浙大機(jī)械設(shè)計考研輔導(dǎo)課件第四章 鏈傳動

1、浙江大學(xué)專用 第四章第四章 鏈傳動鏈傳動4-1 鏈傳動的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用鏈傳動的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用4-2 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪4-4 滾子鏈傳動的失效分析和設(shè)計計算滾子鏈傳動的失效分析和設(shè)計計算4-3 鏈傳動的運(yùn)動特性和受力分析鏈傳動的運(yùn)動特性和受力分析4-5 鏈傳動的潤滑和布置鏈傳動的潤滑和布置帶傳動和鏈傳動都是通過中間撓性件傳遞運(yùn)動和動力的，適用于兩軸中心距較大的場合。與齒輪傳動相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。浙江大學(xué)專用 組成：組成：鏈輪、環(huán)形鏈條鏈輪、環(huán)形鏈條作用：作用：靠鏈與鏈輪輪齒之間的嚙合實現(xiàn)平行軸之間的同靠鏈與鏈輪輪齒之間的嚙合實現(xiàn)平行軸之間的同 向傳動。向傳動。4-1

2、鏈傳動的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用鏈傳動的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用浙江大學(xué)專用 特點(diǎn)：特點(diǎn)：與帶傳動相比1. 鏈輪傳動沒有彈性滑動和打滑，鏈輪傳動沒有彈性滑動和打滑， 能保持準(zhǔn)確的平均傳動比能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；2.需要的張緊力小，作用在軸上的壓力小，可減少軸承需要的張緊力小，作用在軸上的壓力小，可減少軸承 的摩擦損失的摩擦損失 ；3.結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)緊湊；4.能在高溫，有油污等惡劣環(huán)境下工作；能在高溫，有油污等惡劣環(huán)境下工作；與傳齒輪動相比5.制造和安裝精度較低，中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單；制造和安裝精度較低，中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 瞬時轉(zhuǎn)速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動的平穩(wěn)瞬時轉(zhuǎn)速和瞬時傳動

3、比不是常數(shù)，傳動的平穩(wěn)性性 較差，有一定的沖擊和噪聲。較差，有一定的沖擊和噪聲。應(yīng)用：應(yīng)用： 廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、機(jī)機(jī) 床及摩托車中。床及摩托車中。浙江大學(xué)專用 工作范圍：工作范圍：傳動比：傳動比： i 8;8; 中心距：中心距： a 556 m;6 m; 傳遞功率：傳遞功率： P 100 KW;100 KW; 圓周速度：圓周速度： v 15 m/s;15 m/s; 傳動效率：傳動效率： 0.950.950.98 0.98 浙江大學(xué)專用 銷軸與外鏈板鉚牢，分別稱為內(nèi)外鏈節(jié)。內(nèi)外鏈節(jié)構(gòu)成一個鉸鏈。當(dāng)鏈條嚙入嚙出時，內(nèi)外鏈節(jié)作相對轉(zhuǎn)動。同

4、時滾子沿鏈輪鏈齒滾動，可減少鏈條與輪齒的磨損。內(nèi)外鏈板均做成8字形，以減輕重量，并保持各橫截面的強(qiáng)度大致相等4-2 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪一、一、 鏈條鏈條類型類型 滾子鏈的組成：滾子鏈的組成：滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板、外鏈板。滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板、外鏈板。 齒形鏈齒形鏈滾子鏈滾子鏈套筒與銷軸、滾子與套筒均為間隙配合銷軸銷軸滾子滾子外鏈板外鏈板套筒套筒內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板緊壓在套筒兩端，稱為內(nèi)鏈節(jié) 。浙江大學(xué)專用 鏈條材料：鏈條材料：碳素鋼或合金鋼，經(jīng)熱處理，以提高強(qiáng)度和耐磨性。碳素鋼或合金鋼，經(jīng)熱處理，以提高強(qiáng)度和耐磨性。套筒滾子鏈的剖面結(jié)構(gòu)：套筒滾子鏈的剖面結(jié)構(gòu)：滾子滾子套筒套筒銷軸銷軸內(nèi)

5、鏈板內(nèi)鏈板外鏈板外鏈板浙江大學(xué)專用 鏈條的主要參數(shù)節(jié)距鏈條的主要參數(shù)節(jié)距p：節(jié)距節(jié)距p：滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離。滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離。 p 越大，越大，鏈條各零件尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。鏈條各零件尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型：單排鏈和多排鏈。單排鏈和多排鏈。滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩個系列，常用的是兩個系列，常用的是A系列系列.pppt雙排滾子鏈雙排滾子鏈 浙江大學(xué)專用 鏈鏈 號號08A 12.70 14.38 7.95 13800 0.60表表139 A系列滾子鏈的主要參數(shù)系列滾子鏈的主要參數(shù)節(jié)距節(jié)距P 排距排距pt 滾子外徑滾

6、子外徑d1 極限載荷極限載荷Q(單排單排) 每米長質(zhì)量每米長質(zhì)量q(單排單排) mm mm mm N kg/m10A 15.875 18.11 10.16 21800 1.0012A 19.05 22.78 11.91 31100 1.0016A 25.40 29.29 15.88 55600 2.6020A 31.75 35.76 19.05 86700 3.8024A 38.10 45.44 22.23 124600 5.6028A 44.45 48.87 25.40 169000 7.5032A 50.80 58.55 28.58 222400 10.1040A 63.50 71.55

7、39.68 347000 16.1048A 76.20 87.83 47.63 500400 22.60浙江大學(xué)專用 鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。鏈節(jié)數(shù)最好取鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)偶數(shù)，以便鏈，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接。條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接。若鏈節(jié)數(shù)為若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)奇數(shù)時，則采用過渡鏈節(jié)，在鏈條受拉時，時，則采用過渡鏈節(jié)，在鏈條受拉時，過度鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。過度鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。過渡鏈節(jié)過渡鏈節(jié)浙江大學(xué)專用 齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板的側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鏈板的成形孔內(nèi)裝入棱柱，兩棱柱相互滾

8、動，可減小摩擦和磨損。齒形鏈?zhǔn)怯稍S多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。齒形鏈?zhǔn)怯稍S多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：與滾子鏈相比，齒形鏈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承與滾子鏈相比，齒形鏈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承 受沖擊載荷的能力高。受沖擊載荷的能力高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：多應(yīng)用于高速（鏈速可達(dá)多應(yīng)用于高速（鏈速可達(dá)40 m/s）或運(yùn)動）或運(yùn)動 精度要求較高的場合。精度要求較高的場合。p直邊直邊O60 浙江大學(xué)專用 Zpd180sin二、二、 鏈輪鏈輪標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)： 滾子鏈鏈滾子鏈鏈輪的參數(shù)輪的參數(shù)齒面圓弧半徑：齒面圓弧半徑：r re e 齒

9、溝圓弧半徑：齒溝圓弧半徑： r ri i 齒溝角：齒溝角： minmin 、maxmax鏈輪的節(jié)距：鏈輪的節(jié)距：p -p -弦長弦長 分度圓直徑：分度圓直徑：pd1dreri360360 Z Z df=d- -d1 齒頂圓直徑：齒頂圓直徑：dadfZctgpda18054.0齒根圓直徑：齒根圓直徑：各種鏈輪的實際斷面齒形介于最大最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計具有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入或推出嚙合，并便于加工。國標(biāo)規(guī)定最大值和最小值：國標(biāo)規(guī)定最大值和最小值： 鏈輪主要尺寸計算公式：鏈輪主要尺寸計算公式：浙江大學(xué)專用 d180180 Z Z 滾子鏈鏈輪端面齒形滾

10、子鏈鏈輪端面齒形端面齒形端面齒形 ：三圓弧一直線三圓弧一直線 這種三圓弧一直線齒形基本上符合標(biāo)準(zhǔn)齒槽形狀范圍，且具有較好的嚙合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aa浙江大學(xué)專用 bg(h)r5gbB2B3ptptr5軸面齒形軸面齒形 ：圓弧圓弧+ +直線直線 便于進(jìn)入或退出嚙合單排鏈輪單排鏈輪軸面齒形軸面齒形多排鏈輪多排鏈輪軸面齒形軸面齒形零件工作圖：零件工作圖：只繪制軸面齒形，不用繪制端面齒形。只繪制軸面齒形，不用繪制端面齒形。材料與熱處理：材料與熱處理：碳素鋼、鑄鐵、重要鏈輪可用合金鋼。碳素鋼、鑄鐵、重要鏈輪可用合金鋼。 齒面需經(jīng)熱處理以提高接觸強(qiáng)度和耐磨性。齒面需經(jīng)熱處理以提高接觸強(qiáng)度

11、和耐磨性。直線指采用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工r4浙江大學(xué)專用 鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式實心式-小直徑小直徑浙江大學(xué)專用 孔板式孔板式-中等直徑中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式實心式-小直徑小直徑浙江大學(xué)專用 組合式組合式-大直徑，齒圈可更換。大直徑，齒圈可更換。孔板式孔板式-中等直徑中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式實心式-小直徑小直徑浙江大學(xué)專用 smpnzz/100060602214-3 鏈傳動的運(yùn)動特性和受力分析鏈傳動的運(yùn)動特性和受力分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析 10006011pnzv1221zznni鏈條的平均線速度：鏈條的平均線速度：平均傳動比為：平均傳動比為：d1211分

12、度圓瞬時線速度：分度圓瞬時線速度：鏈條的瞬時線速度沿鏈條的瞬時線速度沿AB方向，方向，2111dvAAB180z1180z1cos2111dvx為相位角：為相位角：10101800180zz111min10180cos2180zdvz時，鏈速最小，當(dāng)2011maxdv 時，鏈速最大，當(dāng)鏈輪每轉(zhuǎn)過一齒，鏈速時快時慢變化一次。由此可知，當(dāng)鏈輪等速回轉(zhuǎn)時，瞬時鏈速和順時傳動比都作周期性變化。鏈條進(jìn)入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動相當(dāng)于一對多邊形輪之間的傳動。變化范圍d1其大小為：其大小為：浙江大學(xué)專用 鏈條的瞬時線速度沿垂直方向的分量為：鏈條的瞬時線速度沿垂直方向的分量為：sin2111dvy也作周期性

13、變化，從而使鏈條上下抖動。由于鏈速是變化的，鏈傳動在工作時，產(chǎn)生振動鏈傳動在工作時，產(chǎn)生振動和動載荷！和動載荷！d1211AB180z1180z1d1cos2112dvx對輪對輪2因此由因此由coscos1221,ddi浙江大學(xué)專用 二、鏈傳動的受力分析二、鏈傳動的受力分析為了保證松邊垂度不至于過大，安裝鏈傳動時，應(yīng)為了保證松邊垂度不至于過大，安裝鏈傳動時，應(yīng):y作用在鏈作用在鏈上的力有：上的力有：圓周拉力圓周拉力: 離心拉力離心拉力:懸垂拉力懸垂拉力:緊邊拉力為：緊邊拉力為：F1 = F + Fc + Fy N松邊拉力為：松邊拉力為：F2 = Fc + Fy NF = 1000P/ v NF

14、c= qv2 NFy=Kyqga N q為米長質(zhì)量為米長質(zhì)量a-為中心距，為中心距，=90 Ky= 1g- 為重力加速度，為重力加速度，Ky為下垂量為下垂量y=0.02a時的垂度系數(shù)。時的垂度系數(shù)。其值與鏈輪中心線與水平夾角有關(guān)=0 Ky= 7=75 Ky= 2.5=60 Ky= 4=30 Ky= 6適當(dāng)張緊適當(dāng)張緊 n1n2-有效拉力有效拉力 F1F1F2F2浙江大學(xué)專用 實際使用區(qū)域?qū)嶋H使用區(qū)域一、失效形式一、失效形式1.1.鏈板疲勞破壞；鏈板疲勞破壞；2.2.滾子、套筒的沖擊疲勞破壞；滾子、套筒的沖擊疲勞破壞；3.3.銷軸與套筒鉸鏈的膠合；銷軸與套筒鉸鏈的膠合；4.4.鏈條鉸鏈磨損；鏈條

15、鉸鏈磨損；5.5.過載拉斷。過載拉斷。二、功率曲線圖二、功率曲線圖4321極限功率曲線極限功率曲線n1P對應(yīng)每種失效形式，可得出一個極限功率表達(dá)式。常用線圖表示。曲線曲線1 1-正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率；正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率；曲線曲線2 2-鏈板疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；鏈板疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；曲線曲線3 3-滾子、套筒的沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；滾子、套筒的沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；曲線曲線4 4-鉸鏈膠合限定的極限功率；鉸鏈膠合限定的極限功率；其極限功率急劇下降；密封潤滑不良密封潤滑不良其極限功率急劇下降；4-4 滾子鏈傳動的失效分析和設(shè)計計算

16、滾子鏈傳動的失效分析和設(shè)計計算浙江大學(xué)專用 1015 20406080 100150 200400 600800100015002000 40006000小鏈輪轉(zhuǎn)速小鏈輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率功率p0(kw)48A單排單排A系列系列滾子滾子鏈的鏈的功率功率曲線曲線 鏈號 節(jié)距08A 12.710A 15.87512A 19.0516A 25.420A 31.7524A 38.128A 44.4532A 50.840A 63.548A 76.240A32A28A24A20A16A12A10A

17、08A浙江大學(xué)專用 上述功率曲線的特定條件上述功率曲線的特定條件: 1.兩輪共面兩輪共面;2. 小鏈輪的齒數(shù)小鏈輪的齒數(shù)z1=19 3. 鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) Lp=1004.載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn);7. 鏈條因磨損而引起的相對伸長量鏈條因磨損而引起的相對伸長量3%5. 按推薦的潤滑方式按推薦的潤滑方式 6. 工作壽命為工作壽命為15000 h當(dāng)潤滑不良或不能采用推薦的潤滑方式時，應(yīng)將當(dāng)潤滑不良或不能采用推薦的潤滑方式時，應(yīng)將P0值降低。值降低。鏈速鏈速 v m/s1.5vv7 而又潤滑不當(dāng)而又潤滑不當(dāng)P0降低降低50%傳動不可靠！傳動不可靠！1.5 725%推薦的潤滑方式推薦的潤滑方式0.20.3 0.4

18、0.6 0.8 12345681020鏈速鏈速v(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7鏈鏈節(jié)節(jié)距距p(mm)人工定期潤滑人工定期潤滑滴油潤滑滴油潤滑油浴或油浴或 飛濺潤滑飛濺潤滑壓力噴壓力噴 油滑潤油滑潤 浙江大學(xué)專用 表表 13-11 修正系數(shù)修正系數(shù)kz和和kL小鏈輪齒數(shù)系數(shù)小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz位于功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時位于功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時（鏈板疲勞）（鏈板疲勞）鏈長系數(shù)鏈長系數(shù)KL位位 置置位于功率曲線頂點(diǎn)右側(cè)時位于功率曲線頂點(diǎn)右側(cè)時（滾子套筒沖擊疲勞）（滾子套筒沖擊疲勞）表表 13-12 多排鏈系數(shù)多排鏈系數(shù)kn排排 數(shù)數(shù)1234 56Km1.

19、01.72.53.34.04.6三、鏈傳動的計算三、鏈傳動的計算 nLzKKKP00P 當(dāng)實際工作條件與特定條件不同時，應(yīng)對當(dāng)實際工作條件與特定條件不同時，應(yīng)對P0值加以修正：值加以修正：許用功率：許用功率：19z11.0819z11.5100Lp0.26100Lp0.5zKKnLK1.計算準(zhǔn)則計算準(zhǔn)則浙江大學(xué)專用 鏈傳動的設(shè)計準(zhǔn)則：鏈傳動的設(shè)計準(zhǔn)則： nLzcKKKPP00P 計算功率：計算功率：Pc=KAP，KA為工作情況系數(shù)，為工作情況系數(shù)，P為名義功率。為名義功率。0PKKKPnLzc或：表表 13-13 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)KA載載 荷荷 種種 類類載載 荷荷 平平 穩(wěn)穩(wěn) 1.0

20、 1.2中中 等等 沖沖 擊擊 1.3 1.4 較較 大大 沖沖 擊擊 1.5 1.7原原 動動 機(jī)機(jī)電動機(jī)或汽輪機(jī)電動機(jī)或汽輪機(jī)內(nèi)內(nèi) 燃燃 機(jī)機(jī)當(dāng)當(dāng)v 0.6 m/s時，鏈條的主要失效形式是拉斷，設(shè)計時時，鏈條的主要失效形式是拉斷，設(shè)計時需驗算靜力強(qiáng)度安全系數(shù)：需驗算靜力強(qiáng)度安全系數(shù)：SFKQA1Q極限載荷，極限載荷，F(xiàn)1是緊邊拉力，是緊邊拉力，S是安全系數(shù)：是安全系數(shù)：S=48浙江大學(xué)專用 p與與d 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：1)1)鏈輪的齒數(shù)鏈輪的齒數(shù)大鏈輪的齒數(shù)大鏈輪的齒數(shù): z2 =i z1d+dP+p1180sin zpd得：鏈條鉸鏈磨損后，節(jié)距將邊長，鏈輪節(jié)圓將向齒頂移動。p一定時

21、一定時: z d 越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般取：一般?。?z2 120因為多邊形效應(yīng)，為使鏈傳動運(yùn)動平穩(wěn)，小鏈輪齒數(shù)不宜過少。一般一般鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)最好取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)最好取奇數(shù)奇數(shù)， 以使以使磨損均勻。磨損均勻。表表 13-10 小鏈輪的齒數(shù)小鏈輪的齒數(shù)z1鏈速鏈速 v m/s 0.633 38 8齒數(shù)齒數(shù)z1 17 21 25Zpd180sin由：d分度圓直徑節(jié)距增長量 , 節(jié)圓外移量d180zp2.2.參數(shù)選擇參數(shù)選擇浙江大學(xué)專用 2)2)鏈的節(jié)距鏈的節(jié)距。一般?。阂话闳。?a=(3050)p節(jié)距越大，節(jié)距越大，嚙合瞬間的沖擊也越大。嚙合瞬間

22、的沖擊也越大。-p高速重載時，應(yīng)選用小節(jié)距多排鏈高速重載時，應(yīng)選用小節(jié)距多排鏈。鏈的節(jié)距越大，其承載能力越高。根據(jù)相對原理，當(dāng)鏈輪以運(yùn)動時，鏈節(jié)以進(jìn)入輪齒而產(chǎn)生沖擊。3)3)中心距中心距a 過小過小 同時嚙合的齒數(shù)同時嚙合的齒數(shù)a 過大過大鏈條容易抖動。鏈條容易抖動。amax= 80p鏈條節(jié)數(shù)：鏈條節(jié)數(shù)：21221222zzapzzpaLp2122212128224zzzzLzzLpapp中心距：中心距：計算結(jié)果應(yīng)圓整，計算結(jié)果應(yīng)圓整，并取偶數(shù)！并取偶數(shù)！為便于安裝和調(diào)節(jié)張緊程度，中心距一般應(yīng)設(shè)計成可調(diào)節(jié)的。為便于安裝和調(diào)節(jié)張緊程度，中心距一般應(yīng)設(shè)計成可調(diào)節(jié)的。d1按帶傳動公式導(dǎo)出此式若中心距不能調(diào)整，而又沒有張緊裝置時，應(yīng)將計算中心距減小25mm,這樣可使鏈條有小的初垂度，保持蓮傳動的張緊。 浙江大學(xué)專用 4-5 鏈傳動的布