范建闯

　　摘　要：随着时代的不断发展，人们生活水平越来越高，生活质量也越来越高，越来越多的现代化机械设备出现在我们生活周围。比如说：我们出门Z常用的交通工具，汽车、火车、轮船。这些先进的交通工具蕴含着很多复杂的物理原理和机械原理，我们今天将以机动车变速箱为例，浅析一下链条传动、皮带传动和齿轮传动。
　　关键词：链条传动；皮带传动；齿轮传动；研究

　　一.链条传动
　　（一）链条传动原理
　　链条传动，是通过链条，将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。早在自行车时代，链条传动就已经被人们广泛知道。链条传动是由主动轮、从动轮、和链条构成的。优势明显：无滑动、结构紧凑、能在高温高湿度的环境中使用等；同样缺点也暴漏无疑：只能用于平行轴之间的传动、传动不稳定、传动时噪声和冲击比较大、制造费用比较高。
　　（二）链条传动的应用
　　链条传动在汽车变速箱中也得到了很多的使用，多运用于高端SUV车型中的四驱系统中，一般变速箱中就运用了链条传动中的齿形链条传动，变速箱内只有一根轴，串联了所有的齿轮组，采用齿形链条传动可以有效减少齿轮数量，降低汽车重量，还可以使变速器结构更加紧凑，缺点和一般链条传动的缺点都很相似。但是上汽通用的新变速箱中，采用了行星齿轮式减速器，结构更加灵巧，更有利于提高变速箱的性能。
　　二.皮带传动
　　（一）皮带传动的历史
　　皮带传动历史更加悠久，早在两千多年前，中国就出现了皮带传动，上述的链条传动也来源于皮带传动，皮带传动在丝绸之路传到欧洲之后推动了许多发明的产生。
　　（二）皮带传动的原理
　　皮带传动原理是靠摩擦力来带动的，主动轮在转动时，主动轮对皮带的摩擦力做正功，使皮带的速度增大，在副动轮处，皮带对副动轮的摩擦力做正功，从而使副动轮也旋转，在皮带上的物体也是靠摩擦力来运动的，原理类似于皮带带动的原理。
　　（三）皮带传动的优缺点
　　优点：适用于中心距离较大的传动场合，工作比较稳定，没有噪声，突发状况下还可以有效保护其他部件不受伤害，造价比较低，不需要专门的维护和保养。缺点：一旦有超负荷状况，皮带运行相当不稳定，容易造成皮带损耗，摩擦力一旦受到外界影响，皮带传动将可能对轴承等部件造成伤害。
　　（四）皮带传动的运用
　　皮带传动同样广泛运用于变速箱中，由于在变速箱内多为金属零件，轴承受力和冲击较大，还要满足变速机构的精密性能，变速机构的齿轮之间的间隙是非常小的，可能导致变速箱的齿轮遭受压力过大而发生损坏，为了更好的保持变速效果，和克服冲击力来保护变速机构，通常会在齿轮和变速机构之间采用皮带传动，可以有效的减少了对变速箱的损害，同时还避免了电机和变速机构的有限空间狭小的问题。比如哈雷戴维森摩托车，皮带传动就是他的色彩鲜明的标签，话说自从1980哈雷戴维森推出FLT车型开始，装有具有减震作用的橡胶隔离发动机支座及独特的拖曳式前叉。该款摩托车的发动机和五速传动系统被紧紧地固定在了一起。同年哈雷戴维森将kevlar皮带代替链条带作为主传动器。该传动皮带在运行时可保持自身清洁，并很少需要调整维护。不久，皮带传动器成为了所有哈雷戴维森摩托车的标准传动器。虽然当下很多厂家使用皮带传动技术，但是皮带传动优势明显，较高的性能和输出的稳定，可以给更多大排量车增高安全系数，相信在机动车生产中，会有更多的厂家選择皮带传动。
　　三.齿轮传动
　　（一）齿轮传动的原理
　　齿轮传动也是一种动力传递的方法，也是机械传动中运用Z广泛的一种传动方式。齿轮传动原理很简单，即一对相同模数（齿的形体）的齿轮相互啮合将动力由甲轴传送（递）给乙轴，完成动力传递的一种方式。
　　（二）齿轮传动的历史
　　在中国古代，已经有齿轮的模型，西汉时代，已经有铁制齿轮的存在了，在河南两处制铁作坊遗址，已经明确的发现了齿轮的存在。在西方，相传古希腊著名学者亚里士多德和阿基米德也研究过齿轮，古蒂西比奥斯也设计过齿轮。齿轮的历史可谓是悠久，东西方圣人都对齿轮做过研究。
　　（三）齿轮传动的优缺点
　　优点：1.使用的圆周速度和功率范围广；2、效率较高；3、传动比稳定；4、寿命长；5、工作可靠性高；6、可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间传动。
　　缺点：1、要求较高的制造和安装精度，成本较高；2、不适宜远距离两轴之间传动。
　　（四）齿轮传动的应用
　　机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。当然，还有一些齿轮组，将齿轮有效的组合在一起，达到更好的变速效果。例如，行星齿轮组，行星齿轮组看起来很复杂，其实我们展示一下行星齿轮组的结构大家就明白了，它的结构就和太阳系一样，中间有太阳，旁边是几大行星，行星自己旋转同时绕着太阳公转，由于齿数的原因，会产生变速作用，达到变速和减速的目的。实际上，出于天文/历法的需要，行星齿轮也Z早出现在天文仪器和钟表上，所以历史已经非常悠久。由于行星齿轮组存在多个部件，只要限制其中一个的转动，并改变动力的输入和输出，传动比就会改变；而当两个乃至多个行星齿轮组一起变化时，就能实现多个挡位，这就是AT变速器的基本原理。由于可以传递动力，同时允许行星齿轮和太阳轮自由运动，所以行星齿轮组的输入和输出部分可以存在转速差，这样用在差速器，尤其是全时四驱车型的中央差速器上也非常合适，只不过由于行星齿轮组加工精度要求高，成本较高，一般都出现在豪华品牌车型上。
　　四.小结
　　变速箱中运用链条传动、皮带传动和齿轮传动，每种传动都是各有千秋，各有优劣，在这个科技日新月异的时代，在变速箱中可以将以上三种传动方式有机融合，取长补短，将各种方式的优势Z大化，弊端Z小化，就能够使变速箱制造达到空前的水平，也将为经济发展做出巨大的贡献。
　　参考文献
　　[1]陈家瑞.《汽车构造》.2009.2.
　　[2]刘鸿文.《简明材料力学》.2008.6.
　　[3]于永泗，齐民.《机械工程材料》.2007.2.

来源：《中国科技博览》2018年2期