機械設計鏈傳動課件課件

1、第6章 鏈傳動6-2 鏈傳動的運動特性及受力分析6-1 概述6-3 滾子鏈傳動的設計計算6-4 鏈傳動的布置、張緊和潤滑特點及應用16-1 概述 一、鏈傳動的特點及應用 鏈傳動一般由主、從動鏈輪及鏈條組成。鏈輪上制有特殊的齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。-2-(一) 組成特點及應用1 （二）特點鏈傳動是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動。1 1、優(yōu)點、優(yōu)點 與摩擦型帶傳動相比：1）constzznni1221平均2）較高，0.970.983）結構緊湊（帶傳動要求1120a）4）壓軸力?。▏Ш蟼鲃訌埦o力?。?。5）可在高溫、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。無彈性滑動和打滑與齒輪傳動相比：1）適

2、于遠距離傳動。2）成本低（制造、安裝精度低）。-3-6-1 概述特點及應用1 （二）特點2 2、缺點、缺點1）只能用于平行軸間的傳動，且同向轉動。2）consti瞬，振動、平穩(wěn)性差、噪音大。3）成本比帶傳動高。-4-（三）應用（三）應用Pmax5000kW，vmax40m/s，imax15，amax8m 常用于a較大，要求平均i不變，而不宜采用齒輪或帶傳動場合。 不宜用于載荷變化大和急促反向的傳動。6-1 概述特點及應用1 廣泛應用在自行車、摩托車挖掘機（惡劣工作條件）其它低速重載場合-5-挖掘機、推土機的履帶6-1 概述特點及應用1 二、鏈傳動的類型和結構二、鏈傳動的類型和結構傳動鏈在 一般

3、機械傳動中，v15m/s，imax 8， P 100KW傳動鏈傳動鏈起重鏈 提升重物，v0.25m/s起重鏈起重鏈鏟車鏟車牽引（輸送）鏈 移動重物，v=24m/s輸送鏈輸送鏈傳動鏈分類短節(jié)距精密滾子鏈滾子鏈，應用廣泛齒形鏈-6-6-1 概述傳動鏈的結構特點1（一）滾子鏈及鏈輪 1）結構：自由滾動，減小摩擦，磨損內(nèi)、外鏈板呈“8”字形：? 過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接間隙配合間隙配合-7-1. 滾子鏈6-1 概述傳動鏈的結構特點1 -8-6-1 概述傳動鏈的結構特點1外鏈板內(nèi)鏈板套筒滾子銷軸滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。 鏈的磨損主要發(fā)生在銷軸與套筒的接觸面上。因此內(nèi)外鏈板之間留有少量間隙，以便潤滑油滲入

4、到銷軸與套筒摩擦面間。排數(shù)承載但：， n3-4多排鏈：-9-6-1 概述傳動鏈的結構特點22）鏈條的接頭形式多用于大節(jié)距鏈多用于小節(jié)距鏈 彈簧卡片開口銷偶數(shù)節(jié)：奇數(shù)節(jié)：鏈節(jié)數(shù)Lp-10-奇數(shù)節(jié)：6-1 概述傳動鏈的結構特點2 3）基本參數(shù)：（1）鏈條上相鄰兩銷軸中心的距離p尺寸，承載能力，所有元件均需熱處理；（2）滾子外徑d1（5）多排鏈的排距pt（4）排數(shù)n（3）內(nèi)鏈板內(nèi)寬b1（6）鏈節(jié)數(shù)Lp整數(shù)，一般為。-11-6-1 概述傳動鏈的結構特點2 4）滾子鏈標記方法滾子鏈已：P87 表6-1GB/T12431997鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標準編號例： 08A-1 88 GB/T12431997 A系列、

5、節(jié)距p=12.7mm，單排，88節(jié)滾子鏈鏈號與節(jié)距的關系鏈號與節(jié)距的關系：16425 鏈號p-12- A系列以美國為中心的西半球區(qū)域， B系列歐洲區(qū)域，我國主要采用A系列。6-1 概述鏈輪的結構和材料11）鏈輪的齒形 鏈輪是鏈傳動的主要零件，其齒形已經(jīng)標準化。鏈輪設計的主要內(nèi)容是： 鏈輪齒形應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)順利地進入和退出嚙合，并便于加工。在國標GB/T1243-1997中僅規(guī)定了最小和最大齒槽形狀及極限參數(shù)。目前較常用的齒形是三圓弧一直線齒形，它是由aa、ab、cd三圓弧及直線bc構成。 確定鏈輪的結構和尺寸； 選擇鏈輪的材料和熱處理方式；“齒形按3RGB/T1243-1997規(guī)定制造” 當

6、選用這種齒形并用標準刀具加工時，其齒形在工作圖中不畫出，只注明主要參數(shù)和尺寸。-13-2鏈輪的結構和材料6-1 概述鏈輪的結構和材料12）鏈輪的參數(shù)和尺寸鏈輪的基本參數(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。 鏈輪的主要尺寸如圖所示。 鏈輪轂孔的直徑應小于其最大許用直徑dkmax，其值查表6-5。 dgdkdfdadgd -14-6-1 概述鏈輪的結構和材料2 -15-表表6-3 滾子鏈鏈輪的主要尺寸滾子鏈鏈輪的主要尺寸6-1 概述鏈輪的結構和材料2 表6-4滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸 -16-6-1 概述鏈輪的結構和材料23）鏈輪的結構 -17-6-1 概述鏈輪的結構和材

7、料24）鏈輪的材料 鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，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。 表6-6 p91 -18-6-1 概述傳動鏈的結構特點3（二）齒形鏈齒形鏈又稱無聲鏈，它是由一組鏈齒板彼此錯開鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合來傳遞運動。齒形鏈上設有導板，以防止鏈條工作時發(fā)生側向竄動。導板有內(nèi)導板和外導板之分。內(nèi)導板齒形鏈導向性好，工作可靠，用于鏈輪寬度2530mm；外導板齒形鏈的鏈輪結構簡單。 -19-6-1 概述傳動鏈的結構特點3（二）齒形鏈（續(xù)）特點：與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩(wěn)無噪聲，承受沖擊性能好，工作可靠，多用于高速或運動

8、精度要求較高的傳動裝置中。 齒形鏈按鉸鏈結構不同可分為圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。6 60 0。圓銷式圓銷式軸瓦式軸瓦式滾柱式滾柱式 -20-6-1 概述傳動鏈的結構特點3 -21-6-1 概述6-2鏈傳動的運動特性及受力分析一、鏈傳動的運動特性在鏈傳動中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長等于鏈條的節(jié)距 p，邊數(shù)為z。鏈的平均速度為：1000601000602211pnzpnzv鏈傳動的平均傳動比為：1221zznni鏈條鉸鏈A點的前進分速度cos11Rvx上下運動分速度sin111Rvy是鉸鏈中心在主動輪上的相位角；-22- cos11Rvx一、鏈傳動的運動特性（續(xù)）

9、 111802z兩個特殊位置：21時：111min180cos)(zRvx111max180sin)(zRvy0111max)(vRvx0)(minyv-23-,2211時：設鏈節(jié)距對應的中心角為 ，cos11Rvxsin111Rvy6-2鏈傳動的運動特性及受力分析11360z1一、鏈傳動的運動特性（續(xù)）如圖：vx、vy均作周期性變化每轉鏈速變化一個周期 “” “”3） 1z21 vx 運動不均勻性vxvy-24-sin11Rvycos11Rvx)/sin(/zpd180動畫演示動畫演示9-2鏈傳動的運動特性及受力分析1）z一定時，p d vx 運動不均勻性討論：2）1 （n1 ） vx 運動

10、不均勻性、有規(guī)律振動。運動特性2由上述分析可知，鏈傳動中，鏈條的前進速度和上下抖動速度是周期性變化的，當轉速越高，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。因此，鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點所造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應多邊形效應同理從動鏈輪的角速度為：coscoscos21122RRRvx所以鏈傳動瞬時傳動比為：coscos1221RRi ：1 1、i瞬時瞬時變化；變化； 2 2、鏈速不均勻。、鏈速不均勻。i瞬時=1-25-6-2鏈傳動的運動特性及受力分析運動特性3二、鏈傳動的動載荷鏈傳動中的多邊形效會

11、造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運動，從而引起動載荷。1、鏈條前進的加速度引起的動載荷為：c1dmaF2、從動鏈輪的角加速度引起的動載荷為：tRJFdd222d )sin)cos(21111cRRdtddtdvax1180z2180sin)(211211maxcpzRa)sin2(11801zpR22d2ddRFtJM-26-J從動動系統(tǒng)轉化到從動軸上的轉動慣量6-2鏈傳動的運動特性及受力分析運動特性3鏈輪的n1 1 、 p 、 z1 ，則動載荷就越大。 3、鏈條在垂直方向的分速度vy的變化，將使鏈條發(fā)生橫向振動，甚至產(chǎn)生共振。4、鏈條進入鏈輪瞬間，產(chǎn)生沖擊附加動載荷?？梢姡簈pn Ek為使Ek

12、5、由于鏈張緊力較小、鏈條松弛在起動、制動、載荷變化等情況下慣性沖擊cnqpEk23常數(shù)沖擊動能：鏈傳動的和是鏈傳動的-27-6-2鏈傳動的運動特性及受力分析鏈傳動在安裝時，應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松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產(chǎn)生振動、跳齒或脫鏈現(xiàn)象。 鏈的緊邊拉力為： sc1FFFF鏈的松邊拉力為： ScFFF2其中：F為工作拉力：vPF1000Fc為離心力引起的拉力：2cqvF Fs為懸垂拉力 三、鏈傳動的受力分析-28-6-2鏈傳動的運動特性及受力分析qgaKFSsq鏈條單位長度的質(zhì)量，見表6-1；a鏈傳動的中心距；g重力加速度，g=9.81m/s2Ks垂

13、度系數(shù)，見表6-8，p96；受力分析1 降低動載荷的措施： (1)n1nlim; (2)鏈傳動盡量放在低速級； (3)選用小p，多 z 的鏈傳動。思考：鏈傳動為什么布置在低速級?帶傳動應布置在多級傳動的高速級還是低速級？為什么？*鏈的節(jié)距越大，多邊形效應多邊形效應越嚴重*鏈輪轉速越高、z1越少，多邊形效應多邊形效應越嚴重總結：注意： 1）鏈傳動緊邊布置與帶傳動相反。2）張緊力：帶傳動張緊力決定傳動工作能力； 鏈傳動張緊力不決定工作能力，防止脫鏈、跳齒3）因張緊力小，壓軸力比帶傳動小?？刂扑蛇叴苟榷?30-6-2鏈傳動的運動特性及受力分析設計計算16-3滾子鏈傳動的設計計算一、失效形式鏈傳動的

14、失效形式有鏈的疲勞破壞、鏈條鉸鏈的磨損、鏈條鉸鏈的膠合以及鏈條的靜力拉斷。 1、鏈條元件的 （ 交變應力下工作）2、p 脫鏈(主要發(fā)生在大鏈輪上)3、：銷軸與套筒（高速或潤滑不良）4、：起動、制動、反轉6、鏈輪輪齒磨損5、：smv/6 . 0下，過載拉斷-31-設計計算1二、鏈傳動的額定功率（1）在中等速度的鏈傳動中，承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度；（2）轉速的增高，鏈傳動的多邊形效應增大，傳動能力主要取決于滾子和套筒的沖擊疲勞強度，（3）轉速越高，傳動能力就越低，并會出現(xiàn)鉸鏈膠合現(xiàn)象，使鏈條迅速失效。 額定功率P0/kW小鏈輪轉速n1 /(r/min)0由鏈板疲勞強度限定由滾子、套筒沖擊疲

15、勞強度限定由銷軸和套筒膠合限定6-3滾子鏈傳動的設計計算-32-極限功率曲線帳篷曲線設計計算1二、鏈傳動的額定功率（續(xù)）p98圖6-15 為避免上述失效形式在特定條件下，通過試驗可得到單排鏈的額定功率曲線。特定條件：z1=z2=19、Lp=100、Lh=15000h，i=1，單排鏈，水平布置，適當?shù)臐櫥?，載荷平穩(wěn)等。若與上述條件不同時，需修整。6-3滾子鏈傳動的設計計算-33-設計計算2三、滾子鏈傳動的設計計算及主要參數(shù)選擇 6-3滾子鏈傳動的設計計算-34-u已知條件為：傳遞功率P，轉速n1、n2（或n1、傳動比i），傳動位置要求及工作條件等。u設計內(nèi)容：確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)Lp、排數(shù)n、傳

16、動中心距a、鏈輪齒數(shù)z1、z2以及鏈輪結構尺寸等。已知條件及設計內(nèi)容設計計算2三、滾子鏈傳動的設計計算及主要參數(shù)選擇（續(xù)）1鏈輪齒數(shù)和傳動比選擇小鏈輪齒數(shù)z1 計算大鏈輪齒數(shù)z2=iz1。 1）齒數(shù)不宜過少z 垂直分速度，z，同時嚙合齒數(shù)，每個齒上圓周力 ，z，鏈節(jié)間相對轉角，功率消耗 限制zmin111min180cos)(zRvx111max180sin)(zRvy6-3滾子鏈傳動的設計計算-35-xv（一）中高速鏈傳動的設計計算設計計算2 p+ppd+dd2）齒數(shù)不宜過多由于：zpd180sin磨損后：pp+pzppdd180sin即：zpd180sin當p相同時：z 所需要d 鏈節(jié)外移

17、(爬齒) 脫鏈可能性 zmax = 150問：自行車鏈傳動，磨損后脫鏈從哪輪開始？6-3滾子鏈傳動的設計計算-36-設計計算2 3）考慮磨損均勻性對齒數(shù)的要求Lp為偶數(shù) 鏈輪齒數(shù)應采用與Lp互質(zhì)的奇數(shù)。 優(yōu)先選用齒數(shù)系列：17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。選擇時可參考下表：4）傳動比ia一定時，i 同時嚙合齒數(shù)少 磨損 跳齒621nni，通常： 1120，i = 23.56-3滾子鏈傳動的設計計算-37-齒數(shù)一般在17114之間。 （3）選擇鏈節(jié)距p和排數(shù)np鏈傳動尺寸 承載能力但會使運動不均勻性、動載荷、振動噪音當功率大、v大：選小節(jié)距、多排鏈；a小、v大、i大：

18、小節(jié)距、多排鏈；a大、 v小、i?。捍蠊?jié)距、單排鏈；從經(jīng)濟上考慮6-3滾子鏈傳動的設計計算-38-（2）確定計算功率PKPAca式中：KA工作情況系數(shù)，見表6-10； p100P傳遞的功率，kw；KL鏈長系數(shù)，見表6-11； p100 鏈的型號和節(jié)距可由功率P0、n1查圖6-15定型號（p98），由表6-1確定p。pLzcaKKKPP 0式中： Kz小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見表6-11； p100Kp多排鏈系數(shù)，單排鏈時 Kp=1，雙排鏈時 Kp=1.75，三排鏈時Kp=2.5；6-3滾子鏈傳動的設計計算-39-由于鏈傳動的實際工作條件與特定實驗條件不一致，必須對P0進行修正，并使設計計算2 v一定：

19、a Lp 屈伸次數(shù) d一定：a 1 嚙合齒數(shù) a 松邊上下顫動， a0 =(3050) p a0max = 80p有張緊裝置或托板時，a0max 80p；若中心距不能調(diào)整a0max = 30p；6-3滾子鏈傳動的設計計算-40-（4）計算鏈節(jié)數(shù)和中心距設計計算2 6-3滾子鏈傳動的設計計算-41- 初選中心距a0=(3050)p，按下式計算鏈節(jié)數(shù)0212210p)2(22apzzzzpaL計算出的Lp應圓整為整數(shù)，最好取Lp為偶數(shù)。鏈傳動的理論中心距為：式中： a=(0.0020.004)a， 對于中心距可調(diào)整時，a可取較大的值，否則a取較小的值。21222121p)2(8)2()2(4zzz

20、zLzzLpap為了保證鏈條松邊有一合理垂度，實際中心距為a=a a設計計算4（7）計算鏈速v，確定潤滑方式根據(jù)鏈速v、節(jié)距p，由p98圖6-16選擇合適的潤滑方式。 鏈的平均速度為：1000601000602211pnzpnzvFKFQQ（6）計算壓軸力FQ式中：F工作拉力，N；KQ壓軸力系數(shù)，水平傳動KQ=1.15，垂直KQ=1.05；6-3滾子鏈傳動的設計計算-42-（5）驗算小鏈輪的轂孔直徑 當鏈的節(jié)距和小鏈輪的齒數(shù)確定后，即可計算出鏈輪的基本尺寸，應使小鏈輪的轂孔直徑dk dkmax（見表6-5），否則應采用特殊結構或重新選擇鏈傳動參數(shù)。設計計算2三、滾子鏈傳動的設計計算及主要參數(shù)選擇（續(xù)） 6-3滾子鏈傳動的設計計算-43-（二）低速鏈傳動的靜強度計算對于鏈速v0.6m/s的低速鏈傳動，因抗拉靜力強度不夠而破壞的可能性很大，故應進行抗拉靜力強度計算。841FKQnSAca式中：Sca 鏈條抗拉靜力強度計算安全系數(shù)； Q單排鏈極限拉伸載荷（kN ），見表6-1 ； n排數(shù)； KA工作情況系數(shù)，見表6-10 ； F1鏈的緊邊拉力（kN ）；布置張緊和潤滑16-4鏈傳動的布置、張緊和潤滑與防護一、鏈傳動的布置 鏈傳動一般應布置在鉛垂面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。鏈傳動的緊邊在上方或在