机械设计链传动课件

第6章链传动§6-2链传动的运动特性及受力分析§6-1概述§6-3滚子链传动的设计计算§6-4链传动的布置、张紧和润滑特点及应用1§6-1概述一、链传动的特点及应用链传动一般由主、从动链轮及链条组成。链轮上制有特殊的齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。-2-(一)组成特点及应用1（二）特点链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动。1、优点与摩擦型带传动相比：1）constzznni1221平均2）η较高，0.97～0.983）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。无弹性滑动和打滑与齿轮传动相比：1）适于远距离传动。2）成本低（制造、安装精度低）。-3-§6-1概述特点及应用1（二）特点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。-4-（三）应用Pmax→5000kW，vmax→40m/s，imax→15，amax→8m常用于a较大，要求平均i不变，而不宜采用齿轮或带传动场合。不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。§6-1概述特点及应用1∴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-5-挖掘机、推土机的履带§6-1概述特点及应用1二、链传动的类型和结构传动链——在一般机械传动中，v≤15m/s，imax≤8，P≤100KW传动链起重链——提升重物，v≤0.25m/s起重链铲车牵引（输送）链——移动重物，v=2~4m/s输送链传动链分类短节距精密滚子链——滚子链，应用广泛齿形链-6-§6-1概述传动链的结构特点1（一）滚子链及链轮1）结构：自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈“8”字形：?等强度，↓惯性力外链节过盈联接内链节过盈联接间隙配合形成铰链间隙配合-7-1.滚子链§6-1概述传动链的结构特点1-8-§6-1概述传动链的结构特点1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。链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。因此内外链板之间留有少量间隙，以便润滑油渗入到销轴与套筒摩擦面间。排数↑—承载↑但：排数↑↑—承载不均，∴n≯3-4多排链：-9-§6-1概述传动链的结构特点22）链条的接头形式多用于大节距链多用于小节距链弹簧卡片开口销过渡链节：产生附加弯矩,承载↓,为0.8FQ∴避免采用奇数链节。偶数节：奇数节：链节数Lp-10-奇数节：§6-1概述传动链的结构特点23）基本参数：（1）链节距p——链条上相邻两销轴中心的距离p↑——尺寸↑，承载能力↑，所有元件均需热处理；（2）滚子外径d1（5）多排链的排距pt（4）排数n（3）内链板内宽b1（6）链节数Lp整数，一般为偶数。-11-§6-1概述传动链的结构特点24）滚子链标记方法滚子链已标准化：P87表6-1GB/T1243—1997×链号排数链节数标准编号例：08A-1×88GB/T1243—1997A系列、节距p=12.7mm，单排，88节滚子链链号与节距的关系：16425链号p-12-A系列——以美国为中心的西半球区域，B系列——欧洲区域，我国主要采用A系列。§6-1概述链轮的结构和材料11）链轮的齿形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：链轮齿形应保证链节能平稳顺利地进入和退出啮合，并便于加工。在国标GB/T1243-1997中仅规定了最小和最大齿槽形状及极限参数。目前较常用的齿形是三圆弧一直线齿形，它是由aa、ab、cd三圆弧及直线bc构成。◆确定链轮的结构和尺寸；◆选择链轮的材料和热处理方式；“齿形按3RGB/T1243-1997规定制造”当选用这种齿形并用标准刀具加工时，其齿形在工作图中不画出，只注明主要参数和尺寸。-13-2．链轮的结构和材料§6-1概述链轮的结构和材料12）链轮的参数和尺寸链轮的基本参数：配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。链轮的主要尺寸如图所示。链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax，其值查表6-5。dgdkdfdadgd-14-§6-1概述链轮的结构和材料2-15-表6-3滚子链链轮的主要尺寸§6-1概述链轮的结构和材料2表6-4滚子链链轮轴向齿廓尺寸-16-§6-1概述链轮的结构和材料23）链轮的结构-17-§6-1概述链轮的结构和材料24）链轮的材料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。表6-6p91-18-§6-1概述传动链的结构特点3（二）齿形链齿形链又称无声链，它是由一组链齿板彼此错开铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合来传递运动。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，用于链轮宽度25~30mm；外导板齿形链的链轮结构简单。-19-§6-1概述传动链的结构特点3（二）齿形链（续）特点：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。60。圆销式轴瓦式滚柱式-20-§6-1概述传动链的结构特点3-21-§6-1概述§6-2链传动的运动特性及受力分析一、链传动的运动特性在链传动中，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，边数为z。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sin111Rvyβ—是铰链中心在主动轮上的相位角；-22-cos11Rvx一、链传动的运动特性（续）111802z两个特殊位置：21时：111min180cos)(zRvx111max180sin)(zRvy0111max)(vRvx0)(minyv-23-],[2211时：设链节距对应的中心角为，cos11Rvxsin111Rvy§6-2链传动的运动特性及受力分析11360z1一、链传动的运动特性（续）如图：vx、vy均作周期性变化每转一个链节链速变化一个周期——“忽快忽慢”——“忽上忽下”3）↓—1z21↑vx↑—运动不均匀性↑vxvy-24-sin11Rvycos11Rvx)/sin(/zpd180动画演示§9-2链传动的运动特性及受力分析1）z一定时，p↑d↑vx↑—运动不均匀性↑讨论：2）ω1（n1）↑vx↑—运动不均匀性↑不平稳、有规律振动。运动特性2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，当转速越高，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。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同理从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx所以链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi结果：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：-25-§6-2链传动的运动特性及受力分析运动特性3二、链传动的动载荷链传动中的多边形效会造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。1、链条前进的加速度引起的动载荷为：c1dmaF2、从动链轮的角加速度引起的动载荷为：tRJFdd222d)sin)cos(21111cRRdtddtdvax1180z2180sin)(211211maxcpzRa)sin2(11801zpR22d2ddRFtJM-26-J——从动动系统转化到从动轴上的转动惯量§6-2链传动的运动特性及受力分析运动特性3链轮的n1↑—ω1↑、p↑、z1↓，则动载荷就越大。ω3、链条在垂直方向的分速度vy的变化，将使链条发生横向振动，甚至产生共振。4、链条进入链轮瞬间，产生冲击附加动载荷。可见：q↑p↑n↑—↑Ek为使↓Ek→↓p，n＜nlim。5、由于链张紧力较小、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。-27-§6-2链传动的运动特性及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：sc1FFFF链的松边拉力为：ScFFF2其中：F为工作拉力：vPF1000Fc为离心力引起的拉力：2cqvFFs为悬垂拉力三、链传动的受力分析-28-§6-2链传动的运动特性及受力分析qgaKFSsq——链条单位长度的质量，见表6-1；a——链传动的中心距；g——重力加速度，g=9.81m/s2Ks——垂度系数，见表6-8，p96；受力分析1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、z1越少，多边形效应越严重总结：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-30-§6-2链传动的运动特性及受力分析设计计算1§6-3滚子链传动的设计计算一、失效形式链传动的失效形式有链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合以及链条的静力拉断。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(主要发生在大链轮上)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-31-设计计算1二、链传动的额定功率（1）在中等速度的链传动中，承载能力主要取决于链板的疲劳强度；（2）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，（3）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。额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)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§6-3滚子链传动的设计计算-32-极限功率曲线——帐篷曲线设计计算1二、链传动的额定功率（续）p98图6-15为避免上述失效形式——在特定条件下，通过试验可得到单排链的额定功率曲线。特定条件：z1=z2=19、Lp=100、Lh=15000h，i=1，单排链，水平布置，适当的润滑，载荷平稳等。若与上述条件不同时，需修整。§6-3滚子链传动的设计计算-33-设计计算2三、滚子链传动的设计计算及主要参数选择§6-3滚子链传动的设计计算-34-已知条件为：传递功率P，转速n1、n2（或n1、传动比i），传动位置要求及工作条件等。设计内容：确定链条型号、链节数Lp、排数n、传动中心距a、链轮齿数z1、z2以及链轮结构尺寸等。已知条件及设计内容设计计算2三、滚子链传动的设计计算及主要参数选择（续）1．链轮齿数和传动比选择小链轮齿数z1─→计算大链轮齿数z2=iz1。1）齿数不宜过少z↓—↑运动不均匀性、↑动载荷—↑垂直分速度，↑功率消耗z↓，同时啮合齿数↓，每个齿上圆周力↑，磨损↑z↓，链节间相对转角↑，↑功率消耗∴限制zmin111min180cos)(zRvx111max180sin)(zRvy§6-3滚子链传动的设计计算-35-xv↓↑（一）中高速链传动的设计计算设计计算2p+Δppφd+Δdd2）齿数不宜过多z1↑→z2↑↑─→d+Δd↑→跳齿、脱链↑→寿命↓