摩擦传动

物理学概念

摩擦传动是摩擦副通过接触面间的摩擦力传递运动和动力的。根据润滑情况不同，传动可分为两种：其一是工作表面无润滑，摩擦副是由金属和非金属（如皮革，橡胶、木材、混合织物等）材料组成，虽有较高的摩擦因数，但许用的接触应力低，传递的功率较小；另一种是摩擦副均为经过硬化处理的金属材料，摩擦运动可分为弹性流体动力润滑状态和混合润滑状态。

摩擦传动机构

摩擦传动机构由两个相互压紧的摩擦轮及压紧装置等组成。它是靠接触面问的摩擦力传递运动和动力的。这种机构的优点是结构简单、制造容易、运转平稳、过载可以打滑（可防止设备中重要零部件的损坏），以及能无级改变传动比，因而有较大的应用范围。但由于运转中有滑动、传动效率低、结构尺寸较大、作用在轴和轴承上的载荷大等缺点，故只宜用于传递动力较小的场合。常用摩擦传动机构的结构形式主要有圆柱平摩擦、圆柱槽摩擦、圆锥摩擦、滚轮圆盘摩擦、滚轮圆锥摩擦等类型。

摩擦副

摩擦副可分为高副和低副传动。摩擦轮（四柱轮、圈锥轮、圆盘、圈环、四球、弧锥轮）传动、金属带传动。键传动是高副传动，服带传动是低副传动。

摩擦传动由于其结构简单，制造容易、运转平稳，噪声低、过载保护，以及能连续平滑地调节其传动比，因而有较大的应用范围，成为无级变速传动的主要元件。但由于摩擦传动在运动中有滑动（弹性滑动、几何滑动与打滑）。影响传动精度，传动效率较低，结构尺寸较大，作用在轴和轴承上的载荷大，多用于中小功率传动。

摩擦传动工作原理

摩擦轮传动是利用两轮之间相互压紧所产生的摩擦力传递运动和动力的传动。下图《摩擦传动》所示为最简单的摩擦传动，它是由两个相互压紧的圆柱摩擦轮所组成。

在正常工作时，主动轮能依靠摩擦力的作用带动从动轮转动。为了保证两轮传动时轮面接触处不打滑（即只能作纯滚动），在两轮的接触处必须有足够大的摩擦力。通常在摩擦轮上装置弹簧或适当的施力装置，也可在另一个摩擦轮的工作表面上衬上一层石棉、皮革、橡胶等材料以增大摩擦力。

由物理学知，摩擦力等于摩擦系数与两轮接触的正压力之积。当两轮接触的正压力一定时，摩擦系数越大，所获得的摩擦力也越大，获得的传动效果越好。通常塑料与灰铸铁接触传动，或皮革与灰铸铁接触传动摩擦系数可达0.3~0.4；而橡胶与灰铸铁接触传动可达0.7~0.8。

摩擦传动失效形式

传动比摩擦轮传动有圆柱摩擦轮传动、圆柱槽形摩擦轮传动和圆锥摩擦轮传动等，分别用于平行轴和交叉轴间的传动。摩擦传动的失效形式如下：

1、过载、压紧力的改变和摩擦因数减小，导致打滑，使轮面产生局部摩擦与烧伤。

2、较高的交变接触应力导致工作表面疲劳点蚀和表面压溃。

3、高压紧力作用下高速运行，导致摩擦表面瞬时温度升高，轮面产生胶合。

当两轮面均为金属时，通常都是按表面疲劳强度进行计算；其中有一轮面为非金属材料时，多是按单位接触长度上的压力进行条件性计算。

摩擦传动的滑动

滑动对摩擦传动的性能影响很大。滑动的类型可分为以下弹性滑动、几何滑动和打滑三种。

1、弹性滑动

摩擦副工作时由于材料的弹性变形所造成的滑动称为弹性滑动。弹性滑动区位于接触区的出端。在接触区的人端没有滑动。即整个接触区分为静止区和滑动区。在滑动区主动轮超前、从动轮落后，二者间存在“滑差”。在滑动区的各微摩擦力矩之和与所受的外加转矩平衡，所以载荷越大，滑动区越大，滑差也越大。

弹性滑动的大小不仅与载荷有关，还与材料的弹性模量有关。弹性模量越大，弹性滑动越小。弹性滑动是不可避免的。

2、几何滑动

摩擦副工作时，由于几何形状的原因所造成的滑动称为几何滑动。例如圆柱体在圆盘端面做绕圆盘中心的滚动，接触线上的速度分布呈“涡旋”，只有一点作纯滚动，此点称为节点。几何滑动的大小只与摩擦副元件的形状和相对位嚣有关。点接触的摩擦副也存在几何滑动。圆柱摩擦副或共顶的圆锥摩擦副没有几何滑动。几何滑动不是摩擦副的共性。

3、打滑

载荷大到整个接触区都有滑动的时候，摩擦传动便出现打滑。打滑是一种过载现象。有几何滑动时，要同时考虑弹性滑动和几何滑动的影响。

打滑是摩擦传动失效的一种形式。不仅会降低传动效率，工作不可靠，甚至会造成工作表面的磨损，严重会发生胶合。设计时采取合适的安全因数。不能用打滑作为过载保护措施来设计。

影响打滑的因素有：摩擦因数或牵引系数过小，法向压力太小，摩擦副的弹性模量太小，几何形状与相对位置设计不合理。油膜牵引时，牵引系数与滑动率有关，要保证足够的牵引系数，就必须有一定的滑动率，此时不是打滑。打滑不仅是指从动轴的转速损失，而且是处于运动不稳定状态。

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