内蒙古工业大学机械设计课件第九章

第九章链传动§9-1链传动的特点和应用一、链传动工作原理与特点1、工作原理：两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。3、特点：优点：①平均传动比im准确，无滑动；②结构紧凑，轴上压力小；③传动效率高η=98%；④承载能力高P≤100kW；⑤可传递远距离传动amax=10m；⑥成本低（与齿轮相比）；⑦制造和安装精度要求较低（与齿轮相比）。3、特点：缺点：①在两根平行轴间只能用于同向回转的传动；②瞬时传动比不恒定i；③传动不平稳；④传动时有噪音、冲击；⑤磨损后易发生跳齿；⑥不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。4、应用：要求工作可靠；适于两轴相距较远；工作条件恶劣；不适于在冲击与急促反向等情况，中低速传动：传动比i≤8，P≤100kW，v≤12～15m/s，无声链最大线速度可达40m/s。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。二、链传动的主要类型按工作特性分：传动链，输送链，起重链。传动链的结构形式分：1）短节距精密滚子链（简称滚子链）2）齿形链滚子链齿形链§9-2传动链的结构特点内链板与套简之间、外链板与销轴之间分别用过盈配合固联。滚子与套简之间，套筒与销轴之间均为间隙配合。一、滚子链组成：滚子1套筒2销轴3内链板4外链板5过渡链节滚子链的接头型式开口销弹簧卡片基本参数节距p（主要参数），滚子外径d1内链节内宽b1，（多排链，排距pt）滚子链的结构双排链滚子链的标注方法×例如：08A-1×88GBl243.1-83表示：A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链。节距p=链号×25.4/16mm链号排数整链链节数标准编号二、齿形链(无声链)内导板可以较精确地把链定位于适当的位置，故导向性好，工作可靠，适用于高速及重载传动。用外导板齿形链时，链轮轮齿不需开出导向槽，故链轮结构简单，但其导向性差，外导板与销铀铆合处易松脱。当链轮宽度大于25～30mm时，一般采用内导板齿形链；当链轮宽度较小．链轮轮齿上切削导向槽有困难时，可采用外导板齿形链。铰链形式简图主要结构特点圆销式（简单铰链）链板用圆柱销铰接，链板孔与销轴是间隙配合铰链承压面积小，压力大，磨损严重，日益少用。轴瓦式（衬瓦铰链）链板销孔两侧有长短扇形槽各一条，相邻链板在同一销轴上左、右相间排列。销孔中装入销轴，并在销轴两侧的短槽中嵌入与之配合的轴瓦。承压面积大，压力小。滚动摩擦。滚柱式（滚动摩擦铰链）没有轴销，铰链由两个曲面滚柱组成。载荷沿全链宽均匀分布，以滚动摩擦代替滑动摩擦。齿形链铰链形式齿形链的特点优点：齿形链既适宜于高速传动，又适宜于传动比大和中心距较小的场合，其传动效率一般为0.95～0.98，润滑良好的传动可达0.98～0.99。缺点：齿形链比滚子链结构复杂，价格较高，且制造较难。应用：多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。§9-3滚子链链轮的结构和材料一、链轮的基本参数及主要尺寸基本参数：节距p，套筒最大外径d1，排距pt及齿数z。主要尺寸：见表9-3、表9-4。)/180sin(/zpd分度圆直径（公称直径）：二、链轮齿形GB／T1244-1985，仅仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数。目前较流行的一种齿形是三圆弧一直线齿形(或称凹齿形)注明“齿形按3RGB/T1244—1985规定制造”链轮轴向齿廓及尺寸，应符合GB/T1244-1985的规定。三、链轮的结构整体式孔板式组合式四、链轮的材料材料要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击§9-4链传动的工作情况分析一、链传动的运动特性1000601000602211pnzpnzvconstzznni122112当链轮转速为n1、n2时，平均速度v：vxv1vy1vxvy2111Rvsinsin1111Rvvycoscos111Rvvxβ在-1/2~+1/2之间变化11/360z111max11180sinzRvvy111min180coszRvvxx当21sinsin1111Rvvycoscos111Rvvx11/360z当011maxRvvxx0minyyvvβ在-φ1/2~+φ1/2之间变化即使主动轮角速度ω1恒定，而ω2随γ、β而变化，∴is不恒定constRRicoscos1221scoscoscos21122RRRvx链传动的多边形效应vxcoscos111Rvvxcos2xvv二、链传动的动载荷sincos21111RRdtddtdvaxc21221maxpa2）从动链轮的角加速度引起的动载荷1)链条前进的加速度引起的动载荷Fd1cmaF1ddtdRJF222d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。链传动中主要作用力：a、工作拉力VPFe1000b、离心拉力Fc=qv2c、垂度拉力fffFFF,max紧边拉力F1=Fe+Fc+Ff松边拉力F2=Fc+Ff三、链传动的受力分析张紧的目的：使松边不致过松，影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链。Fe－有效圆周力；Fc－离心拉力；Ff－悬垂拉力一、链传动的失效形式1）链（链板、销轴、套筒、滚子）的疲劳破坏2）链条铰链的磨损3）链条铰链的胶合6）冲击破坏5）轮齿过度磨损4）链条静力拉断§9-5滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的额定功率1、极限曲线2、A系列滚子链额定功率曲线实验条件：1）主动链轮和从动链轮安装在水平平行轴上；2）小链轮齿数z1=25；3）无过渡链节的单排滚子链；4）链长Ld=120节；5）传动比i=3;6）链条的预期寿命15000h；7）工作环境温度在－5°～+70°之间；8）两链轮共面，链条保持规定的张紧度；9）载荷平稳，无过载、冲击或频繁起动；10）清洁的环境，合适的润滑。工作条件与试验条件不同，应对额定功率进行修正。1）工作情况；2）主动链轮齿数；3）链传动的排数。注意：三、链传动的参数选择1、链轮齿数z1和z2z1过少时：1）增加传动不均性和动载荷；2）p增大后，相对转角增大，链绕进、出轮磨损加剧；3）当p一定时，z1少，d小，圆周力（=2T/d）↑，加速轮与链的破坏。z1过多外壳尺寸大、重量加大，链节距增长容易跳齿和脱链。为磨损均匀，z应取与链节数互为质数的奇数，优先选用：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。zdp180sin2、传动比i传动比大，小链轮的包角过小，参与啮合的齿数减少，每个轮齿承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链。一般传动比i≤6，常取i=2～3.5。3、中心距aa↓，循环次数↑，加剧链的磨损和疲劳；a↓，包角↓，每个轮齿的载荷↑，且易出现跳齿和脱链；a↑，松边垂度↑传动时造成松边颤动。设计时：a不受限制，a0=（30～50）p，a0max=80p；有张紧装置或托板，a0max可大于80p；a不能调整，a0≈30p。4、链的节距p和排数p↑，承载能力↑，总体尺寸↑，多边形效应显著，振动、冲击和噪声严重；速度高，功率大时，选用小节距多排链。从经济性考虑：a小，i大，选用小节距的多排链；a大，i小，选用大节距的单排链。四、滚子链传动的设计计算1、已知条件和设计内容已知条件：链传动的工作条件，传动位置与总体尺寸限制，所需的功率P，主动链轮转速n1，从动链轮转速n2（或传动比i）。设计内容：确定链条型号，链节数Lp和排数，链轮齿数z1、z2以及链轮的结构、材料和尺寸，链传动的中心距a、压轴力Fp、润滑方式和张紧装置等。2、设计步骤和方法（1）选择链轮齿数z1、z2和确定传动比i（2）计算当量的单排链的计算功率Pca一般链轮齿数在17～114之间；12zziPKKKPpzAca。传递的功率，；，三排链多排链系数，双排链；图主动链轮齿数系数，见；工况系数，见表式中：kW5.275.113969pppzAPKKKKK（3）确定链条的型号和节距p链条的型号根据当量的单排链的计算功率Pca和主动链轮转速n1由图9-11得到，由表9-1确定链条的节距p；（4）计算链节数和中心距初选a0=(30～50p)计算LP0（链节数）0212210p0)2(22apzzzzpapLL链传动的最大中心距：21p12zzLpfaLp0圆整为偶数Lpf1-中心距计算系数，见表9-7（5）计算链速v，确定润滑方式根据链速v，由图9-14选择合适的润滑方式。1000601000602211pnzpnzvFp≈KFpFe（6）计算链传动作用在轴上的压轴力FpFe－有效圆周力KFp－压轴力系数，水平传动KFp=1.15，垂直传动KFp=1.05§9-6链传动的布置、张紧、润滑与防护一、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）三、润滑润滑方式按图9-14选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。封闭护罩——安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要1）目的：避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动；同时增加链条与链轮的啮合包角。2）方法：调整中心距；设置张紧轮（自动张紧、定期张紧）。四、防护二、张紧作业p184，9－4