柱齒輪，直齒和斜齒。圓柱齒輪用于平行軸傳動(按轉速高低、平穩性要求、是否變速等決定用直齒還是斜齒)，直齒錐齒輪用于相交軸傳動，準雙曲面錐齒輪用于交錯軸傳動。設計齒輪傳動機構時，必須全面考慮齒輪的強度和硬度、精度、壽命的要求，采用適當可行的加工方法和測量方法，選擇合適的材料和熱處理，潤滑劑和潤滑方法，設計合理的結構，以保證質量和滿足使用要求。不能滿足質量和使用要求的禁忌選用，****不能遷就。以下為進行齒輪傳動機構設計時應注意的問題：
1)注意齒輪傳動形式及其傳動比的****匹配選擇。齒輪傳動部件是轉矩、轉速和轉向的變速器。齒輪傳動比i應滿足驅動部件與負載之間的位移及轉速、轉矩的匹配要求，用于伺服系統的齒輪減速器是一個力矩變換器，其輸入電動機為高轉速、低轉矩，而輸出則為低轉速、高轉矩。因此，不但要求齒輪傳動系統傳遞轉矩時要有足夠的剛度，還要求其轉動慣量盡量小，以便在獲得同一加速度時所需轉速小，即在同一驅動功率時，其加速度響應為****。此外齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區，若該死區是在封閉系統中，則可能造成系統不穩定，常使系統產生以1～5倍間隙而進行的低頻振蕩。為此盡量采用齒側間隙較小，精度較高的齒輪傳動副。但為了降低制造成本，則多采用各種調整齒側間隙的方法來消除或減小嚙合間隙，以提高傳動精度和系統的穩定性。由于負載特性和工作條件的不同，****傳動比有不同的選擇方法。在伺服電動機驅動負載的傳動系統中常采用使負載加速度****的方法。
2)注意各級傳動比的****分配。當計算出傳動比之后，為了使減速系統結構緊湊，滿足動態性能和提高傳動精度的要求，常常對各級傳動比進行合理分配，其分配原則如下：
①等效轉動慣量最小的原則。利用該原則所設計的齒輪傳動系統，換算到電動機軸上的等效轉動慣量最小。對于伺服傳動系統要求起動、停止和逆轉快。當力矩一定時，轉動慣量越小，角加速度愈大，運轉就越靈敏。這樣可使過渡過程短，響應快，減小起動功率。通過分析計算，可以得出下列結論：按折算轉動慣量最小的原則確定級數和各級傳動比時，由高速級到低速級，各級傳動比應逐級遞增；而且級數越多，總折算慣量越小，但是級數增加到一定數值后，總折算慣量減小并不顯著，再從結構緊湊、傳動精度和經濟性等方面考慮，級數太多是不合理的。另外還要注意高速軸上的慣量對總折算慣量影響****。
②輸出軸轉角誤差最小的原則。為了提高機電一體化系統齒輪傳動系統傳遞運動的精度，各級傳動比應按先小后大原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉誤差對輸出轉角精度的影響。在齒輪傳動系統中，傳動比相當于誤差傳遞系數，對傳動精度起縮放作用。因此按傳動精度高的原則分配各級傳動比時，從高速到低速級，各級傳動比也應逐級遞增，尤其最末兩級的傳動比應取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。同時應盡量減少級數，從而減少零件數量和誤差來源。
③體積重量最小的原則。對于大功率傳動系統，按“先大后小”的原則處理，從高速 級到低速級各級傳動比應遞減，因為高速級傳遞的力矩小、模數小、傳動比大，體積重量不會大；對于小功率傳動系統，因為受力不大，假若各級小齒輪的模數、齒數、齒寬相等，各級傳動比應該相等。體積重量常常是精密機械設計的一個重要指標，特別是航天、航空設備上的傳動裝置，應采用體積重量小的原則來分配各級傳動比。
上述三種傳動比分配的原則所反映的規律不盡相同，在設計中應根據實際情況的可行性和經濟性對轉動慣量、結構尺寸和傳動精度提出適當要求。具體來講有以下幾點：
a)對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統可用體積重量最小原則。
b)對于要求運動平穩、起停頻繁和動態性能好的伺服系統的減速齒輪系統，可按最小等效轉動慣量和總轉角誤差最小的原則來處理。對于變負載的傳動齒輪系統的各級傳動比****采用不可約的比數，禁忌同期嚙合以降低噪聲和振動。
c)對于提高傳動精度和減小回程誤差的傳動齒輪系，可按總轉角誤差最小原則。對于增速傳動，由于增速時容易破壞傳動齒輪系工作的平穩性，應在開始幾級就增速，并且要求每級增速比****大于l：3，以有利于增加輪系剛度、減小傳動誤差。
d)對要求以較大傳動比傳動的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星輪系巧妙結合為混合輪系。對于要求特大傳動比、并且要求傳動精度與傳動效率高、傳動平穩、體積小、重量輕的齒輪系，可選用新型諧波齒輪傳動。
3)注意當齒輪直徑較小或直徑與軸的直徑相近時應做成齒輪軸。
4)注意必要時可以將齒輪的頂圓直徑設計成等于或小于軸的直徑。
5)注意為保證原設計的接觸寬度，忌禁產生階梯磨損，小齒輪的齒寬應稍大于大齒輪的齒寬。
6)注意當齒輪的寬度比較大，而且受力也比較大時，應注意保證沿齒寬齒輪剛度一致，可以采用雙幅板或輻條、加大輪緣厚度的方法，如圖2—28所示，圖a較差，圖b較好。
7)注意對于滲碳／氮淬火和表面淬火的齒輪，要保證齒輪表面硬化層不間斷。
8)注意應禁忌在齒輪與軸的連接時采用錐銷和緊定螺釘的方法，因為其效率較低，可以采用軸向彈簧卡圈的方法，如圖2-29所示，不宜選用圖a、圖b方案，應該采用圖c方案。
9)注意應提高嚙合機會多的齒輪的硬度。
lO)注意齒輪嚙合時，為避免產生根切、周節誤差和齒形誤差帶來的影響，應選擇合適的齒數和速比。
11)安裝齒輪時，應注意齒輪軸的平行度要求，并保證嚙合面給油正確。
12)注意齒輪布置應考慮有利于軸和軸承的受力，****使軸承的載荷方向一定，對于受兩個或更多個力的齒輪，當布置位置不同時，所受的力或疊加或抵消，軸承或軸受力有較 大的不同，設計時應仔細地分析，如圖2130所示，圖a方案不好，圖b方案較好。
13)注意當齒輪的尺寸較大時，常分兩半鑄造，為避免兩半的輪輻結構不合理，剖分面應選擇無輪輻處。
14)注意對于人字齒輪應保證結合點先進入嚙合，以免擠出的潤滑油產生振動，如圖2-31所示，圖a方案不合理，圖b方案合理。
15)注意對于錐齒輪軸必須雙向固定，且大小齒輪都能作軸向調整，以保證組合錐齒輪結構中的螺栓不受拉力。
2．撓性傳動機構的設計
機械中常使用撓性傳動機構用于大距離的傳動。撓性元件的彈性較大，可吸收振動，工作平穩，結構簡單，加工方便。但由于撓性元件的變形較大，以及鏈傳動的多變性效應，帶傳動的彈性滑動等，它的傳動比誤差較大，不易精確傳動。此外，撓性元件磨損較大，壽命較短，必須注意采取適當的維護措施。在結構設計方面應能方便地更換元件，便于檢查，能及時了解其疲勞和磨損的情況以免發生事故，還必須禁忌撓性元件由傳動件上脫落和下垂太大等問題。下面幾種情況是設計時必須充分考慮并應格外注意的：
1)注意帶傳動應加大小輪的包角，所以小輪的直徑和帶輪的中心距不宜過小，可采用緊邊置下(鏈傳動中緊邊置上)和壓緊輪等措施，如果兩輪垂直放置，應將小輪置上，如圖2-32所示。
2)注意由于傳動帶在工作中會不斷拉長，為保持一定的拉力，帶傳動的中心距要能夠調整(鏈傳動也是)，在靠自重保持拉力的傳動機構中，當自重不夠時要加輔助裝置，如圖2—33所示。
3)注意為防止帶脫落，要保證帶輪軸的平行度和帶輪中心面的平面度的要求；且平帶傳動小帶輪應作成微凸，同步帶輪應考慮安裝擋固，交叉帶不能反轉。
4)注意為使帶易交換，帶輪****懸臂安 裝，但是帶過寬時，帶輪應簡支安裝，禁忌沿寬度帶受力不均。
5)注意對于鏈傳動，禁忌用一條鏈條帶動一條水平線上的多個鏈輪。
6)鏈條運動方向要與卡簧的方向適應，禁忌產生沖擊、跳動、脫落，如圖2．34所示，且鏈條定期潤滑。
7)為了保證繩的壽命，繩輪的直徑禁忌任意減小；對于鋼繩禁忌任意彎曲，且鋼繩定期潤滑。
8)注意撓性傳動拉力變動對軸承負荷的影響。
3．間歇傳動機構的設計
用間歇傳動機構時，應考慮機構的運動系數，系數應盡可能地減小，以提高其工作效率。對于凸輪間歇機構，還要注意移動從動件與偏置凸輪的位置，以使壓力角較小，運動靈活，如圖2—35所示，禁忌圖a方案，應選用合理的圖b方案。
4．大傳動比機構的設計
注意對于要求傳動比大而且對其工作位置有一定要求的傳動機構，往往傳動級數較多，結構比較復雜，如果采用絲杠螺母傳動、齒輪傳動、撓性傳動作為散件安裝，存在精度不高、缺乏潤滑、安裝困難、壽命較短等缺點，所以常采用大傳動比的標準減速器代替散裝的傳動機構就是很好的方案，目前已有把電動機和減速器作為一個整體的減速電動機，作為一個標準件供應，這樣既簡化了結構，又減少了支撐件的受力，節省了占地面積。
注意對于大多數的機械傳動機構，電動機、減速器、工作機各用螺栓固定在地基或機架上。各部分之間用聯軸器連接，這些聯軸器一般都用撓性的，即對其對中要求較低。但是為了提高傳動效率，減小磨損和聯軸器不對中產生的附加力，在安裝時還是盡量提高對中精度，這就使安裝工作繁重。如果改用軸裝式減速器，用帶傳動連接電動機和減速器，就避免了安裝聯軸器的麻煩。
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