中北大學機械設計第9章 鏈傳動z-09.ppt

1、第九章 鏈傳動,9-2 傳動鏈的結構特點,9-1 鏈傳動的特點及應用,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,9-4 鏈傳動的工作情況分析,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,9-6 鏈傳動的布置、張緊和潤滑,9-1 鏈傳動的特點及應用,9-1 鏈傳動的特點及應用,鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。, 優(yōu)點： 1）與帶傳動相比：鏈傳動能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；徑向壓軸力?。煌瑯邮褂脳l件下，結構較緊湊；可在高溫、潮濕環(huán)境下工作；適于低速情況下工作。 2）與齒輪傳動相比，鏈傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可遠距離傳動。 缺點：不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；有噪聲；

2、不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。 應用：鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠，轉速不高，以及其它不 宜采用齒輪傳動的場合。,9-2 傳動鏈的結構特點,9-2 傳動鏈的結構特點,鏈條按用途不同可分為：傳動鏈、輸送鏈、起重鏈，在一般機械中常用的是傳動鏈。傳動鏈有滾子鏈和齒形鏈等類型，其中滾子鏈使用最廣。,一、滾子鏈,二、齒形鏈,9-2 傳動鏈的結構特點, 滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板(鏈板一般為8字形)組成。 內鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈配合； 滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。 鏈的磨損主要發(fā)生在銷軸與套筒的接觸面上。,虛擬現(xiàn)實中的滾子鏈,一

3、、滾子鏈, 滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數成正比， 但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數不宜過多。,用開口銷固定 多用于大節(jié)距鏈,彈簧卡片固定 多用于小節(jié)距鏈,設計時，鏈節(jié)數以取為偶數為宜，這樣可避免使用過渡鏈節(jié)，因過渡鏈節(jié)受附加彎矩作用，會使鏈的承載能力下降。,滾子鏈的基本參數：節(jié)距p、滾子外徑d1、內鏈節(jié)內寬b1、多排鏈排距pt， 節(jié)距 p 是滾子鏈的主要參數。 p 增大，其余尺寸也相應增大，可傳遞的功率也增大。,9-2 傳動鏈的結構特點, 滾子鏈的接頭型式有：用開口銷、彈簧卡片、過渡鏈節(jié) 。 鏈節(jié)數為偶數時，用開口銷或彈簧卡片；奇數時用過渡鏈節(jié)。,過渡鏈節(jié)

4、 鏈節(jié)數為奇數時用, 滾子鏈的規(guī)格和主要參數,鏈號數乘以(25.4/16)即為節(jié)距,二、齒形鏈,詳細說明,更多說明,9-2 傳動鏈的結構特點, 齒形鏈又稱無聲鏈，它由一組帶有兩個齒的鏈板左右交錯并列鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。, 齒形鏈上設有導板，以防止鏈條工作時發(fā)生側向竄動。 導板有內導板和外導板之分。當鏈輪寬度大于2530mm時，采用內導板。, 齒形鏈按鉸鏈結構的不同分：圓銷式、軸瓦式、滾柱式, 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， 效率高，但價格較貴，多用于高速、大傳動比、小中心距或運動精度要求 較高的傳動裝置中。,鏈齒兩外側直邊為工作邊

5、，其齒楔角有兩種： 60 (節(jié)距 p9.525mm) 70 (節(jié)距 p9.525mm) 60的應用較廣。,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,一、鏈輪的基本參數及主要尺寸,鏈輪是鏈傳動的主要零件。鏈輪設計的主要內容是：, 確定鏈輪的結構和尺寸；, 選擇鏈輪的材料和熱處理方式；,二、鏈輪齒形,三、鏈輪結構,四、鏈輪材料,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,一、鏈輪的基本參數及主要尺寸,1. 鏈輪的基本參數 配用鏈條的節(jié)距 p、滾子外徑 d1、排距 pt、齒數z。,2. 鏈輪的主要尺寸 如下圖，鏈輪轂孔的直徑應小于其最大許用直徑dkmax。,鏈輪尺寸計算公式見, 滾子鏈與鏈

6、輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形的設計有較大的靈活性； 國標中沒有規(guī)定具體鏈輪齒形，僅規(guī)定了最大、最小齒槽形狀及其極限參 數，見P169表9-2；, 鏈輪較常用的齒形是一種三圓弧一直線的齒形(或稱凹齒形)。齒廓上的a-a、 a-b、c-d線段為三段圓弧，半徑依次為 r1、r2和 r3；b-c線段為直線段。,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,二、鏈輪齒形,三圓弧一直線齒形(或稱凹齒形), 鏈輪的軸向齒廓及尺寸應符合國標GB/T 1244-1985的規(guī)定。, 整體式、孔板式、組合式、輻條式,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

7、料制造。,鏈輪材料表,9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料,三、鏈輪結構,四、鏈輪材料,鏈輪結構,9-4 鏈傳動的工作情況分析,9-4 鏈傳動的工作情況分析,一、鏈傳動的速度分析,二、鏈傳動的動載荷,三、鏈傳動的受力分析,9-4 鏈傳動的工作情況分析,一、鏈傳動的速度分析,鏈的平均速度：,鏈傳動的平均傳動比：, 鏈條鉸鏈A點分速度：水平前進分速度,上下運動分速度,動畫演示, 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。,R1-鏈輪分度圓半徑；-鉸鏈A圓周速度1與水平分速度的夾角，從鉸鏈A進入鉸鏈嚙合位置到鉸鏈B也進入鉸鏈嚙合位置為止， 從 變到 。,事實

8、上，即使1=常數，其瞬時鏈速和傳動比都是變化的，且按每一鏈節(jié)的嚙合過程作周期性的變化。,鏈輪每轉過一個鏈節(jié)，鏈速作一個周期變化。鏈速變化程度與主動輪轉速和齒數有關；轉速越高，齒數越少，鏈速變化范圍越大。,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，鏈輪的節(jié)距越大，齒數越少，鏈速的變化也 越大。,當主動鏈輪勻速轉動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比 都是周期性變化的；只有在z1=z2(即R1=R2)，且中心距為節(jié)距的整數倍時，才能保持不變。因此鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。,鏈傳動運動不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點所

9、造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應。,因為從動鏈輪的角速度為：,所以鏈傳動瞬時傳動比為：,9-4 鏈傳動的工作情況分析,二、鏈傳動的動載荷,鏈傳動中的多邊形效應造成鏈條和鏈輪都是作周期性變速運動的，從而 引起動載荷。,計算結果表明：鏈輪轉速越高、節(jié)距越大、齒數越少，則傳動的動載荷就越大。 鏈條沿其垂直方向也將產生動載荷.,鏈條前進的加速度引起的動載荷為：,從動鏈輪的角加速度引起的動載荷為：,當鏈節(jié)嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運動的鏈節(jié)鉸鏈和以角速度作圓周運動的鏈輪輪齒，將以一定的相對速度突然相互嚙合，從而使鏈條和鏈輪受到沖擊，并產生附加動載荷。,m-緊邊鏈條的質量kg； ac-鏈條加速度m/s2，

10、 ac=dvx /dt,此外，鏈節(jié)和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。鏈節(jié)距越大，鏈輪轉速越高，則沖擊越強烈。,9-4 鏈傳動的工作情況分析,鏈傳動在安裝時，應使鏈條受到一定的張緊力，其張緊力是通過使鏈條保持適當的垂度所產生的懸垂拉力來獲得的。 張緊目的：使松邊不致過松，以免出現(xiàn)鏈條的不正常嚙合、跳齒或脫鏈現(xiàn)象。,鏈的緊邊拉力：,鏈的松邊拉力：,有效圓周力Fe：,離心力引起的拉力Fc：,P 傳遞的功率（kW)； v 鏈速(m/s)； q 鏈條單位長度的質量(kg/m)。,Ff 懸垂拉力，與鏈條松邊的垂度 和傳動的布置方式有關。,三、鏈傳動的受力分析,9-4 鏈傳動的工作情況分析,F

11、e 有效圓周力（N)； Fc 離心力引起的拉力（N)；,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,一、鏈傳動的失效形式,三、滾子鏈傳動的設計步驟和方法,四、低速鏈傳動的靜力強度計算,二、鏈傳動的額定功率,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,一、鏈傳動的失效形式, 鏈的疲勞破環(huán) 鏈板的疲勞斷裂 套筒、滾子表面因受沖擊，而出現(xiàn)疲勞點蝕 鏈條鉸鏈的磨損 鏈條工作中，銷軸與套筒不僅承受壓力，而且還作相對轉動，進而導致磨損。其結果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長增加，鏈松邊垂度變化，同時增大了運動的不均勻性和動載荷，引起跳齒。 鏈條鉸鏈的膠合 當鏈速較高時，沖擊較大，銷軸與套筒壓力較大，兩者相對轉動產

12、生的摩擦熱亦較大，進而產生膠合。 鏈條的靜力拉斷 當鏈速較低(0.6m/s)時，如鏈條負載不增加，而變形持續(xù)增加，即認為鏈條正在被破壞。導致鏈條變形持續(xù)增加的最小負載將限制鏈條能夠承受的最大載荷。,失效圖片,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,二、鏈傳動的額定功率,上圖為實驗條件下潤滑良好的單排鏈的額定功率曲線圖。由圖可見，在中等速度的鏈傳動中，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度；隨著鏈輪轉速的增高，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，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。,A系列滾子鏈的 額定功率曲線,鏈傳動的失效形式與鏈速有關。,三

13、、滾子鏈傳動的設計步驟和方法,1鏈輪齒數 （一般17z114）,通常限制鏈傳動的傳動比i6，推薦的傳動比 i23.5。,選擇小鏈輪齒數 z1 計算大鏈輪齒數 z2 = i z1。,小鏈輪齒數z1過少運動不平穩(wěn)嚴重。 小鏈輪齒數z1過大增大了傳動的尺寸和質量 。,詳細說明,2確定計算功率,根據鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數和鏈條排數，將鏈傳動所傳遞的功率 P修正為當量的單排鏈計算功率Pca 。,KA 鏈傳動工況系數,見表9-6 。,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,Kz 主動鏈輪齒數系數，見圖9-13。,KP 多排鏈系數，雙排為1.75，三排為2.5。,鏈條型號可根據計算功率Pca 和主動鏈輪轉速

14、n1由圖9-11額定功率曲線選取。,4鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數,鏈傳動中心距過小，鏈條單位時間繞過的次數增多，加劇了鏈的磨損、疲勞。 鏈傳動中心距過大，松邊垂度過大，傳動時松邊顫動大。 設計時一般取中心距 a0=(3050) p，最大取a0max=80p。,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,3鏈條型號和節(jié)距,鏈的節(jié)距越大，承載能力就越高，但傳動的多邊形效應越顯著， 振動沖擊和噪聲也越嚴重。設計一般盡量選取小節(jié)距的鏈。,鏈條節(jié)距p由表9-1確定。,鏈條的長度以鏈節(jié)數Lp來表示，鏈節(jié)數的計算公式為：,計算出的Lp應圓整為整數，最好取為偶數。鏈傳動的最大中心距為：,5鏈速和潤滑方式,根據鏈速，由圖9-14

15、選擇潤滑方式。,6鏈傳動作用在軸上的力Fp(壓軸力),9-5 滾子鏈傳動的設計計算,KFp 壓軸力系數，水平傳動KFp =1.15；垂直傳動KFp =1.05。,f1 中心距計算系數，見表9-7 。,平均鏈速,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。,詳細說明,9-5 滾子鏈傳動的設計計算,四、低速鏈傳動的靜力強度計算,9-6 鏈傳動的布置、張緊和潤滑,9-6 鏈傳動的布置、張緊和潤滑,一、鏈傳動的布置,二、鏈傳動的張緊,三、鏈傳動的潤滑,9-6 鏈傳動的布置、張緊和潤滑,一、鏈傳動的布置, 鏈傳動的鏈輪必須位于鉛垂面內，中心線可水平或傾斜，盡量不要鉛垂。 鏈傳動的緊邊在上方或在下方都可以，但在上方好一些 。 應盡量保持鏈傳動的兩個鏈輪共面，否則工作中容易脫鏈 。,二、鏈傳動的張緊,鏈傳動張緊的目的：為了避免在鏈條的垂度過大時產生嚙合不良和鏈條的 振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。 當兩輪軸心連線與水平線夾角大于60時，通常設有張緊裝置。,詳細說明,張緊方法：調節(jié)中心距、設置張緊輪(有自動張緊、定期調整兩種),三、鏈傳動的潤滑,