机械设计基础之链传动Chains

Chains《机械设计（Ⅲ）（零件）》第八章链传动第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven1.链传动结构及工作原理一、概述工作原理：以链条为中间挠性件的啮合传动，靠链与链轮轮齿啮合来传递动力和运动。链传动由主、从动链轮1、2和连接它们的链条3所组成，用以传递两平行轴之间的运动和动力。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven2链传动的特点优点可获得准确的平均传动比；传动效率高；可作两轴中心距较大的传动；作用于轴和轴承的载荷较带传动为小。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven缺点运转时瞬时传动比是变化的，冲击、振动和噪声较大，安装精度要求较高；只能传递平行轴间的运动和动力。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven3.链传动的应用农业机械轻工、化工机械起重、运输机械汽车、机床采矿机械工作范围：传动比：i≤8;中心距：a≤5~6m;传递功率：P≤100KW;圆周速度：v≤15m/s;传动效率：η≈0.95~0.981要求平均传动比准确，两轴距离较大且不易采用齿轮传动。2工作条件沉重、温度变化较大，工作环境较脏的场合。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven②输送链:在输送机械中用来输送物料或机件③起重链:在起重机械中用来提升重物1、传动链分类：按用途①传动链:在机械中用来传递运动和动力二.传动链分类及结构v≤20m/sv≤0.25m/sv=2~4m/s传动链起重链曳引链第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven2、传动链的分类（按结构）1）滚子链和套筒链phdzb1b2dτ内链板外链板销轴套筒滚子外链节内链节滚子作用：减小摩擦，磨损第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven•主要参数（表18-1）：1）链节距p——基本参数p↑——尺寸↑p=链号×25.4/16（mm）2）链节数Lp整数，一般为偶数。3）排数zp单排链排数↑—承载↑但：排数↑↑—承载不均，∴zp≯3-4多排链节距P：链条上相邻两滚子中心的距离。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven滚子链规格以及标号A系列：美国标准系列B系列：英国标准系列链号数X25.416=节距值滚子链已标准化：GB1243.1—83×链号排数链节数标准编号例：08A—1×87GB2431—83？A系列、节距p=12.7mm，单排，87节第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven表18—1A系列滚子链的规格和主要参数48A76.2087.8347.6347.3523.8072.39500.422.60链号08A12.7014.387.957.853.9612.0713.80.60节距P排距pt滚子链节销轴链板极限载荷米长质量外径d1内宽b1直径d2高度h2Q(单排)q(单排)mmmmmmmmmmmmKNkg/m10A15.87518.1110.169.405.0815.0921.81.0012A19.0522.7811.9112.575.9418.0831.11.5016A25.4029.2915.8815.757.9224.1355.62.6020A31.7535.7619.0518.909.5330.1886.73.8024A38.1045.4422.2325.2211.1036.20124.65.6028A44.4548.8725.4025.2212.7042.24169.07.5032A50.8058.5528.5831.5514.2748.26222.410.1040A63.5071.5539.6837.8519.8460.33347.016.1006B9.52510.246.355.723.288.268.90.4005B8.005.645.003.002.317.114.40.1808B12.7013.928.517.754.4511.8117.80.70第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven•接头形式：过渡链节：在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷,承载，强度仅为通常链接的80%。∴避免采用奇数链节。偶数节：↓冲击和振动奇数节：第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven•接头形式：连接链节：弹簧卡片潘存云教授研制第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven2）齿形链承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳——“无声链”带外导板带内导板圆销式轴瓦式滚柱式铰链形式：第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven滚子链链轮非共轭啮合齿形具有较大自由度常用“三圆弧一直线”。“齿形按3RGB1244-85规定制造”端面齿形不需画出，轴向齿形需画出.zpd180sin分度圆直径：三、链轮齿形基本要求：自由啮入、啮出，啮合时良好接触360/z第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven链轮主要尺寸Zpd180sin分度圆直径：df=d-dr（滚子直径）齿顶圆直径：0.54cot180adpZ齿根圆直径：链轮主要尺寸计算公式：第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven滚子链轮结构实心式孔板式轮辐式组合式（小直径）（中等直径）（中等直径）（大直径）轮芯可用一般钢材或铸铁以节省贵重钢材。采用可拆联接的组合式链轮的另一优点是轮齿失效后只需更换齿圈即可。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven链轮材料可用灰铸铁(不低于HT200)，热处理后硬度为260--280HB。较多的是用优质碳钢和合金钢如15-50号钢、15Cr、20Cr、40Cr、35SiMn、35CrMo、45Mn、ZG310-570钢等，热处理后硬度均在40HRC和40HRC以上。高速轻载时可用夹布胶木，以使传动平稳和减少噪声。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven三、链传动的运动特性平均链速和平均传动比瞬时链速和瞬时传动比链条的加速度和动载荷第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven整条链：挠性体单个链节：刚性体链条绕上链轮时，链节与链轮轮齿啮合，形成正多边形一部分。链条与链轮分度圆在运动中交替呈现相割和相切。∵链轮转一周，链条转过长度为zp∴平均链速：smpnzpnzv/1000601000602211平均传动比：constzznni122112——多边形效应瞬时链速和从动轮角速度2及瞬时传动比i都是变化的三、链传动的运动特性第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven瞬时链速和瞬时传动比链传动工作时，每一瞬时的链速和传动比都是变化的。为了便于阐明，使链条的主动边处于水平位置。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven当φ1＝90°±180°／z1时，得最小链速度vh1min＝0.5d1ω1cos(180°／z1)当φ1＝90°时，得最大链速vh1max＝0.5d1ω1链传动工作时，链条沿x方向的速度是变化的.第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven瞬时传动比iins＝d2sinφ2／(d1sinφ1)分析：1、如果中心距a与节距p之比即a／p为整倍数，则在φ1＝90°±180°／z1而φ2＝90°±180°／z2时得最大瞬时传动比iins,max＝d2cos(180°／z2)／(d1cos(180°／z1))2、在φ1＝90°而φ2＝90°时得最小瞬时传动比iins,min＝d2／d1不均匀系数ε1＝(iins,max-iins,min)／iins,max≈π2(1-1／i2)／(2z12)只有当i＝1,中心距a与节距p之比即a／p为整倍数时，才能iins,max＝iins,min＝i，即瞬时传动比才等于平均传动比而为常数。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven链条的加速度和动载荷链条的加速度在φ1=90°±180°/z1时,加速度达极限值，即acmax,min=(dvh1/dt)max,min=±0.5d1ω12sin(180°/z1)≈±0.5πd1ω12/z1=0.5ω12p应当指出，在链条沿水平方向速度发生变化的同时，链条沿垂直方向的分速度vy1也在发生变化，即链沿垂直方向不断地上升和下降。链传动工作时不可避免地产生动载荷，动载荷的大小正比于加速度值。链轮齿数越少，节距越大，则产生的动载荷就越大，设计时务需注意。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven§13-5链的受力、失效和许用功率与带传动相似，链传动工作时，链的两边形成紧边和松边。紧边和松边所受的拉立分别为F1和F2：F1=Ft+Fc+Ff,F2=Fc+Ff具体说明F1为有效圆周力(有效拉力)(N)，Fc为离心拉力(N)，(其中q为单排链每米质量kg/m)，当v≤7m/s时,Fc可忽略不计;Ff为悬垂拉力(N)，Ff是由链边自重而产生的，一般不大，可近似取为Ff≈0.1Ft。2cFqv链的受力：11000()PFNvP——kWv——m/sffFkqgakf——垂度系数a--为中心距第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven二、链的失效链的疲劳破坏链是在变应力下工作的，导致链板可能发生疲劳断裂或套筒、滚子表面产生疲劳点蚀。滚子和套筒冲击破坏链传动工作时不可避免地发生冲击和振动，导致滚子和套筒发生冲击破坏，也属一种疲劳破坏。销轴与套筒的接触工作表面胶合在冲击和振动载荷下，销轴与套筒的接触表面之间难以形成边续油膜，导致摩擦严重产生高温，在载荷作用下造成胶合。销轴与套筒的接触工作表面磨损在润滑不良情况下，销轴与套筒的接触表面会因摩擦导致磨损，磨损后链条的节距变大，破坏了链条与链轮的正确啮合，且易发生“脱链”现象链条静力拉断在低速(链速v0.6m/s)重载或较大的过载及冲击载荷下，链条会因静强度不足而发生断裂。在上述五种失效形式中，对于润滑较好，装有防护罩和速度≥0.6m/s的链传动，链条通常不会发生静力拉断，磨损情况也不太严重。因此一般来说，链传动的承载能力主要受制于1、2和3三种失效。第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven实验研究表明，对于中等速度、润滑较好的链传动，承载能力主要受制于链板的疲劳断裂；当小链轮转速较高时，承载能力主要受制于滚子和套筒的冲击疲劳强度；转速再高，则承载能力受制于销轴和套筒的接触工作面的胶合强度。1、额定功率曲线针对各种失效形式——额定功率曲线（帐篷曲线）第一项第二项第二项Chainstechnischeuniversiteiteindhoven为避免上述失效形式——特定条件下，A系列滚子链试验曲线六、滚子链的计算1.两轮共面;2.小链轮的齿数z1=193.链节数Lp=1004.载荷平稳;7.链条因磨损而