机械传动科学技术的发展历史及其研究

刘复罡

摘要：机械系统中的传动有三种，分别是机械传动、流体传动和电传动，其中接卸传动具有精度高、响应快、传动效率高等优点，人们的生产生活中应用到的机械传动有很多，机械传动在生产生活中占有主导地位。本文对机械传动系统研究的重要性进行了简要分析，并概括总结了机械传动科学技术的发展历史和机械传动科学技术的研究。

关键词：机械传动；科学技术；发展历史一、机械传动系统研究的重要性在机械系统中工作机、原动机和传动机是其三大基本组成部分，机械系统的原动机为机械系统的运动提供了基本的动力，工作机是机械的具体功能执行系统，机械功能的种类有很多，这就使得工作机的结构形式和运动方式存在一定的差异。原动机的运动具有单一性和简单性特征，工作机的运动具有多样性和复杂性特征，二者之间存在矛盾，因此，在机械系统工作的过程中需要使用传动机将原动机的运动和动力大小、方向进行转换，将其传递给工作机，使得工作机能够正常运转。在机械系统中的原动机运动和动力输出无法满足工作机的工作要求时，就必须将传动机应用到其中。随着科技的快速发展，机械系统开始朝着高速、高效、精密、多功能的方向发展，因此，人们的生产生活中对传动机的功能要求越来越高，机械系统的工作性能、能源消耗和振动噪声大多取决与机械传动系统的性能，因此对机械传动系统进行细致的研究是十分必要的。

二、机械传动科学技术的发展历史机械传动是机械系统的重要组成部分，在机械诞生的同时就已经出现了机械传动。早在中国古代，指南车这种早期的机械就安装有累死齿轮传动的装置。14世纪，时钟的发明促进了齿轮传动的发展，人们开始研究金属齿轮传动，并在排水装置中采用大型机械传动系统，将风力机械传动装置用于工厂生产中，推动了制造业的迅速发展。18世纪初最早的蒸汽机诞生了，被运用到矿井排水、铁路机车和加工机械中，这就意味着机械传动的需求在极大程度上得到提升，此时，以水能为动力的机械传动系统在纺织和冶金工业中得到广泛应用。19世纪末，电动机和内燃机诞生，这些原动机的产生促进了机械传动的发展，并使机械传动在船舶、制造厂、发电站和铁路机车中得到广泛应用，但是交通和工业的发展对机械传动的需求也逐渐提升，实现机械传动的可靠性成为机械工业发展的主要目标。20世纪初期，摆线齿形和渐开线齿形的齿轮传动诞生了，这些齿轮传动在船舶、铁路机车中得到应用，且对齿形机械传动的精度要求越来越高，齿轮传动设计开始受到重视和关注。20世纪40年代，渐开线和非渐开线齿轮传动的齿形计算方法得以问世，多采用几何学分析方法对其进行计算。20世纪50年代，在大量机械传动试验研究的基础上，齿轮传动设计更加精细，齿轮传动设计要充分考虑齿轮表面的接触强度、弯曲强度和荷载，并将其应用到汽轮发电机传动系统的设计中，有效提高其承载能力。20世纪60年代，机械传动被应用到宇航技术发展中，火箭推注系统对机械传动装置的要求很高，要求其具有体积小但、承载能力大的有点，从宇航飞船安全性角度出发，对宇航机械装置的可靠性要求也更高，细致研究宇航飞船中的机械传动装置和传动装置材料性能，才能确保机械传动装置在宇航技术中应用良好。20世纪70年代，机械传动研究中的空间啮合理论研究成为研究的热点，这些研究成果被应用到新型传动装置的开发中，这在极大程度上推动了机械传动的科学发展步伐。

在不同工作条件下，使用齿轮润滑油等添加剂能有效提高机械传动的使用性能，并延长其使用寿命。20世纪80年代，空间啮合理论的研究已经取得了相当可观的成果，空间啮合理论的研究已经达到了很高的水平，空间啮合齿轮受载接触分析方法诞生出来，在应力分析中得到广泛应用。此时，航空、船舶工业中的机械传动振动噪声问题成为人们关注的重点，在机械传动设计的过程中以减振降噪为主要目的，航空、船舶机械齿轮传动材料质量的控制更加严格，成本低、重量轻且润滑性能良好的非金属材料被运用到齿轮传动系统生产中。20世纪90年代，以齿轮传动和带传动为主的力学机械传动成为业界研究的热点，研究的主要目的是减振降噪，对多种类型的齿轮传动系统进行拓展研究。

三、机械传动科学技术的研究21世纪时科技信息高速发展的时代，先进的信息技术、能源技术、环境保护技术、新材料技术和制造技术成为科技发展的重要技术手段，这些科学研究成果和先进的技术手段成为机械传动科学技术发展的基础。

1.机械传动具有信息化和智能化特征目前，我国的机械传动呈现出信息化和智能化特征，机械传动研究中要将先进的计算机信息技术、控制技术和机械传动技术有效的结合起来，根据机械系统中原动机和工作机效率特征、功能要求的基本特征，使用计算机技术实现机械传动的智能控制，并对机械传动功率和速比进行实时控制，实现原动机和工作机的最佳匹配和有效协调，才能使得现代化机械装备呈现出自动化、信息化和智能化特征，例如，汽车生产中广泛应用到机械传动理论，并将机械传动的信息化和智能化应用在汽车自动变速传动中。

2.机械传动动力系统具有节能和环保作用机械传动动力系统的节能和环保既包括传动系统本身的节能环保作用，还包括机械系统中原动机和工作机的节能和环保，在机械传动系统节能环保设计上，使用无污染的润滑剂能有效避免环境污染，并对以行星传动为代表的分流传动进行研究，使用功率流程设计方法实现机械传动系统的分流传动功率流的均载和协调。机械传动系统设计中，充分考虑原动机和工作机的节能和环保作用，根据原动机和工作机的功率和速度对传动系统进行合理设计，使原动机和工作机实现最佳匹配效果，确保原动机拥有最高效率的同时排放的污染物最少。例如在汽车生产中采用多档变速和无级变速实现汽车发动机工作的有效调节，将自动离合器和变速器构成的动力装置结合起来，确保汽车在行驶中达到节能减排的目的。混合动力汽车具有良好的节能环保功能，汽车的混合驱动系统使得汽车的使用性能更佳。

3．材料科学技术与机械传动的有效结合21世纪的机械传动系统将材料科学应用到其中，促进科学技术的发展。随着新材料的研发，各种新材料在机械传动中的应用得到促进，在极大程度上实现了机械传动科学技术的发展和性能提高。梯度材料、高分子聚合物、智能材料等对机械传动的性能具有十分重要的影响。由表至里呈梯度变化的材料就是梯度材料，由于该类材料由表至里的变化很有规律，因此特别适合用作机械传动零件。高分子聚合物具有良好的耐磨损和润滑性能，在机械传动中的应用较广，塑料齿轮被广泛应用到办公设备中，并且在使用的过程中无需任何润滑介质。随着高分子聚合物复合材料种类的增多，其性能也得到提升。智能材料是通过信息技术来控制的，能有效改变其服役性能，实现机械结构智能可控性的材料。采用智能材料制作机械传动装置，能通过智能材料适时控制实现机械传动系统减振降噪的目的。

总结通过对机械传动科学技术的发展历史和研究的分析可知，机械传动是机械系统的重要组成部分，机械传动科学技术的发展和人们的生产生活水平具有十分密切的关系。21世纪是科技信息高速发展的时代，各领域都应用到机械传动科学技术，将先进的新机技术、能源技术、环保技术和新材料技术应用到机械传动领域中，才能促进机械传动科学技术的可持续发展。

参考文献：[1]颜鸿森.机械装置的创造性设计[M]，北京：机械工业出版社，2002.[2]朱孝录.中国机械设计大典第四卷机械传动设计[M]，南昌：江西科学技术穿射，2002.[3]李壮云.中国机械设计大典第五卷机械控制系统设计[M]，南昌：江西科学技术出版社，2002.