機(jī)械設(shè)計(jì)CH09

1、第九章 鏈傳動(dòng) 9-2 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 9-1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 9-3 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 9-4 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 9-5 鏈傳動(dòng)的受力分析 9-6 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9-7 鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤(rùn)滑 特點(diǎn)及應(yīng)用1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 鏈傳動(dòng)是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳 動(dòng)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(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比、只能實(shí)現(xiàn)平行軸間傳動(dòng)、不

2、適用于載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)；磨損后易發(fā)生跳齒；有噪聲。 鏈傳動(dòng)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(dòng)的場(chǎng)合。 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 傳動(dòng)鏈?zhǔn)擎渹鲃?dòng)中的主要元件，傳動(dòng)鏈有滾子鏈和齒形鏈等類(lèi)型。 滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷(xiāo)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(xiāo)軸之間為過(guò)盈聯(lián)接； 滾子與套筒之間、套筒與銷(xiāo)軸之間均為間隙配合。 外鏈板 內(nèi)鏈板 套筒 滾子 銷(xiāo)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(guò)多。 虛擬現(xiàn)實(shí)中的滾子鏈 一、滾子鏈 傳動(dòng)

3、鏈的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)2 鏈條的接頭處的固定形式有： 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 用開(kāi)口銷(xiāo)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(jì)時(shí)，鏈節(jié)數(shù)以取為偶數(shù)為宜，這樣可 避免使用過(guò)渡鏈節(jié)，因?yàn)檫^(guò)渡鏈節(jié)的鏈板要受 附加彎矩的作用，會(huì)使鏈的承載能力下降。 滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù) 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 二、齒形鏈 齒形鏈又稱(chēng)無(wú)聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時(shí)鏈齒板與鏈 輪輪齒相嚙合而傳遞運(yùn)動(dòng)。 與滾子鏈相比，齒形鏈傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲承受沖擊性能好，工作可靠， 多用于高速或運(yùn)動(dòng)精度要求較高的傳動(dòng)裝置中。 齒形鏈按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同可分為圓銷(xiāo)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(shí)發(fā)

4、生側(cè)向竄動(dòng)。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(jiǎn)單。 詳細(xì)說(shuō)明 6 60 0。 圓銷(xiāo)式圓銷(xiāo)式軸瓦式軸瓦式滾柱式滾柱式 更多說(shuō)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(dòng)的主要零件，其齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鏈輪設(shè)計(jì)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(jiàn)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(jì)算公式見(jiàn) 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(guó)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(yùn)動(dòng)特性1 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 一、鏈傳動(dòng)的速度 分析 在鏈傳動(dòng)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(zhǎng)等于鏈條的節(jié)距 p。 鏈的平均速度為： 100060100060 2211 pnzpnz v 鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為： 1 2 2 1 z z n n i 鏈條鉸鏈A點(diǎn)的前進(jìn)分速度 cos 11 Rvx 上下運(yùn)動(dòng)分速度sin 11 Rvy 動(dòng)畫(huà)演示 運(yùn)動(dòng)特性2二、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性 由上述分析可知，鏈傳動(dòng)中，鏈條的前進(jìn)速度和上下抖動(dòng)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(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 當(dāng)主動(dòng)鏈輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)鏈輪的角速度以及 鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)

7、傳動(dòng)比都是周期性變化的，因此鏈傳動(dòng) 不宜用于對(duì)運(yùn)動(dòng)精度有較高要求的場(chǎng)合。 鏈傳動(dòng)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(diǎn)所造成的，故稱(chēng)為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)多邊形效應(yīng)。 因?yàn)閺膭?dòng)鏈輪的角速度為： cos cos cos 2 11 2 2 R R R vx 所以鏈傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比為： cos cos 1 2 2 1 R R i 運(yùn)動(dòng)特性3 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 三、鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷 鏈傳動(dòng)中的多邊形效應(yīng)造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運(yùn)動(dòng)，從而 引起動(dòng)載荷。 鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、節(jié)距越大、齒數(shù)越少，則傳動(dòng)的動(dòng)載荷就越大。鏈 節(jié)和鏈輪嚙合瞬間的相對(duì)速度，也將引起沖擊和動(dòng)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(dòng)載荷為： c1d maF 從動(dòng)鏈輪的角加速度引起的動(dòng)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(yùn)動(dòng) 的鏈節(jié)鉸鏈和以角速度作圓周運(yùn)動(dòng)的鏈輪輪 齒，將以一定的相對(duì)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(dòng)載荷。 ac = dvx/dt = d(R11cos)/dt = -R112sin 受力分析1 鏈傳動(dòng)的受力分析 鏈傳動(dòng)在安裝時(shí)，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(guò)松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產(chǎn)生振動(dòng)、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(zhǎng)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(dòng)的布置方式有關(guān)。 設(shè)計(jì)計(jì)算1 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、失效形式和額定功率 鏈傳動(dòng)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(rùn)滑良好的單排鏈的極限功率曲線圖。由圖可見(jiàn)，在中等速 度的鏈傳動(dòng)中，鏈傳動(dòng)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(dòng)的多邊形效應(yīng)增大，傳動(dòng)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(dòng)能力就越低，并會(huì)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(xiāo)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(jì)計(jì)算2 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和步驟 1鏈輪齒數(shù) 通常限制鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i6，推薦的傳動(dòng)比i23.5。 選擇小鏈輪齒數(shù)Z1 計(jì)算大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1。 小鏈輪齒數(shù)Z1過(guò)少運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)嚴(yán)重。 小鏈輪齒數(shù)Z1過(guò)大增大了傳動(dòng)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(shuō)明 2確定計(jì)算功率 計(jì)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(lái)確定的。 考慮到鏈傳動(dòng)的實(shí)際工作條件與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(jì)計(jì)算3 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(dòng)的中心距和鏈節(jié)數(shù) 鏈傳動(dòng)的中心距過(guò)大或過(guò)小對(duì)傳動(dòng)都會(huì)造成不利影響。設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)的多邊形效應(yīng)也要增大， 振動(dòng)沖擊和噪聲也越嚴(yán)重。設(shè)計(jì)

12、時(shí)，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(dòng)比大時(shí)，應(yīng)選小節(jié)距的多排鏈； 中心距大，傳動(dòng)比小時(shí)，應(yīng)選大節(jié)距的單排鏈 中心距過(guò)小，單位時(shí)間內(nèi)繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，會(huì)加劇鏈的磨損和疲勞，同 時(shí)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(guò)大，傳動(dòng)時(shí)造成松邊抖動(dòng)。 設(shè)計(jì)計(jì)算4 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈條的長(zhǎng)度以鏈節(jié)數(shù)Lp來(lái)表示，鏈節(jié)數(shù)為： 0 2 12210 p ) 2 ( 2 2 a pzzzz p a L 計(jì)算出的Lp應(yīng)圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)，鏈傳動(dòng)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(dòng)的參數(shù)。 6低速鏈傳動(dòng)的靜力強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于鏈速v0.6m/s的低速鏈傳動(dòng)，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(jì)算。 詳細(xì)說(shuō)明 詳細(xì)說(shuō)明 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7. 計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式 V = z1n1p/(601000) = z2n2p/(601000) 8. 計(jì)算鏈傳動(dòng)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(cè)量圖 布置張緊和潤(rùn) 滑1 鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤(rùn)滑 一、鏈傳動(dòng)的布

14、置 鏈傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)的兩個(gè)鏈輪共面，否則工作中容易脫鏈 。 二、鏈傳動(dòng)的張緊 鏈傳動(dòng)張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不 良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象；同時(shí)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(rùn)滑2 三、鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤(rùn)滑 潤(rùn)滑油推薦采用牌號(hào)為：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全損耗系統(tǒng)用油。 對(duì)于開(kāi)式及重載低速傳動(dòng)，可在潤(rùn)滑油中加入MoS2、WS2等添加劑。 對(duì)于不便采用潤(rùn)滑油的場(chǎng)合，允許涂抹潤(rùn)滑脂

15、，但應(yīng)定期清洗與涂抹。 良好的潤(rùn)滑可緩和沖擊、減輕磨損、延長(zhǎng)鏈條的使用壽命。 鏈傳動(dòng)中銷(xiāo)軸與套筒之間產(chǎn)生磨損，鏈節(jié)就會(huì)伸長(zhǎng)，這是影響鏈傳動(dòng) 壽命的最主要因素。因而，潤(rùn)滑是延長(zhǎng)鏈傳動(dòng)壽命的最有效的方法。潤(rùn)滑 的作用對(duì)高速重載的鏈傳動(dòng)尤為重要。 詳細(xì)說(shuō)明 本章要點(diǎn)： 1.鏈的結(jié)構(gòu) 2.鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 3.鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷 4.鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇 1.鏈傳動(dòng)工作過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生沖擊和動(dòng)載荷，引起動(dòng)載 荷的原因是。 鏈條前進(jìn)的加速度 從動(dòng)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(duì)速度 前4條均是 2.滾子鏈的外鏈板和銷(xiāo)軸間為，而套筒和銷(xiāo)軸間 為。 過(guò)盈配合 間隙配合 過(guò)渡

16、配合 3.鏈傳動(dòng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，節(jié)距 ，齒數(shù) ，則傳 動(dòng)的動(dòng)載荷越大。 思考題 4.在鏈傳動(dòng)中，鏈節(jié)距p、小鏈輪齒數(shù)z和鏈速v對(duì)傳 動(dòng)各有何影響 5.在鏈傳動(dòng)中，在滿(mǎn)足傳遞載荷的情況下，應(yīng)盡量 取較 的節(jié)距。 7.鏈傳動(dòng)中固有的瞬時(shí)傳動(dòng)比變化是因?yàn)?。 主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速不平穩(wěn) 從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn) 速不平穩(wěn) 鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng) 鏈條的 垂度太大 6.鏈傳動(dòng)中，當(dāng)鏈節(jié)距P增大時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是 ，缺點(diǎn) 是 。 8.應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)套筒輥?zhàn)渔渹鲃?dòng)的額定功率曲線，必須根 據(jù) _來(lái)選擇鏈條的型號(hào)和潤(rùn)滑方法。 A、鏈條的圓周力和傳動(dòng)功率；B、小鏈輪的轉(zhuǎn)速和 計(jì)算功率；C、鏈條的圓周力和計(jì)算功率；D、鏈條 的速度和計(jì)算功率。 9.試述主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z1的多少對(duì)鏈傳動(dòng)的影響 齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但齒數(shù)過(guò)少，將會(huì)導(dǎo)致：1）傳