9章--链传动

第九章链传动§9-2传动链的结构特点§9-1链传动的特点及应用§9-3滚子链链轮的结构和材料§9-4链传动的工作情况分析§9-5滚子链传动的设计计算§9-6链传动的布置、张紧、润滑与防护特点及应用1链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。一、链传动的组成链传动是一种挠性传动，它由链条(挠性元件)、主动链轮和从动链轮组成。链传动的特点及应用特点及应用1链传动的特点及应用链传动与带传动松、紧边比较nFfF1F1F1F1222n2特点及应用1链传动的特点及应用链传动的优点◆与带传动相比，无弹性滑动和整体打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高。(闭式：η=0.96~0.98；开式：η=0.9~0.93)◆不需要像带那样张得很紧，径向压轴力小，适于低速情况下工作。◆在同样使用条件下，链传动整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时链传动能在高温和潮湿环境中工作。◆与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。链传动的缺点◆只能实现平行轴间链轮的同向传动，不能保持恒定的瞬时传动比。◆磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大、高速和急速返回的传动中。链传动应用场合◆链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。二、链传动的特点及应用特点及应用1链传动的特点及应用特点及应用1链传动的特点及应用棘轮死飞轮特点及应用1链传动的特点及应用链传动按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。在一般机械传动中，常用传动链。传动链又可以分为短节距精密滚子链(滚子链)和齿形链等类型。滚子链常用于传动系统低速级，一般传递功率100kW以下，链速不超过15m/s，推荐使用的最大传动比imax=8。齿形链应用较少。三、链传动的分类传动链输送链起重链其他类型传动链传动链的结构特点1传动链的结构特点传动链是链传动中的主要元件，传动链有滚子链和齿形链等类型。◆内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；外链板内链板套筒滚子销轴一、滚子链内链节外链节◆滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。◆滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。单排链传动链的结构特点1传动链的结构特点滚子作用：以滚动代替滑动，减少滚子局部受链轮轮齿撞击的次数。链板一般制成8字形，以使它的各个横截面积具有接近相等的抗拉强度，同时也减少了链的质量和运动时的惯性力。(等强度设计)传动链的结构特点1传动链的结构特点尖顶从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构传动链的结构特点1传动链的结构特点传动链的结构特点1传动链的结构特点当传递大功率时，可采用双排链或多排链。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。虚拟现实中的滚子链双排链中间链板传动链的结构特点2链条的接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会产生附加弯矩，使链的承载能力下降。传动链的结构特点偶数奇数过渡链节FF传动链的结构特点2传动链的结构特点链节数为8个若链节数调整为7个传动链的结构特点1传动链的结构特点滚子链基本参数链条节距p，滚子外径d1，内链节的内宽b1，多排链的排距pt。滚子链的规格和主要参数(表9-1)节距p增大，链条中各零件尺寸相应增大，可传递的功率增大。链的寿命取决于链的材料及热处理方法。采用热处理方法，可提高链的强度、耐磨性和耐冲击性。传动链的结构特点1传动链的结构特点滚子链的规格和主要参数传动链的结构特点1传动链的结构特点滚子链的标记链号排数整链链节数标准标号节距p=链号25.416例如：08A-1-88GB/T1243-2006表示：A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链传动链的结构特点3二、齿形链齿形链又称无声链，它是一组带有两个齿的链板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。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。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。齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。表9-260。圆销式轴瓦式滚柱式齿形链导板传动链的结构特点工作边链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料齿形链导板链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料齿形链铰链形式链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料一、链轮的参数链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数：◆配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。◆确定链轮的结构和尺寸；◆选择链轮的材料和热处理方式；链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。dgdkdfdadgd链轮尺寸计算公式见链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料链轮毂孔最大许用直径dkmax链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的主要尺寸链轮的结构和材料2链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如左图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为r1、r2和r3；b-c线段为直线段。abcdarrr213zo2o1o3180°滚子链链轮的结构和材料◆端面齿形a)三圆弧一直线二、链轮的齿形链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料三圆弧一直线链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料b)双弧线链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料◆轴面齿形直线+圆弧滚子链链轮的轴向齿廓尺寸链轮的结构和材料2三、链轮的结构◆小直径的链轮可制成整体式；◆中等尺寸的链轮可制成孔板式；◆大直径的链轮可制成组装式。整体式链轮孔板式链轮组合式链轮滚子链链轮的结构和材料链轮的结构和材料2链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。滚子链链轮的结构和材料链轮材料表低速轻载：中碳钢，表面最好硬化中速中载：中碳钢合金淬火，表面硬化高速重载：低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火；中碳钢或中碳合金钢表面淬火四、链轮的材料链轮的结构和材料2链轮常用的材料及齿面硬度滚子链链轮的结构和材料链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料运动特性1链传动的工作情况分析一、链传动的运动特性链条是由刚性链节通过销轴铰接而成；它与链轮啮合时，链如同两正多边形分布在链轮上的，正多边形的边长等于链条的节距p，边数等于链轮的齿数z，链轮每转过一圈，链条走过的长度为zp。链的平均速度为：1000601000602211pnzpnzv链传动的平均传动比为：1221zznnin1n2运动特性1链传动为啮合传动，链与链轮之间无相对滑动，故平均链速和平均传动比均为常数。但链传动瞬时传动比、瞬时链速及从动轮角速度并非常数。vR111链传动的工作情况分析假定链的紧边处于水平位置。在主动链轮上，铰链A正在牵引链条沿直线运动，绕在主动链轮上的其他铰链并不直接牵引链条。因此，链条的运动速度完全由铰链A的运动决定。由图可见，在主动链轮匀速转动时，只有链条铰链中心沿分度圆周作等速的圆周运动，则铰链A的线速度为方向垂直于O1A，与链条直线运动方向的夹角为ββ小链轮上的相位角C运动特性1cosxvR11链传动的工作情况分析对于主动链轮，铰链A实际用于牵引链条运动的速度为(链条铰链A点的前进分速度)即使n1恒定，vx也是变化的。当，链速最低，当β=0时，链速最高。z111802链速vx呈周期性变化。每转过一个链节，对应链速变化的一个周期。/,/zz11180180β变化范围φ1为主动链轮一个链节所对的圆心角11212R1Cz11360运动特性1链传动的工作情况分析--x多边形效应演示运动特性1上下运动分速度sinyvR111运动波动演示链传动的工作情况分析由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度都是周期性变化的。链速的变化程度与转速n1、节距p和齿数z1有关。转速n1越高，节距p越大，齿数z1越少，链速的变化范围越大。周期性变化C运动特性2因为从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx所以链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi链传动的工作情况分析对于从动轮也有类似过程。从图中可见，从动链轮上的铰链C正在被直线链条拉动，并带动从动链轮以ω2转动，此时vx与铰链C的线速度v2方向之间的夹角为γγ大链轮上的相位角-zz22180180，1122cos=cosvRRxC运动特性2故当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi链传动的工作情况分析-zz22180180，在传动过程中，因为γ在内变化，同时β也在变化。链传动的瞬时速度和传动比是变化的(不均匀性的特征)，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。C运动特性3二、链传动的动载荷链传动中的多边形效应造成链条和从动链轮都是周期性的变速运动，从而引起变化的惯性力及相应的动载荷。假定主动链轮匀速转动，则链条前进的加速度引起的动载荷为：c1dmaF从动链轮的角加速度引起的动载荷为：tRJFdd222dc(cos)sinxdvdRaRdtdt21111由此可知当时，ac最大。z111802cmaxsin()sinzRzpaR22211111111801820链传动的工作情况分析1122coscosRR运动特性3链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。链条沿垂直方向也在作变速运动，也会产生一定的动载荷。当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。显然，链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。ω链传动的工作情况分析结论：链传动多边形效应引起运动不均匀性和产生动载荷。这是链传动的固有特性，无法避免。运动特性3链传动的工作情况分析小结：链传动运动不均匀性产生的根本原因、对传动的影响和改善措施1．根本原因链传动中，链条呈多边形运动；当p↑、z↓、n↑时，多边形效应↑。2．对传动的影响传动不平稳，由于有动载荷，必然引起冲击、振动、噪声，磨损↑，寿命↓。3．改善措施①合理的选择参数：较小的p、较多链轮齿数z，控制链轮转速n。②必要时采用张紧装置；③链传动通常放在低速级。运动特性2链传动的工作情况分析链传动布置带传动布置运动特性3链传动的工作情况分析链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi-zz22180180，11-zz180180，12=zzsin()pdz0180受力分析1链传动在安装时，应使链条保持适当的垂度以产生悬垂拉力来获得一定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条不正常啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。链的紧边拉力为：fce1FFFF链的松边拉力为：fc2FFF其中：Fe为有效圆周力：vPF1000eFc为离心力引起的拉力：2cqvF在上述各式中，P为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条的质量(kg/m)。Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。不计动载荷链传动的工作情况分析三、链传动的受力分析设计计算4滚子链的规格和主要参数链传动的工作情况分析运动特性3链传动的工作情况分析悬垂拉力设计计算1滚子链传动的设计计算一、失效形式和额定功率链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条铰