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先談?wù)剛鲃?dòng)效率，以蝸輪為例。傳動(dòng)效率有很多計(jì)算方法（手冊(cè)和教科書，還有論文中）。例如比較有名（機(jī)械手冊(cè)中的）的“效率=tan（螺旋角）/tan（螺旋角 當(dāng)量摩擦角）”和“效率=（100-3.5*傳動(dòng)比^0.5）%”。第一個(gè)還比較靠譜，第二個(gè)是一個(gè)老外當(dāng)年總結(jié)的，偶爾能夠算的差不多，大部分是離譜的（經(jīng)過實(shí)際計(jì)算檢驗(yàn)）。

我們看看這兩個(gè)公式，仔細(xì)分析一下效率的影響因素，你會(huì)發(fā)現(xiàn)都有大問題。現(xiàn)在國外，例如日本，在企業(yè)應(yīng)用已經(jīng)拋棄了這兩個(gè)公式了，我們的論文還在對(duì)他修修補(bǔ)補(bǔ)，而不對(duì)他進(jìn)行本質(zhì)的分析。

1.首先考慮效率的本質(zhì)是什么。有效功/總功。有了這個(gè)，那我們就可以研究影響效率的因素了。可以先把運(yùn)動(dòng)的力學(xué)模型寫出來，三角形斜面上的滑塊（圖不好輸入，以后細(xì)說）。這里就牽涉到螺旋角和摩擦系數(shù)了。好了，在考慮壓力角的影響，在垂直于三角形模型平面上做分解，是不是又有壓力角的影響了？知道了這些大的方面，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來傳動(dòng)比只是一個(gè)間接影響因素，而不是直接決定因素。第二個(gè)公式顯然是沒有做深入的物理量關(guān)系考慮，僅僅作經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了。

2.如果比較第一個(gè)公式，強(qiáng)行的說當(dāng)量摩擦角已經(jīng)把壓力角考慮進(jìn)去了，好，至少有一半是分析，一般是經(jīng)驗(yàn)了。加入壓力角，是不是適用范圍又變寬了？又是一個(gè)進(jìn)步。

這些東西用力的平衡很好算出來的。

3.順便插入一個(gè)話題，與此次的討論有關(guān)。我們?cè)诘谝粋�(gè)公式中看到當(dāng)量摩擦角的概念。所謂的當(dāng)量摩擦角，在這里，如果要把蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)化為斜面上放置一個(gè)物體，通俗點(diǎn)說，就是物體不會(huì)自動(dòng)掉下去。于是，我們發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)公式，包括我在第2挑中所說的公式，都把摩擦系數(shù)當(dāng)成了一個(gè)很定量。仔細(xì)想一下機(jī)械設(shè)計(jì)教程中滑動(dòng)軸承加速過程，是不有一個(gè)爬行的概念？這個(gè)爬行就是開始的時(shí)候摩擦系數(shù)太大造成的。所以，島國的人就進(jìn)行了實(shí)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)裝置，不同速度下的機(jī)械效率相差居然達(dá)到驚人的程度。于是，傳動(dòng)速度也成了一個(gè)考慮的因素。

4.第3條里面講到摩擦，由功消耗可以看出，能量的損失主要是摩擦生熱。最重要的是，摩擦因素不到是機(jī)械效率計(jì)算應(yīng)該考慮的最重要的條件之一，而且是效率損失的根本因素。如果要搞明白，就需要學(xué)一下摩擦理論。在這里，我們也不需要鉆牛角尖，什么都做到極致，也沒有那個(gè)精力，但是一定要明白，看不明白只記住內(nèi)容是沒有效果的。

摩擦力，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)（注意，經(jīng)驗(yàn)和理論的區(qū)別），材料不同，摩擦力不同，粗糙度不同，摩擦力不同；壓力不同，摩擦力不同，設(shè)置有時(shí)候摩擦力還出現(xiàn)類似數(shù)字信號(hào)的現(xiàn)象，跳躍的變化，我們都應(yīng)該有印象，用一個(gè)潔凈的橡膠塊在一個(gè)潔凈的的光滑面上壓住滑行，會(huì)出現(xiàn)一頓一頓的往前滑行的現(xiàn)象，不是很順暢。但是這些都是我們的經(jīng)驗(yàn)，具體有什么影響，影響大小，很難知道，所以，我們還需要了解并使用摩擦理論。

找一本還不錯(cuò)的書看看。例如摩擦學(xué)原理第二版，黃平和溫詩鑄寫的。我們可以看到摩擦學(xué)固體摩擦理論的一些假設(shè)，也就是數(shù)學(xué)模型、機(jī)械嚙合、分子作用理論、黏著摩擦理論和摩擦學(xué)二項(xiàng)式定理。仔細(xì)看了這么多東西（不細(xì)說了，太多了），再結(jié)合固體摩擦的幾個(gè)定律，我從中總結(jié)出自己的觀點(diǎn)，即a.摩擦因數(shù)的固體分量不變（這個(gè)后面后解釋）b.固體承載與油膜厚度有關(guān)、與粗糙峰高度有關(guān)（我暫定為線性關(guān)系，這個(gè)可以商議）c.摩擦副固體影響因素不損磨損而改變。有了這幾個(gè)假設(shè)，我們就可以考慮下一個(gè)對(duì)摩擦系數(shù)（這里指我們綜合的影響因素之下的摩擦系數(shù)）有影響的量了，然后把這些影響因素進(jìn)行線性疊加（并不是所有量都可以線性疊加的，必須無耦合才可以），就可以得到想要的結(jié)果。

在這里我說一下自己的計(jì)算結(jié)果，兩個(gè)蝸輪蝸桿減速器（只計(jì)算蝸輪蝸桿效率），一個(gè)計(jì)算結(jié)果為40%，一個(gè)為65%。和實(shí)際結(jié)果基本一致，與實(shí)測比誤差在5%以內(nèi)。這里采用的是島國的公式，是理論公式加實(shí)測摩擦系數(shù)的方法。

5.說到摩擦，特別是蝸輪蝸桿傳動(dòng)，很容易會(huì)想到潤滑，這里就討論一下油潤滑的情況吧。流體動(dòng)力潤滑，可以由雷諾方程給出。寫到這里，忽然想到第4條里面少寫了一點(diǎn)，就是摩擦副表面實(shí)際接觸面積比起名義接觸面積來很小，可以忽略不計(jì)（小于十分之一）。這樣的話，在使用雷諾方程的時(shí)候，就可以不考慮實(shí)際接觸面積的變化了。動(dòng)力潤滑條件，可以參考雷諾方程，與速度，面積、承載、楔形角度、潤滑油粘度等等因素都有關(guān)系，直接使用雷諾方程就可以了。

6.就是動(dòng)力潤滑與固體摩擦潤滑都考慮了，下一步就該進(jìn)行新一輪的建模了。

如果想要進(jìn)一步的精確結(jié)果，這里面其實(shí)含有許多東西可以研究。例如加入溫度的影響，壓力對(duì)潤滑油粘度的影響。加入這些影響并不是很難理解的事，只是具體工作可能會(huì)繁瑣一些。或者說，如果不想精確的計(jì)算，直接把物理量寫上就可以了，至少可以看出這些物理量對(duì)傳動(dòng)效率的影響因素。

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