第十三章 鏈傳動(dòng)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Fundamentals of Machine Design 俞愛林俞愛林廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院EMAIL：第十三章第十三章 帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)一、帶傳動(dòng)二、鏈傳動(dòng)本章重點(diǎn)及難點(diǎn)本章重點(diǎn)及難點(diǎn): : 帶傳動(dòng)的工作情況分析帶傳動(dòng)的工作情況分析 帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 帶傳動(dòng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇帶傳動(dòng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析 滾子鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算滾子鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：遠(yuǎn)距離傳動(dòng)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)工作可靠工作可靠, 效率效率較高較高平均傳動(dòng)比恒定平均傳

2、動(dòng)比恒定 i = z2/z1 壓軸力壓軸力Fp小于帶傳動(dòng)的小于帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊(與帶傳動(dòng)比較與帶傳動(dòng)比較) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)不均勻運(yùn)動(dòng)不均勻 (z小、小、 p大大 不均勻不均勻)瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定傳動(dòng)平穩(wěn)性差傳動(dòng)平穩(wěn)性差(沖擊、振動(dòng)大，噪沖擊、振動(dòng)大，噪音高音高動(dòng)載荷動(dòng)載荷 不宜高速傳動(dòng)不宜高速傳動(dòng))外外廓尺寸大廓尺寸大13-8 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用一、一、構(gòu)成構(gòu)成主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈二、工作原理二、工作原理靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)三、特點(diǎn)三

3、、特點(diǎn) 適于兩軸相距較遠(yuǎn)，要求工作可靠，及工作條件惡劣適于兩軸相距較遠(yuǎn)，要求工作可靠，及工作條件惡劣處等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起重、處等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起重、金屬切削機(jī)床、摩托車、自行車等。金屬切削機(jī)床、摩托車、自行車等。i8 , a56 m , P100kw , V15m/S一般一般: :四、應(yīng)用四、應(yīng)用一、鏈條 滾子鏈 齒形鏈二、鏈輪13-9 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪一、鏈一、鏈 傳動(dòng)鏈可分為：滾子鏈、齒形鏈傳動(dòng)鏈可分為：滾子鏈、齒形鏈1 滾子鏈（套筒滾子鏈）（1）組成）組成 內(nèi)、外鏈板，套筒，銷軸，滾子內(nèi)、外鏈板，套筒，銷軸，滾子（2）配合狀況）配合

4、狀況 內(nèi)鏈板、套筒之間內(nèi)鏈板、套筒之間過(guò)盈配合過(guò)盈配合 外鏈板、銷軸之間外鏈板、銷軸之間過(guò)盈配合過(guò)盈配合 套筒、銷軸之間套筒、銷軸之間間隙配合間隙配合， 使內(nèi)外鏈板能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使內(nèi)外鏈板能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 鏈板形狀的特點(diǎn)鏈板形狀的特點(diǎn)等強(qiáng)度等強(qiáng)度內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板 外鏈板外鏈板 套筒套筒 銷軸銷軸 滾子滾子13-9 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪（3 3）參數(shù)）參數(shù) 節(jié)距節(jié)距p相鄰兩銷軸中心之距離相鄰兩銷軸中心之距離 鏈長(zhǎng)鏈長(zhǎng) 鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，剛好內(nèi)、鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，剛好內(nèi)、外鏈板相連，再用開口銷或外鏈板相連，再用開口銷或彈簧鎖住活動(dòng)銷軸；為奇時(shí)，彈簧鎖住活動(dòng)銷軸；為奇時(shí)，采用過(guò)渡鏈節(jié)采用過(guò)渡鏈節(jié) （用過(guò)

5、渡鏈節(jié)聯(lián)接）（用過(guò)渡鏈節(jié)聯(lián)接）奇數(shù)奇數(shù)（直接聯(lián)接）（直接聯(lián)接）偶數(shù)偶數(shù) pL（4 4）鏈的標(biāo)記）鏈的標(biāo)記 鏈號(hào)鏈號(hào) 排數(shù)排數(shù) 鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)08A-2 88 GB1243.1-83表示：表示： A系列、節(jié)距系列、節(jié)距12.7mm、雙排、雙排、88節(jié)的滾子鏈節(jié)的滾子鏈排距排距pt 多排鏈多排鏈2 齒形鏈 無(wú)聲鏈無(wú)聲鏈（1）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)： 鏈板鏈板(帶兩個(gè)齒，交錯(cuò)并列鉸帶兩個(gè)齒，交錯(cuò)并列鉸接接) 、導(dǎo)板、導(dǎo)板(防側(cè)向竄動(dòng)防側(cè)向竄動(dòng)) 由 許 多 以 鉸 鏈 連 接 的 齒 形 鏈 板 所 構(gòu) 成由 許 多 以 鉸 鏈 連 接 的 齒 形 鏈 板 所 構(gòu) 成傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)聲鏈；鏈板的齒

6、形與鏈輪輪齒傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)聲鏈；鏈板的齒形與鏈輪輪齒互相嚙合互相嚙合（2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，承受沖擊性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，承受沖擊性能好，工作可靠工作可靠 適宜場(chǎng)合：高速傳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)精度要求較高，適宜場(chǎng)合：高速傳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)精度要求較高，傳動(dòng)比大和中心距較小傳動(dòng)比大和中心距較小 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，且制造較難結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，且制造較難二、鏈輪二、鏈輪1 基本參數(shù) 基本參數(shù)：基本參數(shù)：節(jié)距節(jié)距p、套筒外、套筒外徑徑d1、齒數(shù)、齒數(shù)z、齒面圓弧半、齒面圓弧半徑徑re、齒溝圓弧半徑、齒溝圓弧半徑ri、齒、齒溝角溝角 分度圓直徑：分度圓直徑：被鏈輪節(jié)距被鏈輪節(jié)距

7、等分的圓，等分的圓，d=p/(sin180/z) 齒頂圓直徑齒頂圓直徑: 齒跟圓直徑齒跟圓直徑:d d1 1r re er ri iz360p p1min1max)6 . 11 (25. 1dpzdddpddaa1dddf鏈節(jié)能平穩(wěn)、自由地進(jìn)入和退出嚙合鏈節(jié)能平穩(wěn)、自由地進(jìn)入和退出嚙合; ;并便于加工并便于加工 ( (新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)GB1244-85)GB1244-85)2 端面齒形三圓弧一直線三圓弧一直線)180cot54. 0 (zpda整體式整體式 孔板式孔板式 齒圈可更換式齒圈可更換式3 軸面齒形4 鏈輪結(jié)構(gòu)碳素鋼碳素鋼(Q235(Q235、Q275Q275、4545等）等） 低碳鋼滲碳

8、淬火，中碳鋼表面淬火低碳鋼滲碳淬火，中碳鋼表面淬火 鑄鋼（鑄鋼（ZG310-510ZG310-510）灰鑄鐵灰鑄鐵(HT200) (HT200) 合金鋼合金鋼( (重要重要) )5 鏈輪材料1 鏈條速度及傳動(dòng)比1000601000602211pnZpnZV1221ZZnni平均傳動(dòng)比平均傳動(dòng)比: :平均速度平均速度: : 一、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析一、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析13-10 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析pd/2Vn1 鏈條線速度鏈條線速度: : 垂直分速度垂直分速度: : VAsin2cos21111dVdVyA 1VVy 相位角相位角2 瞬時(shí)鏈條速度假定：假定：主動(dòng)邊總

9、處于水平位置主動(dòng)邊總處于水平位置; ;鏈輪抽象成鏈輪抽象成 正多邊形，邊長(zhǎng)為正多邊形，邊長(zhǎng)為 p p隨著相位角隨著相位角的變化的變化 ( (180180/Z/Z1 100180180/Z/Z1 1) )鏈速鏈速V V變化變化 2/11maxdVVA1A =0 =00;maxyAVVVA1VAVVy maxmin;yVV1180Z)180cos(2111minZdV2 瞬時(shí)鏈條速度3 鏈傳動(dòng)的不均勻性-鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng) 主動(dòng)輪等角速度回轉(zhuǎn)，鏈條的瞬時(shí)速度周期性變主動(dòng)輪等角速度回轉(zhuǎn)，鏈條的瞬時(shí)速度周期性變化，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)鏈接，鏈速的變化就重復(fù)一次，鏈輪化，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)鏈接，鏈速的變

10、化就重復(fù)一次，鏈輪齒數(shù)越少，相位角變化范圍越大，鏈速變化也越大。齒數(shù)越少，相位角變化范圍越大，鏈速變化也越大。 i i不宜過(guò)大不宜過(guò)大 , , 不宜高速傳動(dòng)。不宜高速傳動(dòng)。cos211dVsin211dV 鏈在水平方向上的速度作周期性變化的同時(shí)，在垂鏈在水平方向上的速度作周期性變化的同時(shí)，在垂直方向上還要作上下移動(dòng)（鏈條上下抖動(dòng)）。直方向上還要作上下移動(dòng)（鏈條上下抖動(dòng)）。鏈速不均勻系數(shù)鏈速不均勻系數(shù): : =(V =(Vmaxmax-V-Vminmin)/V)/Vm m vPF10002qvFcqgaKFyy鏈傳動(dòng)安裝時(shí)只適度張緊：防振動(dòng)、跳齒、鏈傳動(dòng)安裝時(shí)只適度張緊：防振動(dòng)、跳齒、 脫鏈。脫

11、鏈。二、鏈傳動(dòng)的受力分析二、鏈傳動(dòng)的受力分析1 鏈傳動(dòng)的主要作用力（1 1）工作拉力）工作拉力FeFe（2 2）離心拉力）離心拉力FcFc（3 3）懸垂拉力）懸垂拉力FyFyKy-下垂量下垂量y=0.02a時(shí)的時(shí)的垂度系數(shù)垂度系數(shù)緊邊拉力緊邊拉力: :F2= Fc Fy 離心離心 懸垂懸垂F1 = F Fc Fy 有效拉力有效拉力工作時(shí)工作時(shí), , 兩邊鏈條拉力不等：兩邊鏈條拉力不等：F F1 1FF2 2松邊拉力松邊拉力: :壓壓 軸軸 力力: :FQ= (1.21.3) F 2 鏈傳動(dòng)工作情況一、鏈輪齒數(shù)一、鏈輪齒數(shù)1 1、2 2 13-11鏈傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1 1 傳動(dòng)傳動(dòng)不均勻和

12、動(dòng)載荷增大；不均勻和動(dòng)載荷增大； 鏈節(jié)間相對(duì)轉(zhuǎn)角大，加速了磨損；鏈節(jié)間相對(duì)轉(zhuǎn)角大，加速了磨損； 在節(jié)距一定下，在節(jié)距一定下，F(xiàn)F加速鏈條和鏈輪的損壞加速鏈條和鏈輪的損壞1 1不宜太少不宜太少 見表見表13-12一、鏈輪齒數(shù)一、鏈輪齒數(shù)1 1、2 2 p+p+p pZpd180sin2 2 傳動(dòng)尺寸傳動(dòng)尺寸 同樣磨損情況下易脫鏈、跳鏈同樣磨損情況下易脫鏈、跳鏈2 2不宜過(guò)多不宜過(guò)多 Zmax=120Zmax=120鏈輪齒數(shù)應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)鏈輪齒數(shù)應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)zppdd0180sinpp：承載力承載力但多邊形效應(yīng)但多邊形效應(yīng)，不平穩(wěn)，不平穩(wěn)( (不均勻、不均勻、 動(dòng)載荷動(dòng)載

13、荷)滿足承載力的前提下，盡量選滿足承載力的前提下，盡量選小小p p值值（速度高，功率大時(shí)，可選用節(jié)距小的多排鏈。）（速度高，功率大時(shí)，可選用節(jié)距小的多排鏈。） 垂度垂度不平穩(wěn)不平穩(wěn) a a（30305050）p p1)1)aa：包角：包角，同時(shí)嚙合的齒數(shù)少，輪齒受的載荷增大。，同時(shí)嚙合的齒數(shù)少，輪齒受的載荷增大。鏈長(zhǎng)鏈長(zhǎng)，單位時(shí)間繞轉(zhuǎn)次數(shù)，單位時(shí)間繞轉(zhuǎn)次數(shù)，加劇了鏈的磨損和疲，加劇了鏈的磨損和疲勞。勞。二、鏈節(jié)距二、鏈節(jié)距p p最主要的參數(shù)最主要的參數(shù)三、中心距三、中心距a a和鏈條長(zhǎng)度和鏈條長(zhǎng)度apzzpazzLppzdpzdaddaddLP21202122110212021)2(224)(

14、22)(并將該式除以代替用代替用帶2)2)鏈長(zhǎng)通常以鏈節(jié)數(shù)鏈長(zhǎng)通常以鏈節(jié)數(shù)L LP P來(lái)表示來(lái)表示L LP P宜選宜選整、偶數(shù)整、偶數(shù))2(8)2(2(421222121zzzzLzzLpaPP再由再由L LP P求中心距：求中心距：中心距應(yīng)可調(diào)中心距應(yīng)可調(diào)13-12 滾子鏈傳動(dòng)的計(jì)算滾子鏈傳動(dòng)的計(jì)算 鏈工作時(shí)，各個(gè)元件都是在變應(yīng)力下工作。經(jīng)過(guò)一鏈工作時(shí)，各個(gè)元件都是在變應(yīng)力下工作。經(jīng)過(guò)一定循環(huán)次數(shù)后，多由于鏈板的疲勞斷裂而失效。定循環(huán)次數(shù)后，多由于鏈板的疲勞斷裂而失效。 正常潤(rùn)滑條件下決定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素正常潤(rùn)滑條件下決定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素1 鏈板疲勞破壞一、失效形式一、失效形

15、式 速度較高時(shí)，在變應(yīng)力下工作的套筒、滾子會(huì)因發(fā)速度較高時(shí)，在變應(yīng)力下工作的套筒、滾子會(huì)因發(fā)生沖擊疲勞破壞而失效。生沖擊疲勞破壞而失效。2 滾子套筒的沖擊疲勞破壞 當(dāng)轉(zhuǎn)速高達(dá)一定數(shù)值后，銷軸與套筒的工作表面當(dāng)轉(zhuǎn)速高達(dá)一定數(shù)值后，銷軸與套筒的工作表面間潤(rùn)滑油膜被破壞，兩金屬直接接觸，在很高溫和壓力間潤(rùn)滑油膜被破壞，兩金屬直接接觸，在很高溫和壓力作用下，金屬粘在一起，相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘住的地方又被作用下，金屬粘在一起，相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘住的地方又被撕破，這種現(xiàn)象稱為膠合撕破，這種現(xiàn)象稱為膠合3 銷軸與套筒的膠合多出現(xiàn)在潤(rùn)滑不當(dāng)或速度過(guò)高處多出現(xiàn)在潤(rùn)滑不當(dāng)或速度過(guò)高處限制了鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速限制了鏈傳動(dòng)的極限

16、轉(zhuǎn)速 鏈工作時(shí)，銷軸與套筒的工作表面因相對(duì)滑動(dòng)而磨鏈工作時(shí)，銷軸與套筒的工作表面因相對(duì)滑動(dòng)而磨損，導(dǎo)致鏈節(jié)伸長(zhǎng)，使?jié)L子與輪齒的嚙合點(diǎn)逐漸向齒頂損，導(dǎo)致鏈節(jié)伸長(zhǎng)，使?jié)L子與輪齒的嚙合點(diǎn)逐漸向齒頂移動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，將破壞鏈與鏈輪的正確嚙合，產(chǎn)生跳齒移動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，將破壞鏈與鏈輪的正確嚙合，產(chǎn)生跳齒或脫鏈現(xiàn)象?；蛎撴湰F(xiàn)象。4 鏈條鉸鏈的磨損5 鏈條靜力過(guò)載拉斷 低速重載或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，鏈條會(huì)被拉斷。低速重載或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，鏈條會(huì)被拉斷。 限制其靜力強(qiáng)度限制其靜力強(qiáng)度二、極限功率曲線圖二、極限功率曲線圖綜合考慮各種失效形式產(chǎn)生的原因及條件綜合考慮各種失效形式產(chǎn)生的原因及條件確定其極限功率確定其極限功率P P0 0

17、1.1.潤(rùn)滑良好時(shí)磨損限定的潤(rùn)滑良好時(shí)磨損限定的2.2.鏈板的疲勞破壞限定的鏈板的疲勞破壞限定的3.3.滾子、套筒的沖擊疲勞破滾子、套筒的沖擊疲勞破 壞限定的壞限定的4.4.銷軸與套筒的膠合限定的銷軸與套筒的膠合限定的5.5.潤(rùn)滑惡劣時(shí)磨損限定的潤(rùn)滑惡劣時(shí)磨損限定的5實(shí)際使用實(shí)際使用潤(rùn)滑不良潤(rùn)滑不良三、額定功率曲線圖三、額定功率曲線圖3 潤(rùn)滑條件特定條件下單排特定條件下單排A A系列滾子鏈功率曲線系列滾子鏈功率曲線1 曲線含義2 特定條件 圖圖13-3413-34必須按推薦的潤(rùn)滑方式必須按推薦的潤(rùn)滑方式 否則否則 p.234p.234p.233p.233 n1P0各種強(qiáng)度條件限制的功率曲線各種

18、強(qiáng)度條件限制的功率曲線上升曲線上升曲線鏈板疲勞強(qiáng)度鏈板疲勞強(qiáng)度向右下降曲線向右下降曲線套筒滾子套筒滾子 沖擊疲勞強(qiáng)度沖擊疲勞強(qiáng)度向下垂線向下垂線銷軸與套筒膠銷軸與套筒膠 合強(qiáng)度合強(qiáng)度四、鏈傳動(dòng)的計(jì)算四、鏈傳動(dòng)的計(jì)算實(shí)際工作條件與上訴特定件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)實(shí)際工作條件與上訴特定件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)P0進(jìn)行修正進(jìn)行修正 Z Z小鏈輪齒形系數(shù)，為小鏈輪齒形系數(shù)，為 時(shí)的修正系數(shù)時(shí)的修正系數(shù) ，表表(13-13)(13-13)191zm m多排鏈系數(shù)，表多排鏈系數(shù)，表(13-14)(13-14) mzKKPP00許用功率：許用功率： mzcKKPPP00mZAKKPKP 0設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)條件： 已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容：已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容：已知條件已知條件設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容傳遞的名義功率傳遞的名義功率P P 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1 1從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速?gòu)膭?dòng)輪轉(zhuǎn)速n2 2 或傳動(dòng)比或傳動(dòng)比i 傳動(dòng)位置要求傳動(dòng)位置要求 工況條件、原動(dòng)機(jī)類型等工況條件、原動(dòng)機(jī)類型等鏈輪齒數(shù)鏈輪齒數(shù)鏈的型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)鏈的型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)傳動(dòng)中心距傳動(dòng)中心距 a驗(yàn)算鏈速驗(yàn)算鏈速 v 選擇潤(rùn)滑方式選擇潤(rùn)滑方式計(jì)算初拉力和壓軸力計(jì)算初拉力和壓軸力鏈輪結(jié)構(gòu)鏈輪結(jié)構(gòu)五、設(shè)計(jì)步驟五、設(shè)計(jì)步驟7、選擇潤(rùn)滑方式、選擇潤(rùn)滑方式2、確定鏈節(jié)數(shù)、確定鏈節(jié)數(shù) Lp3、確定計(jì)算功率