機械設計基礎之鏈傳動Chains

1、Chains機械設計（機械設計（）（零件）（零件）第八章 鏈傳動第一項第二項第二項Chains1.鏈傳動結構及工作原理一、概述工作原理：工作原理：以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動，靠鏈與鏈以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動，靠鏈與鏈輪輪齒嚙合來傳遞動力和運動。輪輪齒嚙合來傳遞動力和運動。 鏈傳動由主、從動鏈輪1、2和連接它們的鏈條3所組成，用以傳遞兩平行軸之間的運動和動力。第一項第二項第二項Chains2鏈傳動的特點優(yōu)點優(yōu)點可獲得準確的平均傳動比；傳動效率高；可作兩軸中心距較大的傳動；作用于軸和軸承的載荷較帶傳動為小。第一項第二項第二項Chains缺點缺點運轉時瞬時傳動比是變化的，沖擊、振動和噪聲較大，

2、安裝精度要求較高；只能傳遞平行軸間的運動和動力。第一項第二項第二項Chains3.鏈傳動的應用農業(yè)機械農業(yè)機械輕工、化工機械輕工、化工機械起重、運輸機械起重、運輸機械汽車、機床汽車、機床采礦機械采礦機械工作范圍：工作范圍：傳動比：傳動比： i 8;8;中心距：中心距： a 56 m;傳遞功率：傳遞功率： P 100 KW;圓周速度：圓周速度： v 15 m/s;傳動效率：傳動效率： 0.950.98 1要求平均傳動比準確，兩軸距離較大且不易采用齒輪傳動。2工作條件沉重、溫度變化較大，工作環(huán)境較臟的場合。第一項第二項第二項Chains輸送鏈輸送鏈:在輸送機械中用來在輸送機械中用來輸送物料或機件輸

3、送物料或機件起重鏈起重鏈:在起重機械中用來在起重機械中用來提升重物提升重物1、傳動鏈、傳動鏈分類：按用途分類：按用途傳動鏈傳動鏈:在機械中用來傳遞在機械中用來傳遞運動運動和和動力動力二.傳動鏈分類及結構 v20m/sv0.25m/sv=24m/s傳動鏈傳動鏈起重鏈起重鏈曳引鏈曳引鏈第一項第二項第二項Chains2、傳動鏈的、傳動鏈的分類（按結構）分類（按結構）1 1）滾子鏈和套筒鏈）滾子鏈和套筒鏈phdzb1b2d內 鏈 板外 鏈 板銷 軸套 筒滾 子滾子作用：減小摩擦，磨損滾子作用：減小摩擦，磨損第一項第二項第二項Chains 主要參數(shù)（表18-1）：1）基本參數(shù)p尺寸p = 鏈號25.4/

4、16（mm）2）鏈節(jié)數(shù)Lp整數(shù)，一般為。3）排數(shù)zp單排鏈排數(shù)承載但：， zp3-4多排鏈節(jié)距節(jié)距P：鏈條上相鄰兩滾子中心的距離。：鏈條上相鄰兩滾子中心的距離。第一項第二項第二項Chains滾子鏈規(guī)格以及標號A系列：美國標準系列系列：美國標準系列B系列：英國標準系列系列：英國標準系列鏈號數(shù)鏈號數(shù)X25.416=節(jié)距值節(jié)距值滾子鏈已：GB1243.183鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標準編號例： 08A187 GB243183 ？ A系列、節(jié)距p=12.7mm，單排，87節(jié)第一項第二項第二項Chains表表181 A系列系列滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù)滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù) 48A 76.20 87.83 47.63

5、 47.35 23.80 72.39 500.4 22.60 鏈鏈 號號08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3.96 12.07 13.8 0.60 節(jié)距節(jié)距P 排距排距pt 滾子滾子 鏈節(jié)鏈節(jié) 銷軸銷軸 鏈板鏈板 極限載荷極限載荷 米長質量米長質量 外徑外徑d1 內寬內寬b1 直徑直徑d2 高度高度h2 Q (單排單排) q(單排單排) mm mm mm mm mm mm KN kg/m10A 15.875 18.11 10.16 9.40 5.08 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.5

6、0 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 9.53 30.18 86.7 3.80 24A 38.10 45.44 22.23 25.22 11.10 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 25.22 12.70 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55 28.58 31.55 14.27 48.26 222.4 10.10 40A 63.50 71.55 39.68 37.85 19.84 60.33 347.0

7、16.10 06B 9.525 10.24 6.35 5.72 3.28 8.26 8.9 0.40 05B 8.00 5.64 5.00 3.00 2.31 7.11 4.4 0.18 08B 12.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8 0.70 第一項第二項第二項Chains第一項第二項第二項Chains 接頭形式：偶數(shù)節(jié)：沖擊和振動奇數(shù)節(jié)：第一項第二項第二項Chains 接頭形式：連接鏈節(jié)：彈簧卡片潘存云教授研制潘存云教授研制第一項第二項第二項Chains2）齒形鏈承受沖擊能力比滾子鏈好，噪音低，平穩(wěn)“”帶外導板帶內導板 圓銷式軸瓦式滾柱式鉸鏈形式：第一項

8、第二項第二項Chains滾子鏈鏈輪非共軛嚙合常用“”?！褒X形按3R GB1244-85規(guī)定制造”端面齒形不需畫出，軸向齒形需畫出.zpd180sin分度圓直徑：三、鏈輪齒形基本要求：齒形基本要求：自由嚙入、嚙出，嚙合時良好接觸自由嚙入、嚙出，嚙合時良好接觸360 /z第一項第二項第二項Chains鏈輪主要尺寸Zpd180sin分度圓直徑：分度圓直徑：df=d- -dr（滾子直徑）（滾子直徑） 齒頂圓直徑：齒頂圓直徑：0.54cot180adpZ齒根圓直徑：齒根圓直徑：鏈輪主要尺寸計算公式：鏈輪主要尺寸計算公式：第一項第二項第二項Chains滾子鏈輪滾子鏈輪結構結構實心式實心式 孔板式孔板式 輪

9、輻式輪輻式 組合式組合式（小直徑）（小直徑） （中等直徑）（中等直徑） （中等直徑）（中等直徑） （大直徑）（大直徑）輪芯可用一般鋼材或鑄鐵以節(jié)省貴重鋼材。采用可拆聯(lián)接的組合式鏈輪的另一優(yōu)點是輪齒失效后只需更換齒圈即可。第一項第二項第二項Chains鏈輪材料可用灰鑄鐵(不低于HT200)，熱處理后硬度為260-280HB。較多的是用優(yōu)質碳鋼和合金鋼如15-50號鋼、15Cr、20Cr、40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、45Mn、 ZG310-570鋼等，熱處理后硬度均在40HRC和40HRC以上。高速輕載時可用夾布膠木，以使傳動平穩(wěn)和減少噪聲。第一項第二項第二項Chains三、鏈傳動

10、的運動特性平均鏈速和平均傳動比平均鏈速和平均傳動比瞬時鏈速和瞬時傳動比瞬時鏈速和瞬時傳動比鏈條的加速度和動載荷鏈條的加速度和動載荷第一項第二項第二項Chains整條鏈：撓性體單個鏈節(jié)：剛性體鏈條繞上鏈輪時，鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合，形成正多邊形一部分。鏈條與鏈輪分度圓在運動中交替呈現(xiàn)相割和相切。 鏈輪轉一周，鏈條轉過長度為zp 平均鏈速：smpnzpnzv/1000601000602211 平均傳動比：constzznni122112瞬時鏈速瞬時鏈速 和從和從動輪角速度動輪角速度 2及及瞬時傳動比瞬時傳動比i都是都是變化的變化的三、鏈傳動的運動特性第一項第二項第二項Chains瞬時鏈速和瞬時傳動比瞬

11、時鏈速和瞬時傳動比 鏈傳動工作時，每一瞬時的鏈速和傳動比都是變化的。為了便于闡明，使鏈條的主動邊處于水平位置。第一項第二項第二項Chains當 190 180z1 時，得最小鏈速度 vh1min0.5d11cos(180z1 )當 190時，得最大鏈速vh1max0.5d11鏈傳動工作時，鏈條沿 x 方向的速度是變化的. 第一項第二項第二項Chains瞬時傳動比iinsd2sin2(d1sin1)分析：分析：1、如果中心距 a 與節(jié)距 p 之比即 ap 為整倍數(shù)，則在 190 180z1 而 290 180z2 時得最大瞬時傳動比 iins,maxd2cos(180z2 )(d1cos(180

12、z1)2、在 190而 290 時得最小瞬時傳動比 iins,mind2d1不均勻系數(shù) 1(iins,max - iins,min)iins,max2(1 - 1i2)(2z12)只有當只有當 i1,中心距中心距 a 與節(jié)距與節(jié)距 p 之比即之比即 ap 為整倍數(shù)時，才能為整倍數(shù)時，才能 iins,maxiins,mini ，即瞬時傳動比才等于平均傳動比而為常數(shù)，即瞬時傳動比才等于平均傳動比而為常數(shù)。第一項第二項第二項Chains鏈條的加速度和動載荷鏈條的加速度和動載荷鏈條的加速度在1=90180/z1 時 , 加速度達極限值，即acmax,min=(dvh1/dt)max,min=0.5d1

13、12sin(180/z1) 0.5d112/z1=0.512p 應當指出，在鏈條沿水平方向速度發(fā)生變化的同時，鏈條沿垂直方向的分速度vy1 也在發(fā)生變化，即鏈沿垂直方向不斷地上升和下降。鏈傳動工作時不可避免地產生動載荷，動載荷的大小正比于加速度值。鏈輪齒數(shù)越少，節(jié)距越大，則產生的動載荷就越大，設計時務需注意。第一項第二項第二項Chains13-5 鏈的受力、失效和許用功率鏈的受力、失效和許用功率p與帶傳動相似，鏈傳動工作時，鏈的兩邊形成緊邊和松邊。緊邊和松邊所受的拉立分別為F1和F2： F1=Ft+Fc+Ff , F2=Fc+Ff 具體說明F1為有效圓周力(有效拉力)(N)， Fc 為離心拉力

14、(N)， (其中q為單排鏈每米質量kg/m )，當 v7m/s 時, Fc可忽略不計; Ff為懸垂拉力(N)，F(xiàn)f是由鏈邊自重而產生的，一般不大，可近似取為 Ff0.1Ft 。2cFqv鏈的受力：鏈的受力：11000()PFNvPkW vm/sffFk qgakf垂度系數(shù)a-為中心距第一項第二項第二項Chains二、鏈的失效二、鏈的失效鏈的疲勞破壞鏈的疲勞破壞 鏈是在變應力下工作的，導致鏈板可能發(fā)生疲勞斷裂或套筒、滾子表面產生疲勞點蝕。滾子和套筒沖擊破壞滾子和套筒沖擊破壞 鏈傳動工作時不可避免地發(fā)生沖擊和振動，導致滾子和套筒發(fā)生沖擊破壞，也屬一種疲勞破壞。銷軸與套筒的接觸工作表面膠合銷軸與套筒

15、的接觸工作表面膠合 在沖擊和振動載荷下，銷軸與套筒的接觸表面之間難以形成邊續(xù)油膜，導致摩擦嚴重產生高溫，在載荷作用下造成膠合。銷軸與套筒的接觸工作表面磨損銷軸與套筒的接觸工作表面磨損 在潤滑不良情況下，銷軸與套筒的接觸表面會因摩擦導致磨損，磨損后鏈條的節(jié)距變大，破壞了鏈條與鏈輪的正確嚙合，且易發(fā)生“脫鏈”現(xiàn)象鏈條靜力拉斷鏈條靜力拉斷 在低速(鏈速v0.6m/s 。對各種節(jié)距的單排A系列滾子鏈進行試驗并考慮安全裕度所得到的許用功率曲線。試驗條件是：第一項第二項第二項Chains修正的許用功率P若所設計的滾子鏈傳動其工況、小鏈輪齒數(shù)、鏈長、排數(shù)不符規(guī)定的試驗條件時，則應分別予以修正，P值按下式確定

16、 P=KAP/(KzKLKp) 1、P為所設計的鏈傳動欲傳遞的名義功率(KW)； 2、 KA 為工況系數(shù)； 3、Kz 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，當傳動工作處于如圖18-11所示許用曲線凸峰的左側(受制于鏈板疲勞斷裂，取表18-3中的Kz 值；當傳動工作處于凸峰右側(受制于滾子、套筒沖擊疲勞破壞)，取表18-3中的 Kz值； 4、KL 為鏈長系數(shù)（表18-4)；鏈傳動受制于鏈板疲勞斷裂時，用表18-4中的KL值，受制于滾子、套筒沖擊破壞時，用表中的KL值； 5、Kp 為排數(shù)系數(shù)（表18-5）。第一項第二項第二項Chains表格表格鏈板疲勞斷裂鏈板疲勞斷裂滾子套筒沖擊疲勞滾子套筒沖擊疲勞鏈板疲勞斷裂鏈板疲

17、勞斷裂滾子套筒沖擊疲勞滾子套筒沖擊疲勞第一項第二項第二項Chains滾子鏈傳動的設計方法 已知傳動比已知傳動比i、功率、功率P、轉速、轉速n1確定鏈輪齒數(shù)確定鏈輪齒數(shù)選定鏈型號、排數(shù)、確定鏈節(jié)距選定鏈型號、排數(shù)、確定鏈節(jié)距確定中心距和鏈長確定中心距和鏈長計算軸向力計算軸向力若低速，驗靜載荷，若低速，驗靜載荷，若高速，驗極限速度若高速，驗極限速度初定中心距初定中心距a0計算鏈節(jié)距并圓整計算鏈節(jié)距并圓整Lp圓整后理論中心距圓整后理論中心距a實際中心距實際中心距a=a-D Da=a-(0.20.4%)a結構設計結構設計apzzzzpaLp212212222122212128224zzzzLzzLpa

18、pp滾子鏈傳動主要參數(shù)的確定滾子鏈傳動主要參數(shù)的確定第一項第二項第二項Chains3 3、參數(shù)選擇、參數(shù)選擇a一定時，i a 同時嚙合齒數(shù)少 磨損 跳齒821nni，通常：1120，i = 23.5傳動比：傳動比：i 6 - 一般情況下一般情況下 2 i 3.5 - 推薦值推薦值 6 i 10 -當當v3 amin a amax = 80p21221222zzapzzpaLp按上式算得的Lp 應圓整為整數(shù)，最好取偶數(shù)，第一項第二項第二項Chains v12m/s3）由式1810a；2122212128224zzzzLzzLpapp然后根據(jù)圓整后的鏈節(jié)數(shù)代入下式算得傳動的理論中心距a:為使鏈條松

19、邊具有合理的垂度利于鏈與鏈輪順利嚙合，安裝時應使實際中心距 較理論中心距小25mm。對中心距可調節(jié)的鏈傳動取小值；對中心距不可調節(jié)和沒有張緊裝置的鏈傳動取大值。第一項第二項第二項Chains七、鏈傳動的布置七、鏈傳動的布置第一項第二項第二項Chains傳動參數(shù)傳動參數(shù) 正確布置正確布置 不正確布置不正確布置 說說 明明 a =(3050)pi=23兩輪軸在同一水兩輪軸在同一水平面，緊邊在上、平面，緊邊在上、在下均能正常工在下均能正常工作。作。常見鏈傳動的合理布置常見鏈傳動的合理布置a 60pi 2a 30p兩輪軸不在同一水兩輪軸不在同一水平面，松邊應在下平面，松邊應在下面。否則松邊下垂面。否則

20、松邊下垂量增大后鏈條與鏈量增大后鏈條與鏈輪容易卡死。輪容易卡死。豎豎直直布布置置傾傾斜斜布布置置第一項第二項第二項Chains1、兩輪在同一水平面上，鏈條緊邊在上、在下均可，但緊邊在上較好 2、兩輪軸線不在同一水平面上，鏈條松邊不應在上面，否則松邊垂度增大會造成鏈條與鏈輪輪齒發(fā)生干擾，破壞正常嚙合3、兩輪軸線在同一水平上，松邊不應在上面，否則鏈條垂度逐漸增大，引起松邊和緊邊相碰 4、兩輪軸線在同一鉛垂面內時，鏈條因磨損垂度增大，使與下面鏈輪的嚙合齒數(shù)減少，降低了傳動能力。為此采用以下措施：中心距可調；設張緊裝置；上下兩輪錯開，使不在同一鉛垂面內鏈傳動的布置鏈傳動的布置第一項第二項第二項Chai

21、ns鏈傳動的張緊鏈傳動的張緊張緊的目的：張緊的目的：調節(jié)松邊垂度、增大包角、補償磨損調節(jié)松邊垂度、增大包角、補償磨損張緊方法：張緊方法：調整中心距、用張緊輪、去掉鏈節(jié)調整中心距、用張緊輪、去掉鏈節(jié)松邊外側靠近從動輪處松邊外側靠近從動輪處第一項第二項第二項Chains鏈傳動的潤滑鏈傳動的潤滑潤滑的作用：潤滑的作用：降低摩擦、減少磨損、散熱降低摩擦、減少磨損、散熱潤滑方式：潤滑方式：潤滑油、潤滑脂定期潤滑潤滑油、潤滑脂定期潤滑第一項第二項第二項Chains第一項第二項第二項Chains第一項第二項第二項Chains例題設計一用于離心壓縮機的系列滾子鏈傳動，室溫工作，電動機轉速n1=970r/min

22、，壓縮機轉速n2=330r/min，傳遞功率P=9.7kw。要求鏈傳動的中心距不超過800mm，兩輪軸線在同一水平面上。 A系列滾子鏈設計步驟第一項第二項第二項Chains1 平均傳動比i i=n1/n2=z1/z2, n1和n2 為原始數(shù)據(jù)i=970/330=2.942 小鏈輪齒數(shù)z1根據(jù)i查表13-6確定z1=253 大鏈輪齒數(shù)z2根據(jù)i和z1按式z2=i z1確定z2=734 初定中心距a0按式(13-11)取定 a0=40p5 鏈節(jié)數(shù)Lp按式(13-12)確定，算得的Lp圓數(shù)為整數(shù)，最好為偶數(shù)Lp =130第一項第二項第二項Chains6 許用功率P按式(18-7)確定，式中P為原始數(shù)據(jù)，KA查表13-2取定，KZ查表13-3取定，KL查表13