14链传动机械设计.pptx

第第14章章 链传动链传动第第14章章 链传动（链传动（chain transmission）一、概述一、概述1.组成组成主动轮（主动轮（drive pulley）从动轮（从动轮（driven pulley）链条（链条（chain）2.链传动的工作原理链传动的工作原理依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。主动边在上，从动边在下。主动边在上，从动边在下。二、链传动的特点和应用二、链传动的特点和应用1 1、优点、优点2 2）高高3 3）结构紧凑（相对于带传动）结构紧凑（相对于带传动）4 4）压轴力小（啮合传动）压轴力小（啮合传动 张紧力小）。张紧力小）。5 5）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。1)1)平均传动比准确平均传动比准确6 6）适于远距离传动。）适于远距离传动。7 7）成本低（制造、安装精度）成本低（制造、安装精度）。）。2 2、缺点、缺点1）只能用于平行轴的传动，瞬时链速不）只能用于平行轴的传动，瞬时链速不 恒定；恒定；2）传动的平稳性差，有噪音。）传动的平稳性差，有噪音。链传动主要用在转速不高，两轴中心距链传动主要用在转速不高，两轴中心距 较大，要求平均传动比准确的场合。较大，要求平均传动比准确的场合。三、应用三、应用一般：一般：P P100kW100kW，v v 15m/s15m/s，i i 8 8不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。广泛应用在广泛应用在自行车、摩托车自行车、摩托车挖掘机（恶劣工作条件）挖掘机（恶劣工作条件）其它低速重载场合其它低速重载场合 广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工 等行业中。等行业中。四、链的种类四、链的种类传动链传动链 一般机械传动一般机械传动起重链起重链 提升重物提升重物输送链输送链 移动重物，移动重物，（1）起重链）起重链 起重机械中吊起重物起重机械中吊起重物，v0.25m/s v0.25m/s（2）输送链）输送链运输机械中移动重物，运输机械中移动重物，v=2v=24m/s4m/s滚筒式输送链滚筒式输送链板式输送链板式输送链链式输送链链式输送链（3）传动链）传动链传递动力传递动力 ,v20m/sv20m/s滚子链滚子链齿形链齿形链1 1、套筒套筒滚子链滚子链 结构：结构：自由滚动，减小摩擦，磨损自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈内、外链板呈“8 8”字形：字形：?等强度，等强度，等强度，等强度，惯性力惯性力惯性力惯性力内链节内链节内链节内链节外链节外链节外链节外链节形成铰链形成铰链形成铰链形成铰链滚子链的接头形式滚子链的接头形式开口销联接，用于大节距链条开口销联接，用于大节距链条弹簧卡片联接，用于小节距链条弹簧卡片联接，用于小节距链条 接头形式：接头形式：过渡链节：过渡链节：过渡链节：过渡链节：产生附加弯矩产生附加弯矩产生附加弯矩产生附加弯矩,承载承载承载承载,F,F,F,FQQQQ=0.8F=0.8F=0.8F=0.8FQ QQ Q 避免采用奇数链节。避免采用奇数链节。避免采用奇数链节。避免采用奇数链节。偶数节：偶数节：奇数节：奇数节：冲击和振动冲击和振动 主要参数：主要参数：1）链节距链节距p p 基本参数p尺寸 p=链号25.4/16（mm）2）链节数Lp整数，一般为偶数偶数。3）排数zp单排链排数承载但：排数排数承载不均承载不均，zp3-4多排链 标准化滚子链已标准化标准化：GB1243.183链号排数链节数标准编号例：08A188 GB243183 A系列、节距p=12.7mm，单排，88节2 2、齿形链、齿形链承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳“无声链无声链无声链无声链”带外导板带内导板滚子链的规格和主要参数用于重载、高用于重载、高速、重要传动速、重要传动用于一般传动用于一般传动2.齿形链齿形链 组成：一组带有两个齿的链齿板铰接而成组成：一组带有两个齿的链齿板铰接而成齿形链上有导板，防止链条工作时侧向窜动齿形链上有导板，防止链条工作时侧向窜动链轮轮齿需开导向槽，定位精确、导向链轮轮齿需开导向槽，定位精确、导向性好、工作可靠，用于高速、重载传动性好、工作可靠，用于高速、重载传动内导板式内导板式不开导向槽，结构简单，导向性差，不开导向槽，结构简单，导向性差，外导板与销轴铆合处易松脱外导板与销轴铆合处易松脱 外导板式外导板式齿形链的优点：传动平稳，噪声小，承受冲齿形链的优点：传动平稳，噪声小，承受冲击性能好，效率高，工作可靠；击性能好，效率高，工作可靠；缺点：结构复杂，难于制造，价格高。缺点：结构复杂，难于制造，价格高。应用：用于工作条件较为严酷（高速、大传应用：用于工作条件较为严酷（高速、大传动比、小中心矩等）的场合。动比、小中心矩等）的场合。链轮宽度较小的，采用外导板齿形链；链轮宽度较小的，采用外导板齿形链；链轮宽度大于链轮宽度大于2530mm的，采用内导的，采用内导板齿形链。板齿形链。3.选择选择 1.链轮的主要尺寸和基本参数链轮的主要尺寸和基本参数 链轮的基本参数链轮的基本参数是配用链条的节距是配用链条的节距 p、套筒最大外径、套筒最大外径d1、排距排距pt、齿数、齿数z三、滚子链链轮的结构和材料三、滚子链链轮的结构和材料链轮主要尺寸按公式计算（公式链轮主要尺寸按公式计算（公式14.214.6）分度圆分度圆d齿顶圆齿顶圆da齿根圆齿根圆df齿侧凸缘直径齿侧凸缘直径dg链轮毂孔直径链轮毂孔直径dk2.链轮齿形链轮齿形 GB/T1243-1997没有规定具体的链轮齿没有规定具体的链轮齿形，仅仅规定了最大和最小齿槽形状及其形，仅仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数。极限参数。较流行的齿形较流行的齿形是三圆弧（是三圆弧（aa、ab、cd）一直线）一直线（bc）齿形。）齿形。链轮的轴向齿廓及尺寸（查表）链轮的轴向齿廓及尺寸（查表）3.链轮的结构链轮的结构 整体式整体式 孔板式孔板式轮轮芯芯式式轮辐式轮辐式4.链轮的材料链轮的材料材料的基本要求：材料的基本要求：具有足够的耐磨性、耐冲击和强度。具有足够的耐磨性、耐冲击和强度。一般：一般：45#调质调质重要：重要：45、40Cr齿面淬火齿面淬火冲击：冲击：一般：一般：15、20渗碳淬火渗碳淬火重要：重要：15Cr、20Cr渗碳淬火渗碳淬火一般小链轮材料好于大链轮。一般小链轮材料好于大链轮。整条链：挠性体整条链：挠性体单个链节：刚性体单个链节：刚性体 链轮转一周，链条转过长度为链轮转一周，链条转过长度为zz 平均链速：平均链速：平均传动比：平均传动比：一、链传动的运动不均匀性一、链传动的运动不均匀性9-49-4、链传动的工况分析、链传动的工况分析实际上：实际上：1 1 1 1=常数时，常数时，常数时，常数时，2 2 2 2、链速、链速、链速、链速v v v v是变化的。是变化的。是变化的。是变化的。假设：紧边在传动时总是处于假设：紧边在传动时总是处于水平位置水平位置。水平分速度水平分速度,即即链速链速链速链速,使使 链条前进链条前进,传递功率。传递功率。传递功率。传递功率。垂直分速度垂直分速度,使链条上使链条上下移动下移动,消耗功率。消耗功率。消耗功率。消耗功率。主动轮主动轮：在某一时刻，小轮的圆周速度为：在某一时刻，小轮的圆周速度为 。由：由：可见可见时，时，链节距对应的中心角，链节距对应的中心角，两个特殊位置：两个特殊位置：时：时：时：时：如图：如图：、均作周期性变化均作周期性变化每每转一个链节转一个链节为周期为周期 链速链速 x “忽快忽慢忽快忽慢忽快忽慢忽快忽慢”“忽上忽下忽上忽下忽上忽下忽上忽下”不平稳不平稳不平稳不平稳、有规律振动。、有规律振动。运动不均匀性运动不均匀性竖直方竖直方向分速向分速度度从动轮：从动轮：Vx Vx、变化变化 2 2变化变化后果后果后果后果：1 1、i i瞬时瞬时变化；变化；2 2、链速不均匀。、链速不均匀。紧边紧边紧边紧边 长度为链长度为链长度为链长度为链节距的整数倍节距的整数倍节距的整数倍节距的整数倍i i瞬时瞬时=1=1z z z z1 1 1 1=z=z=z=z2 2 2 2使使使使 i i i i瞬时瞬时瞬时瞬时=C =C =C =C 的条件：的条件：的条件：的条件：链速是周期性变化的，链速是周期性变化的，链节距越大链节距越大，齿数越少齿数越少，链速的变化就越大链速的变化就越大。当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及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。链传动的瞬时传动比都是周期性变化的。链传动的不均匀性称为链传动的链传动的不均匀性称为链传动的多边形效应多边形效应。只有只有z1z2，且链的紧边长恰为链节距的整数倍，且链的紧边长恰为链节距的整数倍 时，瞬时时，瞬时 i 才恒定。才恒定。小结：小结：二、链传动的动载荷二、链传动的动载荷主要原因有四点：主要原因有四点：1 1、由于由于v v、2 2周期性变化周期性变化 附加动载荷附加动载荷链的加速度：链的加速度：时：时：ppz z1 1aa 动载荷动载荷可见：可见：n n1 1 1 1 2 2、链条的、链条的垂直分速度垂直分速度 周期性变化（大小、方向）周期性变化（大小、方向）链条上下振动。链条上下振动。3 3、链条进入链轮瞬间，产生冲击链条进入链轮瞬间，产生冲击附加动载荷。附加动载荷。可见：可见：qqppnn E Ek k为为E Ek kpppp，n n n nn n n nlimlimlimlim。常数常数冲击动能：冲击动能：4 4、由于链、由于链张紧不好张紧不好、链条松弛链条松弛在起动、制动、载荷变化等情况下在起动、制动、载荷变化等情况下 惯性冲击惯性冲击 链传动的运动不均匀性运动不均匀性运动不均匀性运动不均匀性和动载荷动载荷动载荷动载荷是链传动的固有特性。固有特性。固有特性。固有特性。降低动载荷的措施：降低动载荷的措施：(1)(1)n n1 1nnlim lim;(2)(2)链传动尽量放在链传动尽量放在低速级低速级；(3)(3)选用小选用小p p，多，多 z z 的链传动。的链传动。思考：链传动为什么思考：链传动为什么布置在布置在低速级低速级?带传动应布置在多级传动的高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？还是低速级？为什么？*链的节距越大，链的节距越大，多边形效应多边形效应越严重越严重*链轮转速越高，链轮转速越高，多边形效应多边形效应越严重越严重三、受力分析三、受力分析（一）紧边拉力（一）紧边拉力1 1、工作拉力（有效拉力）、工作拉力（有效拉力）F1P PkW kW v vm/sm/s2 2、离心力、离心力F Fc cq qkg/mkg/m3 3、垂度拉力、垂度拉力Ff 布置方式、垂度大小布置方式、垂度大小Kf 垂度系数垂度系数(P287)（二）松边拉力（二）松边拉力（三）压轴力（三）压轴力（F Ff f 较小）较小）（F Fc c对对F FQ Q无影响）无影响）工况系数工况系数（P287）注意：注意：1 1）链传动紧边布置与带传动相反。）链传动紧边布置与带传动相反。2 2）张紧力：带传动张紧力决定传动工作能力；）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，链传动张紧力不决定工作能力，防止脱链、跳齿防止脱链、跳齿3 3）因张紧力小，压轴力比带传动小。）因张紧力小，压轴力比带传动小。控制松边垂度控制松边垂度而是而是9.59.5、滚子链传动的设计计算、滚子链传动的设计计算1.失效形式失效形式1、链的疲劳破环（交变应力下工作）2、铰链磨损铰链磨损p 脱链3、胶合胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）静拉 疲劳5、冲击破坏冲击破坏：起动、制动、反转6、链轮轮齿磨损4、静力拉断静力拉断：下，过载拉断2.极限功率极限功率润滑良好、润滑良好、中低中低速度速度的链传动，承载能力的链传动，承载能力主要取决于链板的疲主要取决于链板的疲劳强度；劳强度；较高较高转速下，多边形效应增大，传动能力主转速下，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；要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度；很高很高转速下，传动能力主要取决于销轴和套转速下，传动能力主要取决于销轴和套筒的胶合。筒的胶合。1.由链板疲劳强度限定；由链板疲劳强度限定；2.由滚子、套筒冲击疲劳强度由滚子、套筒冲击疲劳强度限定；限定；3.由销轴、套筒的胶合限定。由销轴、套筒的胶合限定。为了传动的可靠性，用额定功率来限制实际工作为了传动的可靠性，用额定功率来限制实际工作能力。图能力。图14.17是典型额定功率是典型额定功率P0曲线（曲线（P289）3.额定功率额定功率额定功率曲线的额定功率曲线的标准实验条件：标准实验条件：两链轮安装在水平轴上，两链轮共面；两链轮安装在水平轴上，两链轮共面；小链轮齿数小链轮齿数z1=25；链长链长LP120节的单排滚子链；节的单排滚子链；传动比传动比i=3；载荷平稳；载荷平稳；合适的润滑；合适的润滑；能连续能连续15000h满负荷运转；满负荷运转；工作环境温度工作环境温度-5+70。不符合实验条件时调整功率需要考虑的因素：不符合实验条件时调整功率需要考虑的因素：工况；工况；主动链轮齿数；主动链轮齿数；链传动的排数。链传动的排数。实际使用：实际使用：修正修正修正修正 计算功率：计算功率：计算功率：计算功率：式中：式中：kz小链轮齿数系数；（表小链轮齿数系数；（表14.214.2）K Kp p多排链排数系数；（表多排链排数系数；（表14.314.3）K KA A 工况系数（工况系数（P287）;P 名义传动功率。名义传动功率。四、主要参数的选择四、主要参数的选择1 1 1 1、传动比、传动比、传动比、传动比i i i ia a一定时，一定时，ii 同时啮合齿数少同时啮合齿数少 磨损磨损 跳齿跳齿 ，通常：包角，通常：包角 1 1120,i=23.5120,i=23.52 2 2 2、链轮齿数、链轮齿数、链轮齿数、链轮齿数1 1）不宜过少）不宜过少zz运动不均匀性、运动不均匀性、运动不均匀性、运动不均匀性、动载荷动载荷动载荷动载荷垂直分速度，垂直分速度，功率消耗功率消耗功率消耗功率消耗zz，同时啮合齿数，同时啮合齿数，磨损磨损磨损磨损zz，链节间相对转角，链节间相对转角，功率消耗功率消耗 限制限制z zminmin2 2）不宜过多）不宜过多z z z z1 1 1 1zzzz2 2 2 2 d+d d+d d+d d+d 跳齿、脱链跳齿、脱链跳齿、脱链跳齿、脱链 寿寿寿寿 命命命命由于：由于：磨损后：磨损后：pp+ppp+p即：即：当当pp相同时：相同时：zz d d 链节外移链节外移(爬齿爬齿)脱链可能性脱链可能性 z zmax max=120=120问问：自自行行车车链链传传动动，磨磨损损后后脱脱链链从从哪哪轮轮开开始始？前轮：前轮：z z多多3 3 3 3、链速、链轮极限转速、链速、链轮极限转速、链速、链轮极限转速、链速、链轮极限转速vvvv 动载荷动载荷动载荷动载荷 v v12m/s12m/s3 3）均匀磨损）均匀磨损L Lp p为偶数为偶数 链轮链轮齿数齿数齿数齿数应采用与应采用与L Lp p互质的互质的奇数。奇数。奇数。奇数。4 4 4 4、链节距、链节距、链节距、链节距p p p ppp链传动尺寸链传动尺寸 承载能力承载能力运动不均匀性运动不均匀性、动载、动载、振动噪音、振动噪音 尽量采用小节距链条。尽量采用小节距链条。尽量采用小节距链条。尽量采用小节距链条。5 5 5 5、中心距和链长、中心距和链长、中心距和链长、中心距和链长v v一定：一定：aa 连节数连节数L Lp p 屈伸次数屈伸次数 磨损磨损磨损磨损d d一定：一定：aa 1 1 同时啮合齿数同时啮合齿数 磨损磨损磨损磨损aa垂度垂度 松边上下颤动，松边上下颤动，传动不平稳。传动不平稳。传动不平稳。传动不平稳。a=a=（30503050）p ap amaxmax=80p=80p重载、重载、a a小、小、i i大：小节距、多排链；大：小节距、多排链；v v小、小、a a大、大、i i小：大节距、单排链；小：大节距、单排链；选择方法：选择方法：，由，由P P P P0 0 0 0、n n n n1 1 1 1查图查图14.1714.17定型号。定型号。一般一般aa七、链传动的布置、张紧和润滑七、链传动的布置、张紧和润滑1.链传动的布置（参考图链传动的布置（参考图14.21）i23，a(3050)p（i与与a较佳场合）较佳场合）两轮轴线在两轮轴线在同一水平面，同一水平面，紧边在上或在紧边在上或在下都可以，但下都可以，但在上好些。在上好些。i2，a30p（i大大a小场合）小场合）两轮轴线不在同一水平面，松边应在下面，否两轮轴线不在同一水平面，松边应在下面，否则松边下垂量增大后，链条易与链轮卡死。则松边下垂量增大后，链条易与链轮卡死。i1.5，a60p（i小小a大场合）大场合）两轮轴线在同一水平两轮轴线在同一水平面，松边应在下面，面，松边应在下面，否则下垂量增大后，否则下垂量增大后，松边会与紧边相碰，松边会与紧边相碰，需经常调整中心距。需经常调整中心距。i、a为任意值（垂直传动场合）为任意值（垂直传动场合）为此应采用：为此应采用：中心距可调；中心距可调；设张紧装置；设张紧装置；两轮轴线在同一铅垂面内，下垂量增大，会两轮轴线在同一铅垂面内，下垂量增大，会减小下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力。减小下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力。上、下两轮偏置，上、下两轮偏置，使两轮的轴线不使两轮的轴线不在同一铅垂面内。在同一铅垂面内。2链传动的张紧链传动的张紧目的：目的：自动张紧自动张紧避免链条的垂避免链条的垂度过大时产生度过大时产生啮合不良和振啮合不良和振动现象；动现象；增加链条与链增加链条与链轮的啮合包角。轮的啮合包角。定期张紧定期张紧 压板和托板装置合理布置和润滑合理布置和润滑2 润滑油推荐采用牌号为：润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗等全损耗系统用油。系统用油。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。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。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。响链传动寿命的最主要因素。人工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑油浴或飞溅润滑油浴或飞溅润滑压力喷油润滑压力喷油润滑润滑方法：润滑方法：9.7 9.7 链传动的润滑链传动的润滑飞溅润滑飞溅润滑人工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑油浴润滑油浴润滑压力喷油润滑压力喷油润滑链传动作业：链传动作业：1影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不？为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不是恒定的？在什么条件下瞬时传动比才恒定？是恒定的？在什么条件下瞬时传动比才恒定？2链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？如何减小动载荷？么？能否避免？如何减小动载荷？1简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果 2为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？3为什么带传动一般放在传动链的高速级，而不放为什么带传动一般放在传动链的高速级，而不放在低速级？在低速级？4带传动工作中，带上所受应力有哪几种？如何分带传动工作中，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？布？最大应力在何处？带传动作业带传动作业5.V带传动的传递功率带传动的传递功率P=7.5KW。带速。带速V=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求紧边拉力紧边拉力是松边拉力的两倍，试求紧边拉力F1，有，有效拉力效拉力F和初拉力和初拉力F0。