湖南大学机械设计课件第9章

1、第九章 链传动（一）教学要求1、了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性2、掌握链传动失效形式和设计计算方法（二）教学的重点与难点1、 链运动不均匀性和动载荷2、 失效形式和设计方法（三）教学内容 9 1 特点及应用一、特点?与V带相似，也是挠性件传动，但刚柔相济；? 且链与链轮不靠摩擦而是靠啮合来传动。兼有带传动和齿轮传动的一些特点：优点：（ 1）、两轴中心距可以较大（ amax=8m ）（ 2）、传动效率高（可达 0.98）（3）、无弹性滑动和打滑现象（ 4）、平均传动比准确（瞬时传动比不恒定，此处指一转中的平均值） （5）、所需张紧力小（ 6）、作用在轴上的压力比带传动小（7）、制造和安

2、装精度要求较低（ 8）、可在高温、有油污处工作 缺点：（1）、瞬时传动比是变化的，使传动平稳性e（ 2）、无过载保护（ 3）、有一定冲击和噪声应用建议：传递功率 PW 100KW（1）、中心距 aw 56m（ 2）、传动比 iW 8（3）、链速 W 15m/s （无声链 Vmax=40m/s）中低速传动，不适于在冲击与急促反向等情况下采用 9 2 传动链的结构特 点链传动的主要类型1 ）按工作特性分：起重链用于提升重物V 0.25m/s；输送链链（又称曳引链）一一运输机械一一 V 24m/s; 传动链一一用于传递运动和动力一一 V 12.7 ma单捋1四排以上潮矗O.SStiOMi0.93bL

3、pA12Tn时龙划進厂同，庐可使用P12.7时的隘臥 靳一内豐节内1T釦 = (0.1-0-15) j倒莆半径A.A = 0,5p収适用于齿恻凸樣（威排阖槽）ra0 .UMp1% k 5 - l)Fi+2、链轮的基本参数和主要尺寸1）、链轮的基本参数： 链节距P套筒外径di齿数Z建议：Zmax 120, 且宜为奇数 小链轮齿数17齿（使运动平稳） 链节数宜为偶数排距Pt2）、主要尺寸：分度圆直径（公称直径）d =P/sin180 /Z180齿顶圆直径 Da = P（0.54 tg ）齿根圆直径Df - D - d（d 滚子直径）3、链轮材料：应有足够的强度和耐磨性。常用：碳素钢 如 Q235、

4、Q275、45、ZG310-570灰铸铁 如HT200 齿数50的从动轮用。大负荷时可用合金钢。注意：1）、小轮材料应优于大轮（因啮合次数多）2）、应热处理！链轮常用材料、要求及应用场合掛赴理后叢険应用范屈13,20聯碳、痒火、回氏23,有障击觀荷的主、从动琏轮35160-200HBS在正常工作袈件下.齿戳較雾G a 25的链轮40h30,2G3L0-!7fl悴火個丸无樹烈楓动及冲击的舗港15Q.20&碳、泮此r回*有动栽荷図传連较大功車的垃要雜轮O 50的链轮t采用灰铸铁4）中小功率传动t采用普通或优质碳素钢大小功率传动T采用合金钢5）P 200mm 时) 9 3链传动的运动特性及受力分析、

5、链传动的运动特性分析（为什么链传动不平稳，噪声大，且有扇动，i不恒定，不均匀性）链运动的运动不均匀性:链传动与挠在正多边形轮子上的带传动极其相似 正多边形边数一一（Z）（齿数）正多边形边长一一（P）（节距）当链轮转过一周，链移动距离一一ZP当链轮转速为ni、n2时Z Pn7 Pn平均速度为：Vm二V7lPni仝史2（ m/s）60 000060X000故平均传动比为:imni =in2=const实际上：链速和传动比在每一瞬时都是变化的，且按每一链节的啮合过程作周期性变化。进入啮合后某一位置链速 7二V cos 1 前进速度V = ViSi n： 垂直速度（一勢:）式中：Vi 为A点的圆周速度

6、为链节进入啮合后某点铰链中心与轮心联线与铅垂线夹角，（或铰链中心相对于铅垂线的位置角）当时，链速最小；7i当：=0 （在顶点位置），链速最大；即每转过一齿，链速V经历过一次 最小e最大e最小”的变化。此称为“多边形效应 ”。结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀，不恒 定作有规律的周期性的波动。?链轮齿数多，B变化范围较小时，v的变化范围也变小。? v也是周期性变化的，使链条抖动。因链速变化，故产生振动和动载荷不可避免，所以，链传动不适于高速传动。、链传动的受力分析链传动在安装时，链条应有一定的张紧力，张紧力是通过使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得

7、。目的：使松边不致过松，以免影响链条的正常啮合和产生振动，跳齿和脱链。但张紧力比带 传动中要小得多。不计动载荷，链传动中主要作用力有：1圆周力 F （即有效拉力）一一作用于主动边匚 1000PF 二V2、 离心拉力：Fc=qV q每米链长质量（kg/mm，查表）V7m/s时须考虑一一作用于全链长3、悬垂拉力：Ff作用于链全长与松边垂度和悬垂布置方式有关。 垂度f越小，Ff越大Ff kfqga（N）对紧边： 拉力Fi=F+Fc+Ff对松边 拉力F2=Fc+Ff链作用在轴上的压力Fq可近似取为Fq=（1.21.3）F 94滚子链传动的设计计算一、失效形式1）各元件的疲劳破坏（主要指链板、销轴、套筒

8、、滚子）一一正常润滑及速度主要失效形式2） 链节磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿3）冲击破坏（反复起制动、反转或受重多冲击载荷时，动载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒最终产生冲击断裂，总循环次数N=104）4） 胶合（重载高速）（破坏 验算 nL）极限转速5）轮齿过度磨损6） 过载拉断一一塑性变形（当低速重载V6齿数Zi312725232117173、链节数与中心距一一Lp, a通常以节距倍数来表示链长Lp1）初选aoa过小时则过小（包角）参加啮合齿数少，总的Lp也少，在一定的 V下，链节应力循环次数增加，寿命下降，但 a过大，除不紧凑外，且使链松边颤动。一般推荐：初选 a=

9、（3050P）, amax=80P当有张紧链装置时，可选ao8OPamin 接 i 定：当 i3amindai da2 9 i2 1Oamindai da2(3O 5O)mm当结构要求给定a时，则按给定计算2）算Lp （链节数）LpL =乙 Z2 . 2aoZ2 -乙)2 PP 2 P 2ao=圆整为整数（最好为偶数）3）求中心距a（实际）P1l乙-乙).(LZ2 -z)2 -8(Z2 -z为使安装后，松边得到适当的垂度：则a实=a-A a ( a2p),松边垂度控制在(0.010.02) a a松边长度A a=( 0.010.02)a当轮用可调中心距或张紧轮外，亦可用压板、托板、张紧当两轮轴

10、线倾斜60。时，必须张紧，当无张紧装置，而中心距又不可调时，必须精算中心距a、4、小链轮孔径dkmax图示当链与轮P与Z 一定以后，则链轮各部分结构尺寸基本已定，据此由齿侧凸缘最大直径Dh，再考虑到键槽削弱和轮毂强度的影响，则轴孔最大直径dkmax即可求出，P, Z= dkmax必大于安装轮外轴径(由强度定)，若不够则采用特殊链轮结构或重新设计。增大Z、P值。5、轴上压力Fq1000P工作压力F(N)V2离心拉力Fe毗 (N)离心拉力不作用于轴当V7m/s时必考虑g垂度拉力Ff二kfqa(N)垂度拉力一一(按悬索检力计)当F3过大，则垂度过小，磨损与轴承载荷增大，F3过小，则啮合情况变坏。紧边

11、 F=F1 + F2+F3松边 F =F2+F3/Fq可取为总和，不计 F2,贝U: Fq R+2F3但垂度拉力并不大，可略去，则：Fq- 1.2Fe实例：设计一链传动驱动一液体搅拌机，已知电机功率 P=5.5KW，转速为n仁1450rpm，载荷平稳，i=3.2。解：1)确定链轮齿数 z1、z2初设链速为v =38m/s查表，选小链轮齿数Z仁21则大链轮齿数为 Z2= iZ1=3.2疋仁67.2，取为67实际传动比变为：i = 67 =3.19213 2 3 19100% =0.3125% ：5% 故允许3.22)确定链条节数LP建议：a= 3050 P，初取中心距 a)=40PLp 二2a

12、Z1 Z 2 .( Z2 - Z1P -)2Pa。2:12540P(2 40P2167 P “67 -21、2=十十()因最好取为偶数，故取Lp=126节。3）确定计算功率 PeaPca= KaP（ Ka为工况系数）查表得：Ka=1.0所以： Pca=1.0 55=5.5 （ KW ）4）求链条节距特定条件下，单排链所能传递的功率为：RPea一KzKlKp设链传动工作于额定功率曲线图的左侧（即可能出现链板疲劳破坏）查表：取齿数系数 Kz =（乙1）1.08珂彳）1.。8 =1.111919链长系数 Kl =（ Lp）0.26 =（126）0 =1.06100 100因是单排链，故取多排链系数K

13、p=15 5P0554.67（ KW）1.11 1.06 1.0查功率曲线图，按 n 1=1450和P0=4.67选取08A链条，其节距为12.7mm。5）求实际中心距设计为中心距可调形式，故不必详细计算。取 a a40P=40 XI2.7=508 （ mm）6）验算链速乙 Prn21 汇12.7 汽1450V 116.45（m/s） ： 15（m/s） 故可行60 1000 60 10007）确定润滑方式已知 P=12.7, v =6.45m/s查图：选择油浴或飞溅润滑方式8） 计算作用在轴上的力Fq推荐：Fq=（1.21.3）F而 F=1000Pca/V =1000 X 5.5/6.45

14、=853 （ N）取：FQ=1.3F=1.3X853=1110 （ N） 95链传动的布置、张紧与润滑、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 （尽量避免垂直、传动）3、 当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上） a 2 时， 倾斜角较大时* a 60P 和 i 1.5 时，ZW 25 时，其它情况则不限制。4、两轴要平行，回转平面在同一面内。 =3-3a = (30-30p与 *2si 30大小坏音两轮嘴不在同一水平简，柚边应誉下 m.M松边下垂与世时 卡疣i Wp卄机尢粉)胸总帮銀在商一水平甌，耨边曲在F叭 膏厲下鑿盘

15、増大后，松边会弓當边鞘謹， 申心伍i上曲任J*恒（垂直昔越播書）面内*下垂童第玄. 的脅敦舎圻数,需低传希尊 B沖比庖翠用：*）中斗可ih笳建强歌莪査|rJ上、下利轮低豪健両轮豹讐嵯不在 闿一粧垂面冉二、张紧：（方法不同于带，类似）其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定方法：移动轮系，以增大中心距 a,如a不能调时；也可用张紧轮一一注意张紧轮应在靠近主 动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度比链轮约宽 5mm，且直径应尽量与小轮直径相近。可以卸掉12个链节（最好保持为偶数）张紧轮可以是链轮，也可以是无齿滚轮张紧轮在松边自动张紧压板和托板张紧偏心轮定期张紧J2468 10犍速三、润滑与防护十分重要！非常关键！1）润滑润滑有利于缓冲、减小摩擦、降低磨损，润滑良好否对承载能力与寿命大有影响。润滑方式按图 选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。6 89.52512.715,875