電子設(shè)備機(jī)械傳動機(jī)械種類

電子設(shè)備中的機(jī)械傳動一般分為動力傳動和數(shù)據(jù)傳遞裝置兩大類。

動力傳動傳遞動力和傳遞精確運(yùn)動的機(jī)械傳動。動力傳動按驅(qū)動型式分為一般驅(qū)動和直接驅(qū)動兩類。

一般驅(qū)動由電動機(jī)或液壓馬達(dá)通過傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置驅(qū)動負(fù)載。早期電子設(shè)備中的動力傳動幾乎全是機(jī)電型的（電動機(jī)→傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置→負(fù)載）。隨著液壓技術(shù)和電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步出現(xiàn)了電液型驅(qū)動（液壓馬達(dá)→傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置→負(fù)載）和直接驅(qū)動。機(jī)電型驅(qū)動的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)可靠、工藝成熟、使用和維修方便。電液型驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快；液壓馬達(dá)的尺寸小，適宜于大功率傳動；靜剛度大；能承受相當(dāng)大的超載而不致?lián)p壞(峰值功率可高達(dá)額定功率的兩倍以上)。缺點(diǎn)是液壓伺服元件和液壓系統(tǒng)的制造、安裝、維護(hù)等技術(shù)要求比較高。一般驅(qū)動均須借助于傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置，其缺點(diǎn)是體積和重量都比較重、嚙合傳動有噪聲、機(jī)械結(jié)構(gòu)因素影響也比較多。

直接驅(qū)動由特殊電機(jī)(如力矩電機(jī)、音圈電機(jī)等)或液壓缸直接驅(qū)動負(fù)載。由于省去機(jī)械傳動裝置，傳動精度和結(jié)構(gòu)諧振頻率都比較高，因而伺服帶寬可做得比較寬，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量僅占總慣量的很小一部分（約小于1/10），電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩幾乎全部可以用于驅(qū)動負(fù)載；結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高。這種驅(qū)動的缺點(diǎn)是成本高于一般驅(qū)動，工藝要求高，須安裝大規(guī)格制動器。直接驅(qū)動在計(jì)算機(jī)外部設(shè)備中已獲得較多的應(yīng)用。例如，力矩電機(jī)直接驅(qū)動磁盤主軸，音圈電機(jī)直接驅(qū)動磁盤存儲器安裝磁頭臂的小車。

數(shù)據(jù)傳遞裝置以精確傳遞運(yùn)動為主要目的的機(jī)械傳動。其負(fù)載一般比較小，需要精度較高的機(jī)械傳動裝置傳遞運(yùn)動數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳遞裝置常用直齒圓柱齒輪傳動。

傳動誤差與空程誤差傳動誤差是指在工作狀態(tài)下，傳動鏈輸入軸單向回轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)角的實(shí)際值相對于理論值的變動量（或傳動鏈傳動比的實(shí)際值相對于理論值的瞬時(shí)變動量）。它使輸出軸的運(yùn)動時(shí)而超前、時(shí)而滯后于理論值?？粘陶`差是指在工作狀態(tài)下傳動鏈輸入軸由正向變?yōu)榉聪颍ǚ粗踩绱耍┗剞D(zhuǎn)時(shí)，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量。它使輸出軸在輸入軸反向回轉(zhuǎn)時(shí)不會立即隨著輸入軸反向回轉(zhuǎn)，即在輸入軸反向回轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸產(chǎn)生滯后運(yùn)動。

測量傳動誤差和空程誤差的方法，可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類。光學(xué)式靜態(tài)測量多使用自準(zhǔn)直光管和光學(xué)多面體，或經(jīng)緯儀和自準(zhǔn)直光管，或讀數(shù)顯微鏡和光學(xué)度盤等。靜態(tài)測量空程誤差的方法還有機(jī)械式（使用薄片規(guī),或度盤和指針,或千分表及其附件）和電氣式（使用微電機(jī)、電氣元件和度盤、指針等）。動態(tài)測量傳動誤差應(yīng)用電磁分度、光柵等方法。

機(jī)械結(jié)構(gòu)因素及其影響電子設(shè)備中廣泛采用機(jī)電型伺服系統(tǒng)。機(jī)械傳動的結(jié)構(gòu)因素與伺服系統(tǒng)的性能以及電子設(shè)備整機(jī)的機(jī)械、電氣等性能的關(guān)系極為密切。機(jī)械傳動的主要結(jié)構(gòu)因素有齒隙、傳動誤差、摩擦和機(jī)械傳動剛度。①齒隙：嚙合傳動零件非工作齒面之間的間隙。它是空程誤差的主要組成部分。齒隙影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度以及傳動精度。減小齒隙的辦法是按傳動精度高的原則合理分配各級傳動比和采用消隙結(jié)構(gòu)等。②傳動誤差：影響系統(tǒng)精度或傳動精度，合理分配各級傳動比和適當(dāng)提高傳動零件的運(yùn)動精度，可以減小傳動誤差。③摩擦：在機(jī)電型伺服系統(tǒng)中，摩擦影響系統(tǒng)的低速運(yùn)行的平穩(wěn)性和工作精度。改進(jìn)方法是改善摩擦條件（如在大型電子設(shè)備中采用靜壓軸承）和采用高速電動機(jī)等。但適當(dāng)?shù)哪Σ寥詫俦匾?。④轉(zhuǎn)動慣量：對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能有較大影響，大的轉(zhuǎn)動慣量會降低系統(tǒng)的固有頻率,從而限制系統(tǒng)的帶寬,降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。采用小慣量電動機(jī)，按當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量最小的原則確定傳動級數(shù)和分配各級傳動比、減小轉(zhuǎn)動零件本身的轉(zhuǎn)動慣量等，可以減小傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。⑤機(jī)械傳動剛度：機(jī)械傳動的各個(gè)零件在工作時(shí)都存在一定的彈性變形。在相同外力（或力矩）作用下，零件的彈性變形越大，剛度就越小。機(jī)械傳動的剛度不足直接影響系統(tǒng)固有頻率的提高和限制伺服系統(tǒng)的帶寬。改進(jìn)方法是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免出現(xiàn)任何剛度薄弱的環(huán)節(jié)（對末級傳動的連接剛度尤應(yīng)注意），按轉(zhuǎn)動慣量最小的原則確定傳動級數(shù)和分配各級傳動比，采用粘性聯(lián)軸節(jié)等。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)在確定風(fēng)載荷、慣性載荷、摩擦載荷、微電機(jī)載荷等各類載荷的基礎(chǔ)上，根據(jù)電子設(shè)備的工作情況（如連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、間歇運(yùn)轉(zhuǎn)、是否經(jīng)常反向等）進(jìn)行載荷的綜合。綜合的方法有兩種。①峰值綜合法：取各種載荷的峰值直接相加，以反映最嚴(yán)重的工作情況；②均方根值綜合法：取各種載荷均方根值平方之和的方根值,以反映宏觀的工作情況。然后,根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)性能等方面的要求，選取合適的電動機(jī)，并按照有關(guān)原則（如要求當(dāng)量負(fù)載峰值力矩最小、當(dāng)量負(fù)載均方根力矩最小、轉(zhuǎn)矩儲備量最大、慣量匹配等）確定某一個(gè)最佳總傳動比。在選取適當(dāng)?shù)膫鲃有褪街?，根?jù)不同的需要（如要求當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量最小、傳動精度高、重量輕、體積小等），合理確定傳動級數(shù)和分配各級傳動比。最后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)性能的角度出發(fā)，恰當(dāng)處理好各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)因素。設(shè)計(jì)大功率傳動裝置時(shí)，除必須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)保證足夠的剛度和傳動精度，對慣量和摩擦也應(yīng)作必要的考慮。設(shè)計(jì)小功率傳動裝置時(shí)，主要的考慮方面是傳動精度、慣量、摩擦和剛度等結(jié)構(gòu)因素。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞裝置時(shí)，主要應(yīng)保證高的傳動精度，除不必考慮強(qiáng)度問題外，其余方面基本上與小功率傳動裝置相仿。

典型傳動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)電子設(shè)備中常用的傳動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)有天線驅(qū)動系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)、錄音機(jī)走帶機(jī)構(gòu)、遙控機(jī)構(gòu)、調(diào)諧機(jī)構(gòu)、示數(shù)機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的傳動機(jī)構(gòu)等。

天線驅(qū)動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動雷達(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星地面站等電子設(shè)備的天線，保證其按預(yù)定的工作狀態(tài)工作，通常采用機(jī)電型驅(qū)動。傳動機(jī)構(gòu)可采用各種齒輪傳動（包括行星傳動、諧波傳動等）或其他傳動型式(如同步齒形帶傳動)。天線驅(qū)動系統(tǒng)屬于動力傳動，必須滿足強(qiáng)度、壽命和可靠性方面的要求。為了保持天線驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須限制傳動機(jī)構(gòu)的齒隙。如果箱體和傳動零件是由不同材料制成的，還應(yīng)保證在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作而不致發(fā)生卡死現(xiàn)象。

錄音（像）機(jī)走帶機(jī)構(gòu)將驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)動傳送到主導(dǎo)軸和卷帶部件,保證傳動比和轉(zhuǎn)矩變動量最小,沒有彈性元件的殘余變形和振動，而且工作可靠。錄音(像)機(jī)的工作特性不僅取決于磁頭的制造和安裝精度，而且與機(jī)械部件的加工、裝配質(zhì)量有十分密切的關(guān)系，因?yàn)闄C(jī)械部件的質(zhì)量直接決定著錄音（像）帶運(yùn)動的平穩(wěn)性和拖帶力的恒定性。在走帶機(jī)構(gòu)中常采用撓性傳動，其優(yōu)點(diǎn)是一對撓性傳動的傳動比可以大至15,結(jié)構(gòu)緊湊,工作時(shí)噪聲很低；缺點(diǎn)是傳動時(shí)存在滑動，應(yīng)加張緊輪增大包角，并采用合適的撓性件，以提高摩擦系數(shù)。

遙控機(jī)構(gòu)用于遠(yuǎn)距離傳送相應(yīng)于任一物理量（如直線位移、角位移、回轉(zhuǎn)頻率等）的信號，在輸出軸上需要有相當(dāng)大轉(zhuǎn)矩的機(jī)電型驅(qū)動系統(tǒng)；在接收、發(fā)射設(shè)備中將信道轉(zhuǎn)換至所需頻率；指示天線角度位置；溝通儀表板上的指示式儀表與飛機(jī)上的設(shè)備的聯(lián)系。這種機(jī)構(gòu)往往是同步伺服系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。遙控傳動有機(jī)電型的、帶步進(jìn)電機(jī)的、帶電磁選擇器的、自動同步的遙控傳動和電位器遙控傳動等。它們對傳動精度都有較高要求。

同步伺服機(jī)構(gòu)角度遙控傳動的一種變型，采用放大器以保證電動機(jī)克服負(fù)載軸上的大負(fù)載力矩。輸入軸轉(zhuǎn)角為給定量，輸出軸轉(zhuǎn)角為被調(diào)量。同步伺服傳動主要要求工作穩(wěn)定性和精度。電動機(jī)灶定轉(zhuǎn)速下，應(yīng)能保證輸出軸達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，即同步傳動減速器的傳動比應(yīng)為兩轉(zhuǎn)速之比。

調(diào)諧機(jī)構(gòu)調(diào)諧振蕩系統(tǒng)用的有關(guān)元件（如振蕩回路中的電感線圈、變感器、電容等），借以獲得所需要的工作頻率，有時(shí)則是為了改變信號的相位、振幅或其他參數(shù)。為了保證調(diào)諧元件所必需的位移精度,一般以減速器與電動機(jī)或手動調(diào)諧部分相耦合。通過示數(shù)裝置實(shí)現(xiàn)與調(diào)諧過程中所得效果相適應(yīng)的變化參量的指示（可以是調(diào)諧機(jī)構(gòu)的一個(gè)組成部分，也可以是獨(dú)立組件）。手控調(diào)諧機(jī)構(gòu)用于接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和測量儀表的調(diào)諧。遙控機(jī)構(gòu)中通過電動機(jī)驅(qū)動，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)諧。調(diào)諧機(jī)構(gòu)應(yīng)保證必需的精度和靈活性，必要時(shí)可采用粗調(diào)、精調(diào)相結(jié)合的調(diào)諧機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的空程誤差要小，旋轉(zhuǎn)阻力矩應(yīng)適中。為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)諧，可采用滾輪摩擦傳動、撓性摩擦傳動（繩傳動）、行星摩擦傳動和嚙合傳動等機(jī)構(gòu)。定位調(diào)諧則采用各種定位器精確定位的轉(zhuǎn)換開關(guān)。

示數(shù)機(jī)構(gòu)在作位移運(yùn)動的調(diào)諧元件和指示器之間，建立確定的運(yùn)動聯(lián)系，以規(guī)定的精度指示電子設(shè)備的變化參量。例如，指示接收機(jī)或發(fā)射機(jī)的工作頻率。一般采用撓性傳動或嚙合傳動。常用的結(jié)構(gòu)有度盤指針式、游標(biāo)式和數(shù)字式等。它往往是調(diào)諧機(jī)構(gòu)的一個(gè)組成部分。

外部設(shè)備的傳動機(jī)構(gòu)用于輸入、輸出和儲存計(jì)算機(jī)信息，如各種磁性和非磁性載體輸送機(jī)構(gòu)、字符或針打傳動機(jī)構(gòu)以及各種輔助傳動機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是定位精確和組成零件精密度高。

電子設(shè)備中處于執(zhí)行元件（電動機(jī)、液壓馬達(dá)、手動控制器等）與負(fù)載（天線、真空可變電容器、磁性或非磁性載體等）之間，并使負(fù)載根據(jù)使用要求，以受控方式運(yùn)動的機(jī)械裝置。電子設(shè)備中的機(jī)械傳動往往是伺服系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,其作用是傳遞動力和運(yùn)動,使執(zhí)行元件與負(fù)載相互匹配和耦合，并保證機(jī)械、電氣、光學(xué)、磁性等零件、元件、部件的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)械傳動控制是由機(jī)械聯(lián)接來傳遞動力和信息，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的傳遞與信號處理。采用機(jī)械傳動輪控制是一種最原始、最基本的機(jī)械式程序控制裝置，至令控制的自動化加工設(shè)備中，通常由裝有許多品輪的芬配和來驅(qū)動和控制所有運(yùn)動部件及機(jī)構(gòu)。

這種控制方式屬于開環(huán)集中（時(shí)間）控制案務(wù)，程序指令的存儲和控制均利用機(jī)械式元件來實(shí)現(xiàn)，例如凸輪、擋塊、連桿、撥叉等，控制元件同時(shí)又是驅(qū)動元件。由于機(jī)械傳動控制的專用性，這種控制方式僅適用于加工品種基本不變的大批量生產(chǎn)。2100433B

機(jī)械傳動有多種形式,主要可分為兩類：①靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動力和運(yùn)動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實(shí)現(xiàn)無級變速,大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動場合,過載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動比。②靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運(yùn)動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。

基本產(chǎn)品分類：減速機(jī)、制動器、離合器、聯(lián)軸器、無級變速機(jī)、絲杠、滑軌等

機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，可以將動力所提供的運(yùn)動的方式、方向或速度加以改變，被人們有目的地加以利用。中國古代傳動機(jī)構(gòu)類型很多，應(yīng)用很廣，除了上面介紹的以外，像地動儀、鼓風(fēng)機(jī)等等，都是機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的產(chǎn)物。中國古代傳動機(jī)構(gòu)，主要有齒輪傳動、繩帶傳動和鏈傳動。

1、齒輪傳動。其出現(xiàn)時(shí)間不晚于西漢，西漢時(shí)的指南車、記里鼓車，東漢張衡發(fā)明的水力天文儀器上，都使用了相當(dāng)復(fù)雜的齒輪傳動系統(tǒng)。這些齒輪只用來傳遞運(yùn)動，強(qiáng)度要求不高。至于生產(chǎn)上所采用的齒輪，要傳遞較大的動力，受力一般較大，強(qiáng)度要求較高。古代在利用畜力、水力和風(fēng)力進(jìn)行提水、糧食加工等工作時(shí)，都要應(yīng)用此類齒輪。例如在翻車上，須應(yīng)用一級齒輪傳動機(jī)構(gòu)，以改變運(yùn)動的方位和傳遞，適應(yīng)翻車的工作要求。

2、鏈傳動。在我國古代出現(xiàn)很早，商代的馬具上已有青銅鏈條，其他青銅器和玉器上也有用鏈條作為裝飾的。西安出土的秦代銅車馬上，有十分精美的金屬鏈條。但這都不能算是鏈傳動。作為動力傳動的鏈條，出現(xiàn)在東漢時(shí)期。東漢時(shí)畢嵐率先發(fā)明翻車，用以引水。根據(jù)其工作原理和運(yùn)動關(guān)系，可以看作是一種鏈傳動。翻車的上、下鏈輪，一主動，一從動，繞在輪上的翻板就是傳動鏈，這個(gè)傳動鏈兼做提水的工作件，因此，翻車是鏈傳動的一種特例。到了宋代，蘇頌制造的水運(yùn)儀象臺上，出現(xiàn)了一種“天梯”，實(shí)際上是一種鐵鏈條，下橫軸通過“天梯”帶動上橫軸，從而形成了真正的鏈傳動。

3、繩帶傳動。這是一種利用摩擦力的傳動方式。在西漢時(shí)，四川出產(chǎn)井鹽，在鑿井、提水時(shí)，都是用牛帶動大繩輪，收卷繞過滑輪上的繩索，來提升鑿井工具、鹵水等。西漢時(shí)出現(xiàn)的手搖紡車，是一種典型的繩帶傳動。在西漢時(shí)期的畫像石上，有幾幅手搖紡車圖，可以清楚地看到：大繩輪主動，通過繩索帶動紗錠，用手搖大繩輪旋轉(zhuǎn)一周，紗錠旋轉(zhuǎn)幾十周，效率很高。以后出現(xiàn)的三錠、五錠的紡車，效率就更高了。元代的水運(yùn)大紡車，也是用繩帶傳動的。東漢時(shí)，冶金手工業(yè)有一項(xiàng)重要發(fā)明“水排”，用于鼓風(fēng)。這種繩帶傳動的工作原理是：水力推動臥式水輪旋轉(zhuǎn)，水輪軸上裝有大繩輪，通過繩帶帶動小繩輪，小繩輪軸上端曲柄隨之旋轉(zhuǎn)，通過連桿推動鼓風(fēng)器鼓風(fēng)。這種水排鼓風(fēng)效力很高，可以抵得上幾百匹馬鼓風(fēng)。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著東漢時(shí)發(fā)達(dá)的機(jī)械已經(jīng)在我國出現(xiàn)了，因而意義十分重大。