第九章鏈傳動分解課件

機(jī)械設(shè)計DesignofMachinery機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計研究室8/8/20231機(jī)械設(shè)計機(jī)電工程學(xué)院7/31/20231第三篇機(jī)械傳動9.1鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用9.2傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9.3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料9.4鏈傳動的工作情況分析9.5鏈傳動的設(shè)計計算9.6鏈傳動的布置、張緊、潤滑與防護(hù)第九章鏈傳動8/8/20232第三篇機(jī)械傳動9.1鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用第九章一、組成鏈傳動是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動?！?.1鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用

8/8/20233一、組成鏈傳動是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動?！?.1鏈二、優(yōu)、缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)與帶傳動相比：1）2）η高3）結(jié)構(gòu)緊湊（∵帶傳動要求α1＞120°—a↑）4）壓軸力?。▏Ш蟼鲃印獜埦o力?。?。5）可在高溫、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。無彈性滑動8/8/20234二、優(yōu)、缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)與帶傳動相比：1）2）η高3）結(jié)構(gòu)緊與齒輪傳動相比：1）適于遠(yuǎn)距離傳動。2）成本低（制造、安裝精度↓）。2、缺點(diǎn)1）只能用于平行軸間的傳動，且同向轉(zhuǎn)動。2），振動、平穩(wěn)性差、噪音大。3）成本比帶傳動高。8/8/20235與齒輪傳動相比：1）適于遠(yuǎn)距離傳動。2）成本低（制造、安裝精三、應(yīng)用Pmax→5000kW，vmax→40m/s，imax→15，amax→8m一般：P＜100kW，v＜15m/s，i＜81、不宜用于載荷變化大和急促反向的傳動。2、用于a較大，要求i平均不變，而不宜采用齒輪或帶傳動場合。∴廣泛應(yīng)用在自行車、摩托車挖掘機(jī)（惡劣工作條件）其它低速重載場合8/8/20236三、應(yīng)用Pmax→5000kW，vmax→40m/s，ima8/8/202377/31/20237四、鏈的種類傳動鏈——一般機(jī)械傳動，v≤20m/s傳動鏈起重鏈——提升重物，v≤0.25m/s起重鏈曳引鏈——移動重物，v=2~4m/s曳引鏈8/8/20238四、鏈的種類傳動鏈——一般機(jī)械傳動，v≤20m/s傳動鏈起傳動鏈按結(jié)構(gòu)不同，分為：滾子鏈（套筒滾子鏈）、齒形鏈§9-2傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8/8/20239傳動鏈按結(jié)構(gòu)不同，分為：滾子鏈（套筒滾子鏈）、齒形鏈§9-2（一）滾子鏈結(jié)構(gòu)：自由滾動，減小摩擦，磨損內(nèi)、外鏈板呈“8”字形：?

等強(qiáng)度，↓慣性力內(nèi)鏈節(jié)外鏈節(jié)形成鉸鏈8/8/202310（一）滾子鏈結(jié)構(gòu)：自由滾動，減小摩擦，磨損內(nèi)、外鏈板呈“88/8/2023117/31/202311接頭形式：連接鏈節(jié)：過渡鏈節(jié)：產(chǎn)生附加彎矩,承載↓,FQ=0.8FQ∴避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。偶數(shù)節(jié)：奇數(shù)節(jié)：彈簧卡片↓沖擊和振動開口銷、8/8/202312接頭形式：連接鏈節(jié)：過渡鏈節(jié)：偶數(shù)節(jié)：奇數(shù)節(jié)：彈簧卡片↓沖主要參數(shù)：1）鏈節(jié)距p——基本參數(shù)p↑——尺寸↑p=鏈號×25.4/16（mm）2）鏈節(jié)數(shù)Lp整數(shù)，一般為偶數(shù)。3）排數(shù)zp單排鏈排數(shù)↑—承載↑但：排數(shù)↑↑—承載不均，∴zp≯3-4多排鏈8/8/202313主要參數(shù)：1）鏈節(jié)距p——基本參數(shù)p↑——尺寸↑p=鏈8/8/2023147/31/202314標(biāo)準(zhǔn)化滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化：P167表9-1GB1243.1—83×鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號例：08A—1×87GB2431—83？A系列、節(jié)距p=12.7mm，單排，87節(jié)分為A、B兩個系列，常用的是A系列.8/8/202315標(biāo)準(zhǔn)化滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化：P167表9-1GB1243.(二）齒形鏈帶外導(dǎo)板帶內(nèi)導(dǎo)板齒形鏈?zhǔn)怯稍S多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板的側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鏈板的成形孔內(nèi)裝入棱柱，兩棱柱相互滾動，可減小摩擦和磨損。p直邊直邊O60?8/8/202316(二）齒形鏈帶外導(dǎo)板帶內(nèi)導(dǎo)板齒形鏈?zhǔn)怯稍S多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。應(yīng)用場合：多應(yīng)用于高速（鏈速可達(dá)40m/s）、大傳動比和小中心距等工作條件較為嚴(yán)酷的場合。優(yōu)點(diǎn)：承受沖擊能力比滾子鏈好，噪音低，平穩(wěn)——“無聲鏈”圓銷式軸瓦式滾柱式鉸鏈形式：8/8/202317缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。應(yīng)用場合：多應(yīng)用于高速（鏈§9-3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料組成輪齒輪緣輪轂輪輻設(shè)計內(nèi)容：確定其結(jié)構(gòu)和尺寸，選擇材料和熱處理方法。8/8/202318§9-3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料組成輪齒輪緣輪轂輪(一)鏈輪齒形

滾子鏈鏈輪的齒形齒面圓弧半徑：re

齒溝圓弧半徑：ri

齒溝角：ααmin、αmax各種鏈輪的實(shí)際斷面齒形介于最大最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計具有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入或推出嚙合，并便于加工。國標(biāo)規(guī)定最大值和最小值：reriα屬非共軛嚙合，鏈輪齒形設(shè)計比較靈活。8/8/202319(一)鏈輪齒形滾子鏈鏈輪的齒形齒面圓弧半徑：re齒溝潘存云教授研制d180?Z滾子鏈鏈輪端面齒形（一）鏈輪齒形這種三圓弧一直線齒形基本上符合標(biāo)準(zhǔn)齒槽形狀范圍，且具有較好的嚙合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aa端面齒形：三圓弧一直線8/8/202320潘存云教授研制d180?Z滾子鏈鏈輪端面齒形（一）鏈輪齒bg(h)r5gbB2B3ptptr5軸面齒形：圓弧+直線便于進(jìn)入或退出嚙合單排鏈輪軸面齒形多排鏈輪軸面齒形零件工作圖：只繪制軸面齒形，不用繪制端面齒形。直線指采用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工r48/8/202321bg(h)r5gbB2B3ptptr5軸面齒形：圓弧+直線滾子鏈鏈輪的參數(shù)鏈輪的節(jié)距：p----弦長分度圓直徑：d1ddf=d-d1

齒頂圓直徑：da齒根圓直徑：鏈輪主要尺寸計算公式：§9-3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料reriαdf360?Zp(二）鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸基本參數(shù)：配用鏈條的節(jié)距p，套筒的最大外徑d1，排距pt和齒數(shù)z。8/8/202322滾子鏈鏈輪的參數(shù)鏈輪的節(jié)距：p----弦長分度圓直徑：表9-3鏈輪主要尺寸計算公式一覽名稱代號計算公式備注分度圓直徑dd=p/sin(180/Z)齒頂圓直徑da

damax=d+1.25p-d1

damin=d+(1-1.6/z)p-d1

da=p[0.54+ctg(180/z)]若為三圓弧一直線齒形，則有：分度圓弦齒高h(yuǎn)a

hamax=(0.625-0.8/z)p-0.5d1

hamin=0.5(p-d1)z

若為三圓弧一直線齒形，則有：ha=0.27p齒根圓直徑df

df=d-d1齒側(cè)凸緣圓直徑或排間槽dz

≤pctg(180/z)-1.04h2-0.76mmdgh2-內(nèi)鏈板高度ha是為簡化放大齒形的繪制而引入的輔助尺寸hamin相應(yīng)damin

hamax相應(yīng)damax

可在damax、damin范圍內(nèi)任意選取，但選用damax時，應(yīng)考慮才用展成法加工有發(fā)生頂切的可能性。注：da、dg取整數(shù)，其它尺寸精確到0.01mm8/8/202323表9-3鏈輪主要尺寸計算公式一覽名稱表9-4鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算公式倒角寬baba=(0.1~0.15)p倒角半徑rxrx

≥p名稱代號計算公式備注齒寬雙排、三排bn0.91b10.93b1

單排0.93b10.95b1

四排以上0.88b10.93b1

鏈輪齒總寬bfnbfn

=(n-1)pt+bf1

倒角深hh=0.5p齒側(cè)凸緣（或排間距）圓角半徑rara

≈0.04pp≤12.7mmp≥12.7mmP>12.7mm時，經(jīng)制造廠同意，也可以使用p≤12.7mm時的齒寬。b1為內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬。僅適用于B型n----排數(shù)bf1bf2bf3ptptr58/8/202324表9-4鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算公式倒角寬鏈輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----小直徑(三）鏈輪的結(jié)構(gòu)8/8/202325鏈輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----小直徑(三）鏈輪的結(jié)構(gòu)7/31/20孔板式----中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----小直徑潘存云教授研制8/8/202326孔板式----中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----小直徑潘存云教組合式----大直徑，齒圈可更換。孔板式----中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----小直徑潘存云教授研制8/8/202327組合式----大直徑，齒圈可更換?？装迨?---中等直徑鏈輪(四）鏈輪的材料鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。材料熱處理熱處理后硬度應(yīng)用范圍15、2050~60HRCZ<25，有沖擊載荷的主從動輪35正火160~200HBS在正常工作條件下，齒數(shù)Z>25的鏈輪40、50、ZG310-570淬火、回火40~50HRC無劇烈振動及沖擊的鏈輪15Cr、20Cr50~60HRC滲碳、淬火、回火有動載荷及傳遞角大功率的重要鏈輪Z<25Q235、Q23735SiMn、焊接后退火140HBS中等速度、傳遞較大功率的鏈輪35SiMn、40Cr35CrMo淬火、回火40~50HRC使用優(yōu)質(zhì)鏈條、重要的鏈輪灰鑄鐵(HT150以上)淬火、回火260~280HBSZ>50的從動鏈輪滲碳、淬火、回火功率小于6KW、速度較高、要求傳動平穩(wěn)和噪聲小的臉輪夾布膠木材料與熱處理：碳素鋼、鑄鐵、重要鏈輪可用合金鋼。齒面需經(jīng)熱處理以提高接觸強(qiáng)度和耐磨性。8/8/202328(四）鏈輪的材料鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨§9.4鏈傳動的工作情況分析(一）鏈傳動的運(yùn)動特性（二）鏈傳動的動載荷（三）鏈傳動的受力分析8/8/202329§9.4鏈傳動的工作情況分析(一）鏈傳動的運(yùn)動特性7/§9.4鏈傳動的工作情況分析整條鏈：撓性體單個鏈節(jié)：剛性體鏈條繞上鏈輪時，鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合，形成正多邊形一部分。鏈條與鏈輪分度圓在運(yùn)動中交替呈現(xiàn)相割和相切。∵鏈輪轉(zhuǎn)一周，鏈條轉(zhuǎn)過長度為zp∴平均鏈速：平均傳動比：（一）鏈傳動的運(yùn)動特性——多邊形效應(yīng)8/8/202330§9.4鏈傳動的工作情況分析整條鏈：撓性體單個鏈節(jié)：剛性體實(shí)際上：ω1=const時，ω2、v是變化的。假設(shè)：緊邊在傳動時總是處于水平位置?！椒炙俣?即鏈速,使鏈條前進(jìn),傳遞功率?！怪狈炙俣?使鏈條上下移動,消耗功率。主動輪：在某一時刻，銷軸的圓周速度為。8/8/202331實(shí)際上：ω1=const時，ω2、v是變化的。假設(shè)：緊邊在傳由：可見時，——鏈節(jié)距對應(yīng)的中心角，兩個特殊位置：時：時：8/8/202332由：可見時，——鏈節(jié)距對應(yīng)的中心角，兩個特殊位置：時：時：如圖：、均作周期性變化每轉(zhuǎn)一個鏈節(jié)為周期——“忽快忽慢”——“忽上忽下”不平穩(wěn)、有規(guī)律振動?！\(yùn)動不均勻性↑8/8/202333如圖：、均作周期性變化每轉(zhuǎn)一個鏈節(jié)為周期——“忽快忽慢”—從動輪：∵v、γ變化∴ω2變化由后果：1、i瞬時變化；2、鏈速不均勻。緊邊長度為鏈節(jié)距的整數(shù)倍i瞬時=1z1=z2使i瞬時=const的條件：這種在鏈傳動中，由于鏈呈多邊形運(yùn)動，鏈條瞬時速度和傳動比發(fā)生周期性波動，鏈條上下振動造成傳動不平穩(wěn)現(xiàn)象，是鏈傳動固有特性，是無法消除的，稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。8/8/202334從動輪：∵v、γ變化∴ω2變化由后果：1、i瞬時變(二)鏈傳動的動載荷主要原因有四點(diǎn)：1、由于v、ω2周期性變化附加動載荷鏈的加速度：時：p↑z1↓a↑動載荷↑可見：n1↑—ω1↑8/8/202335(二)鏈傳動的動載荷主要原因有四點(diǎn)：1、由于v、ω2周期2、鏈條的垂直分速度周期性變化（大小、方向）鏈條橫向振動。3、鏈條進(jìn)入鏈輪瞬間，產(chǎn)生沖擊附加動載荷。可見：q↑p↑n↑—↑Ek為↓Ek→↓p，n＜nlim。4、由于鏈張緊不好、鏈條松弛——在起動、制動、載荷變化等情況下——慣性沖擊常數(shù)沖擊動能：∴

鏈傳動的運(yùn)動不均勻性和動載荷是鏈傳動的固有特性。8/8/2023362、鏈條的垂直分速度周期性變化（大小、方向）鏈條橫向振動。3ω

vn↑、p↑,則→相對沖擊動載荷↑d當(dāng)鏈節(jié)嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運(yùn)動的鏈節(jié)鉸鏈和以角速度ω作圓周運(yùn)動的鏈輪輪齒，將以一定的相對速度突然相互嚙合，從而使鏈條和鏈輪受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加動載荷。dω

8/8/202337ωvn↑、p↑,則→相對沖擊動載荷↑d當(dāng)鏈節(jié)嚙降低動載荷的措施：(1)n1<nlim;(2)鏈傳動盡量放在低速級；(3)選用小p，多z的鏈傳動。思考：鏈傳動為什么布置在低速級?帶傳動應(yīng)布置在多級傳動的高速級還是低速級？為什么？**鏈的節(jié)距越大，多邊形效應(yīng)越嚴(yán)重**鏈輪轉(zhuǎn)速越高，多邊形效應(yīng)越嚴(yán)重8/8/202338降低動載荷的措施：思考：鏈傳動為什么布置在低速級?帶傳動應(yīng)布(三）鏈傳動受力分析一、緊邊拉力1、工作拉力FeP——kWv——m/s2、離心力Fcq——kg/m3、懸垂拉力Ff——布置方式、垂度大小懸垂拉力:F’f=Kfqa×10-2Na--為中心距，Kf--為垂度系數(shù)其值與鏈輪中心線與水平夾角有關(guān),見下頁F”f=(Ky+sinα)qa×10-2NFf=[F’fF”f]

max8/8/202339(三）鏈傳動受力分析一、緊邊拉力1、工作拉力FeP——kW二、松邊拉力注意：1）鏈傳動緊邊布置與帶傳動相反。2）張緊力：帶傳動張緊力決定傳動工作能力；鏈傳動張緊力不決定工作能力，防止脫鏈、跳齒3）因張緊力小，壓軸力比帶傳動小?？刂扑蛇叴苟榷?/8/202340二、松邊拉力注意：1）鏈傳動緊邊布置與帶傳動相反。2）張緊力§9.5滾子鏈傳動的設(shè)計計算（一）失效形式1、鏈條元件的疲勞破壞（∵交變應(yīng)力下工作）2、鏈條鉸鏈磨損→p↑—脫鏈3、膠合：銷軸與套筒（高速或潤滑不良）4、沖擊破壞：起動、制動、反轉(zhuǎn)6、鏈輪輪齒磨損5、靜力拉斷：下，過載拉斷8/8/202341§9.5滾子鏈傳動的設(shè)計計算（一）失效形式1、鏈條元件的1.極限功率曲線針對各種失效形式——極限功率曲線（帳篷曲線）實(shí)際使用區(qū)域4321極限功率曲線n1P對應(yīng)每種失效形式，可得出一個極限功率表達(dá)式。常用線圖表示。曲線1--正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率；曲線2--鏈板疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；曲線3--滾子、套筒的沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；曲線4--鉸鏈膠合限定的極限功率；其極限功率急劇下降；密封潤滑不良(二)鏈傳動的額定功率2、額定功率P0為避免上述失效形式——特定條件下，試驗曲線各種失效形式都與鏈速有關(guān)為保證鏈傳動工作的可靠性，采用額定功率來限制鏈傳動的實(shí)際工作能力。8/8/2023421.極限功率曲線針對各種失效形式實(shí)際使用區(qū)域4321極限功率潘存云教授研制10152040608010015020040060080010001500200040006000小鏈輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率p0(kw)48A單排A系列滾子鏈的功率曲線鏈號節(jié)距08A12.710A15.87512A19.0516A25.420A31.7524A38.128A44.4532A50.840A63.548A76.240A32A28A24A20A16A12A10A08A8/8/202343潘存云教授研制10152040608010015020040特定條件：z1=25、Lp=120、Lh=1500h,單排,水平,實(shí)際使用：修正考慮：1）工作情況；2）主動鏈輪齒數(shù)；3）鏈傳動排數(shù)。8/8/202344特定條件：z1=25、Lp=120、Lh=1500h,單排,(三）鏈傳動的參數(shù)選擇1、傳動比ia一定時，i↑—α↓—同時嚙合齒數(shù)少—磨損↑—跳齒∴，通常：α1≥120°，i=2~3.52、鏈輪齒數(shù)1）不宜過少z↓—↑運(yùn)動不均勻性、↑動載荷—↑垂直分速度，↑功率消耗z↓，同時嚙合齒數(shù)↓，磨損↑z↓，鏈節(jié)間相對轉(zhuǎn)角↑，↑功率消耗∴限制zmin8/8/202345(三）鏈傳動的參數(shù)選擇1、傳動比ia一定時，i↑—α↓—2）不宜過多z1↑→z2↑↑─→d+Δd↑→跳齒、脫鏈↑→壽命↓磨損由于：磨損后：p→p+Δp即：當(dāng)Δp相同時：z↑—Δd↑—鏈節(jié)外移(爬齒)↑—脫鏈可能性↑∴zmax=120問：自行車鏈傳動，磨損后脫鏈從哪輪開始？前輪：z多3）均勻磨損Lp為偶數(shù)→鏈輪齒數(shù)應(yīng)采用與Lp互質(zhì)的奇數(shù)。

8/8/2023462）不宜過多z1↑→z2↑↑─→d+Δd↑→跳齒、脫鏈↑→壽3、鏈速、鏈輪極限轉(zhuǎn)速v↑—動載荷↑∴v＜12m/snlim—右側(cè)豎線（圖9-11）。4、鏈節(jié)距p和排數(shù)p↑鏈傳動尺寸↑—承載能力↑運(yùn)動不均勻性↑、動載↑、振動噪音↑∴盡量采用小節(jié)距鏈條。速度高、功率大或a小、i大：小節(jié)距、多排鏈；v小、a大、i小：大節(jié)距、單排鏈；一般8/8/2023473、鏈速、鏈輪極限轉(zhuǎn)速v↑—動載荷↑∴v＜125、中心距和鏈長v一定：a↓—Lp↓—屈伸次數(shù)↑—磨損↑d一定：a↓—α1↓—同時嚙合齒數(shù)↓—磨損↑a↑↑—松邊上下顫動，傳動不平穩(wěn)?！郺=（30~50）pamax=80pa↓8/8/2023485、中心距和鏈長v一定：a↓—Lp↓—屈伸次數(shù)↑—磨損1.已知條件及設(shè)計內(nèi)容：已知條件設(shè)計內(nèi)容傳遞的額定功率P主動輪轉(zhuǎn)速n1從動輪轉(zhuǎn)速n2或傳動比i傳動位置要求

工況條件、原動機(jī)類型等鏈條的型號、鏈節(jié)數(shù)和排數(shù)傳動中心距a鏈輪齒數(shù)、材料和結(jié)構(gòu)壓軸力、潤滑方式和張緊裝置等（四）滾子鏈傳動的設(shè)計計算8/8/2023491.已知條件及設(shè)計內(nèi)容：已知條件設(shè)計內(nèi)容傳遞的額定功率P鏈2、計算當(dāng)量的單排鏈的計算功率Pca3、確定鏈條型號和節(jié)距據(jù)Pca和n1,由圖9-11。由表9-1確定p2.設(shè)計步驟和方法1、選擇鏈輪齒數(shù)和確定傳動比4、計算鏈節(jié)數(shù)和中心距5、計算鏈速，確定潤滑方式6、計算鏈傳動在軸上的壓軸力FpZ在17~114間由圖9-14選擇-8/8/2023502、計算當(dāng)量的單排鏈的計算功率Pca3、確定鏈條型號和節(jié)距據(jù)kz——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù),(見圖9-13)kp——多排鏈系數(shù),雙排kp=1.75

，三排kp=2.5

；P——傳遞的功率，KW.特定條件：z1=25、Lp=120、Lh=1500h,單排,水平,實(shí)際使用：修正考慮：1）工作情況；2）主動鏈輪齒數(shù)；3）鏈傳動排數(shù)。將鏈傳動所傳遞的功率修正為當(dāng)量的單排鏈的計算功率：式中：kA——工