輸送機(jī)軸端連接裝置設(shè)計(jì)-圖文課件-學(xué)習(xí)情境四

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)情境描述鏈傳動(dòng)是日常生活中常見的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，如圖4-1所示，廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、起重、建筑、化工等各種機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)中。例如，在摩托車與自行車中，由于兩輪間中心距較大，速度變化頻繁，又要求寬度窄、重量輕、尺寸緊湊、使用可靠，故鏈傳動(dòng)是最合適的。圖4-1鏈傳動(dòng)示意圖1—主動(dòng)鏈輪；2—從動(dòng)鏈輪；3—鏈條學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)描述設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的滾子鏈傳動(dòng)。已知傳遞功率P=15kW，小鏈輪轉(zhuǎn)速n1=970r/min，傳動(dòng)比i=3，載荷平穩(wěn)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)分析完成設(shè)計(jì)任務(wù)，需要做如下準(zhǔn)備工作：分析鏈傳動(dòng)，明確與帶傳動(dòng)相比的優(yōu)缺點(diǎn)，掌握鏈傳動(dòng)類型、特點(diǎn)及應(yīng)用。在熟悉鏈傳動(dòng)有關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)之上進(jìn)行鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)。鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要包括鏈的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、大小帶輪直徑及鏈輪結(jié)構(gòu)尺寸等。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)知識(shí)資訊鏈傳動(dòng)的工作原理和類型一、鏈傳動(dòng)是以鏈條作為中間撓性件，通過鏈條、鏈節(jié)與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，因此鏈傳動(dòng)是一種具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它同時(shí)具有剛、柔的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈條的種類很多，按用途不同可分為傳動(dòng)鏈［見圖4-2（a）］、起重鏈［見圖4-2（b）］和牽引鏈［見圖4-2（c）］三種。傳動(dòng)鏈主要用于一般機(jī)械傳動(dòng)，應(yīng)用較廣；起重鏈主要用于起重機(jī)械中提升重物；牽引鏈主要用于各種輸送裝置中輸送和搬運(yùn)物料。

圖4-2鏈的種類學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈的主要類型有套筒滾子鏈(見圖4-1)和齒形鏈(見圖4-3)。兩者相比，齒形鏈工作平穩(wěn)，噪聲小，承受沖擊載荷能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，成本較高，只適用于高速或傳動(dòng)比大、精度要求高的場(chǎng)合。齒形鏈有內(nèi)導(dǎo)板式和外導(dǎo)板式兩種，一般用內(nèi)導(dǎo)板式。套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，成本較低，應(yīng)用最為廣泛。圖4-3齒形鏈學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍二、與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）沒有彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比。

（2）張緊力小，軸與軸承所受載荷較小。

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)可靠，傳遞圓周力大。

（4）傳動(dòng)效率較高，封閉式鏈傳動(dòng)的效率為97％～98％。

（5）鏈條在機(jī)構(gòu)中應(yīng)用更廣泛。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)，并能吸收振動(dòng)及緩和沖擊。

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝精度要求低。

（3）能在高溫、潮濕、多塵、油污等惡劣環(huán)境下工作。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)有其相對(duì)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也存在以下不足：

（1）鏈的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，工作時(shí)有沖擊和噪聲，不適用于高速場(chǎng)合。

（2）不適于載荷變化大和急速反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。

（3）鏈條鉸鏈易磨損，從而出現(xiàn)跳齒脫鏈現(xiàn)象。

（4）只能用于傳遞平行軸間的同向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)由于鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，故應(yīng)用十分廣泛，主要用于要求工作可靠、傳動(dòng)中心距較大、工作條件惡劣但對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合。目前，鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率可達(dá)數(shù)千千瓦，鏈速可達(dá)30～40m／s，最高可達(dá)60m／s。應(yīng)用范圍日趨擴(kuò)大。

一般鏈傳動(dòng)的常用范圍為：傳遞的功率P≤100kW，鏈速v≤15m/s，傳動(dòng)比i≤8，中心距a≤5～6m，傳動(dòng)效率為0.95～0.98。

學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)滾子鏈和鏈輪三、

1.滾子鏈的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，它由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。其中，內(nèi)鏈板與套筒、外鏈板與銷軸均采用過盈配合固定，內(nèi)鏈板與外鏈板、銷軸與套筒、套筒與滾子之間均采用間隙配合，組成兩轉(zhuǎn)動(dòng)副，使相鄰的內(nèi)、外鏈板可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏈條具有撓性。圖4-4滾子鏈的結(jié)構(gòu)1—內(nèi)鏈板；2—外鏈板；3—銷軸；4—套筒；5—滾子學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)當(dāng)鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合時(shí)，鏈條的嚙入與嚙出使套筒繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)滾子沿鏈輪齒廓滾動(dòng)，減輕了鏈條與輪齒的磨損。為了減輕鏈條的重量并使鏈板各橫截面強(qiáng)度接近相等，內(nèi)、外鏈板均制成“∞”形。鏈條的各零件均由碳鋼或合金鋼制成，并經(jīng)熱處理來提高其強(qiáng)度和耐磨性。套筒滾子鏈上相鄰兩銷軸中心間的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈傳動(dòng)的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈條各部分的尺寸越大，所能傳遞的功率也越大，但重量也大，沖擊和振動(dòng)也隨之增加。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)為了減小鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸及傳動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷，當(dāng)傳遞的功率較大及轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采用小節(jié)距的雙排鏈或多排鏈(見圖4-5)，多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比。但由于多排鏈制造和安裝精度的影響，其各排鏈?zhǔn)茌d不易均勻，故排數(shù)不宜過多，一般不超過4排。相鄰兩排鏈條中心線之間的距離稱為排距，用pt表示。圖4-5雙排滾子鏈學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)滾子鏈的長(zhǎng)度以鏈節(jié)數(shù)(節(jié)距p的倍數(shù))來表示。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，接頭處可用開口銷［見圖4-6(a)］或彈性鎖片［見圖4-6(b)］來固定。通常前者用于大節(jié)距鏈，后者用于小節(jié)距鏈。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，接頭處需采用過渡鏈節(jié)［見圖4-6(c)］。過渡鏈節(jié)在鏈條受拉時(shí)，其鏈板要承受附加彎矩的作用，從而使其強(qiáng)度降低，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。圖4-6滾子鏈的接頭形式學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)滾子鏈的標(biāo)記方法規(guī)定為：鏈號(hào)排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。例如，16A-1×80GB/T1243—2006表示A系列、節(jié)距p=25.40mm、單排、80節(jié)的滾子鏈。滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù)見表4-1。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

2.鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。小直徑的鏈輪可采用整體式結(jié)構(gòu)［見圖4-7（a）］；中等尺寸的鏈輪可采用孔板式結(jié)構(gòu)［見圖4-7（b）］；大直徑的鏈輪(d>200mm)常采用組合結(jié)構(gòu)，以便更換齒圈，組合方式可為焊接結(jié)構(gòu)［見圖4-7（c）］，也可為螺栓連接機(jī)構(gòu)［見圖4-7（d）］。圖4-7鏈輪的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p、滾子直徑d1、齒數(shù)z及排距pt。鏈輪的主要尺寸及計(jì)算公式見表4-2。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

3.鏈輪的材料鏈輪的材料應(yīng)保證輪齒具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。在低速、輕載和平穩(wěn)的傳動(dòng)中，鏈輪材料可采用中碳鋼；中速、中載傳動(dòng)中，也可用中碳鋼，但需齒面淬火使其硬度大于40HRC；在高速重載且連續(xù)工作的傳動(dòng)中，最好采用低碳鋼齒面滲碳淬火(如采用15Cr、20Cr材料，淬火硬度至50～60HRC)，或用中碳鋼齒面淬火，淬硬至40～45HRC。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)由于小鏈輪齒數(shù)少，嚙合次數(shù)多，磨損、沖擊比大鏈輪嚴(yán)重，所以小鏈輪材料及熱處理要比大鏈輪的要求高。鏈輪常用材料及應(yīng)用范圍見表4-3。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)平均鏈速和平均傳動(dòng)比四、鏈條由若干個(gè)鏈節(jié)組成，每個(gè)鏈節(jié)可視為剛性體。當(dāng)鏈條與鏈輪嚙合時(shí)，鏈條呈多邊形分布在鏈輪上，因此鏈傳動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)多邊形輪之間的傳動(dòng)。該多邊形的邊長(zhǎng)就是鏈節(jié)距p，邊數(shù)就是鏈輪的齒數(shù)z。鏈輪每轉(zhuǎn)過一周時(shí)鏈條轉(zhuǎn)過的長(zhǎng)度為zp，故鏈條的平均速度為

(4-1)由式（4-1）可求得鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為

(4-2)

式中，z1、z2為主、從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)；n1、n2為主、從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速，r/min。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)雖然鏈傳動(dòng)的平均速度和平均傳動(dòng)比不變，但它們的瞬時(shí)值卻呈周期性變化。這種周期性變化使鏈傳動(dòng)產(chǎn)生加速度，從而產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，引起沖擊振動(dòng)，故鏈傳動(dòng)不適合高速傳動(dòng)。為減小動(dòng)載荷和運(yùn)動(dòng)不均勻性，鏈傳動(dòng)應(yīng)盡量選取較多的齒數(shù)z1和較小的節(jié)距p，并使鏈速在允許的范圍內(nèi)變化。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的失效及設(shè)計(jì)步驟

五、鏈條是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的主要內(nèi)容包括根據(jù)工作要求選擇鏈條的類型、型號(hào)及排數(shù)，合理選擇傳動(dòng)參數(shù)，確定潤(rùn)滑方式，設(shè)計(jì)鏈輪等。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1.鏈傳動(dòng)的失效（1）（2）（3）鏈板疲勞破壞。鏈條沖擊破斷。鏈條鉸鏈的磨損。（4）鏈條鉸鏈的膠合。（5）鏈條的過載拉斷。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

2.滾子鏈的額定功率曲線鏈傳動(dòng)的各種失效形式都在一定條件下限制了鏈傳動(dòng)的承載能力。圖4-8所示為A系列滾子鏈的額定功率曲線，它表明了鏈傳動(dòng)所能傳遞的額定功率P0、小鏈輪轉(zhuǎn)速n1和鏈號(hào)三者之間的關(guān)系，是計(jì)算滾子鏈傳動(dòng)能力的依據(jù)。圖中各曲線是在z1=19、傳動(dòng)比i=3、Lp=100、單排滾子鏈、水平布置、載荷平穩(wěn)、按推薦的潤(rùn)滑方式、滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15000h、鏈節(jié)因磨損而引起的相對(duì)伸長(zhǎng)量不超過3％的試驗(yàn)條件下繪制的。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖4-8A系列滾子鏈的額定功率曲線（v>0.6m/s）學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)若潤(rùn)滑不良或不能采用推薦的潤(rùn)滑方式，應(yīng)將圖中規(guī)定的P0降至下列數(shù)值：當(dāng)v<1.5m/s時(shí)，降至（0.3～0.6）P0；當(dāng)1.5m/s<v<7m/s時(shí)，降至（0.15～0.3）P0；當(dāng)v>7m/s時(shí)，潤(rùn)滑不良，則傳動(dòng)不可靠，不宜采用。若實(shí)際使用條件與上述特定試驗(yàn)條件不符，則用修正系數(shù)加以修正。鏈傳動(dòng)按鏈傳動(dòng)的速度一般可分為：低速鏈傳動(dòng)，v<0.6m/s；中速鏈傳動(dòng)，v=0.6～0.8m/s；高速鏈傳動(dòng)，v>0.8m/s。低速鏈傳動(dòng)通常按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)，中、高速鏈傳動(dòng)則按功率曲線設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

3.鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟設(shè)計(jì)的已知條件：傳動(dòng)用途、工作情況、原動(dòng)機(jī)種類、傳遞功率、鏈輪轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)的布置要求等。

設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括確定鏈輪齒數(shù)、鏈節(jié)距、鏈條排數(shù)、鏈節(jié)數(shù)、傳動(dòng)中心距、材料和結(jié)構(gòu)尺寸、作用在軸上的壓力及選擇潤(rùn)滑方式等。（1）中、高速鏈傳動(dòng)（v≥0.6m/s）的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)①確定鏈輪齒數(shù)z1、z2。為減少運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，小鏈輪的齒數(shù)不宜過少，通常zmin=17，可按照鏈速由表4-4選取z1。大輪齒數(shù)z2=iz1，z2不易過多，過多不僅使傳動(dòng)的尺寸和重量增加，而且鏈節(jié)伸長(zhǎng)后易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象，通常z2=iz1<120。為使鏈條磨損均勻，一般鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)一般傳動(dòng)比i≤7，推薦i=2.0～3.5，低速和載荷平穩(wěn)時(shí)i可達(dá)10。i過大，鏈條在小鏈輪上的包角減小，嚙合的輪齒數(shù)減少，輪齒的磨損加快。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)②初定中心距a0。當(dāng)鏈速一定時(shí)，中心距減小，鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，加速了鏈條的磨損與疲勞；同時(shí)小鏈輪上的包角小，使鏈和鏈輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)減少，單個(gè)鏈齒受載增大，加劇了磨損，而且易跳齒和脫鏈。中心距大時(shí)，鏈節(jié)數(shù)增多，彈性好，吸振能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。但當(dāng)中心距太大時(shí)，會(huì)引起從動(dòng)邊垂度過大，造成從動(dòng)邊上下振動(dòng)加劇，使傳動(dòng)不平穩(wěn)。因此，對(duì)中心距的范圍需加以限制，一般取a0=(30～50)p，設(shè)計(jì)時(shí)可初選a0=40p，最大取amax=80p，當(dāng)有張緊輪裝置或有托板時(shí)可取a0>80p。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)③確定鏈節(jié)距p。鏈傳動(dòng)的功率P與特定條件下鏈條的額定功率P0之間的關(guān)系為

（4-3）式中，KA為鏈傳動(dòng)的工作情況系數(shù)，見表4-5；Kz為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，即考慮z1≠19時(shí)的系數(shù)，見表4-6，當(dāng)鏈傳動(dòng)的工作區(qū)在額定功率曲線（見圖4-8）頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)查Kz，在右側(cè)時(shí)查K′z；Km為多排鏈系數(shù)，見表4-7。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1和式（4-3）求得的P0，由圖4-8查得鏈的型號(hào)和節(jié)距p。在滿足傳動(dòng)功率的前提下，應(yīng)盡量取較小的節(jié)距。對(duì)高速（當(dāng)v>8m/s時(shí)）重載的鏈傳動(dòng)，可選取小節(jié)距多排鏈。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)④校核鏈速v，確定潤(rùn)滑方式。鏈速計(jì)算值為

（4-4）

v應(yīng)符合選取z1時(shí)所假定的鏈速范圍，并由圖4-9所示確定潤(rùn)滑方式。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖4-9推薦的潤(rùn)滑方式Ⅰ—人工定期潤(rùn)滑；Ⅱ—滴油潤(rùn)滑；Ⅲ—油浴或飛濺潤(rùn)滑；Ⅳ—壓力噴油潤(rùn)滑學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)⑤確定鏈條節(jié)數(shù)Lp。鏈條節(jié)數(shù)Lp的近似計(jì)算值為

（4-5)計(jì)算所得的Lp應(yīng)圓整為整數(shù)，為了避免使用過渡鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)Lp最好取為偶數(shù)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)⑥確定鏈傳動(dòng)的實(shí)際中心距a。選定鏈節(jié)數(shù)Lp之后，可按式(4-6)計(jì)算實(shí)際中心距a。

(4-6)為了便于安裝鏈條和調(diào)節(jié)鏈的張緊程度，中心距一般應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，實(shí)際安裝中心距應(yīng)比計(jì)算值小0.2%～0.4%。若中心距不可調(diào)節(jié)，為了保證鏈條適當(dāng)?shù)某醮苟龋瑢?shí)際安裝中心距應(yīng)比計(jì)算中心