链传动设计

第五章链传动§5-2传动链的结构特点§5-1链传动的特点及应用§5-3滚子链链轮的结构和材料§5-4链传动的运动特性§5-5链传动的受力分析§5-6滚子链传动的设计计算§5-7链传动的布置、张紧和润滑思考题特点及应用1链传动的特点及应用链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。◆与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速情况下工作。◆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。◆链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。◆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。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。◆滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。◆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。外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、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。虚拟现实中的滚子链一、滚子链传动链的结构特点2链条的接头处的固定形式有：传动链的结构特点用开口销固定，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，因为过渡链节会使链的承载能力下降。滚子链的规格和主要参数传动链的结构特点3传动链的结构特点二、齿形链齿形链又称无声链，它是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。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。详细说明60。圆销式轴瓦式滚柱式更多说明链轮的结构和材料1滚子链链轮的结构和材料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一、链轮的参数和齿形链轮的结构和材料2滚子链链轮的结构和材料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°二、链轮的结构和材料◆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。◆链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1244-85的规定。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。整体式链轮孔板式链轮组合式链轮链轮材料表运动特性1链传动的运动特性一、链传动的速度分析在链传动中，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：1000601000602211pnzpnzv链传动的平均传动比为：1221zznni链条铰链A点的前进分速度cos11Rvx上下运动分速度sin11Rvy动画演示15边7边运动特性2二、链传动的运动不均匀性由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。链传动的运动特性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。因为从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx所以链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi运动特性3链传动的运动特性三、链传动的动载荷链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。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。链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。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当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度ω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。ω受力分析1链传动的受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、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。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、链条铰链的胶合以及链条的静力拉断。上图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。0由链板疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由销轴和套筒胶合限定额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)额定功率曲线失效图片设计计算2滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的设计方法和步骤1．链轮齿数通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。选择小链轮齿数Z1─→计算大链轮齿数Z2=iZ1。小链轮齿数Z1过少─→运动不平稳严重。小链轮齿数Z1过大─→增大了传动的尺寸和质量。详细说明2．确定计算功率计算功率Pca是根据传递的额定功率P，并考虑工作情况来确定的。PKPAcaKA为链传动的工作情况系数。3．链的节距链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。设计一般尽量选取小节距的链。设计计算3滚子链传动的设计计算考虑到链传动的实际工作条件与标准实验条件的不同，引入修正系数，链所需传递的功率按下式确定：mLzA0KKKPKP式中：Kz为小链轮齿数系数；KL为链长系数；Km为多排链系数；链条节距p可根据功率P0和小链轮转速n1由额定功率曲线(图5.10)选取。4．链传动的中心距和链节数链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。当润滑不良p93设计计算4滚子链传动的设计计算链条的长度以链节数Lp来表示，链节数为：0212210p)2(22apzzzzpaL计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的中心距为：21222121p)2(8)2()2(4zzzzLzzLpap5．小链轮毂孔最大直径根据小链轮的节距和齿数确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数。6．低速链传动的静力强度计算对于链速v＜0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。详细说明详细说明例5.1选择并验算一带式输送机的链传动，已知传递功率P=22kW，主动轮转速n1=750r/min，传动比i=3，工况系数KA=1.4，中心距a≤800mm(可调节)。解：计算项目设计依据及内容设计结果1.选择链轮齿数查表5.5，i=3时，推荐z1=23z1=23(1)小链轮齿数z1z2=z1i=23×3=69，取z2=69(2)大链轮齿数z2z2=69(3)实际传动比i=z2/z1=69/23=32.初定中心距a0取a0≈30pi=3a0≈30p3.确定链节数Lp由式(5.6)，2120210'222zzapzzpaLp2223693026923302pppp≈107.8取Lp=108(偶数)计算项目设计依据及内容设计结果已知，KA=1.44.计算额定功率P0(1)工况系数KA(2)齿数系数KzKz=1.23(3)链长系数KL(4)排数系数Km查表5.7，Kz=1.23查表5.8，KL=1.024查表5.9，Km=1(单排)Km=1KA=1.4KL=1.024(5)计算额定功率P0由式(5.8)，P0=24.5kW5.选定链条型号、确定链条节距p根据n1、P0查图5.10，选单排16A型滚子链，p=25.4mm因点(n1，P0)在曲线高峰值的左侧，和所选系数Kz、KL是一致的，故P0不需要重新计算单排16A型滚子链p=25.4mmkW1024.123.1224.1mLzA0KKKPKP计算项目设计依据及内容设计结果由式(5.1)，6.验算链速v7.计算理论中心距av=7.3m/s，合适a=764.8mm8.计算对轴的压力FQ由式(5.10)，FQ=1.2Fe=1.2×1000P/v=1.2×1000×22/7.3NFQ=3616Ns/m1000604.252375010006011pznv由式(5.9),2122212128224zzzzLzzLpappmm223698269231082692310844.25229.结构设计及润滑方式选择小链轮d=186.54mm，实心式结构，工作图如图5.12所示；大链轮工作图设计及润滑方式选择略。布置张紧和润滑1链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置链传动一般应布置在铅垂面内，尽可能避免布置在水平或倾斜平面内。链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些。应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中容易脱链。二、链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。弹簧力张紧砝码张紧定期调整张紧布置张紧和润滑2三、链传动的润滑链传动的布置、张紧和润滑润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入MoS2、WS2等添加剂。对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。详细说明润滑方式1.人工给油2.油杯滴油；3.油浴润滑、飞溅给油4.用油泵强制润滑和冷却润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。甩油环思考题1.链传动中，限制链轮最少齿数的目的是为了。①减小传动的运动不均匀性和动载荷②防止链磨损后脱链③使小链轮轮齿受力均匀④防止润滑不良时轮齿加速磨损2.若大链轮的齿数超过极限值120齿时，会引起。3.设计链传动时，链节数最好取，而链轮齿数最好取。5.链传动设计中，在满足所传递的功率条件下,宜选用的链节距p和的链轮齿数.①较大②较小③较多④较少4.链传动张紧的目的主要是。①同带传动一样②提高链传动工作能力③避免松边垂度过大引起啮合不良和链条振动④增大包角6.链传动只能用于轴线的传动中。①相交成90