第九章链传动.

2012年10月12日机械设计第九章链传动§9-1概述一、组成链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动。二、优、缺点1、优点与带传动相比：1）constzznni1221平均2）η高3）结构紧凑（∵带传动要求α1＞120°—a↑）4）压轴力小（啮合传动——张紧力小）。5）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。无弹性滑动与齿轮传动相比：1）适于远距离传动。2）成本低（制造、安装精度↓）。2、缺点1）只能用于平行轴间的传动，且同向转动。2）consti瞬，振动、平稳性差、噪音大。3）成本比带传动高。三、应用Pmax→5000kW，vmax→40m/s，imax→15，amax→8m一般：P＜100kW，v＜15m/s，i＜81、不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。2、用于a较大，要求i平均不变，而不宜采用齿轮或带传动场合。∴广泛应用在自行车、摩托车挖掘机（恶劣工作条件）其它低速重载场合应用实例四、链的种类传动链——一般机械传动，v≤20m/s传动链起重链——提升重物，v≤0.25m/s起重链曳引链——移动重物，v=2~4m/s曳引链§9-2链传动的零件和材料一、传动链按结构不同，分为：滚子链（套筒滚子链）、套筒链、齿形链1、滚子链和套筒链•结构：自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈“8”字形：?等强度，↓惯性力内链节外链节形成铰链★两对间隙配合滚子1与套筒2套筒2与销轴3★两对过盈配合内链板4与与套筒2外链板5与销轴3滚子链的装配过程phdzb1b2dτ内链板外链板销轴套筒滚子•接头形式：连接链节：过渡链节：产生附加弯矩,承载↓,FQ=0.8FQ∴避免采用奇数链节。偶数节：奇数节：弹簧卡片↓冲击和振动开口销、滚子链的接头形式：开口销弹簧卡片过渡链节点击播放动画•主要参数：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•标准化滚子链已标准化：P168表9-1GB1243—1997×链号排数链节数标准编号例：08A—1×87GB1243.1—83？A系列、节距p=12.7mm，单排，87节2、齿形链承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳——“无声链”带外导板带内导板二、链轮滚子链链轮齿形已标准化，设计时主要确定结构及尺寸。常用“三圆弧一直线”。圆销式轴瓦式滚柱式铰链形式：“齿形按3RGB1244-85规定制造”zpd180sin分度圆直径：180˚Zbdcaa滚子链链轮端面齿形：三圆弧一直线滚子链链轮轴面齿形ddfLxdadgdkdg链轮结构：轮辐式（轮毂处采用了胀紧联结）整体式孔板式组合式三、链和链轮材料（自学）强度、耐磨性§9-3链传动的运动特性整条链：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122112一、链传动的运动不均匀性——多边形效应实际上：ω1=const时，ω2、v是变化的假设：紧边在传动时总是处于水平位置sin11Rv—水平分速度,即链速,使链条前进,传递功率—垂直分速度,使链条上下移动,消耗功率。cos11Rv主动轮：在某一时刻，销轴的圆周速度为11R由：2211可见const1时，constv1——链节距对应的中心角，111802z两个特殊位置：21时：111min180coszRv111max180sinzRv0时：111maxvRv0minv如图：vv、均作周期性变化每转一个链节为周期v——“忽快忽慢”v——“忽上忽下”不平稳、有规律振动。1z↓—21↑—运动不均匀性↑从动轮：cos22Rv2222)1802(22zcos22Rv∵v、γ变化∴ω2变化由coscos1122RRvcoscos1221RRi瞬时后果：1、i瞬时变化2、链速不均匀紧边长度为链节距的整数倍i瞬时=1z1=z2使i瞬时=const的条件：二、链传动的动载荷主要原因有四点：1、由于v、ω2周期性变化附加动载荷链的加速度：sinsin21111RdtdRdtdva21时：2180sin2sin2112111211maxpzRRap↑z1↓a↑动载荷↑可见：n1↑—ω1↑2、链条的垂直分速度v周期性变化（大小、方向）链条横向振动。3、链条进入链轮瞬间，产生冲击附加动载荷。可见：q↑p↑n↑—↑Ek为↓Ek→↓p，n＜nlim。4、由于链张紧不好、链条松弛——在起动、制动、载荷变化等情况下——惯性冲击cnqpEk23常数冲击动能：∴链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。降低动载荷的措施：(1)n1nlim;(2)链传动尽量放在低速级；(3)选用小p，多z的链传动。思考：链传动为什么布置在低速级?带传动应布置在多级传动的高速级还是低速级？为什么？**链的节距越大，多边形效应越严重**链轮转速越高，多边形效应越严重§9-4受力分析一、紧边拉力fcFFFF11、工作拉力F1)(10001NvPFP——kWv——m/s2、离心力Fc)(2NqvFcq——kg/m3、垂度拉力Ff——布置方式、垂度大小qgakFffkf——垂度系数(p175)二、松边拉力fFFF0三、压轴力112.12FkFFFFFAfQ（∵Ff较小）（Fc对FQ无影响）工作情况系数注意：1）链传动紧边布置与带传动相反2）张紧力：带传动张紧力决定传动工作能力；链传动张紧力不决定工作能力防止脱链、跳齿3）因张紧力小，压轴力比带传动小控制松边垂度而是§9-5滚子链传动的计算一、失效形式1、链条元件的疲劳破坏（∵交变应力下工作）2、铰链磨损→p↑—脱链3、胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）4、冲击破坏：起动、制动、反转6、链轮轮齿磨损5、静力拉断：smv/6.0下，过载拉断二、额定功率曲线针对各种失效形式——额定功率曲线三、额定功率P0为避免上述失效形式——特定条件下，试验曲线冲击胶合极限工作曲线额定功率曲线特定条件：z1=25;Lp=120;Lh=15000h;单排;水平;i=3;工作环境温度：-50C～700C;平稳运转、无过载、冲击或频繁起动；环境清洁；润滑适宜实际使用：修正0PkkPKPmzAc式中：kz——小链轮齿数系数,z1＜19时,kz＜1(表5.12)Km——多排链排数系数（表5.13）；P——名义功率；设计时，由上式求P0(=Pc)→由P0、n1在P176图9-11中链型号当smv/6.0时，低速传动：v↓→F1↑→过载拉断安全系数校核：8~41fcAQpFFFKFzSzp—排数；FQ—单排链的极限拉伸载荷（一）原始数据功率P、转速n1、n2(或i)、中心距a及工作条件等（二）设计内容1．选择链号，确定尺寸(节距、排数、长度)2．定实际中心距a3．链轮结构设计四、滚子链传动的设计计算步骤（三）主要参数选择1、传动比ia一定时，i↑—α↓—同时啮合齿数少—磨损↑—跳齿∴821nni，通常：α1≥120°，i=2~3.52、链轮齿数1）不宜过少z↓1maxmin180coszvv—↑运动不均匀性、↑动载荷111max180sinzRv—↑垂直分速度，↑功率消耗z↓，同时啮合齿数↓，磨损↑z↓，链节间相对转角↑，↑功率消耗∴限制zminp+Δppφd+Δdd2）不宜过多z1↑→z2↑↑─→d+Δd↑→跳齿、脱链↑→寿命↓磨损由于：zpd180sin磨损后：p→p+Δpzppdd180sin即：zpd180sin当Δp相同时：z↑—Δd↑—链节外移(爬齿)↑—脱链可能性↑∴zmax=120哪个轮最易脱链？齿数越多，越容易脱链，因此，z≤120大轮最易脱链!3、链速、链轮极限转速v↑—动载荷↑∴v＜12m/snopt—Pmax，nlim—右侧竖线（图14.17）。3）均匀磨损Lp为偶数→链轮齿数应采用与Lp互质的奇数。4、链节距pp↑链传动尺寸↑—承载能力↑运动不均匀性↑、动载↑、振动噪音↑∴尽量采用小节距链条。5、中心距和链长v一定：a↓—Lp↓—屈伸次数↑—磨损↑d一定：a↓—α1↓—同时啮合齿数↓—磨损↑a↑↑—松边上下颤动，传动不平稳。∴a=（30~50）pamax=80p重载、a小、i大：小节距、多排链v小、a大、i小：大节距、单排链选择方法：mzAkkPKP0，由P0、n1查图14.17定型号—p一般a↓过程：1）初选a0=（30~50）p；2）由式5.32→Lp（圆整为偶数）；3）由式5.33→a；为什么链轮齿数应选与链节数互为质数的奇数齿。问题因为链节数通常为偶数，为考虑磨损均匀，故链轮齿数应选与链节数互为质数的奇数齿。（四）设计计算1．中高速链传动(v≥0.6m/s)：pLzA0ApLz0KKKPKPPKKKKP式中P0—特定条件的极限功率P—名义功率KA—工作情况系数Kz—齿数系数KL—链长系数Kp—多排链系数2．低速链传动(v0.6m/s)：静载荷计算8~4FKnQs1Aca式中Q—单排链的极限拉伸载荷n—链排数F1—紧边拉力（五）设计过程1·选择链轮齿数Z1、Z22·计算功率Pca3·确定链条的链节数Lp4·计算传动所需功率p’0（P0）5·根据额定功率曲线确定链条的型号及链条的节距p6·确定链长L、中心距a及中心距的减小量Δa7·验算链速8·演算小链轮的轮毂孔dk9·计算在轴上的压轴力Q10·必要时校核链的静力强度（防止过载拉断）二、张紧方法张紧目的：不决定工作能力，决定垂度大小。方法：调整中心距；加张紧轮：靠近主动链轮的松边上。3、紧边在上2、两轮中心线最好水平，或与水平面≤45°夹角，尽量避免垂直布置加张紧轮两轮错开一、合理布置1、两轮回转面应在同一铅垂面内；§9-6、链传动的张紧与布置自动张紧装置定期张紧装置§9-7链传动的润滑飞溅润滑人工定期润滑滴油润滑油浴润滑压力喷油润滑推荐的润滑方式：当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。0.20.30.40.60.812345681020链速v(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7链节距p(mm)Ι—人工定期润滑ΙΠ—滴油润滑ΠⅣ—压力喷油滑润ⅣШ—油浴或飞溅润滑Ш本章结束谢谢大家！谢谢大家！