《機(jī)械設(shè)計(jì)》課件第6章

第6章鏈傳動

6.1概述6.2鏈傳動的運(yùn)動特性及受力分析6.3滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算6.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑習(xí)題6.1概述

6.1.1鏈傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用

鏈傳動是以鏈條為中間傳動件的嚙合傳動。它是由裝在兩平行軸上的主、從動鏈輪和跨繞在兩鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成的，如圖6-1所示。鏈傳動依靠鏈節(jié)與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。圖6-1鏈傳動鏈傳動具有帶傳動和嚙合傳動的一些特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是：與摩擦型帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳遞功率大，相同工況下的傳動尺寸較??；所需張緊力小，作用于軸上的壓軸力??；能在高溫、多塵、潮濕、有污染等惡劣環(huán)境中工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動或多軸傳動，結(jié)構(gòu)輕便；制造和安裝精度要求較低，成本低廉。鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：瞬時鏈速和傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有噪音，不宜用于載荷變化很大和急速反向的傳動中，只能用于平行軸間的傳動。

鏈傳動廣泛應(yīng)用于中心距較大、多軸、要求平均傳動比準(zhǔn)確的傳動中，如環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動和潤滑良好的高速傳動等。滾子鏈傳動的功率通常在100kW以下，鏈速在15m/s以下，傳動比i≤7，傳動中心距a≤5～6m。目前，鏈傳動最大的傳遞功率可達(dá)5000kW，鏈速可達(dá)40m/s，傳動比可達(dá)15，中心距可達(dá)8m。6.1.2鏈傳動的類型和結(jié)構(gòu)

鏈傳動的類型很多，按用途不同可分為傳動鏈、起重鏈和牽引鏈三種。傳動鏈用于一般機(jī)械中傳遞運(yùn)動和動力，起重鏈和牽引鏈主要用于重型機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械。

按鏈條的結(jié)構(gòu)不同，傳動鏈主要有短節(jié)距精密滾子鏈(簡稱滾子鏈)和齒形鏈(又稱無聲鏈)兩種。其中，滾子鏈產(chǎn)量最多，應(yīng)用最廣，故本章主要討論滾子鏈及其傳動的設(shè)計(jì)，對齒形鏈僅作簡單介紹。

1.滾子鏈及鏈輪

1)滾子鏈

滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖6-2所示。它是由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成的。滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間分別用過盈配合固聯(lián)。當(dāng)內(nèi)、外鏈板相對繞曲時，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動。滾子是活套在套筒上的，當(dāng)鏈條進(jìn)入與鏈輪嚙合時，滾子沿鏈輪齒廓滾動，這樣就可以減輕齒廓的磨損。鏈的磨損主要發(fā)生在銷軸與套筒的接觸面上，因此，內(nèi)、外鏈板間應(yīng)留有少許間隙，以便潤滑油滲入銷軸與套筒的摩擦表面。鏈板通常制成8字形，使鏈板各截面抗拉強(qiáng)度大致相等，以減輕鏈的重量及運(yùn)轉(zhuǎn)時的慣性。圖6-2滾子鏈的結(jié)構(gòu)當(dāng)傳遞大功率時，可采用多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比，但由于制造和裝配精度等影響，各排鏈容易受載不均，故排數(shù)不宜過多，一般不超過4排。常用的雙排鏈如圖6-3所示。圖6-3雙排鏈滾子鏈相鄰兩銷軸的中心距離稱為鏈的節(jié)距，用p表示，它是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈條各組成元件的尺寸越大，鏈所能傳遞的功率也越大。

滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩個系列，由專業(yè)廠家生產(chǎn)。常用的是A系列，表6-1列出了GB/T1243—1997規(guī)定的幾種規(guī)格滾子鏈的主要參數(shù)。表中的鏈號乘以25.4/16即為節(jié)距值，表中的鏈號與相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)鏈號一致。本章僅介紹最常用的A系列滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)。鏈條的長度以鏈節(jié)數(shù)Lp來表示。鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是內(nèi)、外鏈板相接，接頭可用開口銷或彈簧卡片鎖緊，如圖6-4(a)和(b)所示；若鏈節(jié)數(shù)必須采用奇數(shù)時，則需要用過渡鏈節(jié)(如圖6-4(c)所示)，但強(qiáng)度較差，會影響鏈的承載能力，應(yīng)盡量避免使用。圖6-4滾子鏈的接頭形式滾子鏈的標(biāo)記為

鏈號-排數(shù)×整條鏈鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號

例如08A—1×88GB/T1243—1997，表示：A系列、節(jié)距為12.7mm、單排、88節(jié)的滾子鏈。

2)鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料

滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合傳動，鏈輪齒形有較大的靈活性，主要考慮便于加工、不易脫鏈、保證鏈節(jié)與鏈輪能平穩(wěn)順利地進(jìn)入和退出嚙合，嚙合時接觸良好，盡量減少嚙合時與鏈節(jié)的沖擊。滾子鏈鏈輪的齒槽形狀如圖6-5所示。GB/T1243-1997只規(guī)定了滾子鏈鏈輪的最大和最小齒槽形狀及其極限參數(shù)，見表6-2。凡在兩個極限齒槽形狀之間的各種齒形均可采用。

圖6-5滾子鏈鏈輪的齒槽形狀鏈輪輪齒用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，目前較流行的一種齒形是三圓弧一直線齒形，如圖6-6所示。故鏈輪端面齒形在工作圖上不需畫出，只需注明鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸(見表6-3)，并注明“齒形按GB/T1243-1997規(guī)定制造”即可。而鏈輪輪齒的軸面齒廓則應(yīng)在工作圖中畫出，軸面齒廓形狀及尺寸見圖6-7及表6-4。鏈輪轂孔的最大許用直徑dkmax見表6-5。圖6-6三圓弧一直線齒槽形狀鏈輪軸面齒形有A型(圖6-7(a))和B型(圖6-7(b))兩種。圖6-7(c)為多排鏈鏈輪的軸面齒形和結(jié)構(gòu)。圖6-7鏈輪的軸面齒形鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖6-8所示。鏈輪直徑較小時可制成實(shí)心結(jié)構(gòu)；大中直徑的鏈輪，可制成孔板結(jié)構(gòu)；除此之外，對于大直徑的鏈輪，為了提高輪齒的耐磨性，常將齒圈和輪體部分用不同材料制成，然后用焊接或螺栓聯(lián)接裝配在一起。圖6-8鏈輪的結(jié)構(gòu)在工作中，鏈輪輪齒的沖擊、磨損較大，故鏈輪材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，齒面多須經(jīng)熱處理。由于小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)較大鏈輪多，磨損和沖擊也較嚴(yán)重，因此小鏈輪的材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪，齒面硬度也應(yīng)高于大鏈輪。鏈輪常用的材料及熱處理方式見表6-6。

2.齒形鏈

齒形鏈由許多特定齒形的鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。鏈板外側(cè)為直邊，夾角一般為60°，工作時，鏈板外側(cè)邊與鏈輪輪齒相嚙合來實(shí)現(xiàn)傳動。齒形鏈的鉸鏈有三種形式，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見表6-7。與滾子鏈相比，齒形鏈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，允許速度較高(可達(dá)40m/s)，噪聲小，故又稱無聲鏈。但齒形鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，價格高，故多用于高速或運(yùn)動精度要求較高的傳動裝置中。6.2鏈傳動的運(yùn)動特性及受力分析

6.2.1鏈傳動的運(yùn)動不均勻性

由于鏈節(jié)是剛性的，當(dāng)鏈條與鏈輪嚙合時，相應(yīng)一段鏈條呈正多邊形的一部分繞在鏈輪上。該正多邊形的邊長即為鏈條的節(jié)距p，邊數(shù)等于鏈輪的齒數(shù)z。鏈傳動工作時，鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈就移動一個多邊形的周長zp。所以，鏈條的平均速度為

(6-1)

式中：p——鏈節(jié)距(單位為mm)；

z1、z2——主、從動鏈輪的齒數(shù)；

n1、n2——主、從動鏈輪的轉(zhuǎn)速(單位為r/min)。鏈傳動的平均傳動比為

(6-2)

實(shí)際工作中，鏈傳動的瞬時鏈速、從動輪的角速度ω2及瞬時傳動比都是變化的。如圖6-9所示，鏈傳動工作時，其主動邊(緊邊)兩端的鉸鏈?zhǔn)茄貎涉溳喎侄葓A運(yùn)動的，主動邊的不同位置之間一般并不平行，但偏差極小。為了便于分析，設(shè)鏈的主動邊在運(yùn)動中始終處于水平位置(平動)，則鏈的主動邊的運(yùn)動取決于主動邊剛與主動鏈輪嚙合的鏈節(jié)上鉸鏈A的運(yùn)動。圖6-9鏈傳動運(yùn)動分析若主動鏈輪以等角速度ω1轉(zhuǎn)動，則鉸鏈A沿鏈輪分度圓作勻速圓周運(yùn)動，其圓周速度為v1=d1ω1/2。該速度可分解為鏈條向前移動的分速度vx和橫向運(yùn)動的分速度vy1，其值分別為

(6-3)

(6-4)

式中，β——鉸鏈A的圓周速度與鏈條前進(jìn)方向之間的夾角，也是鏈節(jié)在嚙入過程中其上鉸鏈在主動鏈輪上的相位角。由圖6-9可見，從鉸鏈A進(jìn)入嚙合位置到鉸鏈B也進(jìn)入嚙合位置，β在±φ1/2之間變化，φ1為主動鏈輪上一個節(jié)距所對的圓心角，φ1=360°/z1。由此可見，主動鏈輪雖作等角速回轉(zhuǎn)，而鏈條前進(jìn)的速度vx卻在鏈輪轉(zhuǎn)過每一個鏈節(jié)的時間內(nèi)周期性地由小變大，又由大變小。鏈的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，β角的變化范圍越大，vx的變化也越大。與此同時，鏈條橫向運(yùn)動的速度vy1也在周期性變化。vx、vy1的變化規(guī)律如圖6-10所示。圖6-10瞬時鏈條速度的變化規(guī)律由圖6-9可知，從動鏈輪的轉(zhuǎn)動取決于鏈條主動邊末端的鉸鏈B的運(yùn)動，設(shè)其在從動輪上的相位角為γ(γ在±φ2/2之間變化，φ2=360°/z2)，鉸鏈B的圓周速度v2在鏈條前進(jìn)方向的分量也等于vx，即有

所以，從動鏈輪的角速度為

(6-5)鏈傳動的瞬時傳動比為

(6-6)

式(6-6)表明，鏈傳動的瞬時傳動比隨角β和γ的變化而變化。當(dāng)主動鏈輪勻速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪作周期性的變速轉(zhuǎn)動。只有當(dāng)z1=z2，且緊邊鏈長恰好是鏈節(jié)距的整數(shù)倍(即β=γ)時，瞬時傳動比才恒等于1。

上述鏈傳動運(yùn)動不均勻的特性，起因于繞上鏈輪的鏈條呈多邊形這一特點(diǎn)，故稱之為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。6.2.2鏈傳動中的動載荷

鏈傳動中的動載荷包括外部附加動載荷與內(nèi)部附加動載荷。

外部附加動載荷是由于工作載荷和原動機(jī)工作特性帶來的振動、沖擊等因素引起的附加載荷，這種動載荷在工作情況系數(shù)中應(yīng)加以考慮。

內(nèi)部附加動載荷主要由下列因素產(chǎn)生：

(1)鏈的運(yùn)動不均勻性。由于多邊形效應(yīng)，鏈?zhǔn)亲髦芷谛缘淖兯龠\(yùn)動，其向前的加速度和橫向加速度分別為

(6-7)

(6-8)

由式(6-7)、(6-8)可知，鏈輪轉(zhuǎn)速越高，鏈節(jié)距越大，鏈的加速度越大，則鏈向前的加速度和橫向的加速度引起的動載荷越大。

實(shí)際上，鏈?zhǔn)怯涉湽?jié)組成的撓性件，具有一定的彈性，因而鏈的橫向速度vy1的周期性變化必然引起鏈條的橫向振動。這種振動同樣會產(chǎn)生動載荷，而且是主要動載荷之一。由此引起鏈的張力變化是很大的，也是發(fā)生共振的主要原因。

(2)從動鏈輪運(yùn)動的不均勻性。

從動鏈輪是作周期性的變速轉(zhuǎn)動，其角加速度將使從動鏈輪系統(tǒng)產(chǎn)生動載荷，在鏈條中引起變化的拉力，其大小為

(6-9)

式中，J——從動鏈輪系統(tǒng)對從動鏈輪軸線的等效轉(zhuǎn)動慣量。

(3)鏈條與鏈輪的嚙入沖擊。鏈條與鏈輪嚙合時相對速度發(fā)生變化，也將引起沖擊和動載荷。如圖6-11所示，當(dāng)鏈條與鏈輪輪齒嚙合的瞬間，作直線運(yùn)動的鏈條鉸鏈和以角速度ω作圓周運(yùn)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。鏈輪轉(zhuǎn)速越高，鏈節(jié)距越大，則產(chǎn)生的沖擊就越劇烈。

(4)鏈和鏈輪的制造誤差以及安裝誤差。

(5)由于鏈條的松弛，在啟動、制動、反轉(zhuǎn)、突然超載或卸載的情況下出現(xiàn)的慣性沖擊。圖6-11嚙合瞬時的沖擊6.2.3鏈傳動的受力分析鏈傳動安裝時，只需較小的張緊力，主要是使松邊的垂度不致過大。工作時，主動鏈輪帶動鏈條，鏈條又拖動從動鏈輪，因此鏈條受有工作拉力F；鏈條繞上鏈輪回轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生離心慣性力，使鏈條受到離心拉力Fc的作用；此外，鏈條因自重而懸垂，產(chǎn)生懸垂拉力Fs，使鏈條得到一定的張緊。如圖6-12所示，鏈條在工作中，若忽略傳動中的動載荷，其緊邊所受的拉力F1為F1=F+Fc+Fs

(6-10)

鏈條的松邊所受的拉力F2為F2=Fc+Fs

(6-11)圖6-12作用在鏈上的力及鏈的懸垂度工作拉力F(單位為N)為

(6-12)

離心力引起的離心拉力Fc為Fc=qv2

(6-13)懸垂拉力Fs的大小與鏈條的松邊垂度及傳動的布置方式有關(guān)，用求懸索拉力的方法計(jì)算Fs=Ksqga

(6-14)以上各式中：P——傳遞功率(kW);

v——鏈速(m/s)；

q——單位長度鏈條的質(zhì)量(kg/m)，見表6-1；

a——鏈傳動的中心距(m)；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

Ks——垂度系數(shù)，即下垂量為y=0.02a時的拉力 系數(shù)，見表6-8，表中β為兩鏈輪中心連 線與水平面的夾角(見圖6-12)。鏈作用在軸上的壓軸力可近似取為FQ≈F1+F2=KQF(6-15)式中：KQ——壓軸力系數(shù)，對于水平傳動KQ=1.15，對于垂直傳動KQ=1.05。6.3滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算6.3.1鏈傳動的主要失效形式

1.鏈條元件的疲勞破壞鏈條在工作時，周而復(fù)始地由松邊到緊邊不斷運(yùn)動，因而其各個元件都是在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，鏈條元件將會出現(xiàn)疲勞破壞。實(shí)踐證明：一般速度閉式鏈傳動中，鏈板會首先出現(xiàn)疲勞斷裂；而對于高速閉式鏈傳動，由于鏈節(jié)入嚙時沖擊動載荷增大，會使套筒、滾子先于鏈板發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕和疲勞破裂；反復(fù)受很大慣性沖擊或受重復(fù)沖擊工作載荷作用的鏈傳動，鏈條元件易發(fā)生多次沖擊疲勞破壞，其應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)一般不超過104。在潤滑良好的情況下，鏈條的疲勞強(qiáng)度就成為決定鏈傳動承載能力的主要因素。

2.鏈條鉸鏈的磨損鏈條工作過程中，由于形成鉸鏈的銷軸和套筒之間承受較大的壓力，傳動時彼此又產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致鉸鏈磨損，使鏈節(jié)的實(shí)際節(jié)距變長(見圖6-13)，嚙合點(diǎn)沿齒高外移，最終發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。由于磨損后鏈節(jié)間實(shí)際節(jié)距的不均勻性，因此加劇了傳動的不平穩(wěn)性。圖6-13鏈條磨損后的實(shí)際節(jié)距

3.鏈條鉸鏈的膠合當(dāng)速度過高時，鏈節(jié)所受的沖擊、振動加大，加劇了銷軸與套筒間高比壓摩擦表面的發(fā)熱和潤滑狀態(tài)的急速惡化，使兩工作面在很高的溫度和壓力下直接接觸，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。

4.鏈條靜力拉斷當(dāng)鏈條的速度極低(v<0.6m/s)或瞬間載荷過大時，會導(dǎo)致鏈條元件過載，并超過其靜強(qiáng)度極限，鏈條最終會被拉斷。

5.鏈輪輪齒的過度磨損或過大的塑性變形這一失效形式是對鏈輪的，這里暫不講述。6.3.2滾子鏈傳動的功率曲線鏈傳動的各種失效形式都在相應(yīng)的條件下限制著它的承載能力。圖6-14就是一定壽命和潤滑條件良好的情況下，對應(yīng)于小鏈輪的不同工作轉(zhuǎn)速各種失效形式所限制的滾子鏈極限功率曲線(帳篷曲線)。圖6-14中：1是由磨損破壞限定的極限功率曲線；2是在變應(yīng)力下鏈板疲勞破壞限定的極限功率曲線；3是由滾子、套筒點(diǎn)蝕和沖擊疲勞破壞限定的極限功率曲線；4是由銷軸與套筒膠合限定的極限功率曲線；5是額定功率曲線，它是設(shè)計(jì)時所使用的曲線；6是潤滑不良、工作環(huán)境惡劣時磨損限定的極限功率曲線。圖6-14滾子鏈極限功率曲線圖6-15為A系列單排滾子鏈的額定功率曲線，它是在特定實(shí)驗(yàn)條件下，根據(jù)各種極限條件繪制的。所謂特定條件是指：兩鏈輪共面且兩軸水平布置；z1=z2=19；鏈條長度為Lp=100；單排鏈傳動，載荷平穩(wěn)；按圖6-16推薦的潤滑方式潤滑；使用壽命15000h；鏈條因磨損而產(chǎn)生的相對伸長量不超過3%。根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速，在圖6-15上可查出各種鏈條在鏈速v>0.6m/s情況下允許傳遞的額定功率P0。圖6-15A系列單排滾子鏈的額定功率曲線當(dāng)實(shí)際工作條件與實(shí)驗(yàn)規(guī)定條件不符時，由圖6-15查得的P0應(yīng)作相應(yīng)的修正。當(dāng)不能保證使用圖6-16推薦的潤滑方式潤滑，而使?jié)櫥涣紩r，應(yīng)將額定功率P0按如下數(shù)值降低：

(1)v≤1.5m/s，潤滑不良時，降至(0.3～0.6)P0；無潤滑時，降至0.15P0(壽命不能保證15000h)。

(2)0.5m/s<v≤7m/s，潤滑不良時，降至(0.15～0.3)P0。

(3)v>7m/s，潤滑不良時，該傳動不可靠，不宜采用。圖6-16推薦的潤滑方式6.3.3滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算及主要參數(shù)選擇

1.中高速鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算

1)計(jì)算鏈輪齒數(shù)z1、z2和傳動比i小鏈輪的齒數(shù)對鏈傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響。齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但齒數(shù)過少會導(dǎo)致：①傳動的不均性增大，并使動載荷增大；②鏈條進(jìn)入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大，鉸鏈磨損加??；③鏈傳動的圓周力加大，加速鏈條和鏈輪的磨損，同時增加了軸和軸承的載荷。由此可見，適當(dāng)增大z1對傳動是有利的。但z1過大，除傳動的外廓尺寸和重量增大外，還易因鉸鏈磨損節(jié)距伸長而發(fā)生跳齒、脫鏈現(xiàn)象，縮短鏈的使用壽命。銷軸和套筒磨損后，鏈節(jié)距的增長量Δp和嚙合圓外移量Δd的關(guān)系(見圖6-17)為圖6-17鏈節(jié)距增長量與嚙合圓外移量之間的關(guān)系

當(dāng)節(jié)距p一定時，齒高就一定，允許的Δd就一定；齒數(shù)越多，不發(fā)生脫鏈的節(jié)距允許增量Δp就越小，鏈的使用壽命就越短。因此，通常限制最大鏈輪齒數(shù)zmax≤120。為使z2不致過大，在選擇z1時，可根據(jù)鏈速v和傳動比i并參考表6-9選擇，推薦z1=29-2i。一般鏈輪最小齒數(shù)zmin=17，當(dāng)鏈速很低時，最小齒數(shù)可取到9。此外，由于鏈節(jié)數(shù)通常為偶數(shù)，為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)的奇數(shù)，并優(yōu)先選用17、19、21、23、25、38、57、76、95、114等。通常推薦鏈傳動的傳動比i=2～3.5。當(dāng)載荷平穩(wěn)，鏈速v<2m/s時，i可達(dá)10。若傳動比過大，由于小鏈輪上包角過小，嚙合齒數(shù)減少，則易出現(xiàn)跳齒或加速輪齒的磨損，故可采用二級或二級以上的傳動。

2)確定計(jì)算功率Pca計(jì)算功率是根據(jù)傳遞功率P并考慮工作機(jī)和原動機(jī)的種類而確定的，即Pca=KAP

(6-16)式中，KA——工作情況系數(shù)，其值見表6-10。

3)選取鏈條的節(jié)距p和排數(shù)鏈條節(jié)距p的大小反映了鏈和鏈輪輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力就越高，但傳動的不均勻性越大，振動、沖擊、噪音也越嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)時，應(yīng)在滿足承載能力要求的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈；高速重載或中心距小、傳動比大、載荷也較大的傳動，可選小節(jié)距多排鏈；低速重載或中心距大、傳動比小、速度不高的傳動，可選大節(jié)距單排鏈。允許采用的鏈條節(jié)距可根據(jù)功率P0和小鏈輪轉(zhuǎn)速n1由圖6-15并結(jié)合表6-1選取。由于鏈傳動的實(shí)際工作條件與實(shí)驗(yàn)特定條件不完全一致，因此必須對P0進(jìn)行修正，并使

(6-17)

式中：Kz——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，可查表6-11；

KL——鏈長系數(shù)，可查表6-11；

Kp——多排鏈系數(shù)，可查表6-12。

4)計(jì)算鏈傳動的中心距a和鏈節(jié)數(shù)Lp中心距過小，單位時間內(nèi)鏈條應(yīng)力循環(huán)次數(shù)會增加，加速鏈條的磨損和疲勞。另外，小鏈輪包角變小，輪齒所受載荷增大，會加速鏈輪輪齒的磨損，也易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。中心距過大，會引起松邊垂度過大，傳動時造成松邊顫動。因此，設(shè)計(jì)時，若中心距不受其他條件限制，一般初選a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。鏈傳動的中心距一般應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，以便鏈節(jié)伸長后，可隨時調(diào)整張緊程度；否則，應(yīng)設(shè)張緊裝置。鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)Lp來表示。與帶傳動相似，初算的鏈節(jié)數(shù)與中心距a0之間的關(guān)系為

(6-18)

初算出的應(yīng)圓整為整數(shù)，最好取偶數(shù)。然后根據(jù)圓整后的鏈節(jié)數(shù)Lp計(jì)算理論中心距，即

(6-19)為了保證鏈條松邊有一合適的安裝垂度(0.01～0.02)a，實(shí)際中心距a′應(yīng)較理論中心距a小一些，即a′=a-Δa式中，Δa=(0.002~0.004)a。對于中心距可調(diào)整的鏈傳動，Δa可取大值；對于中心距不可調(diào)整和未設(shè)張緊裝置的鏈傳動，則應(yīng)取較小值。

5)驗(yàn)算小鏈輪轂孔的直徑dk當(dāng)鏈的節(jié)距和小鏈輪的齒數(shù)確定之后，鏈輪的結(jié)構(gòu)和各部分尺寸基本上可以求出，小鏈輪轂孔的直徑dk應(yīng)小于鏈輪轂孔的最大許用直徑dkmax(見表6-5)，即dkmax必須大于或等于安裝鏈輪處的軸的直徑。若不能滿足要求，可采用特殊結(jié)構(gòu)鏈輪(如鏈輪軸)或重新選擇鏈傳動參數(shù)(增大z1或p)。

6)鏈傳動作用在軸上的力(壓軸力)FQ鏈傳動是嚙合傳動，不需很大的張緊力，故壓軸力較小，一般可近似取為FQ=KQF

(6-20)式中：F——工作拉力；

KQ——壓軸力系數(shù)，對于水平傳動KQ=1.15，對于垂直傳動KQ=1.05。

7)潤滑方式的選擇鏈傳動的潤滑方式與鏈速v和鏈節(jié)距p有關(guān)，應(yīng)選擇圖6-16推薦的潤滑方式。

2.低速鏈傳動的靜強(qiáng)度計(jì)算對于鏈速v<0.6m/s的低速鏈傳動，其主要的失效形式為鏈條過載拉斷，應(yīng)按下式進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。

(6-21)

式中：Sca——鏈條的抗拉靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)；

Q——單排鏈的極限拉伸載荷(單位為kN)，可查表6-1；

n——排數(shù)；

KA——工作情況系數(shù)，查表6-10；

F1——鏈的緊邊拉力(單位為kN)，按式(6-10)計(jì)算。6.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑6.4.1鏈傳動的布置及張緊鏈傳動的布置是否合理，對鏈傳動的工作能力及使用壽命有較大影響。一般應(yīng)使鏈傳動布置在水平或傾斜偏水平的平面內(nèi)，盡量避免布置在垂直或傾斜偏垂直的平面內(nèi)，如確有需要按后兩種情況布置，則應(yīng)加托板或張緊裝置，并且設(shè)計(jì)成較緊湊的中心距。合理的布置應(yīng)按表6-13提出的一些布置原則。鏈傳動張緊的目的，在于調(diào)節(jié)鏈條松邊的垂度，增大包角和補(bǔ)償鏈條磨損后的伸長，使鏈條和鏈輪嚙合良好，以免因松邊垂度過大引起振動乃至跳齒、脫鏈。鏈傳動張緊的方法很多。當(dāng)中心距可調(diào)時，可通過增大中心距來控制張緊程度；當(dāng)中心距不可調(diào)時，可用張緊裝置張緊(見圖6-18)，或在鏈條磨損變長后去掉一二個鏈節(jié)，以恢復(fù)原有的長度。張緊輪一般壓在松邊靠近小鏈輪處，張緊輪可以是鏈輪，也可以是無齒的滾輪，張緊輪的直徑應(yīng)與小鏈輪直徑相近。圖6-18鏈傳動的張緊裝置6.4.2鏈傳動的潤滑鏈傳動的潤滑至關(guān)重要，對高速、重載的鏈傳動更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊，顯著減輕鏈條鉸鏈的磨損，避免鏈條鉸鏈的早期膠合，延長鏈條的使用壽命，提高傳動效率。圖6-16中推薦的潤滑方式，其潤滑方法和供油量列于表6-14。開式傳動和不易潤滑的鏈傳動，可定期拆下用煤油清洗，干燥后浸入70～80℃的潤滑油中(銷軸要垂直放在油中)，待鉸鏈間隙充滿油后安裝使用。潤滑油推薦采用L-AN46、L-AN68、L-AN100全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時用小牌號。對于開式或重載低速傳動，可在潤滑油中添加MoS2、WS2等添加劑。

例6-1

設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)驅(qū)動裝置的鏈傳動。已知傳遞功率P=4.3kW，主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1=145r/min，傳動比i=2.5，載荷平穩(wěn)，中心距無嚴(yán)格要求，傳動近于水平布置。解

1.確定鏈輪齒數(shù)z1、z2和傳動比i

假設(shè)鏈速v=0.6～3m/s，由表6-9取小鏈輪齒數(shù)z1=25，則大鏈輪齒數(shù)z2=iz1=2.5×25=62.5，取z2=63。實(shí)際傳動比為

2.確定計(jì)算功率Pca查表6-10得KA=1.0，則Pca=KAP=1×4.3=4.3kW

3.確定鏈節(jié)數(shù)Lp初選中心距a0=40p。由式(6-18)得取Lp=124。

4.確定鏈節(jié)距p和排數(shù)n由圖6-15按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表6-11可查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，鏈長系數(shù)。選取單排鏈n=1，由表6-12查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0，故得所需傳遞的功率為

根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n1