最新機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案——第9章 鏈傳動(dòng)

1、mmaxmax第 9 章 鏈傳動(dòng)（一）教學(xué)要求1、 了解套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)、掌握鏈運(yùn)動(dòng)的不均勻性 2、 掌握鏈傳動(dòng)失效形式3、 了解鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)1、 鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)2、 鏈傳動(dòng)的失效形式3、 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法（三）教學(xué)內(nèi)容9.1概述鏈傳動(dòng)工作原理與特點(diǎn)1、 工作原理：（至少）兩輪間以鏈條為中間撓性元件的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。但非 共軛曲線嚙合，靠三段圓弧和一直線嚙合。其磨損、接觸應(yīng)力沖擊均小，且易加工。2、 組成；主、從動(dòng)鏈輪、鏈條、封閉裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)和張緊裝置等。3、 特點(diǎn)（與帶、齒輪傳動(dòng)比較）優(yōu)點(diǎn)：平均速比 i 準(zhǔn)確，無(wú)滑動(dòng)；結(jié)構(gòu)緊湊，軸上壓力 q 小；傳動(dòng)效

2、率高=98%； 承載能力高 p=100kw；可傳遞遠(yuǎn)距離傳動(dòng) a =8mm；成本低。缺點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定 i；傳動(dòng)不平衡；傳動(dòng)時(shí)有噪音、沖擊；對(duì)安裝粗度 要求較高。4、應(yīng)用：適于兩軸相距較遠(yuǎn)，工作條件惡劣等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起 重、金屬切削機(jī)床、摩托車(chē)、自行車(chē)等。中低速傳動(dòng)：i8(i=24)，p100kw，v12-15m/s， 無(wú)聲鏈 v =40m/s。（不適于在沖擊與急促反向等情況下采用）9.2 傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鏈傳動(dòng)的主要類(lèi)型1）按工作特性分：112起重鏈用于提升重物v0.25m/s；牽（線）引鏈運(yùn)輸機(jī)械v24m/s；傳動(dòng)鏈用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力v1215m/s。優(yōu)點(diǎn)：

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)廉、適于低速、壽命長(zhǎng)、噪音小、應(yīng)用廣。2）傳動(dòng)鏈接形式分：套筒鏈；（套筒）滾子鏈屬標(biāo)準(zhǔn)件 選用、合理確定鏈輪與鏈條尺寸，短節(jié)距精密滾子鏈； 齒形鏈；成型鏈四種。套筒滾子鏈（結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)）動(dòng)配合，可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于活動(dòng)鉸鏈，承壓面積a（投影）寬長(zhǎng) 投影組成： 5 滾子；4 套筒；3 銷(xiāo)軸；2 外鏈板；1 內(nèi)鏈板動(dòng)配合。當(dāng)鏈節(jié)進(jìn)入、退出嚙合時(shí)，滾子沿齒滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦，減小磨損。 套筒與內(nèi)鏈板、銷(xiāo)軸與外鏈板分別用過(guò)盈配合（壓配）固聯(lián)，使內(nèi)、外鏈板可相對(duì)回轉(zhuǎn)。為減輕重量、制成“8”字形，亦有彎板。這樣質(zhì)量小，慣性小，具有等強(qiáng)度。 磨損：主要指滾子與銷(xiāo)軸截面之間磨損。而內(nèi)、外板之間

4、留有間隙，保證潤(rùn)滑油進(jìn)入，此潤(rùn)滑降低磨損。表 9-1，p 越大，承載能力越高。參數(shù)：p節(jié)距，b 內(nèi)鏈板間距，c板厚，d 滾子直徑，d 銷(xiāo)軸直徑，p排距 當(dāng)?shù)退贂r(shí)也可以不用滾子稱(chēng)套筒鏈多排鏈單排鏈用銷(xiāo)軸并聯(lián)稱(chēng)多排鏈（或雙排鏈）排數(shù)承載能力但排制造誤差受力不均一般不超過(guò) 34 列為宜鏈接頭型式：鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)（常用）內(nèi)鏈板與外鏈板相接彈性鎖片（稱(chēng)彈簧卡）或大節(jié)距 （稱(chēng)開(kāi)口銷(xiāo)）受力較好彈性鎖片端外鏈板與錯(cuò)軸為間隙配合鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)用過(guò)渡鏈節(jié)固聯(lián)（如圖 9-4b） 產(chǎn)生附加彎矩受力不利， 盡量不用。固聯(lián)內(nèi)（外）鏈板與內(nèi)（外）鏈板相接圖 9-4c是板鏈彈性好、緩沖、吸振在低速、重載、沖擊和經(jīng)常正反轉(zhuǎn)工作情況

5、。 安全過(guò)渡鏈節(jié)（圖 9-4c）彎板與銷(xiāo)滾子鏈標(biāo)記：鏈號(hào)排數(shù)鏈節(jié)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)套筒滾子鏈規(guī)格與主要參數(shù)表 9-12、齒形鏈如圖 9-5各組齒形鏈板要錯(cuò)排列，通過(guò)銷(xiāo)軸聯(lián)接而成。鏈板兩工作側(cè)邊為直邊，夾角為 60或 70，由鏈板工作邊與鏈輪齒嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。齒形鏈軸可以是圓柱銷(xiāo)軸，也可以是其它形式 （滾柱式）圖 9-6，b兩個(gè)鏈片、c 圖為連接兩鏈片的一對(duì)棱柱銷(xiāo)軸，鏈節(jié)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，兩棱柱可相互滾動(dòng)。使鉸鏈磨損減少。齒形鏈設(shè)導(dǎo)板，以防鏈條軸向竄動(dòng)：內(nèi)導(dǎo)板導(dǎo)向性好；外導(dǎo)板鉸鏈形式：圓銷(xiāo)式；軸互式；滾柱式齒形鏈的齒形特點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、承受沖擊好、齒多受力均勻、噪音較小、故稱(chēng)無(wú)聲鏈。 允許速度 v 高，特殊設(shè)計(jì)

6、齒形鏈 v=40m/s，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格貴、制造較困難、也較重。 摩托車(chē)用鏈應(yīng)用于高速機(jī)運(yùn)動(dòng)精度，要求較高的場(chǎng)合，故目前應(yīng)用較少。h=0.95 0.98 h=0.98 0.999.3一般潤(rùn)滑良好滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)與材料（套筒滾子鏈）要求掌握：1）鏈輪齒形的設(shè)計(jì)要求；2）鏈輪齒形特點(diǎn)；3）鏈輪的主要參數(shù)； 4）鏈輪的結(jié)構(gòu)型式有哪些；5）對(duì)鏈輪的材料要求及適用情況一、鏈輪齒表比較靈活，如表 9-5 介于最小齒槽形狀與最大齒槽形狀之間可穩(wěn)定 1、對(duì)齒形要求：保證鏈節(jié)平穩(wěn)進(jìn)入和退出嚙合；減少?lài)Ш蠒r(shí)沖擊和接觸應(yīng)力；鏈條節(jié)距因磨損而增長(zhǎng)后，應(yīng)仍能與鏈輪很好地嚙合；要便于加工。2、鏈輪齒形及特點(diǎn)端面齒形（如

7、圖 9-6）是三圓弧一直線，弧 aa 、 ab 、 cd 和一直線bc優(yōu)點(diǎn)：接觸應(yīng)力小、沖擊小、磨損少，不易跳齒與脫鏈軸面齒形：兩側(cè)呈圓弧狀，以利鏈節(jié)的進(jìn)入和退出嚙合（如圖 9-7）加工方法：標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，一般為成型銑刀（只要 p 相同，z 不同的所有鏈輪均能加工） 二、鏈輪的主要參數(shù)1、鏈輪的主要參數(shù)，如表 9-2三、鏈輪的結(jié)構(gòu)型式，如圖 9-101） 同軸式（直徑較小時(shí)）2） 整體式（輪齒與輪轂部分成一體），如圖 9-8a，直徑較大時(shí)可在膠板上開(kāi)孔3） 孔板式（圖 9-8b）中等尺寸4） 組合式（如圖 9-8c）3，41 齒圓與輪轂焊接2 齒圓與輪轂螺栓聯(lián)接齒圓材料較硬耐耐磨耐四、鏈輪的材

8、料要求：1）強(qiáng)度；2）耐磨；3）耐沖擊（在沖擊載荷時(shí)）具體有普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼，鏈輪較大（要求較低時(shí)）可用百煉成鋼鑄 鐵，小功率傳動(dòng)也可用夾布膠木。具體的材料及適用場(chǎng)合見(jiàn)表 9-7注意：1）有沖擊載荷時(shí)一般采用低碳鋼和低碳合金鋼滲碳淬火回火。2）無(wú)劇烈沖擊，中等速度較大的鏈輪，一般采用中碳鋼和中碳合金鋼淬火、回火。 3）齒數(shù)較多（特大）z50 的鏈輪采用灰鑄鐵4）中小功率傳動(dòng)采用普通或優(yōu)質(zhì)碳素鋼大小功率傳動(dòng)采用合金鋼5） p6kw,高速鏈傳動(dòng)采用夾布膠木，噪音較小，傳動(dòng)平穩(wěn)6） 小鏈輪的材料與熱處理要求應(yīng)高于大鏈輪因?yàn)樾℃溳喌膰Ш洗螖?shù)比大鏈輪多， 磨損和沖擊比大鏈輪嚴(yán)重。9.4 鏈

9、傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性分析（為什么鏈傳動(dòng)不平穩(wěn)，噪聲大，且有扇動(dòng)，i 不恒定，不均勻 性）（1）鏈運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性鏈傳動(dòng)與撓在正多邊形輪子上的帶傳動(dòng)極其相似還應(yīng)注意：鏈節(jié)與輪相對(duì)速度也引起沖擊。2 鏈作直線運(yùn)動(dòng)，輪作圓周運(yùn)動(dòng)，則進(jìn)入嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊、動(dòng)負(fù)荷。而且，p,n 沖擊3 張緊不適當(dāng)，松邊垂度過(guò)大，起動(dòng)、制動(dòng)、反向、突然卸載或超載必出現(xiàn)慣性沖擊， 增大了動(dòng)負(fù)荷。9.5 鏈傳動(dòng)的失效形式及承載能力鏈傳動(dòng)的失效形式及承載能力一、失效形式1） 各元件的疲勞破壞（主要指鏈板、銷(xiāo)軸、套筒、滾子）正常潤(rùn)滑及速度主要失 效形式2） 鏈節(jié)磨損后伸長(zhǎng)（主要是銷(xiāo)軸鉸鏈磨損），造成脫鏈，跳齒3） 沖擊

10、破壞（反復(fù)起制動(dòng)、反轉(zhuǎn)或受重多沖擊載荷時(shí)，動(dòng)載荷大，經(jīng)多次沖擊、銷(xiāo)軸、 滾子、套筒最終產(chǎn)生沖擊斷裂，總循環(huán)次數(shù) n=104）4） 膠合（重載高速）（破壞驗(yàn)算 nl）極限轉(zhuǎn)速5） 輪齒過(guò)度磨損6） 過(guò)載拉斷塑性變形（當(dāng)?shù)退僦剌d v0.6m/s，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)）1 21 2aa0zzppl0 11 211二、鏈傳動(dòng)的承載能力1）極限功率曲線，p268，圖 9-121 良好的潤(rùn)滑條件下，由磨損、破壞限定的極限功率曲線；2 鏈板疲勞破壞限定的極限功率曲線；3 滾子、套筒沖擊疲勞破壞限定的功率曲線；4 銷(xiāo)軸與套筒膠合限定的極限功率曲線；5 良好潤(rùn)滑情況下額定功率曲線；設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際使用的功率曲線；6 潤(rùn)滑不好

11、或工況惡劣的極限功率曲線。較良好的潤(rùn)滑下低得多。2）a 系列套筒滾子鏈的實(shí)用功率曲線圖，圖 9-13（先看圖再講）gb1243-83 國(guó)產(chǎn)十種套筒滾子鏈實(shí)用功率曲線圖，而避免上述 6 項(xiàng)失效，而經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定 數(shù)據(jù)繪制而成。9.6鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：p，載荷性質(zhì)，工作條件，n ，n求 z 、zp，列數(shù)，a，潤(rùn)滑方式等。鏈傳動(dòng)的主要參數(shù)選擇及步驟1、鏈的節(jié)距和排數(shù)1）計(jì)算功率 pca=k .p(kw) (7-19) k 工況系數(shù)，表 9-92）要求單排鏈傳遞功率pp cak k kz lp（7-18）k 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 表 9-10當(dāng)工作點(diǎn)在圖 9-13 曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，查表 9-10，kz，先假

12、設(shè)！ 左側(cè)時(shí)表示為鏈板疲勞（主要外板）當(dāng)工作點(diǎn)在圖 9-13 曲線頂點(diǎn)右側(cè)時(shí)，查表 9-10，k右側(cè)時(shí)表示套筒與滾子沖擊疲勞k 多排鏈系數(shù)，表 9-11（當(dāng)排數(shù)為 2 時(shí) k =1.7，而非 2） k 鏈長(zhǎng)系數(shù)：曲線 1鏈箱疲勞，主要是考慮載荷集中曲線 2滾子套筒沖擊疲勞3）選型：由 p 、np 圖 9-13（160 頁(yè)）定鏈型號(hào) a4）討論：當(dāng) p，結(jié)構(gòu)尺寸，如 n 一定，承載力，但運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)性，動(dòng)載、噪音 也嚴(yán)重。結(jié)論；因此，在滿(mǎn)足一定功率條件下，p 越小越好，高速鏈尤其如此。如再考慮經(jīng)濟(jì)性 時(shí)：當(dāng)功率大（cp），v 高時(shí)，選節(jié)距（p）小，用多排鏈當(dāng) a 小，i 大時(shí) 當(dāng) a 大，i 小時(shí)

13、選節(jié)距（p）小，用多排鏈 選節(jié)距（p）大，用單列鏈2、鏈輪齒數(shù) z 、z 及 iz 不能過(guò)少，z 應(yīng)為奇數(shù)！當(dāng) z 少外殼尺寸小，重量輕但 z 過(guò)少1）傳動(dòng)不均性和動(dòng)負(fù)荷增大；2）p 增大后， j 角增大，功率損失增加，鏈繞進(jìn)，出輪磨損加??；t221663）當(dāng) p 一定時(shí)，z 少，d 小，但 f （=2t/d）加速輪與鏈的破壞z 不能過(guò)大！z 過(guò)多外殼尺寸大、重量加大。且 z 多，承載力降低，且 z 過(guò)多容易脫鏈 （z2 更大） （p ?。┙Y(jié)論：齒數(shù)過(guò)多，過(guò)少均不好，必須限制齒數(shù)，兩面限制：9.7 鏈傳動(dòng)的布置、張緊與潤(rùn)滑一、布置（與常相比）1、 鏈傳動(dòng)只能布置在垂直平面內(nèi)，不能布置在水平或傾

14、斜平面內(nèi)2、 兩輪中心線最好水平或水平面夾角小于 45（盡量避免垂直、傳動(dòng)）3、 當(dāng)屬下列情況時(shí)，緊邊在上：（盡量主動(dòng)邊在上） a30p 和 i2 時(shí)， 圖 a 傾斜角較大時(shí)圖 b p ，圖 9-19 a60p 和 i1.5 時(shí)，z25 時(shí)，圖 c其它情況則不限制。二、張緊：（方法不同于帶）其目的不取決于工作能力，而會(huì)由垂度大小決定方法：移動(dòng)輪系，以增大中心距 a，如 a 不能調(diào)時(shí)；也可用張緊輪注意張緊輪 應(yīng)在靠近主動(dòng)輪的從動(dòng)邊上。不帶齒者可用夾布膠木制成。寬度比鏈輪約寬 5mm，且直徑 應(yīng)盡量與小輪直徑相近。三、潤(rùn)滑與防護(hù)1）潤(rùn)滑潤(rùn)滑有利于緩沖、減小摩擦、降低磨損，潤(rùn)滑良好否對(duì)承載能力與壽命大有影響。潤(rùn) 滑方式按圖 9-14 選取，注意鏈速越高，潤(rùn)滑方式要求也越高。人工定期；滴油潤(rùn)滑；油浴或飛濺潤(rùn)滑；壓力噴油潤(rùn)滑 潤(rùn)滑油牌號(hào)按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選（普通機(jī)械油），精度約為 2040st如套筒采用噴涂塑料或粉末冶金的含油套筒，因有自潤(rùn)滑作用，允許不另加潤(rùn)滑油。 2）防護(hù)封閉護(hù)罩目的、安全、環(huán)境清潔、防塵、減小噪音和潤(rùn)滑需要等