广东工业大学机械设计 第十三章 链传动.ppt

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1、第十三章第十三章 带传动和链传动带传动和链传动一、带传动二、链传动本章重点及难点本章重点及难点:带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则 带传动主要设计参数的选择带传动主要设计参数的选择 链传动的运动分析和受力分析链传动的运动分析和受力分析 滚子链传动的参数选择和设计计算滚子链传动的参数选择和设计计算优点：优点：远距离传动远距离传动工作可靠工作可靠,效率效率较高较高平均传动比恒定平均传动比恒定 i=z2/z1 压轴力压轴力FQ小于带传动的小于带传动的结构紧凑结构紧凑(与带传动比较与带传动比较)缺点：缺点：运动不均匀运动不均匀(z小、小、p大

2、大 不均匀不均匀)瞬时传动比不恒定瞬时传动比不恒定传动平稳性差传动平稳性差(冲击、振动大，噪冲击、振动大，噪音高音高动载荷动载荷 不宜高速传动不宜高速传动)外外廓尺寸大廓尺寸大13-8 链传动的特点和应用链传动的特点和应用一、一、构成构成主动链轮、从动链轮、链主动链轮、从动链轮、链二、工作原理二、工作原理靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力有中间挠性件的啮合传动有中间挠性件的啮合传动三、特点三、特点 适适于于两两轴轴相相距距较较远远，要要求求工工作作可可靠靠，及及工工作作条条件件恶恶劣劣处处等等，如如农农业业机机械械、建建筑筑机机械械、石石油油机机械械、采采

3、矿矿、起起重重、金属切削机床、摩托车、自行车等。金属切削机床、摩托车、自行车等。i8 ,a56 m ,P100kw ,V15m/S一般一般:四、应用四、应用一、链条滚子链齿形链二、链轮13-9 链条和链轮链条和链轮一、链一、链传动链可分为：滚子链、齿形链传动链可分为：滚子链、齿形链1 滚子链（套筒滚子链）（1）组成）组成内、外链板，套筒，销轴，滚子内、外链板，套筒，销轴，滚子（2）配合状况）配合状况内链板、套筒之间内链板、套筒之间过盈配合过盈配合外链板、销轴之间外链板、销轴之间过盈配合过盈配合套筒、销轴之间套筒、销轴之间间隙配合间隙配合，使内外链板能相对转动使内外链板能相对转动链板形状的特点链

4、板形状的特点“8”字形字形等等强度，减轻重量强度，减轻重量内链板内链板 外链板外链板 套筒套筒 销轴销轴 滚子滚子13-9 链条和链轮链条和链轮（3 3）参数）参数节距节距p相邻两滚子中心之距离相邻两滚子中心之距离 链长链长 链节数链节数链节数为偶数时，刚好内、链节数为偶数时，刚好内、外链板相连，再用开口销或外链板相连，再用开口销或弹簧锁住活动销轴；为奇时，弹簧锁住活动销轴；为奇时，采用过渡链节采用过渡链节弹簧卡片开口销（4 4）链的标记）链的标记 链号链号 排数排数 链节数链节数 标准编号标准编号08A-2 88 GB1243.1-83表示：表示：A系列、节距系列、节距12.7mm、双排、双

5、排、88节的滚子链节的滚子链排距排距pt 多排链多排链2 齿形链无声链无声链（1）结构：）结构：链板链板(带两个齿，交错并列铰带两个齿，交错并列铰接接)、导板、导板(防侧向窜动防侧向窜动)由由 许许 多多 以以 铰铰 链链 连连 接接 的的 齿齿 形形 链链 板板 锁锁 构构 成成传传动动平平稳稳，无无声声链链；链链板板的的齿齿形形与与链链轮轮轮轮齿齿互相啮合互相啮合（2）特点：）特点：优优点点：传传动动平平稳稳、无无噪噪声声，承承受受冲冲击击性性能能好好，工作可靠工作可靠适适宜宜场场合合：高高速速传传动动或或运运动动精精度度要要求求较较高高，传动比大和中心距较小传动比大和中心距较小缺点：缺点

6、：结构复杂，价格较高，且制造较难结构复杂，价格较高，且制造较难带外导板带内导板二、链轮二、链轮1 基本参数基基本本参参数数：节节距距p、套套筒筒外外径径d1、齿齿数数z、齿齿面面圆圆弧弧半半径径re、齿齿沟沟圆圆弧弧半半径径ri、齿齿沟角沟角(标准规定最大和最小值标准规定最大和最小值)分分度度圆圆直直径径：被被链链条条节节距距等分的圆，等分的圆，d=p/(sin180/z)齿顶圆直径齿顶圆直径:齿根圆直径齿根圆直径:d d1 1r re er ri ip p链节能平稳、自由地进入和退出啮合链节能平稳、自由地进入和退出啮合;并便于加工并便于加工 (新标准新标准GB1244-85)GB1244-8

7、5)2 端面齿形三圆弧三圆弧(aa/ab/cd)一直线一直线(bc)整体式整体式 孔板式孔板式 齿圈可更换式齿圈可更换式3 轴面齿形4 链轮结构碳素钢碳素钢(Q235(Q235、Q275Q275、4545等）等）低碳钢渗碳淬火，中碳钢表面淬火低碳钢渗碳淬火，中碳钢表面淬火 铸钢（铸钢（ZG310-510ZG310-510）灰铸铁灰铸铁(HT200)(HT200)合金钢合金钢(重要重要)5 链轮材料材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度小链轮材料好些小链轮材料好些1 链条速度及传动比平均传动比平均传动比:平均速度平均速度:一、链传动的运动分析一、链传动的

8、运动分析13-10 链传动的运动分析和受力分析链传动的运动分析和受力分析 链条线速度链条线速度:垂直分速度垂直分速度:2 瞬时链条速度假定：假定：主动边总处于水平位置主动边总处于水平位置;链轮抽象成正多边形，边长链轮抽象成正多边形，边长为为p p主动轮主动轮：在某一时刻，销轴的圆周速度为：在某一时刻，销轴的圆周速度为 。水平分速度水平分速度,即即链速链速链速链速,使链条使链条前进前进,传递功率。传递功率。传递功率。传递功率。垂直分速度垂直分速度,使链条上下移动使链条上下移动,消消消消耗功率。耗功率。耗功率。耗功率。为滚子中心的相位角为滚子中心的相位角R R1 1为小链轮分度圆半径为小链轮分度圆

9、半径随着相位角随着相位角的变化的变化 (180/z180/z1 100180/z180/z1 1)链速链速V V变化变化 2 瞬时链条速度从动轮从动轮从动轮从动轮：由由 传动的中心距为链节距的整数倍传动的中心距为链节距的整数倍传动的中心距为链节距的整数倍传动的中心距为链节距的整数倍z z1 1=z=z2 2使瞬时传动比恒定：使瞬时传动比恒定：使瞬时传动比恒定：使瞬时传动比恒定：3 链传动的不均匀性-链传动的多边形效应链传动的多边形效应 主主动动轮轮等等角角速速度度回回转转，链链条条的的瞬瞬时时速速度度周周期期性性变变化化，每每转转过过一一个个链链节节，链链速速的的变变化化就就重重复复一一次次，

10、链链轮轮齿齿数数越越少少，相相位位角角变变化化范范围围越越大大，链链速速变变化化也也越越大大。i i不宜过大不宜过大 ,不宜高速传动。不宜高速传动。链链在在水水平平方方向向上上的的速速度度作作周周期期性性变变化化的的同同时时，在在垂垂直方向上还要作上下移动（链条上下抖动）。直方向上还要作上下移动（链条上下抖动）。链速不均匀系数链速不均匀系数:=(=(V Vmaxmax-V-Vminmin)/V)/Vm m 链传动安装时只适度张紧：防振动、跳齿、链传动安装时只适度张紧：防振动、跳齿、脱链。脱链。二、链传动的受力分析二、链传动的受力分析1 链传动的主要作用力（1 1）圆周力（有效拉力）圆周力（有效

11、拉力）F F（2 2）离心拉力）离心拉力F Fc c（3 3）悬垂拉力）悬垂拉力F Fy yKy垂度系数(p231)紧边拉力紧边拉力:F2=Fc Fy 离心离心 悬垂悬垂F1 =F Fc Fy 有效拉力有效拉力工作时工作时,两边链条拉力不等：两边链条拉力不等：F F1 1FF2 2松边拉力松边拉力:压压 轴轴 力力:FQ=(1.21.3)F 2 链传动工作情况一、链轮齿数一、链轮齿数1 1、2 2 13-11链传动的主要参数及其选择1 1 传动传动不均匀和动载荷增大；不均匀和动载荷增大；链节间相对转角大，加速了磨损；链节间相对转角大，加速了磨损；在节距一定下，在节距一定下，FF加速链条和链轮的

12、损坏加速链条和链轮的损坏1 1不宜太少不宜太少 见表见表13-12一、链轮齿数一、链轮齿数1 1、2 2 p+pp+p2 2 传动尺寸传动尺寸 同样磨损情况下易脱链、跳链同样磨损情况下易脱链、跳链2 2不宜过多不宜过多 Z Zmaxmax=120=120链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数pp：承载力承载力但多边形效应但多边形效应，不平稳，不平稳(不均匀、不均匀、动载荷动载荷)满足承载力的前提下，尽量选满足承载力的前提下，尽量选小小p p值值（速度高，功率大时，可选用节距小的多排链。）（速度高，功率大时，可选用节距小的多排链。）a a：垂度垂度不平稳不平稳 a

13、a(30(3050)50)p p；最大中心距；最大中心距a a不大于不大于8080p p1)1)aa：包角：包角，同时啮合的齿数少，轮齿受的载荷增大。，同时啮合的齿数少，轮齿受的载荷增大。链长链长，单位时间绕转次数，单位时间绕转次数，加剧了链的磨损和疲劳。，加剧了链的磨损和疲劳。二、链节距二、链节距p p最主要的参数最主要的参数三、中心距三、中心距a a和链条长度和链条长度2)2)链长通常以链节数链长通常以链节数L LP P来表示来表示L LP P宜选宜选整、偶数整、偶数再由再由L LP P求中心距：求中心距：中心距应可调中心距应可调13-12 滚子链传动的计算滚子链传动的计算 链工作时，各个

14、元件都是在变应力下工作。经过一链工作时，各个元件都是在变应力下工作。经过一定循环次数后，多由于链板的疲劳断裂而失效。定循环次数后，多由于链板的疲劳断裂而失效。正常润滑条件下限定链传动承载能力的主要因素正常润滑条件下限定链传动承载能力的主要因素1 链板疲劳破坏一、失效形式一、失效形式 速速度度较较高高时时，在在变变应应力力下下工工作作的的套套筒筒、滚滚子子会会因因发发生冲击疲劳破坏而失效。生冲击疲劳破坏而失效。多发生于中、高速闭式链传动中。多发生于中、高速闭式链传动中。2 滚子套筒的冲击疲劳破坏 当当转转速速高高达达一一定定数数值值后后，销销轴轴与与套套筒筒的的工工作作表表面面间间润润滑滑油油膜

15、膜被被破破坏坏，两两金金属属直直接接接接触触，在在很很高高温温和和压压力力作作用用下下，金金属属粘粘在在一一起起，相相对对滑滑动动时时，粘粘住住的的地地方方又又被被撕撕破破，这种现象称为胶合这种现象称为胶合3 销轴与套筒的胶合多出现在润滑不当或速度过高处多出现在润滑不当或速度过高处限制了链传动的极限转速限制了链传动的极限转速 链工作时，销轴与套筒的工作表面因相对滑动而磨损，链工作时，销轴与套筒的工作表面因相对滑动而磨损，导致链节伸长，使滚子与轮齿的啮合点逐渐向齿顶移动，导致链节伸长，使滚子与轮齿的啮合点逐渐向齿顶移动，严重时，将破坏链与链轮的正确啮合，产生跳齿或脱链严重时，将破坏链与链轮的正确

16、啮合，产生跳齿或脱链现象。现象。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良4 链条铰链的磨损5 链条静力过载拉断 低速重载或严重过载时，链条会被拉断。低速重载或严重过载时，链条会被拉断。限制其静力强度限制其静力强度二、极限功率曲线图二、极限功率曲线图综合考虑各种失效形式产生的原因及条件综合考虑各种失效形式产生的原因及条件确定其极限功率确定其极限功率P P0 0阴影为实际使用的区域。阴影为实际使用的区域。虚线：润滑恶劣时磨损限定的虚线：润滑恶劣时磨损限定的三、额定功率曲线图三、额定功率曲线图3 润滑条件特定条件下单排特定条件下单排A A系列滚子链功率曲线系列滚子链功

17、率曲线1 曲线含义2 特定条件 图图13-3413-34必须按推荐的润滑方式必须按推荐的润滑方式 否则否则,图中功率图中功率P P0 0值降低。值降低。p.234p.234p.233p.233各种强度条件限制的功率曲线各种强度条件限制的功率曲线 图图13-33设计思路：设计思路：已知条件已知条件 链的型号、节距、尺寸（链的型号、节距、尺寸（p、z、Lp、a、d）验算验算四、链传动的计算四、链传动的计算实际工作条件与上述特定件不同时，应对实际工作条件与上述特定件不同时，应对P0进行修正进行修正 Z Z小链轮齿形系数，为小链轮齿形系数，为 时的修正系数时的修正系数，表表(13-13)(13-13)

18、m m多排链系数，表多排链系数，表(13-14)(13-14)许用许用功率：功率：设计条件：设计条件：已知条件及设计内容：已知条件及设计内容：已知条件已知条件设计内容设计内容传递的名义功率传递的名义功率P P 主动轮转速主动轮转速n1 1从动轮转速从动轮转速n2 2 或传动比或传动比i 传动位置要求传动位置要求 工况条件、原动机类型等工况条件、原动机类型等链轮齿数链轮齿数链的型号、链节数链的型号、链节数传动中心距传动中心距 a验算链速验算链速 v 选择润滑方式选择润滑方式计算初拉力和压轴力计算初拉力和压轴力链轮结构链轮结构五、设计步骤五、设计步骤7、选择润滑方式、选择润滑方式2、确定链节数、确

19、定链节数 Lp3、确定计算功率、确定计算功率 Pc KAP具体步骤具体步骤1、确定链轮齿数、确定链轮齿数 Z1、Z2工况系数工况系数KA，查表查表13-154、确定链条节距、确定链条节距p5、确定、确定中心距中心距 a6、验算链速、验算链速vN8、计算压轴力、计算压轴力 FQ9、链、链轮结构设计轮结构设计问题：链传动适合于问题：链传动适合于高速级还是低速级？高速级还是低速级？根根据据n1、p0，查查图图13-33选择链型选择链型13-13 链传动的润滑和布置链传动的润滑和布置 良好的润滑良好的润滑 降低降低链条铰链磨损，提高寿命。链条铰链磨损，提高寿命。由链号、链速查图由链号、链速查图13-3413-34决定。决定。一、链传动的润滑一、链传动的润滑人工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑飞溅润滑飞溅润滑油浴润滑油浴润滑压力喷油润滑压力喷油润滑要求要求：两轮共面两轮共面 ;两轮中心连线尽量两轮中心连线尽量水平水平(45);45);松边在下松边在下。二、链传动的布置二、链传动的布置 方法：方法：调整中心距；调整中心距；取掉一两个链节；取掉一两个链节；用用张紧轮张紧轮（紧压松边靠近小链轮）（紧压松边靠近小链轮）三、链传动张紧三、链传动张紧 作业作业13-5