機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第8章 撓性傳動

1、第第8章章 撓性傳動設(shè)計(jì)撓性傳動設(shè)計(jì)帶傳動概述帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論普通V帶傳動設(shè)計(jì)鏈傳動概述鏈傳動工作情況分析滾子鏈傳動設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1 1）傳動中心距較大；）傳動中心距較大；2 2）帶具有較好的阻尼，可緩沖、減振；）帶具有較好的阻尼，可緩沖、減振；3 3）過載時(shí)帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件；）過載時(shí)帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件；4 4）結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。）結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。缺點(diǎn)缺點(diǎn)1 1）傳動的外廓尺寸較大；）傳動的外廓尺寸較大；2 2）需要張緊裝置；）需要張緊裝置；3 3）由于帶的彈性滑動，不能保證傳動比恒定；）由于帶的彈性滑動，不能保證傳動比恒定；4 4）

2、帶的壽命較短；）帶的壽命較短；5 5）傳動效率較低；）傳動效率較低；6 6）對軸和軸承的壓力較大。）對軸和軸承的壓力較大。帶傳動通常用于中、小功率電動機(jī)與工作機(jī)械之間的動力傳遞。帶傳動通常用于中、小功率電動機(jī)與工作機(jī)械之間的動力傳遞。目前目前V V帶傳動應(yīng)用最廣，一般帶速為帶傳動應(yīng)用最廣，一般帶速為v v=5=525m/s25m/s。 安裝時(shí)帶被張緊在帶輪上，這時(shí)帶所受的拉力稱為初拉力，它使帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生壓力。當(dāng)主動輪回轉(zhuǎn)時(shí)，依靠帶與帶輪接觸面間的摩擦力拖動帶運(yùn)動，帶又借助摩擦力拖動從動輪一起回轉(zhuǎn)。一、帶傳動的工作原理一、帶傳動的工作原理由主動輪1、從動輪2和傳動帶3組成。帶傳動分摩擦

3、型傳動帶和嚙合型傳動帶。n摩擦型傳動帶，按橫截面形狀可分為平帶、摩擦型傳動帶，按橫截面形狀可分為平帶、V V帶和帶和多楔帶、圓帶。多楔帶、圓帶。V帶帶 (V belt )平帶平帶( (Flat belt) )多楔帶多楔帶( (Poly-rib) )圓帶圓帶( (Round) )當(dāng)當(dāng)V V帶傳動與平帶傳動的初拉力相等，即帶壓向帶輪的壓帶傳動與平帶傳動的初拉力相等，即帶壓向帶輪的壓力相同力相同 時(shí)：時(shí)： NfFfNFf fFfN2 2/sinN fF NfF 4132Y E，截面積逐漸增大，截面積逐漸增大 承載能力相應(yīng)增大承載能力相應(yīng)增大 傳動轉(zhuǎn)速相應(yīng)減小傳動轉(zhuǎn)速相應(yīng)減小 V V帶的規(guī)格帶的規(guī)格當(dāng)

4、帶繞上帶輪彎曲時(shí)，在當(dāng)帶繞上帶輪彎曲時(shí)，在帶中保持原長度不變的任一條帶中保持原長度不變的任一條周線稱為周線稱為節(jié)線節(jié)線；由全部節(jié)線構(gòu)；由全部節(jié)線構(gòu)成的面稱為成的面稱為節(jié)面節(jié)面(如圖如圖)。帶的。帶的節(jié)面寬度稱為節(jié)面寬度稱為節(jié)寬節(jié)寬(bp )，當(dāng)帶，當(dāng)帶彎曲時(shí)，該寬度保持不變。彎曲時(shí)，該寬度保持不變。節(jié)線節(jié)線V帶輪節(jié)圓（基準(zhǔn)圓）帶輪節(jié)圓（基準(zhǔn)圓）在在V帶輪上，節(jié)圓的直徑稱為帶輪上，節(jié)圓的直徑稱為基基準(zhǔn)直徑準(zhǔn)直徑d。V帶節(jié)線的長度稱為帶節(jié)線的長度稱為基準(zhǔn)長度基準(zhǔn)長度 。一、帶傳動的幾何計(jì)算一、帶傳動的幾何計(jì)算L=2AB+AD+BC = =又2)2(2)2(cos221dda)()(2cos2122

5、1dddda222112sin21cos很小addddaL4)()(222122121222121)(8)(2)(281ddddLddLaadd2sin12a a1： 小帶輪包角小帶輪包角 a a2 ：大帶輪包角：大帶輪包角接觸弧所對應(yīng)的圓心角接觸弧所對應(yīng)的圓心角 帶輪帶輪包角包角 (angle of wrap)： dd.a0021118057 3 a aADBC安裝時(shí)帶須張緊，張緊力為安裝時(shí)帶須張緊，張緊力為初拉力初拉力(initial tension)F0帶工作前：帶工作前：帶只受初拉帶只受初拉力力F0作用作用帶工作時(shí)：帶工作時(shí)：帶一邊拉力帶一邊拉力增大到增大到F1；一邊拉力減一邊拉力減小

6、到小到F2靜止時(shí)靜止時(shí)：兩邊拉力相等：兩邊拉力相等 ，均為，均為F0傳動時(shí)傳動時(shí)：拉力增大的邊稱為緊邊，力為：拉力增大的邊稱為緊邊，力為F1 拉力減小的邊稱為松邊，力為拉力減小的邊稱為松邊，力為F2 緊邊為繞進(jìn)主動輪的一邊，與帶輪的轉(zhuǎn)動方向有關(guān)！緊邊為繞進(jìn)主動輪的一邊，與帶輪的轉(zhuǎn)動方向有關(guān)！ 緊邊：緊邊：F0F1拉力增加，帶增長拉力增加，帶增長 松邊：松邊：F0F2拉力減小，帶收縮拉力減小，帶收縮 帶是彈性體，可認(rèn)為其總長不變，則：帶是彈性體，可認(rèn)為其總長不變，則： 緊邊拉力增量緊邊拉力增量 松邊拉力減量松邊拉力減量 即：即：故：故：F1 F 2 2 F0Ff F1 1F2 2 即帶所傳遞的圓

7、周力即帶所傳遞的圓周力 FF D1以主動輪側(cè)的帶為隔離體分析：以主動輪側(cè)的帶為隔離體分析： F1 F0 F/2 （1）F2 F0 F/2 （2）分析帶在即將打滑時(shí)分析帶在即將打滑時(shí), ,緊邊拉力緊邊拉力F F1 1與松邊拉力與松邊拉力F F2 2的關(guān)系。得的關(guān)系。得到撓性體摩擦的基本公式，稱為到撓性體摩擦的基本公式，稱為歐拉公式歐拉公式: : F F1 1/ / F F2 2=e=ef f （3 3）式中：式中：f f為帶與輪面間的摩擦系數(shù)；為帶與輪面間的摩擦系數(shù)；為帶輪的包角為帶輪的包角(rad)(rad)；e e為自然對數(shù)的底為自然對數(shù)的底( (e e2.718)2.718)通過上面（通過

8、上面（1 1）、（）、（2 2）、（）、（3 3）式求解得）式求解得極限有效拉力極限有效拉力: :)11 (11210limaaaffffeFeeFF（1 1）F F0 0 ，F(xiàn) Fflimflim 但但F F0 0， 軸、軸承受力大軸、軸承受力大F F0 0，易打滑、傳動能力不能充分發(fā)揮，易打滑、傳動能力不能充分發(fā)揮（2 2）承載能力計(jì)算時(shí)，應(yīng)以承載能力計(jì)算時(shí)，應(yīng)以1 1代入進(jìn)行計(jì)算代入進(jìn)行計(jì)算 1 1， F Fflimflim 但但1 1，受傳動比、中心距等因素限制。，受傳動比、中心距等因素限制。（3 3）ff， F Fflimflim 但但ff，受材料等因素限制。，受材料等因素限制。ff

9、 limfeFFea aa a 0121三、帶的應(yīng)力分析三、帶的應(yīng)力分析1 1拉應(yīng)力拉應(yīng)力 緊邊拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力: : 1 1F F1 1/A/A 松邊拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力: : 2 2F F2 2/A /A 式中式中A A為帶的橫截面積。為帶的橫截面積。2 2離心拉應(yīng)力離心拉應(yīng)力當(dāng)帶繞過帶輪時(shí)，在微弧段上產(chǎn)生的離心力當(dāng)帶繞過帶輪時(shí)，在微弧段上產(chǎn)生的離心力 c cF Fc c/A /A qvqv2 2/A /A 式中：式中：q q為帶每米長的質(zhì)量為帶每米長的質(zhì)量(kg/m(kg/m，見表，見表8-1)8-1)；v v為帶速為帶速(m/s)(m/s)。3 3彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 b1b12Ey/d2Ey

10、/dd1d1 b2b22Ey/d2Ey/dd2d2 式中：式中：y y為帶的中性層到最外層的垂直距離為帶的中性層到最外層的垂直距離(mm)(mm)；E E為帶的彈性模量為帶的彈性模量(MPa)(MPa)；d d為帶輪直徑為帶輪直徑( (對對V V帶帶輪，帶帶輪，d d為基準(zhǔn)直徑為基準(zhǔn)直徑) )。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小帶輪相切處最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小帶輪相切處( (緊邊開始繞上小帶輪處）緊邊開始繞上小帶輪處） 松邊松邊緊邊緊邊主動輪上，由于主動輪上，由于F F1 1FF2 2，帶上紅點(diǎn)滯后，帶上紅點(diǎn)滯后; ;故故V V1 1VV帶帶。從動輪上，由于從動輪上，由于F F1 1FF2 2，帶上紅點(diǎn)超

11、前，帶上紅點(diǎn)超前; ;故故V V帶帶VV2 2。所以所以V V1 1VV2 2，我們把這，我們把這種微量的滑動現(xiàn)象稱種微量的滑動現(xiàn)象稱為為彈性滑動彈性滑動。由于帶彈性體，因而在拉力的作用下帶由于帶彈性體，因而在拉力的作用下帶會產(chǎn)生彈性變形會產(chǎn)生彈性變形( (伸長伸長) ) 。緊邊：受力緊邊：受力F F1 1，變形，變形1 1 松邊：受力松邊：受力F F2 2，變形，變形2 2 F F1 1 F F2 2 ，1 1 2 2 F2n當(dāng)外載荷增大到某一數(shù)值，若所要傳遞的圓周力當(dāng)外載荷增大到某一數(shù)值，若所要傳遞的圓周力 ，帶將沿整個接觸弧滑動，這種現(xiàn)象稱為帶將沿整個接觸弧滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑打滑。彈

12、性滑動彈性滑動是由于帶彈性變形引起是由于帶彈性變形引起的，只要傳遞圓周力，就會存在的，只要傳遞圓周力，就會存在拉力差，就一定會發(fā)生彈性滑動，拉力差，就一定會發(fā)生彈性滑動，所以所以彈性滑動是不可避免的。彈性滑動是不可避免的。打滑打滑是由過載引起的全面滑動而是由過載引起的全面滑動而不能正常工作，它是不能正常工作，它是可以和應(yīng)當(dāng)可以和應(yīng)當(dāng)避免的避免的。彈性滑動和打滑是兩個不同的概彈性滑動和打滑是兩個不同的概念。念。帶傳動的傳動比帶傳動的傳動比 由于彈性滑動是不可避免的，所以從動輪圓周速度由于彈性滑動是不可避免的，所以從動輪圓周速度v v2 2總是低于主動輪圓周速度總是低于主動輪圓周速度v v1 1。

13、由于帶的彈性滑動引由于帶的彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率稱為起的從動輪圓周速度的降低率稱為滑動率滑動率，即，即: : =(v=(v1 1-v-v2 2)/v)/v1 1100100 由此得帶傳動的傳動比由此得帶傳動的傳動比: : i=n i=n1 1/n/n2 2=d=d2 2/d/d1 1(1- )(1- ) V V帶傳動的滑動率帶傳動的滑動率=1=12 2，其值甚微，在一般，其值甚微，在一般 計(jì)算中可不予考慮。計(jì)算中可不予考慮。1。帶的主要失效形式。帶的主要失效形式 打滑打滑 FFflim 疲勞損壞疲勞損壞(脫層、撕裂或拉斷脫層、撕裂或拉斷)2。帶的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。帶的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 保證帶不打

14、滑且具有一定的疲勞強(qiáng)度與保證帶不打滑且具有一定的疲勞強(qiáng)度與壽命。壽命。六、帶傳動的設(shè)計(jì)條件和傳動功率六、帶傳動的設(shè)計(jì)條件和傳動功率limfFF 1111000fvPFea a 01100021ffPeFvea aa a 11(1)fFea a11()cbFA bcfAvPea a 111() 11000max 11cb 11cb 1111000fvPFea a 返回 一、單根普通一、單根普通V帶的許用功率帶的許用功率 P1是在載荷平穩(wěn)、包角是在載荷平穩(wěn)、包角1=2=180、帶長、帶長Ld 為特定長度、抗拉為特定長度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)的條件體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)的條件(試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件)下

15、得到的。下得到的。 實(shí)際工作條件與上述特定條件不同時(shí)，應(yīng)對實(shí)際工作條件與上述特定條件不同時(shí)，應(yīng)對P1值加以修正。值加以修正。修正后得修正后得實(shí)際工作條件下單根普通實(shí)際工作條件下單根普通V帶的額定功率帶的額定功率。 P1=(P1P1)KKL 式中：式中： P1：為：為許用功率許用功率， P1：為功率增量：為功率增量(表表8-4)，考慮傳動比，考慮傳動比i1時(shí)，帶在大輪時(shí)，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同條件下，可增大傳遞的功率。上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同條件下，可增大傳遞的功率。 K：為包角修正系數(shù)：為包角修正系數(shù)(表表8-5)。 KL：為帶長修正系數(shù)：為帶長修正系數(shù)(表表8-6) 。

16、返回返回三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇2、選擇普通選擇普通V帶的型號帶的型號 根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 ，按圖8-12的推薦選擇普通V帶型號。 若臨近兩種型號的交界線時(shí)，可按兩種型號同時(shí)計(jì)算，并分析比較決定取舍。1、確定設(shè)計(jì)功率、確定設(shè)計(jì)功率 Pd=KAP式中： P為傳動的額定功率(kW) KA為工作情況系數(shù)(表8-7)三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑確定帶輪基準(zhǔn)直徑 小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 應(yīng)大于或等于所示的ddmin 。若若d d1 1過小，則帶的彎曲應(yīng)力將過大而過小，則帶的彎曲應(yīng)力將過大而導(dǎo)致帶的壽命降低導(dǎo)致帶的壽命降低；反之，雖能延長帶的

17、壽命，但帶傳動的外廓尺寸卻隨之增大。 根據(jù)i可得大帶輪的基準(zhǔn)直徑為： dd2 = i dd1 (1- ) dd1和dd2。 帶速帶速v=dv=dd1d1n n1 1/60000 (m/s)/60000 (m/s) 一般應(yīng)使一般應(yīng)使v v在在5 525m/s25m/s的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。v v，離心力離心力 ，正壓力，正壓力，承載能力，承載能力，易打滑，易打滑 v v，P P一定時(shí)，有效拉力一定時(shí)，有效拉力F F，帶的根數(shù)，帶的根數(shù) 5 5、確定中心距和帶長、確定中心距和帶長 初定中心距a0推薦按式0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2) ，初定的基準(zhǔn)長度Ld0 可按下式計(jì)算： 根據(jù)初定的

18、，由表8-2選取接近的基準(zhǔn)長度Ld ，再按下面公式計(jì)算所需中心距： 6 6、驗(yàn)算包角、驗(yàn)算包角 118057.3 (dd2-dd1)/a 一般應(yīng)使1120，否則可加大中心距或增設(shè)張緊輪。BAAa28)(,8)(421221dddddddBddLA021221004)()(22addddaLddddd7 7、確定帶的根數(shù)、確定帶的根數(shù) 8 8、確定初拉力、確定初拉力 保持適當(dāng)初拉力是帶傳動正常工作的首要條件。初拉力不足，會出現(xiàn)打滑；初拉力過大將增大軸和軸承上的壓力，并降低帶的壽命。單根普通V帶合宜的初拉力： 式中： Pd為設(shè)計(jì)功率(kW)；z為V帶根數(shù)；v為V帶速度(m/s)； K為包角修正系數(shù)

19、(表8-5)；q為V帶每米長的質(zhì)量(kg/m，表8-1)。daLPK PzP ( PP )K Ka a 1120)5 . 2(500qvzvKPKFdaa三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇9、計(jì)算壓軸力 為便于計(jì)算，帶對軸的壓力通常按靜止的情況計(jì)算。 所以壓軸力為： FQ2ZF0cos(90-1/2) = 2ZF0sin(1 /2)帶輪直徑較小時(shí)可采用帶輪直徑較小時(shí)可采用實(shí)心實(shí)心式式(圖圖a)； 中等直徑的帶輪可采用中等直徑的帶輪可采用腹板腹板式式(圖圖b)； 直徑大于直徑大于350mm時(shí)可采用時(shí)可采用輪輻式輪輻式(圖圖c)。 圖中列有經(jīng)驗(yàn)公式可供帶輪圖中列有經(jīng)驗(yàn)公式可供帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

20、時(shí)參考。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。1. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪常用鑄鐵制造帶輪常用鑄鐵制造，有時(shí)也采用鋼或非金屬材料，有時(shí)也采用鋼或非金屬材料(塑料、木材塑料、木材)。鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為25m/s。速度更高時(shí)，可采用。速度更高時(shí)，可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接。鑄鋼或鋼板沖壓后焊接。 2. 帶傳動的張緊裝置帶傳動的張緊裝置 帶傳動常用的張緊方法有帶傳動常用的張緊方法有調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)中心距和采用張緊輪中心距和采用張緊輪。圖圖a中用調(diào)節(jié)螺釘使裝有帶中用調(diào)節(jié)螺釘使裝有帶輪的電動機(jī)沿滑軌移動，輪的電動機(jī)沿滑軌移動，改變中心距從而實(shí)現(xiàn)張緊；改變中心距從而實(shí)現(xiàn)張緊； 圖圖b中用

21、螺桿及調(diào)節(jié)螺母使中用螺桿及調(diào)節(jié)螺母使電動機(jī)繞小軸擺動，改變電動機(jī)繞小軸擺動，改變中心距從而實(shí)現(xiàn)張緊。前者中心距從而實(shí)現(xiàn)張緊。前者適用于水平或傾斜不大的布適用于水平或傾斜不大的布置，后者適用于垂直或接近置，后者適用于垂直或接近垂直的布置。垂直的布置。8-4 8-4 鏈傳動概述鏈傳動概述通常，鏈傳動的傳動比 i8；中心距 a56m；傳遞功率 P100kW；圓周速度 v15m/s；傳動效率約為0.950.89。一、鏈傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用一、鏈傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用 與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用于軸的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失；結(jié)構(gòu)緊湊；能在溫度較高、

22、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低；中心距較大時(shí)其傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。二、鏈傳動的類型二、鏈傳動的類型n傳動鏈 滾子鏈* 套筒鏈 板式鏈 齒形鏈n起重鏈n曳引鏈 內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接；軸之間為過盈聯(lián)接； 滾子與套筒之間、套筒與銷軸之滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。間均為間隙配合。三、滾子鏈的結(jié)構(gòu)三、滾子鏈的結(jié)構(gòu) 鏈上相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈上相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈節(jié)距鏈節(jié)距，用，用 p p 表示

23、。表示。排數(shù)越多，承載能力越高，但各排鏈?zhǔn)芘艛?shù)越多，承載能力越高，但各排鏈?zhǔn)茌d不均現(xiàn)象越嚴(yán)重，故載不均現(xiàn)象越嚴(yán)重，故排數(shù)不宜過多排數(shù)不宜過多。 內(nèi)、外鏈板均為內(nèi)、外鏈板均為“” “” 型。型。滾子鏈可制成單排鏈和多排鏈。滾子鏈可制成單排鏈和多排鏈。鏈條鏈條 鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)Lp來來表示表示。鏈節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù)鏈節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時(shí)正好是以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時(shí)正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接頭外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接頭處可用彈簧夾或開口銷鎖緊處可用彈簧夾或開口銷鎖緊(圖圖a、b)。 若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，則需采若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，則需采用過渡鏈節(jié)用過渡鏈節(jié)(圖圖c)。在鏈條。在鏈

24、條受拉時(shí)，過渡鏈節(jié)還要承受受拉時(shí)，過渡鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。免采用。四、鏈輪四、鏈輪 國家標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了滾子鏈鏈輪齒槽的齒面圓弧半徑 、齒溝圓弧半徑 和齒溝角 (圖a)的最大和最小值(詳見GB1244-85)。各種鏈輪的實(shí)際端面齒形均應(yīng)在最大和最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計(jì)有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入和退出嚙合，并便于加工。符合上述要求的端面齒形曲線有多種。最常用的齒形是“三圓弧一直線”，即端面齒形由三段圓弧(aa,ab,cd)和一段直線(bc)組成。這種“三圓弧一直線”具有較好的嚙合性能，并便于加工。 鏈輪軸面齒形

25、兩側(cè)呈圓弧狀(圖b)，以便于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合。鏈輪結(jié)構(gòu)與尺寸鏈輪結(jié)構(gòu)與尺寸 鏈輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼(如Q235、Q275、45、ZG310-570等)、灰鑄鐵(如HT200)等。重要的鏈輪可采用合金鋼。鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖所示。小直徑鏈輪可制成實(shí)心式；中等直徑的鏈輪可制成孔板式；直徑較大的鏈輪可設(shè)計(jì)成組合式，若輪齒因磨損而失效，可更換齒圈。 一、鏈傳動的運(yùn)動分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析在鏈傳動中，鏈條繞在鏈輪上如同繞在兩個正多邊形的輪子上，正在鏈傳動中，鏈條繞在鏈輪上如同繞在兩個

26、正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長等于鏈節(jié)距多邊形的邊長等于鏈節(jié)距 p。8-5 8-5 鏈傳動工作情況分析鏈傳動工作情況分析8-5 8-5 鏈傳動工作情況分析鏈傳動工作情況分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析 銷軸中心A的圓周速度 水平分量（鏈速VS） 垂直分量 鏈節(jié)所對中心角 ，變化范圍 （ ）即 之間。 當(dāng) 當(dāng) 上述反映了鏈速的周期性變化。這種鏈速時(shí)快時(shí)慢，而忽上忽下的變化，稱為鏈傳動的“多邊形效應(yīng)” 。鏈的節(jié)距越大，理論上承載能力越高。但節(jié)距越大，由鏈條速度變化和鏈節(jié)嚙入鏈輪產(chǎn)生沖擊所引起的動載荷越大，反而使鏈承載能力和壽命降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用小節(jié)距的鏈，重載時(shí)選取小節(jié)距

27、多排鏈。112dVAcos2cos11dVVASsin2sin11dVVAS1360Z2,2)180,180(11ZZ1180Z)180cos(2111minZdVs011max2dVs二、鏈傳動的受力分析二、鏈傳動的受力分析 安裝鏈傳動時(shí)，只需不大的張緊力，主要是使鏈松邊的垂度不致過大，否則會產(chǎn)生顯著振動、跳齒和脫鏈。 若不考慮動載荷，作用在鏈上的力有：圓周力(即有效拉力)F，離心拉力Fc 和懸垂拉力Fy 。 緊邊拉力為 F1 = F + Fc + Fy 松邊拉力為 F2 = Fc + Fy 離心拉力為: Fc =qv2 q為鏈每米長質(zhì)量(kg/m) ；v為鏈速。 懸垂拉力可利用求懸索拉力的

28、方法近似求得： Fy =Kyqga式中：a為鏈傳動的中心距(m)；g為重力加速度； Ky為下垂量y=0.02a時(shí)的垂度系數(shù)。垂直布置時(shí)Ky =1；水平布置時(shí)Ky =7；傾斜布置時(shí) Ky=2.5(=75)， Ky=4(=60)，Ky =6(=30)。8-6 8-6 滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)一、失效形式一、失效形式 (1) 鏈板疲勞破壞鏈板疲勞破壞鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，鏈板疲勞強(qiáng)度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。下，鏈板疲勞強(qiáng)度是限定

29、鏈傳動承載能力的主要因素。(2) 滾子、套筒的沖擊疲勞破壞滾子、套筒的沖擊疲勞破壞鏈傳動的嚙入沖擊首先鏈傳動的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次由滾子和套筒承受。在反復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。(3) 銷軸與套筒的膠合銷軸與套筒的膠合潤滑不當(dāng)或速度過高時(shí)，銷軸和潤滑不當(dāng)或速度過高時(shí)，銷軸和套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。(4) 鏈

30、條鉸鏈磨損鏈條鉸鏈磨損鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時(shí)，極易或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時(shí)，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。(5) 過載拉斷過載拉斷這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。 二、功率曲線圖二、功率曲線圖 如圖所示為在正常潤滑條件下，對應(yīng)各種失效形式的極限功率曲線。圖中陰影部分為實(shí)際上使用的區(qū)域。若潤滑密封不良及工況惡劣時(shí)，磨損將很嚴(yán)重，其極限功率會大幅度下降，如圖中虛線所示。在特定的實(shí)驗(yàn)條件下（水平布置

31、、載荷平穩(wěn)、一定的潤滑方式，Z1=19，i=3，a=40P，壽命15000h，鏈節(jié)伸長量不超過3%），在一定的使用壽命下，從一種失效形式出發(fā)，可得出一個極限功率表達(dá)式。二、功率曲線圖二、功率曲線圖 圖8-25是國產(chǎn)十種型號的滾子鏈的額定許用功率曲線，這是在特定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。 設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際條件對PO值加以修正。無法采用推薦的潤滑方式，PO相應(yīng)降低。 Po單排鏈的額定功率P傳遞的功率KA工況系數(shù)表8-12KZ小鏈輪齒數(shù)系數(shù)。表8-13KL鏈長系數(shù)。圖8-27KP多排鏈系數(shù)。表8-14kpkkPkPLZA0當(dāng)小鏈輪齒數(shù) z119時(shí)的修正系數(shù)，（當(dāng)工作點(diǎn)落在圖8-25某曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，屬于鏈

32、板疲勞，查表中Kz；當(dāng)工作點(diǎn)落在圖8-25某曲線頂點(diǎn)右側(cè)時(shí)，屬于套筒、滾子沖擊疲勞，查表中Kz。當(dāng)鏈長 Lp 100節(jié)時(shí)修正系數(shù)，（當(dāng)工作點(diǎn)落在圖8-25某曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，屬于鏈板疲勞，查圖中曲線1；當(dāng)工作點(diǎn)落在圖8-25某曲線頂點(diǎn)右側(cè)時(shí)，屬于套筒、滾子沖擊疲勞，查圖中曲線2）三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇 當(dāng)v0.6m/s時(shí)，主要失效形式為鏈條的疲勞破壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按功率曲線設(shè)計(jì)計(jì)算。即根據(jù)單排鏈傳動的額定功率P0和小鏈輪轉(zhuǎn)速n1，由圖8-25查得合適鏈的型號，再根據(jù)型號從表8-10查的節(jié)距p。 當(dāng)v0.6m/s時(shí)，主要失效形式為鏈條的過載拉斷，設(shè)計(jì)時(shí)

33、應(yīng)按下式驗(yàn)算靜強(qiáng)度安全系數(shù)。 S=Q/KAF 式中：Q為鏈的極限載荷，見表8-10 ；F1 為緊邊拉力；S為安全系數(shù)，S=48。三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇1. 鏈輪齒數(shù)鏈輪齒數(shù) 為提高鏈傳動的運(yùn)動平穩(wěn)性、降低動載荷，小鏈輪齒數(shù)多一些為好。但小鏈輪齒數(shù)也不宜過多，否則 z2=iz1 會很大，從而使鏈傳動較早發(fā)生跳齒失效。一般應(yīng)使 z2 120，較為合適的小鏈輪齒數(shù)可根據(jù)鏈速按表8-15選取。 分析如下：鏈條的原始節(jié)距如圖a所示，工作一段時(shí)間后，磨損使銷軸變細(xì)、使套筒和滾子變薄，在拉伸載荷F的作用下，鏈條的節(jié)距伸長如圖b所示。鏈條節(jié)距變長后、鏈繞上鏈輪

34、時(shí)節(jié)圓d向齒頂移動(如圖)。由此可知，p一定時(shí)，齒數(shù)越多節(jié)圓外移量d就越大，由于齒的高度有限，因此越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。 一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)以避免使用過渡接頭。三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇三、滾子鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇2. 鏈的節(jié)距鏈的節(jié)距 鏈的節(jié)距越大，理論上承載能力越高。但節(jié)距越大，由鏈條速度變化和鏈節(jié)嚙入鏈輪產(chǎn)生沖擊所引起的動載荷越大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用小節(jié)距的鏈，重載時(shí)選取小節(jié)距多排鏈。3. 中心距和鏈長中心距和鏈長一般可取中心距a=(3050)p，最大中心距amax 80p。鏈條長度用鏈的節(jié)數(shù)Lp表示。按帶傳動求帶長的公式可導(dǎo)出： 由此算出的鏈節(jié)數(shù)Lp 須圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)。 運(yùn)用上式可解得由 求中心距a的公式： 為便于安裝鏈條和調(diào)節(jié)鏈的張緊程度，一般應(yīng)將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的；或者應(yīng)有張緊裝置。若中心距不能調(diào)節(jié)而又無張緊裝置時(shí)，應(yīng)將計(jì)算的中心距減小25mm使鏈條有小的初垂度。四、鏈傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、鏈傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題的有關(guān)問題2）用油杯通過油管向松邊