機(jī)械設(shè)計CH09

1、第九章 鏈傳動 9-2 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 9-1 鏈傳動的特點及應(yīng)用 9-3 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 9-4 鏈傳動的運動特性 9-5 鏈傳動的受力分析 9-6 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 9-7 鏈傳動的布置、張緊和潤滑 特點及應(yīng)用1 鏈傳動的特點及應(yīng)用 鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。 與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳 動效率高，不需張得很緊，徑向壓軸力小，適于低速情況下工作。能在高溫、潮 濕的環(huán)境下工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動。 鏈傳動的主要缺點：不能保持恒定的瞬時傳動比、只能實現(xiàn)平行軸間傳動、不

2、適用于載荷變化很大、高速和急速反向的傳動；磨損后易發(fā)生跳齒；有噪聲。 鏈傳動主要用在要求工作可靠、轉(zhuǎn)速不高，且兩軸相距較遠(yuǎn)，環(huán)境惡劣以及其 它不宜采用齒輪傳動的場合。 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點1 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 傳動鏈?zhǔn)擎渹鲃又械闹饕?，傳動鏈有滾子鏈和齒形鏈等類型。 滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。 內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接； 滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。 外鏈板 內(nèi)鏈板 套筒 滾子 銷軸 滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比， 但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。 虛擬現(xiàn)實中的滾子鏈 一、滾子鏈 傳動

3、鏈的結(jié)構(gòu) 特點2 鏈條的接頭處的固定形式有： 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 用開口銷固定，多用于大節(jié)距鏈彈簧卡片固定，多用于小節(jié)距鏈 設(shè)計時，鏈節(jié)數(shù)以取為偶數(shù)為宜，這樣可 避免使用過渡鏈節(jié)，因為過渡鏈節(jié)的鏈板要受 附加彎矩的作用，會使鏈的承載能力下降。 滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù) 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點3 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 二、齒形鏈 齒形鏈又稱無聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈 輪輪齒相嚙合而傳遞運動。 與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩(wěn)無噪聲承受沖擊性能好，工作可靠， 多用于高速或運動精度要求較高的傳動裝置中。 齒形鏈按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同可分為圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。 齒形鏈上設(shè)有導(dǎo)板，以防止鏈條工作時發(fā)

4、生側(cè)向竄動。導(dǎo)板有內(nèi)導(dǎo) 板和外導(dǎo)板之分。內(nèi)導(dǎo)板齒形鏈導(dǎo)向性好，工作可靠；外導(dǎo)板齒形鏈的 鏈輪結(jié)構(gòu)簡單。 詳細(xì)說明 6 60 0。 圓銷式圓銷式軸瓦式軸瓦式滾柱式滾柱式 更多說明 鏈輪的結(jié)構(gòu)和材 料1 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 一、鏈輪的參數(shù)和齒形 鏈輪是鏈傳動的主要零件，其齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鏈輪設(shè)計的主要內(nèi)容是： 鏈輪的基本參數(shù)： 配用鏈條的節(jié)距 p、滾子的最大外徑 d1、排距 pt、齒數(shù)z。 確定鏈輪的結(jié)構(gòu)和尺寸； 選擇鏈輪的材料和熱處理方式； 鏈輪的主要尺寸見下圖，鏈輪轂孔的直徑應(yīng)小于其最大許用直徑dkmax。 dg dkdfdadg d 鏈輪尺寸計算公式見 鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料2 滾子鏈鏈輪的結(jié)

5、構(gòu)和材料 鏈輪較常用的齒形是一種三圓弧一直 線的齒形（如左圖所示）。圖中，齒廓上 的aa、ab、cd線段為三段圓弧，半徑依 次為 r1、r2和 r3；bc線段為直線。 a b c d a r r r 2 1 3 z o2 o1 o3 180 二、鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 小直徑的鏈輪可制成整體式； 中等尺寸的鏈輪可制成孔板式； 大直徑的鏈輪可制成組裝式。 鏈輪的軸向齒廓及尺寸應(yīng)符合國標(biāo)GB124485的規(guī)定。 鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪的工作 情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。 整體式鏈輪整體式鏈輪孔板式鏈輪孔板式鏈輪組合式鏈輪組合式鏈輪 鏈輪材料表

6、運動特性1 鏈傳動的運動特性 一、鏈傳動的速度 分析 在鏈傳動中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形 的邊長等于鏈條的節(jié)距 p。 鏈的平均速度為： 100060100060 2211 pnzpnz v 鏈傳動的平均傳動比為： 1 2 2 1 z z n n i 鏈條鉸鏈A點的前進(jìn)分速度 cos 11 Rvx 上下運動分速度sin 11 Rvy 動畫演示 運動特性2二、鏈傳動的運動不均勻性 由上述分析可知，鏈傳動中，鏈條的前進(jìn)速度和上下抖動速度是周期 性變化的，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。 鏈傳動的運動特性 當(dāng)主動鏈輪勻速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪的角速度以及 鏈傳動的瞬時

7、傳動比都是周期性變化的，因此鏈傳動 不宜用于對運動精度有較高要求的場合。 鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊 形這一特點所造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)多邊形效應(yīng)。 因為從動鏈輪的角速度為： cos cos cos 2 11 2 2 R R R vx 所以鏈傳動瞬時傳動比為： cos cos 1 2 2 1 R R i 運動特性3 鏈傳動的運動特性 三、鏈傳動的動載荷 鏈傳動中的多邊形效應(yīng)造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運動，從而 引起動載荷。 鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、節(jié)距越大、齒數(shù)越少，則傳動的動載荷就越大。鏈 節(jié)和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。鏈節(jié)距越大，

8、鏈 輪的轉(zhuǎn)速越高，則沖擊越強(qiáng)烈。 鏈條前進(jìn)的加速度引起的動載荷為： c1d maF 從動鏈輪的角加速度引起的動載荷為： tR J F d d 2 2 2d 當(dāng)鏈節(jié)嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運動 的鏈節(jié)鉸鏈和以角速度作圓周運動的鏈輪輪 齒，將以一定的相對速度突然相互嚙合，從而 使鏈條和鏈輪受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加動載荷。 ac = dvx/dt = d(R11cos)/dt = -R112sin 受力分析1 鏈傳動的受力分析 鏈傳動在安裝時，應(yīng)使鏈條受到一定的張緊力，張緊的目的主要是使松 邊不致過松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產(chǎn)生振動、跳齒或脫鏈現(xiàn)象。 鏈的緊邊拉力為： fce1 FFFF 鏈的松邊

9、拉力為： fc2 FFF 其中： Fe為有效圓周力： e 1 000 P F v Fc為離心力引起的拉力： 2 c qvF 在上述各式中，P 為傳遞的功率（kW)；v為鏈速(m/s)；q為單位長度鏈 條的質(zhì)量(kg/m)。 Ff為懸垂拉力，與鏈條松邊的垂度和傳動的布置方式有關(guān)。 設(shè)計計算1 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 一、失效形式和額定功率 鏈傳動的失效形式有鏈的疲勞破環(huán)、鏈條鉸鏈的磨損、鏈條鉸鏈的膠 合以及鏈條的靜力拉斷。 上圖示為潤滑良好的單排鏈的極限功率曲線圖。由圖可見，在中等速 度的鏈傳動中，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強(qiáng)度；隨著鏈輪 轉(zhuǎn)速的增高，鏈傳動的多邊形效應(yīng)增大，傳動能力主要

10、取決于滾子和套筒 的沖擊疲勞強(qiáng)度，轉(zhuǎn)速越高，傳動能力就越低，并會出現(xiàn)鉸鏈膠合現(xiàn)象， 使鏈條迅速失效。 0 由鏈板疲勞強(qiáng)度限定 由滾子、套筒沖擊 疲勞強(qiáng)度限定 由銷軸和套筒膠合限定 極限功率 Plim/kW 小鏈輪轉(zhuǎn)速n1 /(r/min) 額定功率曲線 失效圖片 設(shè)計計算2 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 二、滾子鏈傳動的設(shè)計方法和步驟 1鏈輪齒數(shù) 通常限制鏈傳動的傳動比i6，推薦的傳動比i23.5。 選擇小鏈輪齒數(shù)Z1 計算大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1。 小鏈輪齒數(shù)Z1過少運動不平穩(wěn)嚴(yán)重。 小鏈輪齒數(shù)Z1過大增大了傳動的尺寸和質(zhì)量,易跳齒 。 齒數(shù)取奇數(shù)，盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì) 詳細(xì)說明 2確定計算功率 計算功

11、率Pca是根據(jù)傳遞的額定功率P，并考慮工作情況來確定的。 考慮到鏈傳動的實際工作條件與標(biāo)準(zhǔn)實驗條件的不同，引入修正系數(shù)， 鏈所需傳遞的功率按下式確定： KA為鏈傳動的工作情況系數(shù)。 Kz為小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KP為多排鏈系數(shù)； P zA K PKK P ca 設(shè)計計算3 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 鏈條節(jié)距 p可根據(jù)功率P0和小鏈輪轉(zhuǎn)速 n1由額定功率曲線選取。 4鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數(shù) 鏈傳動的中心距過大或過小對傳動都會造成不利影響。設(shè)計時一般 取中心距a0=(3050)p，最大取a0max=80p。 3鏈的節(jié)距 鏈的節(jié)距越大，承載能力就越高，但傳動的多邊形效應(yīng)也要增大， 振動沖擊和噪聲也越嚴(yán)重。設(shè)計

12、時，一般盡量選取小節(jié)距的鏈。 從經(jīng)濟(jì)上考慮，當(dāng)中心距小，傳動比大時，應(yīng)選小節(jié)距的多排鏈； 中心距大，傳動比小時，應(yīng)選大節(jié)距的單排鏈 中心距過小，單位時間內(nèi)繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，會加劇鏈的磨損和疲勞，同 時小帶輪包角變小，每輪齒所受載荷增大，且易跳齒和脫鏈；中心距太大， 松邊垂度過大，傳動時造成松邊抖動。 設(shè)計計算4 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 鏈條的長度以鏈節(jié)數(shù)Lp來表示，鏈節(jié)數(shù)為： 0 2 12210 p ) 2 ( 2 2 a pzzzz p a L 計算出的Lp應(yīng)圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)，鏈傳動的中心距為： 2 12 2 2121 p ) 2 (8) 2 () 2 ( 4 zzzz L zz L p

13、a p 5小鏈輪轂孔最大直徑 根據(jù)小鏈輪的節(jié)距和齒數(shù)確定鏈輪轂孔的最大直徑dkmax，若dkmax 小于安裝鏈輪處的軸徑，則應(yīng)重新選擇鏈傳動的參數(shù)。 6低速鏈傳動的靜力強(qiáng)度計算 對于鏈速v0.6m/s的低速鏈傳動，因抗拉靜力強(qiáng)度不夠而破壞 的可能性很大，故應(yīng)進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計算。 詳細(xì)說明 詳細(xì)說明 滾子鏈傳動的設(shè)計計算 7. 計算鏈速v，確定潤滑方式 V = z1n1p/(601000) = z2n2p/(601000) 8. 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 Fp KFPFe Fe -有效圓周力 KFP -壓軸力系數(shù) 工作圖 測量圖 布置張緊和潤 滑1 鏈傳動的布置、張緊和潤滑 一、鏈傳動的布

14、置 鏈傳動一般應(yīng)布置在鉛垂面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。 鏈傳動的緊邊在上方或在下方都可以，但在上方好一些 。 應(yīng)盡量保持鏈傳動的兩個鏈輪共面，否則工作中容易脫鏈 。 二、鏈傳動的張緊 鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生嚙合不 良和鏈條的振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。 彈簧力張緊砝碼張緊定期調(diào)整張緊 布置張緊和潤滑2 三、鏈傳動的潤滑 鏈傳動的布置、張緊和潤滑 潤滑油推薦采用牌號為：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全損耗系統(tǒng)用油。 對于開式及重載低速傳動，可在潤滑油中加入MoS2、WS2等添加劑。 對于不便采用潤滑油的場合，允許涂抹潤滑脂

15、，但應(yīng)定期清洗與涂抹。 良好的潤滑可緩和沖擊、減輕磨損、延長鏈條的使用壽命。 鏈傳動中銷軸與套筒之間產(chǎn)生磨損，鏈節(jié)就會伸長，這是影響鏈傳動 壽命的最主要因素。因而，潤滑是延長鏈傳動壽命的最有效的方法。潤滑 的作用對高速重載的鏈傳動尤為重要。 詳細(xì)說明 本章要點： 1.鏈的結(jié)構(gòu) 2.鏈傳動的運動特性 3.鏈傳動的動載荷 4.鏈傳動的參數(shù)選擇 1.鏈傳動工作過程中，會產(chǎn)生沖擊和動載荷，引起動載 荷的原因是。 鏈條前進(jìn)的加速度 從動鏈輪的角加速度 鏈條沿垂直方向分速度作周期性變化 鏈節(jié)和 鏈輪齒合瞬間的相對速度 前4條均是 2.滾子鏈的外鏈板和銷軸間為，而套筒和銷軸間 為。 過盈配合 間隙配合 過渡

16、配合 3.鏈傳動中，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，節(jié)距 ，齒數(shù) ，則傳 動的動載荷越大。 思考題 4.在鏈傳動中，鏈節(jié)距p、小鏈輪齒數(shù)z和鏈速v對傳 動各有何影響 5.在鏈傳動中，在滿足傳遞載荷的情況下，應(yīng)盡量 取較 的節(jié)距。 7.鏈傳動中固有的瞬時傳動比變化是因為 。 主動鏈輪的轉(zhuǎn)速不平穩(wěn) 從動鏈輪的轉(zhuǎn) 速不平穩(wěn) 鏈傳動的多邊形效應(yīng) 鏈條的 垂度太大 6.鏈傳動中，當(dāng)鏈節(jié)距P增大時，優(yōu)點是 ，缺點 是 。 8.應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)套筒輥子鏈傳動的額定功率曲線，必須根 據(jù) _來選擇鏈條的型號和潤滑方法。 A、鏈條的圓周力和傳動功率；B、小鏈輪的轉(zhuǎn)速和 計算功率；C、鏈條的圓周力和計算功率；D、鏈條 的速度和計算功率。 9.試述主動鏈輪齒數(shù)Z1的多少對鏈傳動的影響 齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但齒數(shù)過少，將會導(dǎo)致：1）傳