第三篇机械传动

第14章链传动§14—1概述一、链传动工作原理与特点1、工作原理：两轮（至少）间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动2、特点：优点：①无滑动②结构紧凑③轴上压力Q小④传动效率高η=98%⑤能在温度较高,湿度较大的环境中使用⑥可传递远距离传动amax=8mm缺点：①只能用于平行轴间的传动②瞬时传动比不恒定,高速时传动不平稳③不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用④传动时有噪音、冲击⑤制造费用比带传动高3、种类：按工作特性分：起重链，牵引链，传动链4、应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。传动比≤8，P≤100KW，V≤5m/s传动链可分为：套筒链；滚子链；齿形链；成型链滚子链§14—2链传动的零件和材料１.传动链滚子链是一种常用的传动链。滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接，滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。d2d1ph2b112345节距Ｐ：链在拉直的情况下，相邻滚子外圆中心之间的距离滚子链有单排链、双排链、多排链，多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。pt为链排距链条的接头处可用开口销或弹簧卡片来固定，链节数应取为偶数，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。开口销固定式弹簧卡片固定式过渡链节齿形链又称无声链，它由一组链齿板铰接而成，工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动，齿形链上设有导板，以防止链条工作时侧向窜动，导板有内导板和外导板之分。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声，承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。２.链轮（滚子链链轮）WO2O1O2MO3O3O1Vr3edcbaabcdeTHhar1r2180°/z/z360°180°/z１）.链轮齿形：三圆弧一直线２）.链轮的主要参数与与几何计算节距P齿数Z分度圆直径（公称直径）齿顶圆直径)/180sin(/ZPd)180tan54.0(ZPda齿根圆直径drddfaPZZPaZZLP21221)2(22)(链节数中心距a])2(8)2()2[(421222121ZZZZLZZLPaPPＰ２９０～２９１３）、链轮的结构型式４）、链轮的材料要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击1、链传动的运动不均匀性在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距ｐ。链的平均速度为：链传动的平均传动比为：d11Avv1v'12d2v2v'2v§１４—３链传动的运动特性当主动链轮匀速转动时主动轮圆周速度：2111dWVcos2cos111dWVVsin2sin111dWVV链条速度：链条垂直速度：),2,2(11d11Avv1v'12d2v2v'2v变化情况→刚进入啮合→达顶点→退出啮合21021前进VVmin→Vmax→Vmincos2coscos211222WdVWdV对从动轮讲：瞬时传动比：constddWWitcoscos1221即使主动轮角速度W1恒定，it不恒定-----链传动的多边形效应之一链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀,以及瞬时传动比的不恒定,运动呈有规律的周期性的波动。-----链传动的运动不均匀性2、链传动的动载荷①从动轮角速度变化引起冲击sin2)sin(221111WdtWddtdva21221maxPWa00mina结论：链轮转速越高，节距越大，齿数Z1越少，动载冲击越严重，噪音越大。当P、Z一定，则必须限制nnL—极限转速-----链传动的多边形效应之二②链节和轮齿以一定速度相啮合，使链和轮齿受到冲击并产生附加动载荷。③张紧不适当，松边垂度过大，起动、制动、反向、突然卸载或超载必出现惯性冲击，增大了动负荷。§14—4链传动的受力分析§14—4链传动的受力分析链传动中主要作用力有：1、工作拉力VPF100012、离心拉力Fc=qV23、垂度拉力qgakFff4、紧边拉总力松边总拉力5、作用于轴上载荷ＦQ=F１+2Fｆ=1.2KAF１CfCfFFFFFFF'1§14—5链传动的计算１、链传动的失效形式1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏2）链节磨损后伸长3）冲击破坏4）胶合5）轮齿过度磨损6）过载拉断２、链传动的承载能力1）极限功率曲线5—良好润滑情况下额定功率曲线,设计时实际使用的功率曲线6—润滑不好或工况恶劣的极限功率曲线,较良好的润滑下低得多。n1P4532162）A系列套筒滚子链的实用功率曲线图实验条件：单列,水平布置,载荷平稳,Z1=19,t=100P,th=15000h,ΔP/P≤3%1.当设计的Z、i、th、a等不同时，应对P0进行修正。2.当润滑不良时：允许的P0值要下降。3.当V0.6m/s时，主要失效形式：过载拉断——按静强度计算71FKQSAn单排链的额定功率P0（图１４.１７）１）、链传动的主要参数选择及步骤３.链传动的设计计算（１）.链轮齿数与传动比ｉ小链轮齿数Z1少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会导致：1）传动的不均匀性和动载荷增大；2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，铰链磨损加剧；3）链传动的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。增加小链轮齿数对传动有利，但如Z1选得太大时，大链轮齿数Z2将更大，除增大了传动的尺寸和质量外，还易发生跳齿和脱链，使链条寿命降低。链轮齿数的取值范围为17≤Z≤120。当销轴和套筒磨损后，链节距的增长量Δp和节圆由分度圆的外移量Δd有如下关系：当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的节圆外移量Δd就一定，齿数越多，允许不发生脱链的节距增长量Δp就越小，链的使用寿命就越短。当销轴和套筒磨损后，链节距的增长量Δp和节圆由分度圆的外移量Δd有如下关系：当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的节圆外移量Δd就一定，齿数越多，允许不发生脱链的节距增长量Δp就越小，链的使用寿命就越短。（２）、链的节距和排数计算功率Pc=KA.P(KW)KA——工况系数单排链所能传递的功率PZcKKPP0KZ——小链轮齿数系数KP——多排链系数选型：由P0、n1图定链型号A和链节距P在满足一定功率条件下，P越小越好，高速链尤其如此小链轮的齿数可根据链速选择。由于链节数通常是偶数，为考虑磨损均匀，小链轮齿数一般应取奇数。通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。（3）、链节数与中心距初选a0一般推荐：初选a0=(30~50P)，amax=80P计算LP（链节数）0212021)2(22aPZZPaZZPLLP中心距过小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链节距的磨损和疲劳。同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，在包角范围内，每个轮齿所受载荷增大，且容易出现跳齿和脱链现象；中心距过大，会引起从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。因此在设计时，若中心距不受其它条件限制，一般可选a0=(30~50)p。求中心距a（理论）（４）、轴上压力——ＦQ])2(8)2()2[(421222121ZZZZLZZLPaPPＦQ=F１+2Fｆ=1.2KAF１为了保证链条松边有一个合适的安装垂度f，实际中心距应比理论中心距小一些。（５）、润滑方式§１４—６链传动的布置、张紧与润滑１、布置1）.链传动只能布置在垂直平面内，不能布置在水平或倾斜平面内2）.两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45°３）.当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上）a≤30P和i≥2时（a图）；倾斜角较大时（b图）；a≥60P和i≤1.5时，Z≤25（c图）２、张紧：（方法不同于带）张紧不取决于工作能力，而会由垂度大小决定３、润滑与防护1）润滑：润滑方式按图选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。2）防护：封闭护罩——安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要