链传动和齿轮传动的区别

机器可以定义为一组机制，可以通过消耗能量以预定义的方式执行某些任务。机器的大部分功能都是通过利用由原动机提供的机械动力来执行的。原动机可以将一种形式的能量转换为机械能（以旋转扭矩的形式）。第一个也是最重要的例子可以是电动机，其中电能转换为机械能。类似地，蒸汽轮机、水轮机、风车等在某些情况下也充当原动机，特别是对于重型应用。这种原动机通常位于远离机器单元的位置，因此需要另一种方式向机器传输动力。

机械动力传输系统用于此目的。它从原动机获取运动、扭矩和动力，然后转移到机器单元的预定位置。除了传动外，它还可以改变旋转方向和改变速度，以满足机器的精确要求。机械动力传动系统由四种基本传动装置组成，即齿轮传动、链条传动、皮带传动和绳索传动。为了方便和不间断的动力传输，它还需要其他机械元件，如制动器、离合器、轴、花键、键、联轴器等。四种机械驱动器中的每一种都比其他驱动器具有一定的优势，因此适用于特定应用。

与摩擦驱动（皮带驱动和绳索驱动）相反，链条驱动和齿轮驱动都是啮合式机械驱动，因为动力是通过连续啮合和分离来传递的。在链传动 ，循环链条穿过驱动轴和从动轴的链轮，从而为系统引入灵活性。它可用于中短距离电力传输。虽然它没有滑动，但多边形效应限制了这种驱动器提供恒定的速度比。 齿轮传动 另一方面，由于没有任何中间柔性元件，它是一个刚性驱动器。适用于小距离输电，起正向驱动作用。链传动和齿轮传动的各种区别如下表所示。

表：链传动和齿轮传动的区别

存在中间元素和灵活性： 机械驱动器可以根据是否存在中间连杆进行分类。柔性驱动器是驱动器和从动轴之间存在柔性中间连杆的驱动器。皮带传动、链条传动和绳索传动是柔性驱动的例子，因为皮带、链条和绳索分别作为两个轴之间的中间连杆。这种连杆在驱动单元中引入了灵活性，因此它们可以用于长距离电力传输。另一方面，当不存在这样的中间连杆时，该机械驱动器被称为刚性驱动器。齿轮传动是刚性传动的一个例子，因为两个刚性齿轮通过它们的齿直接接触。两个齿轮直接配合，无需中间元件。

减振： 每个柔性驱动器的一个优点是它能够抑制振动。通常驱动单元（如原动机）会产生有限且可容忍的振动；但是，机器单元可能会产生过度振动。冲击或冲击载荷、不平衡力、接头松动、动态部件以及损坏或损坏的部件是机器单元振动的主要来源。这种高振幅的振动，如果传递到原动机，会造成严重的损坏。在每个柔性驱动器中，中间柔性元件可以固有地阻尼振动。由于刚性驱动中没有任何中间连杆，机器单元中的振动传递到原动机。因此，链传动可以隔离驱动单元，但齿轮传动不能保护其免受过度的不良振动。

首选电力传输距离： 每个机械驱动的基本目标是将运动和动力从驱动轴传递到从动轴。驱动轴和从动轴之间的距离可能会因车间布局、空间可用性、安全问题等多种因素而有所不同。每个机械驱动器都适用于一系列轴距。链传动可用于中小中心距，通常在单级中为 1 – 5m。通过使用额外的空转支撑，它也可以用于更高的轴距。另一方面，齿轮传动更适合小中心距，通常在 1m 以下；否则需要使用体积大的齿轮，这将占用空间并增加系统重量。利用中间怠速齿轮，动力也可以传输更远的距离；但是，这会增加系统重量和功率损耗，从而降低效率。

非平行轴之间的动力传输： 驱动轴和从动轴可以有不同的方向。它们可以是 (i) 平行的，(ii) 相交的，或 (iii) 不平行但不相交的。基于该相对方向选择合适的机械驱动器。所有三种柔性驱动装置（皮带、链条和绳索）仅适用于平行轴。虽然直角轴可以使用直角回转带，但由于许多限制，它在实践中很少使用。链传动只能在平行轴之间传递动力。另一方面，齿轮传动可用于驱动轴和从动轴的任何方向。存在各种类型的齿轮——每一种都适用于特定的方向。例如，平行轴首选正齿轮和斜齿轮，相交轴首选锥齿轮，垂直但不相交轴首选蜗轮。

旋转方向： 机械驱动的另一个要求是根据需要改变旋转方向。在机器中，所需的旋转方向可以与原动机相同或相反。单级链传动可以使从动轴与驱动轴同向旋转。如果需要多个轴旋转，则链传动可以提供双向旋转。另一方面，单级齿轮只能使从动轴沿与从动轴相反的方向旋转。要实现同向旋转，需要使用中间齿轮。

积极推动： 在运行过程中能够提供恒定速比的机械驱动称为正向驱动。在许多应用中都需要保持这种恒定的速度；例如，车床中的螺纹切削、自动拧紧等。由于固有的滑动，没有一种摩擦驱动可以提供恒定的速度比。虽然链传动不会打滑，但多边形效应可以略微改变速度比。因此，它不被视为积极的驱动力。齿轮传动是正传动的唯一例子。

可实现的减速： 通常，原动机的旋转速度比机器单元中的预期速度要高得多。这需要降低转速，这可以通过每个机械驱动器来完成。但是，每个驱动器的减速能力都有限制。链传动可以在单级中提供 1:1 到 1:5 之间的速度降低。另一方面，齿轮传动可以提供大范围的减速，通常在 1:1 到 1:100 之间。小减速首选直齿轮和锥齿轮，斜齿轮提供中等减速，蜗轮提供陡峭减速。

润滑： 作为啮合传动，两个实体直接接触，因此发热和磨损是链条和齿轮传动的常见问题。使用合适的润滑油可以减轻这种不希望的影响。链传动需要经常润滑；而大多数齿轮传动需要完全润滑，其中齿轮单元部分或完全浸入润滑油中。

本文介绍了链传动和齿轮传动的科学比较。作者还建议您阅读以下参考资料以更好地理解该主题。

1. V. B. Bhandari 的机器元件设计（第四版；McGraw Hill Education）。
2. R. L. Norton 的机器设计（第五版；Pearson Education）。
3. R. S. Khurmi 和 J. K. Gupta 的机器设计教科书（S. Chand；2014 年）。