機械設計---第5章鏈傳動

1、51 概述概述 一、鏈傳動工作原理與特點一、鏈傳動工作原理與特點 1 1、工作原理：兩輪（至少）間以鏈條為中間撓性元件的、工作原理：兩輪（至少）間以鏈條為中間撓性元件的嚙合嚙合來來傳遞動力和運動傳遞動力和運動2 2、組成：主、從動鏈輪、鏈條、封閉裝置、潤滑系統和張緊裝、組成：主、從動鏈輪、鏈條、封閉裝置、潤滑系統和張緊裝置等。置等。3 3、特點：、特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：平均速比平均速比i im m準確，無滑動準確，無滑動 張緊力小，軸上壓力張緊力小，軸上壓力Q Q小小 傳動效率高傳動效率高=98% =98% 承載能力高承載能力高P=100KW P=100KW 可傳可傳遞遠距離傳動遞遠距離傳動a

2、amaxmax=8m =8m 可在高溫，多灰塵環(huán)境下工可在高溫，多灰塵環(huán)境下工作作成本低。成本低。 缺點：缺點：瞬時傳動比不恒定瞬時傳動比不恒定 傳動不平穩(wěn)傳動不平穩(wěn) 傳動時有噪音、傳動時有噪音、沖擊，不適合于高速傳動沖擊，不適合于高速傳動 對安裝精度要求較高。對安裝精度要求較高。只能用于平行軸間傳動只能用于平行軸間傳動d2d1ph2b112345二、鏈傳動的主要類型二、鏈傳動的主要類型 按按工作特性工作特性分：起重鏈，分：起重鏈，牽引鏈，牽引鏈，傳動鏈傳動鏈, ,專用鏈專用鏈 傳動鏈按形式分：傳動鏈按形式分：套筒鏈；套筒鏈；套筒套筒滾子鏈（滾子鏈（滾子鏈）滾子鏈）；齒形齒形鏈等鏈等(p157

3、)(p157) 滾子鏈（滾子鏈（p54)齒形鏈齒形鏈p4 4、應用：、應用： 適于適于兩軸相距較遠，工作條件惡劣等兩軸相距較遠，工作條件惡劣等，如農業(yè)機械、建筑機械、石油機械、，如農業(yè)機械、建筑機械、石油機械、采礦、起重、金屬切削機床、摩托車、自行車等。采礦、起重、金屬切削機床、摩托車、自行車等。中低速傳動：中低速傳動：傳動比傳動比i8i8，P100KWP100KW，V20m/sV20m/s，齒形鏈，齒形鏈( (無聲鏈無聲鏈) )最大線速度可達最大線速度可達40m/s40m/s（不適于在沖擊（不適于在沖擊與急促反向等情況與急促反向等情況） 齒形鏈的鉸鏈形式：圓銷式、軸齒形鏈的鉸鏈形式：圓銷式、

4、軸瓦式、滾柱式。鏈及鏈輪的基本瓦式、滾柱式。鏈及鏈輪的基本參數，技術要求及檢驗方法參數，技術要求及檢驗方法GB/T10855-198952 滾子鏈鏈輪的結構與材料滾子鏈鏈輪的結構與材料 一、鏈輪齒一、鏈輪齒形形二、鏈輪的主要參數二、鏈輪的主要參數節(jié)距節(jié)距P:相鄰兩銷軸中心距離，相鄰兩銷軸中心距離，節(jié)距節(jié)距P越大，尺寸及功率越大越大，尺寸及功率越大鏈的長度鏈的長度0用鏈節(jié)數用鏈節(jié)數Lp表示，即鏈長是鏈節(jié)距表示，即鏈長是鏈節(jié)距p 的的Lp倍倍,L0Lp.P齒數齒數Z分度圓直徑（公稱直徑）分度圓直徑（公稱直徑）齒頂圓直徑齒頂圓直徑 ZPd/180sin/)18054. 0(ZtgPDa保證鏈節(jié)能自由

5、地進入和退出嚙合，在嚙合時良好接觸，形狀應盡量簡保證鏈節(jié)能自由地進入和退出嚙合，在嚙合時良好接觸，形狀應盡量簡單，嚙合為非共軛嚙合，單，嚙合為非共軛嚙合，/1243-1997只規(guī)定了鏈輪的最大齒槽形狀只規(guī)定了鏈輪的最大齒槽形狀和最小齒槽形狀（和最小齒槽形狀（p159圖圖522)，實際齒槽形狀取決于刀具和加工方法，實際齒槽形狀取決于刀具和加工方法，并需處于最小和最大齒側圓弧半徑之間，結構書并需處于最小和最大齒側圓弧半徑之間，結構書13章，見本節(jié)后章，見本節(jié)后mm4 .2516鏈號節(jié)距滾子鏈已標準化，標準號為滾子鏈已標準化，標準號為/1243-1997，其尺寸系列，其尺寸系列及極限拉伸載荷見表及極

6、限拉伸載荷見表513滾子鏈標記方法：鏈號排數鏈節(jié)數及國標號滾子鏈標記方法：鏈號排數鏈節(jié)數及國標號例如：例如：12260/1243-1997鏈的長度：鏈節(jié)數表示，一般取偶數，接頭處采用聯接鏈節(jié)，鏈的長度：鏈節(jié)數表示，一般取偶數，接頭處采用聯接鏈節(jié)，用開口銷或彈簧卡片固定，如為奇數必須用過渡鏈節(jié)用開口銷或彈簧卡片固定，如為奇數必須用過渡鏈節(jié)多排鏈：承載能力與排數成正比，但排數一般不超過多排鏈：承載能力與排數成正比，但排數一般不超過34mm4 .2516鏈號節(jié)距1、鏈節(jié)數、鏈節(jié)數2、中心距、中心距a )2(8)2()2(421222121ZZZZLZZLPaPPaPZZPaZZLP21221)2(2

7、2)(三、鏈輪的材料三、鏈輪的材料要求：要求：1）強度；）強度；2）耐磨；）耐磨；3）耐沖）耐沖擊，由于小鏈輪的嚙合次數多，所用擊，由于小鏈輪的嚙合次數多，所用材料的強度應優(yōu)于大鏈輪材料的強度應優(yōu)于大鏈輪表表5 51515四、鏈輪的結構型式四、鏈輪的結構型式 鏈條的鏈節(jié)數必須為整數，且常為偶數鏈條的鏈節(jié)數必須為整數，且常為偶數鏈節(jié)數圓整后理論中心距鏈節(jié)數圓整后理論中心距一、鏈的運動不均勻性一、鏈的運動不均勻性54 鏈傳動的運動特性鏈傳動的運動特性 1000601000602211PnZPnZVVmconstZZnniim1221當鏈輪轉速為當鏈輪轉速為n1、n2時時 ?)(21consti瞬鏈

8、節(jié)在運動中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。鏈節(jié)在運動中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。這就造成鏈運動速度的不均勻這就造成鏈運動速度的不均勻, ,作有規(guī)律的周期性的波動作有規(guī)律的周期性的波動。 d11Avv1v12d2v2v2v主動輪：主動輪：w1節(jié)圓圓周速度：節(jié)圓圓周速度：2111dWV cos2cos111dWVVsin2sin111dWVV鏈條速度：鏈條速度： 鏈條垂直速度：鏈條垂直速度： 鏈節(jié)進入嚙合后鏈節(jié)進入嚙合后)2,2(11作周期性變化作周期性變化 變化情況變化情況剛進入嚙合剛進入嚙合達頂點達頂點退出嚙合退出嚙合21021鏈前進鏈前進V Vmin Vmax Vmin cos2c

9、oscos211222WdVWdV對從動輪講：對從動輪講： 瞬時傳動比：瞬時傳動比： constddWWitcoscos1221即使主動輪角速度即使主動輪角速度W1恒定，而恒定，而W2隨隨 而變化，而變化，it不恒定不恒定,二、鏈傳動的動載荷二、鏈傳動的動載荷 鏈條和從動輪角速度的周期變化，產生了附加動載荷和慣性力，從鏈條和從動輪角速度的周期變化，產生了附加動載荷和慣性力，從而引起沖擊而引起沖擊 sin2)sin(221111WddtdWddtdva212180sin22sin221102111211maxPWZWdWda00mina結論：結論：鏈輪轉速越高，節(jié)距越大，齒數鏈輪轉速越高，節(jié)距越

10、大，齒數Z1越少，動載沖擊越嚴重，噪音越大。越少，動載沖擊越嚴重，噪音越大。當當P、Z一定，則必須限制一定，則必須限制n nL極限轉速極限轉速 鏈節(jié)和鏈輪嚙合的瞬間，鏈節(jié)和輪齒以一定速度相嚙合，使鏈和輪齒受到鏈節(jié)和鏈輪嚙合的瞬間，鏈節(jié)和輪齒以一定速度相嚙合，使鏈和輪齒受到沖擊并產生附加動載荷。沖擊并產生附加動載荷。結論：結論：鏈速越高，鏈的節(jié)距越大，嚙合瞬間的相對速度越大，沖鏈速越高，鏈的節(jié)距越大，嚙合瞬間的相對速度越大，沖擊、噪聲也越大。擊、噪聲也越大。張緊不適當，松邊垂度過大，起動、制動、反向、突然卸載或張緊不適當，松邊垂度過大，起動、制動、反向、突然卸載或超載必出現慣性沖擊，增大了動負荷

11、。超載必出現慣性沖擊，增大了動負荷。 鏈在傳動過程中，由于鏈在多邊形運動，鏈條速度和瞬時傳動鏈在傳動過程中，由于鏈在多邊形運動，鏈條速度和瞬時傳動比發(fā)生周期性波動，所以造成傳動不平穩(wěn)性現象，同時，鏈節(jié)比發(fā)生周期性波動，所以造成傳動不平穩(wěn)性現象，同時，鏈節(jié)與輪齒嚙合瞬間的相對速度，也要引起沖擊和噪音與輪齒嚙合瞬間的相對速度，也要引起沖擊和噪音-鏈傳動鏈傳動的多邊形效應的多邊形效應 鏈在垂直方向的速度的周期變化，從而引起垂直方向的加速度，鏈在垂直方向的速度的周期變化，從而引起垂直方向的加速度，引起了鏈在垂直方向的動載荷，它使鏈產生橫向振動。引起了鏈在垂直方向的動載荷，它使鏈產生橫向振動。56 鏈傳

12、動的受力分析鏈傳動的受力分析 鏈傳動中主要作用力有：鏈傳動中主要作用力有： 1、工作拉力、工作拉力VPFe10002、離心拉力、離心拉力 Fc=qV2 3、垂度拉力、垂度拉力qgakafqgaaqgafFff)(8)42(14、緊邊拉力、緊邊拉力 F1=Fe+Fc+Ff 松邊拉力松邊拉力 F2=Fc+Ff5、作用于軸上載荷、作用于軸上載荷FQF1+F2 Fe+2Fc+2Ff KQFeKQ:壓軸向系數，壓軸向系數，一般取一般取1.21.3P163式式(5-36)f懸索垂度f/a許用垂度。許用垂度和kf見書p16361354Pn157 鏈傳動的失效形式及承載能力鏈傳動的失效形式及承載能力 一、鏈傳

13、動的失效形式一、鏈傳動的失效形式1）鏈板、銷軸、套筒、滾子的疲勞破壞）鏈板、銷軸、套筒、滾子的疲勞破壞2）鏈條的磨損）鏈條的磨損3）鏈條的銷軸和套筒的膠合）鏈條的銷軸和套筒的膠合 5）輪齒過度磨損）輪齒過度磨損 6）過載拉斷）過載拉斷(靜強度破壞）靜強度破壞） 二、鏈傳動的承載能力二、鏈傳動的承載能力 1）極限功率曲線）極限功率曲線 （在一定的使用壽命和（在一定的使用壽命和潤滑良好的條件下）潤滑良好的條件下）1鏈條疲勞強度限定鏈條疲勞強度限定3滾子、套筒沖擊疲勞強度限定滾子、套筒沖擊疲勞強度限定4銷軸和套筒膠合限定銷軸和套筒膠合限定5良好潤滑情況下額定功率曲線良好潤滑情況下額定功率曲線, 設計

14、時實際使用的功率曲線設計時實際使用的功率曲線6 6潤滑不好或工況惡劣的極限潤滑不好或工況惡劣的極限功率曲線功率曲線, ,較良好的潤滑下低得多。較良好的潤滑下低得多。 鏈傳動中，一般鏈傳動中，一般鏈輪壽命為鏈條鏈輪壽命為鏈條壽命的壽命的2倍，因倍，因此設計中以鏈條此設計中以鏈條設計為主設計為主4）沖擊破壞）沖擊破壞 2）A系列套筒滾子鏈的額定功率曲線圖系列套筒滾子鏈的額定功率曲線圖實驗條件：單列實驗條件：單列,水平布置水平布置,載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn),良好潤滑，良好潤滑， Z1=19, i=3, p=100, th=15000h, 鏈因摩損引起的伸長量鏈因摩損引起的伸長量P/P 3%，滾子鏈的額定功率

15、曲線如圖，滾子鏈的額定功率曲線如圖5291. 當設計的當設計的Z、i、th、p等不同時，應對等不同時，應對P0進行修正。進行修正。 2. 當潤滑不良時：允許的當潤滑不良時：允許的P0值要下降。值要下降。 0PkkkPKPlpzAc0額定功率如圖額定功率如圖529名義功率名義功率z小鏈輪齒數系數表小鏈輪齒數系數表516L鏈長系數表鏈長系數表516p多排鏈的排數系數表多排鏈的排數系數表517A工作情況系數表工作情況系數表518 （1）當）當v=1.5m/s. 潤滑不良時潤滑不良時,額定功率要下降至（額定功率要下降至（0.30.6）0。無。無潤滑時潤滑時,額定功率要下降至額定功率要下降至0.150

16、（2）當）當1.5 v 7m/s. 潤滑不良時潤滑不良時,傳動不可靠，不宜采用傳動不可靠，不宜采用58 鏈傳動的設計計算鏈傳動的設計計算 一、鏈傳動的主要參數選擇及步驟一、鏈傳動的主要參數選擇及步驟 1、鏈的節(jié)距和排數、鏈的節(jié)距和排數 計算功率計算功率 Pca = KA.P (KW) KA工況系數工況系數單排鏈所能傳遞的功率單排鏈所能傳遞的功率 PLZcaKKKPP 0KZ小鏈輪齒數系數小鏈輪齒數系數 KP多排鏈系數多排鏈系數KL鏈長系數鏈長系數選型：由選型：由P0、n1 圖圖529確定鏈型號和鏈節(jié)距確定鏈型號和鏈節(jié)距P鏈節(jié)距鏈節(jié)距P越大，傳動的尺寸增大，鏈的越大，傳動的尺寸增大，鏈的拉拉能力

17、增大，但速度不均勻性、能力增大，但速度不均勻性、動載荷、噪聲也增大，在滿足一定功率條件下，動載荷、噪聲也增大，在滿足一定功率條件下，P越小越好，高速鏈尤其越小越好，高速鏈尤其如此如此 。高速重載、中心距小時可選小節(jié)距的多排鏈高速重載、中心距小時可選小節(jié)距的多排鏈當速度不太高、中心距大、傳動比小時選用大節(jié)距的單排鏈較為經濟當速度不太高、中心距大、傳動比小時選用大節(jié)距的單排鏈較為經濟已知：傳動功率、轉速和工作要求。已知：傳動功率、轉速和工作要求。設計要求：鏈輪齒數、節(jié)距、節(jié)數、排數、中心距、壓軸力設計要求：鏈輪齒數、節(jié)距、節(jié)數、排數、中心距、壓軸力2、鏈輪齒數、鏈輪齒數Z1、Z2及及i Z1過少過

18、少 1）傳動不均性和動負荷增大；）傳動不均性和動負荷增大； 2）鏈節(jié)間相對轉角）鏈節(jié)間相對轉角 增大，功率損失增加，鏈繞進、出輪磨損加劇增大，功率損失增加，鏈繞進、出輪磨損加劇 3）當）當P一定時，一定時，Z少，少，D小，圓周力（小，圓周力（=2T/D）加速輪與鏈的破壞加速輪與鏈的破壞 Z2過多過多外殼尺寸大、重量加大；容易脫鏈外殼尺寸大、重量加大；容易脫鏈 必須限制齒數，兩面限制必須限制齒數，兩面限制 ，最少齒數根據鏈速來確定書，最少齒數根據鏈速來確定書16717min1 ZZ120max212ZiZZ由于鏈條的鏈節(jié)數常為偶數，考慮到磨損均勻，由于鏈條的鏈節(jié)數常為偶數，考慮到磨損均勻，Z應取

19、與鏈節(jié)數互為質數應取與鏈節(jié)數互為質數的奇數的奇數 3、鏈節(jié)數與中心距、鏈節(jié)數與中心距 初選初選a0 一般推薦：初選一般推薦：初選a0=(3050) P，amax=80P 算算LP（鏈節(jié)數）（鏈節(jié)數）02120210)2(22aPZZPaZZPLLP中心距中心距 大小對傳動有重要影響，大小對傳動有重要影響，中心距大小有何利弊中心距大小有何利弊?鏈節(jié)數必須為整數，鏈節(jié)數必須為整數，且一般為偶數且一般為偶數求鏈節(jié)圓整后的理論中心距求鏈節(jié)圓整后的理論中心距a 21222121)2(8224ZZZZLpZZlpPa求中心距求中心距a（實際）（實際） 4、軸上壓力、軸上壓力FQ =KQFeFQ1.2Fe

20、為保證鏈條松邊有一個合適的安裝垂度為保證鏈條松邊有一個合適的安裝垂度f=(0.010.02)a ,實際中實際中心距心距a應較理論中心距小一些，即應較理論中心距小一些，即aa-aa=(0.0020.004)a5、鏈的結構設計，本書第、鏈的結構設計，本書第13章章當當V0.6m/s時，主要失效形式：過載拉斷時，主要失效形式：過載拉斷 按靜強度計算按靜強度計算 841FKnFSAc二、低速鏈傳動的設計二、低速鏈傳動的設計c鏈的抗拉靜強度的計算的安全系數鏈的抗拉靜強度的計算的安全系數單排鏈的極限拉伸載荷表單排鏈的極限拉伸載荷表513n鏈排數鏈排數工作情況系數表工作情況系數表5181鏈的緊邊工作拉力鏈的緊邊工作拉力59 鏈傳動的布置、張緊與潤滑鏈傳動的布置、張緊與潤滑 一、布置一、布置 1.鏈傳動不能布置在垂直平面內，只能布置在水平或鏈傳動不能布置在垂直平面內，只能布置在水平或傾斜平面內傾斜平面內 2.兩輪中心線最好水平或水平面夾角小于兩輪中心線最好水平或水平面夾角小于45 3.當屬下列情況時，緊邊在上：（盡量在主動邊上）當屬下列情況時，緊邊在上：（盡量在主動邊上） a30P和和i2時（時（a圖）；圖）；傾斜角較大時傾斜角較大時（b圖）圖） ； a60P和和i1.5時，