机械设计第8章带传动

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1、第九章 链传动9 91 1、链传动的特点及应用、链传动的特点及应用9 92 2、传动链的结构特点、传动链的结构特点9 93 3、滚子链链轮的结构和材料、滚子链链轮的结构和材料通过本章学习：通过本章学习： 掌握链传动的基本知识掌握链传动的基本知识 掌握链传动的设计掌握链传动的设计9 94 4、链传动的工作情况分析、链传动的工作情况分析9 95 5、滚子链传动的设计计算、滚子链传动的设计计算9 96 6、链传动的布置、张紧、润滑与防护、链传动的布置、张紧、润滑与防护1 1第九章 链传动9-19-1、链传动的特点和应用、链传动的特点和应用组成：链轮、环形链条组成：链轮、环形链条工作原理：以链条作中间

2、挠性元件，靠链与链轮的啮合来传递工作原理：以链条作中间挠性元件，靠链与链轮的啮合来传递动力和运动。动力和运动。2 2特点：特点：2 2）需要的张紧力小，从而压轴小；）需要的张紧力小，从而压轴小；3 3）金属制造，从而结构紧凑；）金属制造，从而结构紧凑；4 4）能在高温，有油污等恶劣环境下工作；）能在高温，有油污等恶劣环境下工作； 制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；缺点：缺点： 与带传动相比：与带传动相比：1 1）没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比）没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比； 与齿轮传动相比：与齿轮传动相比：

3、1 1）瞬时传动比不是常数；）瞬时传动比不是常数；2 2）只能实现平行轴之间的同向传动）只能实现平行轴之间的同向传动3 3）磨损后易脱链、跳齿）磨损后易脱链、跳齿4 4）不适宜高速、急反转、载荷变化大的场合）不适宜高速、急反转、载荷变化大的场合第九章 链传动3 3应用：应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。分类：分类：传动链传动链输送链输送链起重链起重链滚子链滚子链齿形链齿形链传动比：传动比： i 8; 中心距：中心距： a 56 m; 传递功率：传递功率： P 100 KW; 圆周速度：圆周速度： v 15 m/

4、s; 传动效率：传动效率： 0.950.98 工作范围：工作范围：第九章 链传动4 4第九章 链传动例：分析简易采煤机柔性传动部分的类型例：分析简易采煤机柔性传动部分的类型5 5第九章 链传动组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 9-29-2、传动链的结构特点、传动链的结构特点 （一）滚子链（一）滚子链“8”字形：字形：等强度，减少等强度，减少质量及运动中质量及运动中的惯性力；的惯性力；传递大功率时，传递大功率时，可用多排链可用多排链材料：碳素钢、合金钢材料：碳素钢、合金钢 + + 热处理热处理6 6第九章 链传动基本参数：基本参数： 链节距链节距p

5、（主要参数）：（主要参数）： p =链号链号25.4/16（mm）；）； 滚子外径滚子外径d1 内链节内宽内链节内宽b 排数排数pt标记：标记：链号链号-排数排数链节数链节数 标准编号标准编号链节数链节数Lp偶数：用开口销或弹簧卡偶数：用开口销或弹簧卡奇数：采用过渡链节奇数：采用过渡链节pbd108A-1 87 GB1243.1-83 7 7第九章 链传动（二）齿形链（二）齿形链优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载 荷的能力高。荷的能力高。缺点：结构复杂、价格较贵、较重。缺点：结构复杂、价格较贵、较重。应用：多用于高速（链

6、速可达应用：多用于高速（链速可达40m/s40m/s）或运动精度要求较高的或运动精度要求较高的 场合。场合。组成：由许多齿形链板用铰链联接而成。组成：由许多齿形链板用铰链联接而成。8 8第九章 链传动( (一一) )链轮的基本参数、齿形及主要尺寸链轮的基本参数、齿形及主要尺寸 9-39-3、滚子链链轮的结构和材料、滚子链链轮的结构和材料 1）基本参数：齿数）基本参数：齿数Z，配用链条的节距，配用链条的节距p、滚子外径、滚子外径d1、排数、排数pt。 国标仅规定了下列参数的最大最小值：国标仅规定了下列参数的最大最小值： 1）链轮齿槽的齿面圆弧半径）链轮齿槽的齿面圆弧半径 re 2）齿沟圆弧半径齿

7、沟圆弧半径ri 3）齿沟角齿沟角 的极限值的极限值2 2）齿形：）齿形： 端面齿形端面齿形reri这样规定这样规定:使齿廓曲线设计有很大灵活性。使齿廓曲线设计有很大灵活性。符合上述规定的端面齿形有很多，最常用的是符合上述规定的端面齿形有很多，最常用的是“三圆弧一直线三圆弧一直线”9 9第九章 链传动 “三圆弧一直线三圆弧一直线”能保能保证链节能平稳地计入及退出啮证链节能平稳地计入及退出啮合合bdcaa 轴面轴面齿形齿形直线直线r4直线直线+ +圆弧圆弧零件工作图要绘制轴面齿形零件工作图要绘制轴面齿形 “三圆弧一直线三圆弧一直线” 用标准用标准刀具加工，齿形在工作图上刀具加工，齿形在工作图上不必

8、画出，只需注明不必画出，只需注明“齿形齿形按按3R GB/T1244-1985规定制规定制造造”即可。即可。 1010第九章 链传动3 3）主要尺寸：）主要尺寸：dfddap180/Z d d1 1 1111第九章 链传动( (二二) )链轮的结构及材料链轮的结构及材料整体式整体式孔板式孔板式组合式组合式结构：结构：材料：材料： 应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮的工作应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣，小链轮通常采用较好的材料制造。情况较大链轮的恶劣，小链轮通常采用较好的材料制造。 表表9-79-71212第九章 链传动（一）链传动的运动特性（

9、一）链传动的运动特性 9-49-4、链传动的工作情况分析、链传动的工作情况分析 12 链条的平均线速度：链条的平均线速度： 平均传动比为：平均传动比为：1313O1第九章 链传动 链速：链速：360z1相位角变化：相位角变化：（-180/Z1）0 （+180/Z1）1 v1vxvy12 vxv2 从动轮角速度：从动轮角速度： 传动比的变化与链条绕在链轮上的多边传动比的变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，该现象称为形特征有关，该现象称为多边形效应多边形效应。1414第九章 链传动（二）链传动的动载荷（二）链传动的动载荷 多边形效应造成链速和从动链轮转速变化，从而引起惯性力多边形效应造成链速和从

10、动链轮转速变化，从而引起惯性力及动载荷。及动载荷。 链速变化引起的惯性力链速变化引起的惯性力( (水平方向水平方向) )： 、z1 ， 则则acmax 、p ， 则则acmax 链速变化引起的惯性力链速变化引起的惯性力( (垂直方向垂直方向) )：1515第九章 链传动 从动链轮角加速度引起的动载荷：从动链轮角加速度引起的动载荷：冲击力：冲击力： 链条与链轮的冲击动载荷：链条与链轮的冲击动载荷：链节啮入轮齿的瞬间，作直线运动的链节与作圆周运动的链节啮入轮齿的瞬间，作直线运动的链节与作圆周运动的链轮轮齿，以一定的相对速度啮合时将产生冲击。链轮轮齿，以一定的相对速度啮合时将产生冲击。11vx1vx

11、1616第九章 链传动链上受力链上受力圆周拉力圆周拉力: 离心拉力离心拉力:悬垂拉力悬垂拉力:F = 1000P/ v （N）Fc= qv2 （N）Ff =Kf qa10-2 (N) q每米长质量每米长质量Kf 垂度系数（图垂度系数（图9-9）有效拉力有效拉力 9-5、链传动的受力分析、链传动的受力分析 F”f =(Kf+sin ) qa 10-2 (N) F f = Ff F”f max fn1n2FfF”fa紧边拉力紧边拉力:F1=F+ Fc+ Ff松边拉力松边拉力:F2= Fc+ Ff压压轴轴力：力：FQ=(1.2-1.3)F1717第九章 链传动9 9 9 9- - - -5 5 5

12、5、滚子滚子滚子滚子链传动的链传动的链传动的链传动的设计计算设计计算设计计算设计计算（一一一一）链传动的失效形式链传动的失效形式链传动的失效形式链传动的失效形式1. 1. 链条静力拉断链条静力拉断链条静力拉断链条静力拉断 发生在发生在发生在发生在低速（低速（低速（低速（v v0.6m0.6ms s）时）时）时）时过载过载过载过载 引起。引起。引起。引起。2. 2. 链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀）链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀）链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀）链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀） 发生在发生在发生在发生在中速（中速（中速（中速（正常润滑）正常润滑）正

13、常润滑）正常润滑）时时时时交交交交变应力引起。变应力引起。变应力引起。变应力引起。3. 3. 滚子套筒的冲击破坏（滚子套筒的冲击破坏（滚子套筒的冲击破坏（滚子套筒的冲击破坏（套筒、滚子破裂套筒、滚子破裂套筒、滚子破裂套筒、滚子破裂） 发生在中高速时发生在中高速时发生在中高速时发生在中高速时反复冲击引起。反复冲击引起。反复冲击引起。反复冲击引起。4 4. . 销轴套筒的胶合销轴套筒的胶合销轴套筒的胶合销轴套筒的胶合 发生在高速时发生在高速时发生在高速时发生在高速时高速高速高速高速+ +冲击冲击冲击冲击油膜破坏油膜破坏油膜破坏油膜破坏温温温温升。升。升。升。5 5. . 链条铰链的磨损链条铰链的磨

14、损链条铰链的磨损链条铰链的磨损 发生在开式传动或润滑不良中。发生在开式传动或润滑不良中。发生在开式传动或润滑不良中。发生在开式传动或润滑不良中。 1818第九章 链传动实际使用区域实际使用区域（二）链传动的额定功率（二）链传动的额定功率4321额定功率曲线额定功率曲线n n1 1P P曲线曲线1-1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的额定额定功率；功率；曲线曲线2-2-链板疲劳强度限定的链板疲劳强度限定的额定额定功率；功率；曲线曲线3-3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的额定额定功率；功率；曲线曲线4-4-铰链胶合限定的铰链胶合限定

15、的额定额定功率；功率；密封润滑不良密封润滑不良 在一定寿命下，通过试验，可在一定寿命下，通过试验，可得一种失效形式对应的一种得一种失效形式对应的一种额定额定功率曲线功率曲线。 失效与链速有关、润滑状态失效与链速有关、润滑状态失效与链速有关、润滑状态失效与链速有关、润滑状态有关。有关。有关。有关。1919第九章 链传动 额定功率曲线额定功率曲线额定功率曲线额定功率曲线反映了反映了Pca，n1,型号之间的关系型号之间的关系带排链额定计算功率带排链额定计算功率Pca20202. z1=253. 无过渡链节，单排链，无过渡链节，单排链， 链节数链节数 Lp=1206. 载荷平稳载荷平稳第九章 链传动

16、实验条件实验条件实验条件实验条件1.两轮共面，与地面垂直两轮共面，与地面垂直8. 链条因磨损而引起的链条因磨损而引起的 相对伸长量相对伸长量3%7. 按推荐的润滑方式按推荐的润滑方式5. 工作寿命为工作寿命为15000 h4. i=3 额定功率的修正额定功率的修正额定功率的修正额定功率的修正I-人工定期润滑人工定期润滑II-滴油润滑滴油润滑III-油浴或飞溅油浴或飞溅IV-压力润滑压力润滑2121第九章 链传动1 1、链轮的齿数、链轮的齿数( (三三) )链传动的参数选择链传动的参数选择 Z1: Z1min=9，一般，一般Z1 17，高速，高速Z1 35Z1少少 ：运动不均匀性：运动不均匀性

17、动载荷动载荷 链节间相对转角链节间相对转角 圆周力圆周力 Z2大大 ：总体尺寸：总体尺寸 磨损后脱链机会磨损后脱链机会 Z2: Z1max 150，一般，一般Z1 114dpd+ d 链轮齿数通常取奇数，并尽链轮齿数通常取奇数，并尽可能与链节数互质。可能与链节数互质。优选数列：优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95, 114 2222第九章 链传动 传动比传动比 ，包角，包角 啮合齿数啮合齿数 ：易出现跳齿或加速齿的：易出现跳齿或加速齿的磨损。磨损。2 2、传动比、传动比一般一般i 6，通常，通常i=2-5; 1 1203 3、中心距、中心距一般一般a0=(30-50)

18、p， a0max=80p有张紧装置有张紧装置a0max 80p， 中心距不能调整中心距不能调整a0maxy30p4 4、节距与排数、节距与排数 节距大，承载力高，总体尺寸大；振动、冲击、噪声也大。节距大，承载力高，总体尺寸大；振动、冲击、噪声也大。2 2）高速重载时，选小节距多排链；）高速重载时，选小节距多排链；原则：原则：1 1）为使结构紧凑，寿命长，优选较小节距的单排链；）为使结构紧凑，寿命长，优选较小节距的单排链；3）从经济角度：）从经济角度：a小，小，i大时，选小节距多排链大时，选小节距多排链; a大，大，i小时，选大节距单排链小时，选大节距单排链2323第九章 链传动已知条件：已知条

19、件： 工作条件、传动位置及外廓尺寸工作条件、传动位置及外廓尺寸限制、载荷性质、传递功率、链轮限制、载荷性质、传递功率、链轮转速等。转速等。设计内容：设计内容：（四）（四） 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算1.1.已知条件和设计内容已知条件和设计内容确定链：型号、节数、排数；确定链：型号、节数、排数；确定压轴力、润滑方式、张紧装置确定压轴力、润滑方式、张紧装置确定链轮：齿数、中心距、材料、结构和尺寸；确定链轮：齿数、中心距、材料、结构和尺寸；2424第九章 链传动2.2.设计步骤及方法设计步骤及方法 由前原则由前原则确定齿数确定齿数Z1、Z2（1) 1) 确定齿数、传动比确定齿数、传动比

20、: : i=Z2 / Z2(2) 确定当量的单排链计算功率确定当量的单排链计算功率Pca：KA工况系数，表工况系数，表9-6KZ主动轮轮齿系数，图主动轮轮齿系数，图9-13KP多排系数，多排系数， KP=1.75（单排），（单排）， KP=2.5（多排）（多排）2525第九章 链传动带排链额定计算功率带排链额定计算功率Pca(3) 链型号、节距：链型号、节距： 由由n1、Pca定型号（图定型号（图9-11） 由型号查节距（表由型号查节距（表9-1）或计算节距：或计算节距：p =链号链号25.4/162626第九章 链传动由前：由前： a0=(3050)p中心距：中心距：（计算结（计算结果应圆整

21、果应圆整为偶数）为偶数）(4) 链节数、中心距：链节数、中心距：（f f1 1中心距计算系数，表中心距计算系数，表9-79-7）（5）计算）计算v，确定润滑方式，确定润滑方式（润滑方式，图（润滑方式，图9-149-14）(6）计算压轴力）计算压轴力FpyKFpFe (KFp压轴力系数）压轴力系数）2727第九章 链传动（一）链传动的布置（一）链传动的布置 一般应布置在垂直面内，避免布置在水平或倾斜平面内。一般应布置在垂直面内，避免布置在水平或倾斜平面内。9-79-7、链传动的布置、张紧、润滑、防护、链传动的布置、张紧、润滑、防护 中心线一般宜水平或接近水平布置，紧边在上下方均，以在上中心线一般

22、宜水平或接近水平布置，紧边在上下方均，以在上方为佳方为佳 。 两个链轮尽量保持共面。两个链轮尽量保持共面。布置详见表布置详见表9-89-8（二）链传动的张紧（二）链传动的张紧 60应设张紧装置应设张紧装置 张紧方法张紧方法调中心距调中心距张紧装置张紧装置弹弹簧簧自自动动张张紧紧 也可以是滚轮。直也可以是滚轮。直径与小链轮接近。径与小链轮接近。重重力力自自动动张张紧紧压压板板定定期期张张紧紧 2828第九章 链传动（三）（三） 链传动的润滑链传动的润滑润滑方式润滑方式人工给油人工给油油杯滴油油杯滴油油浴润滑、飞溅给油油浴润滑、飞溅给油用油泵强制润滑和冷却用油泵强制润滑和冷却润滑油牌号：润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48 选用原则：环境温度高、载荷大取高粘度，选用原则：环境温度高、载荷大取高粘度， 反之取低的。反之取低的。2929THE END 3030