機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 鏈傳動(dòng)

1、第八章第八章 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)是一種具有中間撓性件（鏈條）的嚙合傳動(dòng)，兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的一些特點(diǎn)，同時(shí)具有剛、柔特點(diǎn)，是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)械傳動(dòng)形式。第一節(jié)第一節(jié) 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用和類型鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用和類型一、鏈傳動(dòng)的組成一、鏈傳動(dòng)的組成鏈傳動(dòng)的組成鏈傳動(dòng)的組成主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、繞在兩鏈輪上的閉合鏈條主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、繞在兩鏈輪上的閉合鏈條兩鏈輪應(yīng)位于同一平面內(nèi)，且軸線必須平行。兩鏈輪應(yīng)位于同一平面內(nèi)，且軸線必須平行。工作原理工作原理靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力二、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)二、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1

2、）鏈傳動(dòng)沒有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；效率較高；（2）結(jié)構(gòu)緊湊，需要的張緊力小，作用在軸上的壓力較小，可減少軸承的摩擦損失；（3）結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低；（4）對(duì)工作條件要求較低，能在高溫、多塵、油污等惡劣的環(huán)境中工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)制造和安裝精度較低，中心距較大時(shí)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：鏈傳動(dòng)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，只能用于平行軸之間的同向傳動(dòng)，不宜用于載荷變化大或急速反轉(zhuǎn)的場合。由于鏈節(jié)是剛性的，傳動(dòng)中有一定的動(dòng)載荷和沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，工作有噪聲，適用于低速傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的應(yīng)用：鏈傳動(dòng)主要用于兩軸相距較遠(yuǎn)、工作條件惡劣、不宜采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的場合，要求平均傳

3、動(dòng)比準(zhǔn)確但不要求瞬時(shí)傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場合。廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、礦山、冶金、運(yùn)輸機(jī)械中。在船舶機(jī)械中，用于主動(dòng)凸輪軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及噴油和排氣閥定時(shí)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。鏈傳動(dòng)一般適用范圍：傳遞功率小于100KW，中心距小于57m，傳動(dòng)比小于8，鏈速小于15m/s。鏈傳動(dòng)傳動(dòng)效率為0.950.98.三、鏈傳動(dòng)的類型三、鏈傳動(dòng)的類型按用途不同兩條可分為鏈傳動(dòng)、起重鏈和曳引鏈。傳動(dòng)鏈傳動(dòng)鏈主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。起重鏈起重鏈一般用于提起重物，如船舶機(jī)械中的錨鏈。曳引鏈曳引鏈主要用于傳遞機(jī)械，如電梯。傳動(dòng)鏈傳動(dòng)鏈起重鏈起重鏈曳引鏈曳引鏈傳動(dòng)鏈又有齒形鏈齒形鏈和滾子鏈兩種。齒形鏈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，又稱無聲鏈，適用于高速、運(yùn)

4、動(dòng)精度高的傳動(dòng)中，但制造成本高，重量大。在傳動(dòng)鏈中，常用的是滾子鏈，滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，它的結(jié)構(gòu)簡單，磨損較輕，應(yīng)用廣泛。第二節(jié)第二節(jié) 滾子鏈和鏈輪滾子鏈和鏈輪一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)滾子鏈?zhǔn)且环N標(biāo)準(zhǔn)件。由內(nèi)鏈滾子鏈?zhǔn)且环N標(biāo)準(zhǔn)件。由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。滾子組成。內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板 外鏈板外鏈板 套筒套筒 銷軸銷軸 滾子滾子配合狀況配合狀況: 內(nèi)鏈板、套筒之間內(nèi)鏈板、套筒之間過盈配合過盈配合 外鏈板、銷軸之間外鏈板、銷軸之間過盈配合過盈配合 套筒與銷軸之間套筒與銷軸之間間隙配合間隙配合( (構(gòu)成鉸鏈，便于內(nèi)外鏈板能作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成鉸鏈，便于內(nèi)外鏈板能作相對(duì)轉(zhuǎn)

5、動(dòng)) ) 套筒與滾子之間為套筒與滾子之間為間隙配合間隙配合( (滾子沿輪齒滾動(dòng)減少輪齒磨損滾子沿輪齒滾動(dòng)減少輪齒磨損) ) 鏈板形狀的特點(diǎn)鏈板形狀的特點(diǎn)8 8字形，減輕重量，等強(qiáng)度字形，減輕重量，等強(qiáng)度為了減少質(zhì)量，從而減少傳動(dòng)過程中的慣性矩，并使各橫截面上的抗拉強(qiáng)度接近相等，內(nèi)鏈板和外鏈板一般做成“”形。傳動(dòng)時(shí)，通過套筒繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，可使內(nèi)、外鏈板之間作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)滾子在鏈輪的齒間滾動(dòng)，可減輕鏈輪輪齒的磨損。滾子鏈有單排鏈、雙排鏈和多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)大致成正比；傳動(dòng)功率較大時(shí)，使用多排鏈。由于精度原因，鏈排數(shù)不宜過多，實(shí)際應(yīng)用中排數(shù)一般不超過4。鏈傳動(dòng)在使用時(shí)封閉為環(huán)形，當(dāng)鏈

6、接為偶數(shù)時(shí)，正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，可用開口銷和彈簧卡固定銷軸。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)，則需采用過渡鏈接。過渡鏈接的鏈板會(huì)產(chǎn)生附加的彎矩，一般應(yīng)避免使用，最好使用偶數(shù)鏈節(jié)。滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)。我國目前采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 12434-1997，包括A、B兩個(gè)系列，A系列用于重載、較高速和重要的傳動(dòng)，B系列用于一般傳動(dòng)。常用的是A系列。二、滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)二、滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈分為A、B兩大系列。A系列是符合美國鏈條標(biāo)準(zhǔn)的尺寸規(guī)格：B系列是符合歐洲（以英國為主）鏈條標(biāo)準(zhǔn)的尺寸規(guī)格，相互之間除節(jié)距相同外，其他方面有本系列自身的特點(diǎn)。滾子鏈的基本參數(shù)包括節(jié)距p，滾子外徑dr和排距pt。鏈節(jié)距p是

7、指鏈條上相鄰兩銷軸中心的距離，國際上鏈節(jié)距均采用英制單位，我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鏈節(jié)距采用米制單位。對(duì)應(yīng)不同的鏈號(hào)，鏈節(jié)距p的計(jì)算公式為p=鏈號(hào)數(shù)25.4/16（mm）pPt為排距滾子鏈的規(guī)格用鏈號(hào)來表示，不同的鏈節(jié)距有不同的鏈號(hào)。滾子鏈的標(biāo)記方法為鏈號(hào)-排數(shù)鏈節(jié)數(shù) 國家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)例如：A系列滾子鏈，節(jié)距為19.705mm，鏈節(jié)數(shù)為100，其標(biāo)記方法為12A-2100 GB/T1234-1997鏈節(jié)距越大，承載能力越高，但運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)性、動(dòng)載荷和噪聲越嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足承載能力的前提下，應(yīng)盡量選取小節(jié)距的單排鏈，重載時(shí)，可選擇小節(jié)距的多排鏈。三、鏈輪的結(jié)構(gòu)三、鏈輪的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)化的滾子鏈，其

8、鏈輪的齒形也是標(biāo)準(zhǔn)化的。對(duì)于鏈輪設(shè)計(jì)主要是確定結(jié)構(gòu)尺寸、材料等。端面齒形端面齒形 ：三圓弧一直線：三圓弧一直線 r180180 Z Z r2bdcr3r1aap1.鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸鏈輪的主要參數(shù)為齒數(shù)z、節(jié)距p（與鏈節(jié)距相同）和分度圓直徑d。分度圓是指鏈輪上銷軸中心所處的被鏈條節(jié)距等分的圓。鏈輪主要尺寸計(jì)算公式為：分度圓直徑r180180 Z Z r2bdcr3Pr1aap 鏈輪主要尺寸計(jì)算公式為：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 2.鏈輪的齒形鏈輪齒形的要求是應(yīng)能平穩(wěn)而自由地進(jìn)入和退出嚙合，受力良好，不易脫鏈，便于加工制造。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-1997規(guī)定滾子鏈鏈輪端面齒形有兩種形式：二

9、圓弧齒形（左）和三圓弧一直線齒形（右，常用）。r180180 Z Z r2bdcr3r1aap鏈輪的齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具以范成法（展成法）加工，在其工作圖上一般不繪制端面齒形，只需注明按GB/T1243-1997齒形制造和檢驗(yàn)即可。但為了車削毛坯，需將軸向齒形畫出，其具體尺寸可以查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。3.鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的直徑小時(shí)通常制成實(shí)心式，直徑較大時(shí)制成孔板式，直徑很大時(shí)（200mm）制成組合式，可將齒圈焊接到輪轂上，或采用螺栓連接。實(shí)心式腹板式孔板式輪輻式齒圈式（組合式）4.鏈輪材料鏈輪輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，齒面需要進(jìn)行硬化處理。常用材料為中碳鋼（35、45鋼），不重要場合則用Q235A、

10、Q275A鋼，高速重載時(shí)采用合金鋼，低速時(shí)大鏈輪可采用鑄鐵。由于小鏈輪的嚙合次數(shù)多，小鏈輪的材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪，并應(yīng)進(jìn)行熱處理。補(bǔ)充概念：發(fā)黑是金屬熱處理的一種常用手段，原理是使金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，以隔絕空氣，達(dá)到防銹目的。外觀要求不高時(shí)可以采用發(fā)黑處理，鋼制件的表面發(fā)黑處理，也有被稱之為發(fā)藍(lán)的。（如碳素工具鋼）第三節(jié)第三節(jié) 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性一、平均速度和平均傳動(dòng)比一、平均速度和平均傳動(dòng)比 鏈傳動(dòng)為嚙合傳動(dòng)，但為非共軛齒形， 不能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，只能保持平均傳動(dòng)比不變。整條鏈：撓性體整條鏈：撓性體單個(gè)鏈節(jié)：剛性體單個(gè)鏈節(jié)：剛性體鏈傳動(dòng)工作時(shí)，鏈條以折線形狀繞在鏈輪上，相當(dāng)

11、于鏈繞在邊長為鏈節(jié)距p、邊數(shù)為鏈輪齒數(shù)z的多邊形輪上。鏈輪轉(zhuǎn)過一周，隨之轉(zhuǎn)過的鏈長為zp。設(shè)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速分別為n1、n2（r/min），則鏈的平均速度平均速度為 （節(jié)距p的單位是mm）smpnzpnzv/1000601000602211實(shí)際上，由于多邊形產(chǎn)生的影響，即使主動(dòng)輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比也是不斷地做周期性變化的。 鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比：鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比：常數(shù)122112zznni鏈傳動(dòng)的鏈速和傳動(dòng)比在每一瞬間都是變化的，而且是按每一鏈節(jié)的嚙合過程作周期性變化。假設(shè)鏈條的上邊始終處于水平位置，鉸鏈A已進(jìn)入嚙合。主動(dòng)輪以角速度1回轉(zhuǎn)，其圓周速度為v1=d1 1/2，將其分

12、解為沿鏈條前進(jìn)方向的分速度v和垂直該方向的分速度v，則v和v的值分別為二、瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比二、瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比 第四節(jié)第四節(jié) 鏈傳動(dòng)的布置、張緊、潤滑和主要失效形式鏈傳動(dòng)的布置、張緊、潤滑和主要失效形式一、鏈傳動(dòng)的布置一、鏈傳動(dòng)的布置鏈傳動(dòng)的布置是否合理，對(duì)傳動(dòng)的工作能力及使用壽命都有較大影響。通常，鏈傳動(dòng)的兩軸線應(yīng)平行布置，兩鏈輪應(yīng)位于同一平面內(nèi)，否則易引起脫鏈和不正常磨損。鏈條應(yīng)使主動(dòng)邊（緊邊）在上，從動(dòng)變（松邊）在下，以避免松邊垂度過大時(shí)鏈與齒輪相干涉或緊、松邊相碰。一般宜采用水平或接近水平的布置。如果兩鏈輪中心的連線不能布置在水平面上，應(yīng)使其與水平面的夾角45。應(yīng)盡量避免中心線

13、垂直布置，以防止下齒輪嚙合不良，降低傳動(dòng)效率。如需要鏈輪垂直布置，可將上下兩輪偏執(zhí)，使其不在同一鉛垂面內(nèi)，或采用張緊輪。二、鏈傳動(dòng)的張緊二、鏈傳動(dòng)的張緊鏈傳動(dòng)需要適當(dāng)張緊，以免垂度過大而引起嚙合不良。一般情況下鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)成中心距可調(diào)整的形式，通過調(diào)整中心距來張緊鏈輪。也可采用張緊輪張緊，張緊輪應(yīng)設(shè)計(jì)在松邊，且靠近帶輪處。三、鏈傳動(dòng)的潤滑三、鏈傳動(dòng)的潤滑鏈傳動(dòng)的潤滑是影響傳動(dòng)工作能力和壽命的重要因素之一，潤滑良好可減少鉸鏈磨損。潤滑方式可根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距的大小選擇。潤滑油應(yīng)加于松邊，以便潤滑油滲入各運(yùn)動(dòng)接觸面。潤滑油一般采用L-AN32、L-AN46、L-AN68油。四、鏈傳動(dòng)的失效形式四、鏈傳動(dòng)的失效形式鏈條強(qiáng)度不如鏈輪高，所以一般鏈傳動(dòng)的失效主要是鏈條的失效。常見的失效形式如下：1.鏈板疲勞破壞由于鏈條松邊和緊邊拉力不等，在其反復(fù)作用下經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板發(fā)生疲勞裂縫。在正常潤滑條件下，一般鏈板首先發(fā)生疲勞鍛煉，其疲勞強(qiáng)度成為限定鏈傳動(dòng)載荷能力的主要因素。2.滾子和套筒的沖擊破壞鏈傳動(dòng)在反復(fù)啟動(dòng)、制動(dòng)或反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生巨大的慣性沖擊，會(huì)使?jié)L子和套筒發(fā)生沖擊疲勞破壞。3.