武漢理工機(jī)械設(shè)計課件-05鏈傳動

研制：侯玉英第五章鏈傳動設(shè)計§5-1鏈傳動概述

§5-2鏈傳動的運動特性和受力分析§5-3滾子鏈傳動設(shè)計計算§5-1鏈傳動的類型、結(jié)構(gòu)和特點

滾子鏈傳動一.鏈傳動的類型齒形鏈

導(dǎo)向板棱柱銷軸齒形鏈板鏈傳動的組成——

由主、從動鏈輪和環(huán)形鏈條組成。

鏈傳動的工作原理

：間接嚙合傳動二.滾子鏈的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及標(biāo)記一）滾子鏈結(jié)構(gòu)分析——滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。

滾子滾子鏈的結(jié)構(gòu)分析圖h2內(nèi)鏈板外鏈板銷軸套筒銷軸與外鏈板——用過盈配合連接，稱為外鏈節(jié)。

套筒與內(nèi)鏈板——用過盈配合連接，稱為內(nèi)鏈節(jié)。

銷軸與套筒之間——間隙配合，當(dāng)鏈條與鏈輪輪齒嚙合時，內(nèi)、外鏈相對轉(zhuǎn)動。

滾子與套筒之間——為間隙配合，使?jié)L子與輪齒間主要發(fā)生滾動摩擦。

p二）滾子鏈的主要參數(shù)

鏈節(jié)距p

——鏈條上相鄰兩滾子外圓中心之間的距離，是反映鏈條尺寸和承載能力的重要參數(shù)。節(jié)距p大，鏈各部分尺寸大，承載能力高，但重量也隨之增大。

鏈的排數(shù)np——排數(shù)是反映鏈條承載能力的參數(shù)。排數(shù)多，鏈條承載能力高，當(dāng)傳動功率較大時，可采用雙排鏈或多排鏈。但限于鏈條的制造與裝配精度，各排鏈承受的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。雙排鏈

鏈節(jié)數(shù)Lp——

鏈條節(jié)頭數(shù)目稱為鏈節(jié)數(shù)，是反映鏈條長度的參數(shù)。一般采用偶數(shù)鏈節(jié)，鏈條連成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接。滾子鏈的接頭形式

若采用奇數(shù)鏈節(jié)，鏈條連成環(huán)形時必須使用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板受拉力時有附加彎矩的作用，所以強(qiáng)度僅為通常鏈節(jié)的80％左右，故設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用過渡鏈節(jié)。a)偶數(shù)鏈節(jié)用接頭b）過渡鏈節(jié)3．滾子鏈的標(biāo)記——

鏈號—

排數(shù)x鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)號

鏈號，節(jié)距p=25.4mm按本標(biāo)準(zhǔn)制造的A系列鏈節(jié)數(shù)LP=80節(jié)標(biāo)準(zhǔn)號單排例如：

16

A—1×80

GB／T1243.1—1983

三．鏈傳動的特點及應(yīng)用

一）鏈傳動的特點——

鏈傳動兼有齒輪傳動和帶傳動的特點。

與齒輪傳動比較：鏈傳動較易安裝，成本低廉；遠(yuǎn)距離傳動(中心距最大可達(dá)十多米)時，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動輕便得多。優(yōu)點：平均傳動比準(zhǔn)確；傳動效率高；需要的張緊力小，壓軸力?。唤Y(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能在低速重載下較好地工作；能適應(yīng)較惡劣環(huán)境如油污多塵和高溫等場合。缺點：噪聲大，需要良好潤滑；若中心距很大，轉(zhuǎn)速極高時，不及帶傳動。與帶傳動比較二）鏈傳動的應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、采礦、起重、運輸、紡織等各種機(jī)械和動力傳動中。

一.鏈傳動的運動特性

一）鏈傳動的平均鏈速V平及平均傳動比i平

與帶傳動相比，鏈傳動相當(dāng)于鏈條繞在多邊形的輪子上，多邊形的邊長等于節(jié)距p，邊數(shù)等于鏈輪齒數(shù)z，鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈就移動一個多邊形的周長，所以鏈的平均速度為：鏈傳動的平均傳動比：§5-2鏈傳動的運動特性和受力分析1.分析說明：1）研究滾子鏈銷軸中心的運動；

2）設(shè)鏈的緊邊（即主動邊）在傳動時，始終處于水平位置。2.鏈傳動的瞬時鏈速V瞬

圖示為鏈條的銷軸中心A在主動輪上嚙進(jìn)，銷軸中心D在從動輪上嚙出的速度分析。設(shè)主、從動鏈輪分別以角速度ω1、ω2轉(zhuǎn)動，其節(jié)圓半徑為R1、R2，銷軸中心A、D亦隨之作等速圓周運動，其圓周速度V1=R1ω1，V2=R2ω2二）鏈傳動的瞬時鏈速V瞬及瞬時傳動比i瞬

鏈傳動速度分析AVV1V1′BVV2V2′DV1、V2可分解為沿鏈條前進(jìn)方向的分速度V和垂直鏈條前進(jìn)方向的分速度V1′、V2′。V1V=R1ω1cosβV1′=R1ω1sinβV2V=R2ω2cosγV2′=R2ω2sinγ式中：β——為鉸鏈點A的圓周速度與前進(jìn)分速度之間的夾角，在數(shù)值上等于A點在主動輪上的相位角，β在±180o/Z1之間變化。γ——為鉸鏈點D的圓周速度與前進(jìn)分速度之間的夾角，在數(shù)值上等于D點在主動輪上的相位角，γ在±180o/Z2之間變化。

可見，在鏈節(jié)的嚙進(jìn)過程中，鏈條前進(jìn)方向速度V和垂直方向分速度V1′、V2′的數(shù)值隨β、γ變化而改變。其變化情況只需分析一鏈節(jié)從進(jìn)入嚙合開始，到相鄰的下一個鏈節(jié)進(jìn)入嚙合為止的一段時間的運動情況，以A鏈節(jié)在主動鏈輪1上嚙合全過程為例分析瞬時速度變化。AVV1V1′BVV2V2′D1）A鏈節(jié)開始進(jìn)入嚙合——相位角：前進(jìn)方向分速度：垂直方向分速度：AVV1V1′BVV2V2′D前進(jìn)方向分速度：V=R1ω1cosβ；垂直方向分速度：V1′=R1ω1sinβ；ABV3）A鏈節(jié)與Y軸重合——相位角β=0A鏈節(jié)與Y軸重合（β=0）前進(jìn)方向分速度：V=V1=R1ω1；垂直方向分速度：V1′=0DAVV1V1′DVV2V2′前進(jìn)方向分速度：V=R1ω1cosβ；垂直方向分速度：V1′=R1ω1sinβ；B5）A鏈節(jié)結(jié)束嚙合時——相位角：AVV1V1′DVV2V2′前進(jìn)方向分速度：垂直方向分速度：B每嚙進(jìn)一個鏈節(jié)時，鏈速變化情況相位角β變化：前進(jìn)方向分速度：即：時而加速嚙進(jìn)，時而減速嚙進(jìn)垂直方向分速度：即：時而減速上升，時而加速下降鏈速V時快時慢，V′忽上忽下的變化，稱為多邊形效應(yīng)。上述鏈速變化規(guī)律可用下圖描述。減速嚙進(jìn)加速嚙進(jìn)加速下降減速上升/z1-1800/z1嚙進(jìn)一個鏈節(jié)βVV′0鏈傳動的瞬時鏈速變化

鏈節(jié)在從動輪上退出嚙合時鏈速變化，可參照上述分析。即分析某一鏈節(jié)D從其前一相鄰斂跡鏈節(jié)退出嚙合時開始，到該D鏈節(jié)退出嚙合時為止時間內(nèi)的運動情況。從動輪節(jié)圓上圓周速度：從動輪的角速度：3.鏈傳動的瞬時傳動比i瞬——

i瞬=常數(shù)的條件：1）i=1，即Z1=Z2，β和γ變化范圍相同；2）傳動的中心距為鏈節(jié)距的整數(shù)倍，使β和γ同步變化。結(jié)論：鏈傳動存在多邊形效應(yīng)，使鏈節(jié)嚙合速度周期性變化，瞬時傳動比不等于常數(shù)，使運動產(chǎn)生不均勻性和動載荷。

二.鏈傳動的受力分析一）鏈傳動工作是受力分析

鏈緊邊受到的拉力：F1=F+Fc+Fy鏈松邊受到的拉力：F2=Fc+FyF—

鏈傳動的圓周力（有效拉力）Fc—

作圓周運動的鏈節(jié)產(chǎn)生的離心力Fy—

鏈條重量產(chǎn)生的懸垂拉力，F(xiàn)y=KyqgaN式中：q—

鏈每米長度的質(zhì)量，kg/m，見表9-1；v—

鏈的圓周速度，m/s；a—

鏈傳動的中心距，m；g—

重力加速度，g=9.81m/s2；Ky

—

垂度系數(shù)，即下垂量為y=0.02a時的拉力系數(shù)，見表9-2，表中β為兩鏈中心連線與水平面的夾角。二）鏈作用于軸上的壓力FQ

鏈傳動為間接嚙合傳動，安裝時只需較小的張緊力，目的是使松邊的垂度不致過大。一防松邊在下時，導(dǎo)致鏈輪嚙合齒數(shù)較少，加速磨損，產(chǎn)生較大振動、跳齒或脫鏈。

與帶傳動相比之下，鏈作用于軸上的壓力要小得多，若忽略傳動中的動載荷，可近似取為：FQ=F1+F2≈(1.2~1.3)F三.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——由于工作載荷和原動機(jī)的工作特性帶來的振動、沖擊等因素引起的附加載荷，用工作情況系數(shù)加以考慮；

內(nèi)部附加動載荷——由鏈傳動本身速度變化及制造、安裝誤差引起的附加動載荷。內(nèi)部附加動載荷產(chǎn)生原因：1）由于鏈速v的周期性變化產(chǎn)生的加速度a，當(dāng)β=±φ1/2時，加速度達(dá)到最大值：

可見，鏈速越高，節(jié)距越大，鏈的加速度越大，則鏈傳動的動載荷也越大。2）鏈條上下方向運動速度v周期性變化產(chǎn)生橫向振動，引起動載荷。3）當(dāng)鏈條的鉸鏈與輪齒突然嚙合時，相當(dāng)于鏈節(jié)鉸鏈敲擊輪齒，它們之間產(chǎn)生沖擊動載荷。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)、突然超載或卸載情況下出現(xiàn)的慣性沖擊等。四.影響鏈傳動運動不均勻性和動載荷的主要因素及其減小措施一）影響因素小鏈輪齒數(shù)Z1：鏈節(jié)距p：小鏈輪的角速度ω1：二）減小運動不均性動載荷的措施1）選較多的鏈輪齒數(shù)；2）鏈傳動放在低速級，限制Vmax≤15m/s;3）盡可能使用較小的鏈節(jié)距。一.滾子鏈傳動的主要失效形式及計算準(zhǔn)則一）主要失效形式

1.鉸鏈磨損—

鏈節(jié)在進(jìn)入和退出嚙合時，銷軸與套筒之間存在相對滑動，在不能保證充分潤滑的條件下，將引起鉸鏈的過度磨損，導(dǎo)致鏈輪節(jié)圓增大，鏈與鏈輪的嚙合點外移，最終將產(chǎn)生跳齒或脫鏈而使傳動失效。由于磨損主要表現(xiàn)在外鏈節(jié)節(jié)距的變化上，內(nèi)鏈節(jié)節(jié)距的變化很小，因而實際鉸鏈節(jié)距的不均勻性增大，使傳動更不平穩(wěn)，通常節(jié)距增大3%，則為失效。它是開式鏈傳動的主要失效形式?！?-3滾子鏈傳動設(shè)計計算PP+△P△P

鏈條磨損后的節(jié)距增量p+Δpp3600/z3600/zdˊdˊ+Δdˊ鏈節(jié)距伸長量與節(jié)圓增大量之間關(guān)系2.鏈板的疲勞破壞

因而鏈板在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)鏈板會產(chǎn)生疲勞斷裂。在潤滑條件良好且設(shè)計安裝正確的情況下，鏈板的疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動工作能力的主要因素。3.點蝕和多次沖擊破斷

工作中由于鏈條反復(fù)啟動、制動、反轉(zhuǎn)或受重復(fù)沖擊載荷時承受較大的動載荷，經(jīng)過多次沖擊，滾子表面產(chǎn)生點蝕，且滾子、套筒和銷軸會產(chǎn)生沖擊斷裂。4.銷軸與套筒的膠合

由于套筒和銷軸間存在相對運動，在變載荷的作用下，潤滑油膜難以形成，當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時，套筒與銷軸間產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致套筒與銷軸的膠合失效。5.過載拉斷

在低速重載的傳動中或者鏈