鏈傳動(dòng)教案與講稿

課程：機(jī)械設(shè)計(jì) 2023—2023學(xué)年上學(xué)期 主講教師：蘇洲教學(xué)目的與要求教 學(xué)

鏈傳動(dòng)把握鏈傳動(dòng)失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算方法教 具 實(shí)物與掛圖講 稿〔教學(xué)要點(diǎn)與板書〕§9—1 概述鏈傳開工作原理與特點(diǎn)1〔至少〕圓弧〔aaabcdbc〕始終線嚙合。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、封閉裝臵、潤(rùn)滑系統(tǒng)和張緊裝臵等。3、特點(diǎn)〔與帶、齒輪傳動(dòng)比較〕m

QP=100KW；

=8mm；⑥本錢低。max4、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、摩反向等狀況下承受〕

〔不適于在沖擊與急促max鏈傳動(dòng)的主要類型按工作特性分：

§9—2 傳動(dòng)鏈的構(gòu)造特點(diǎn)起重鏈——用于提升重物——V≤0.25m/s；牽〔線〕引鏈——運(yùn)輸機(jī)械——V≤2~4m/s；傳動(dòng)鏈——用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力——V≤12~15m/s。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)潔、重量輕、價(jià)廉、適于低速、壽命長(zhǎng)、噪音小、應(yīng)用廣。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)距周密滾子鏈；齒形鏈；成型鏈四種。①套筒滾子鏈〔構(gòu)造與特點(diǎn)〕A〔投影〕——寬×長(zhǎng)投影組成：543；2；1動(dòng)協(xié)作。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。〔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。8-1，P參數(shù)：P—節(jié)距，bC—板厚，d，dP—排距1 1 2當(dāng)?shù)退贂r(shí)也可以不用滾子——稱套筒鏈〔或雙排鏈〕排數(shù)↑→承載力量↑3~4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〔稱彈簧卡〕或大節(jié)距〔稱開口銷〕——受力較好彈性鎖片——端外鏈板與錯(cuò)軸為間隙協(xié)作7-4b〕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〕鏈板相接安全過(guò)渡鏈節(jié)〔7-4c〕——彎板與銷8-128-560°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軸，也可以是其它形式〔滾柱式〕——圖7-6，b——兩個(gè)鏈片、c為連接兩鏈片的一對(duì)棱柱銷軸，鏈節(jié)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩棱柱可相互滾動(dòng)。使鉸鏈磨損削減。鉸鏈形式：圓銷式；軸互式；滾柱式V高的場(chǎng)合，故目前應(yīng)用較少。0.95~0.980.98~0.99

一般潤(rùn)滑良好§9—3 滾子鏈鏈輪的構(gòu)造與材料〔套筒滾子鏈〕要求把握：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〕鏈輪的構(gòu)造型式有哪些；5〕對(duì)鏈輪的材料要求及適用狀況一、鏈輪齒表——比較敏捷，如表8-5介于最小齒槽外形與最大齒槽外形之間可穩(wěn)定、對(duì)齒形要求：①保證鏈節(jié)平穩(wěn)進(jìn)入和退出嚙合；②削減嚙合時(shí)沖擊和接觸應(yīng)力；③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；④要便于加工。2、鏈輪齒形及特點(diǎn)端面齒形〔8-6〕——aaabcd和始終線bc優(yōu)點(diǎn)：接觸應(yīng)力小、沖擊小、磨損少，不易跳齒與脫鏈〔8-7〕〔P，Z〕二、鏈輪的主要參數(shù)17-28-3PZ，分度圓直徑〔公稱直徑〕dP/sin180/Z180齒頂圓直徑Da

P(0.54tg )ZDf8-101〕〔直徑較小時(shí)〕

Dd d—滾子直徑整體式〔輪齒與輪轂局部成一體8-8，直徑較大時(shí)可在膠板上開孔孔板式〔圖8-8b〕——中等尺寸4〕〔8-8c〕3，43——齒圓與輪轂焊接4——齒圓與輪轂螺栓聯(lián)接四、鏈輪的材料要求：1〕強(qiáng)度；2〕耐磨；3〕耐沖擊〔在沖擊載荷時(shí)〕〔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8-7留意：1〕有沖擊載荷時(shí)一般承受低碳鋼和低碳合金鋼→滲碳淬火→回火。無(wú)猛烈沖擊，中等速度較大的鏈輪，一般承受中碳鋼和中碳合金鋼→淬火、回火。齒數(shù)較多〔特大〕Z>50大小功率傳動(dòng)→承受合金鋼P(yáng)<6KW,高速鏈傳動(dòng)→承受夾布膠木，噪音較小，傳動(dòng)平穩(wěn)嚴(yán)峻。§9—4鏈傳動(dòng)的幾何計(jì)算一、鏈的幾何計(jì)算〔可自學(xué)〕1LP〔開口〕帶傳動(dòng)節(jié)線長(zhǎng)度計(jì)算公式中：L 2a

(D

D)(D

D)212ca 0 2 1 2 4a20ZP ZP將D 11

，D 22

代入，即可得鏈節(jié)線長(zhǎng)度計(jì)算公式L

(Z Z1

)P2a(Z

Z P21)2

〔8-1〕2P 2 2 a2Z.Za——中心距，P——鏈節(jié)距1 2以鏈節(jié)數(shù)表示〔常用：——式〔7-〕P1L (Z1

Z) 2a Z 2 ( 2

P1)2

〔7-2〕P 2 P 2 aa〔——由式〔7-2〕aaP

[(L

Z 1

2) (L

Z 1

2)2

Z 2

1)2] 〔7-3〕4 P 2 P 2 2§9—5 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性i〕一、鏈運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性正多邊形邊數(shù)〔Z〔齒數(shù)〕正多邊形邊長(zhǎng)〔P〔節(jié)距〕當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)過(guò)一周，鏈移動(dòng)距離——ZPnnV V

1 2ZPn1

ZPn 2 2

〔m/s〕——平均速度m 601000 601000ni i m n2

2ZZ1Z

const ——平均傳動(dòng)比W但i瞬W1const——鏈2

n D 1

i const瞬 n D2 1

(1) mWW齒輪：i W瞬2

2ZZ1Z

constant

i constantm進(jìn)入嚙合后某一位臵Wd鏈速VV1

cos 12

1cos——前進(jìn)速度V V1

sin

1 1sin——垂直速度 〔8-6〕2式中：VA1——為鏈節(jié)進(jìn)入嚙合后某點(diǎn)鉸鏈中心與輪心聯(lián)線與鉛垂線夾角，〔或鉸鏈中心相對(duì)于鉛垂線的位臵角A〔不當(dāng)。

1,2

1作周期性變化。2360/Z1

/2180/Z1 1dW前進(jìn)速度變化狀況：V

Vcos1

1 2和垂直速度變化狀況：V

Vsin1dW

dW1 2sin2當(dāng)

1時(shí)，VV 1 1cos 2 min 2 2

——在兩側(cè)，剛進(jìn)入與剛退出嚙合時(shí)180Z1

時(shí)，這時(shí)：V

V

dW 1 1sin 12 2 dW Wd當(dāng) 0〔在頂點(diǎn)位臵，V

max

1 1 V2

Vmin

1 1sin02∴對(duì)主動(dòng)輪：當(dāng)W恒定，但前進(jìn)速度周期性變化，同時(shí)升降速度也在作周期性變化。1變化狀況→剛進(jìn)入嚙合→達(dá)頂點(diǎn)→退出嚙合1 1 0 12 2前進(jìn)V

min

→ Vmax

→ Vmin每轉(zhuǎn)一周，周期性變化使i不均勻。

10〕0 〔0 1〕2 2升降V” V”減速上升 V”=0 速下降變化曲線——以V為縱標(biāo)，為橫標(biāo)，則的周期性的波動(dòng)。dW V dWcos對(duì)從動(dòng)輪講：V

2 2 1 1

〔8-8〕2 2 cos 2cosWW瞬時(shí)傳動(dòng)比：i Wt

d cos22

constan4 〔8-9〕2 1WW隨〔〕而變化，∴i1 2 tW只有當(dāng)Z=Z〔d=d〕,,a〔中心距〕為P的整數(shù)倍時(shí)，i

constant，由于此狀況下、1 2 1 2 t W2變化處處一樣。二、動(dòng)載沖擊——鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷W〔8-6〕求導(dǎo)，可得：2①加速度從動(dòng)輪角速度變化引起沖擊dWV 12

dv dW

DW2adt

1 2(sin) t

1 1 sin2

〔8-11〕sin——前進(jìn)加速度

1時(shí)：2dW2

d 180 W2Pa

1 1 sin 1W2

1sin 1max

2 2

2 Z 20時(shí)，a 0min dW2a

1 1 2

——升降加速度結(jié)論：鏈輪轉(zhuǎn)速〔n〕越高，節(jié)距〔力〕〔Z，動(dòng)載沖擊越嚴(yán)峻，噪音越大。1 1VZ，P1、Z〔n〔8-、nr/min，可降低沖擊能量：L K∵U=qpn2/——常數(shù) ——每半長(zhǎng)質(zhì)量1 1 pn qp3n2

601000推導(dǎo)：u mV2 qp( )2 C2 2 601000 C Z1u——?jiǎng)虞d沖擊能量還應(yīng)留意：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、突然卸載或超載必消滅慣性沖擊，增大了動(dòng)負(fù)荷。§9—6鏈傳動(dòng)的受力分析的：使松邊不致過(guò)松，以免影響鏈條的正常嚙合和產(chǎn)生振動(dòng)，跳齒和脫鏈。但張緊力比帶傳動(dòng)中要小得多。不計(jì)動(dòng)載荷，鏈傳動(dòng)中主要作用力有：1、工作拉力Fe——作用于主動(dòng)邊1000PV

1000P——〔KW〕 V——鏈速〔V/m〕2、離心拉力：Fe=q、V2 q——每米鏈長(zhǎng)質(zhì)量〔kg/m——表8-〕V>7m/s3F〔8-11〕ffFf F maxF,Ff f fFqga2 qga k

qga102〔N〕f 8f 8(f/a) fF(k sin)qa102〔N〕f fb——水平傳動(dòng)〔f/a≤0.02〕K 4——<40°傾角f2——>40°傾角1——垂直K8-11fF——下垂度——兩輪中心線與水平面的夾角4、緊邊拉力 F=F+F+Fe c f從動(dòng)力拉力 F=F+Fc fQ——為主從動(dòng)邊拉力之和，略去離心拉力〔對(duì)軸壓力沒(méi)有影響〕Q=F+2Fe f

Q≈1.2Fe

§9—7 鏈傳動(dòng)的失效形式及承載力量一、失效形式各元件的疲乏破壞〔主要指鏈板、銷軸、套筒、滾子〕——正常潤(rùn)滑及速度主要失效形式鏈節(jié)磨損后伸長(zhǎng)〔主要是銷軸鉸鏈磨損，造成脫鏈，跳齒反復(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)屢次沖擊、銷軸、滾子、套筒最終產(chǎn)生N=10〕膠合〔重載高速〔nL〕——極限轉(zhuǎn)速輪齒過(guò)度磨損V<0.6m/s，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)〕二、鏈傳動(dòng)的承載力量1〕極限功率曲線，P268，8-12①良好的潤(rùn)滑條件下，由磨損、破壞限定的極限功率曲線；②鏈板疲乏破壞限定的極限功率曲線；③滾子、套筒沖擊疲乏破壞限定的功率曲線；④銷軸與套筒膠合限定的極限功率曲線；⑤良好潤(rùn)滑狀況下額定功率曲線；——設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際使用的功率曲線；⑥潤(rùn)滑不好或工況惡劣的極限功率曲線。較良好的潤(rùn)滑下低得多。2〕A8-13〔先看圖再講〕6試驗(yàn)條件：?jiǎn)瘟?，水平布臵，載荷平穩(wěn)，Z=19，i=31t=100P, t=15000h ΔP/P≤3% (節(jié)距長(zhǎng)度增量≤3%)h額定單功率〔單根〕P0當(dāng)設(shè)計(jì)的Z、i、t、a等不同時(shí)應(yīng)對(duì)P進(jìn)展修正。取一系列修正系數(shù)：小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K、鏈長(zhǎng)系數(shù)K、多排h 0 Z LKK等。P A當(dāng)潤(rùn)滑不變時(shí)：允許的P值要下降。0各種狀況當(dāng)V≤1.5m/s潤(rùn)滑不良時(shí) 取〔0.3~0.6〕P0無(wú)潤(rùn)滑 取

(30~60%)P01.5<V<7 潤(rùn)滑不良時(shí) 取〔0.15~0.30〕P0V>7 潤(rùn)滑不良時(shí) 傳動(dòng)不行靠，不宜承受靜強(qiáng)度條件為：QS n 7 〔7-17〕K FA 1式中：F——緊邊拉力N Q——拉伸極限載荷〔N〕1 nQ=nQ n——排數(shù) Q——單排鏈的極限拉伸載荷〔N〕表8-1nK8-9A15000h，則按有限壽命進(jìn)展設(shè)計(jì)，其允許傳遞功率可高些，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)§9-8鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：P，載荷性質(zhì)，工作條件，nn1 2

ZZ1 2

P，列數(shù)，a，潤(rùn)滑方式等。一、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)計(jì)算功率 Pca=K.P(KW) (7-19)AK8-9A要求單排鏈傳遞功率P0

PcaK KKZ L P

〔7-18〕K8-10Z8-10，KZ，先假設(shè)！左側(cè)時(shí)——表示為鏈板疲乏〔主要外板〕當(dāng)工作點(diǎn)在圖8-13曲線頂點(diǎn)右側(cè)時(shí)，查表8-10，K”Z右側(cè)時(shí)——表示套筒與滾子沖擊疲乏2K=1.72〕P P1——鏈箱疲乏，主要是考慮載荷集中LPn0 1

P圖8-13〔160〕APnP當(dāng)功率大〔CP，V選節(jié)距〔〕小，用多排鏈a，i選節(jié)距〔P〕小，用多排鏈a，i選節(jié)距〔P〕大，用單列鏈2ZZi1 2Z，Z1 1ZZ1〕傳動(dòng)不均性和動(dòng)負(fù)荷增大；2〕P角增大，功率損失增加，鏈繞進(jìn)，出輪磨損加劇；3〕PZ，DF〔=2T/D〕↑加速輪與鏈的破壞tZ2ZZZ2〔Z2更大〕 〔∵P小〕結(jié)論：齒數(shù)過(guò)多，過(guò)少均不好，必需限制齒數(shù)，兩面限制：Z Z 17 8-12V—Z，ZVV1 min 1 1Z iZ Z 120i——Z〔現(xiàn)實(shí)〕2 1 2max 1V0.1x Pnn1 2P——傳遞功率〔-ps〕 n——小輪轉(zhuǎn)速n——大輪轉(zhuǎn)速〔rpm〕1 2i≤6一般i=2~3.5

=10 i過(guò)大，鏈在小輪上包角過(guò)小，同時(shí)嚙合齒數(shù)過(guò)少，另外Z應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)max數(shù)的奇數(shù)，一般為Z為奇數(shù)1iZ1

1~231~27

3~425~23

5~6 >621~17 173、鏈節(jié)數(shù)與中心距——L，aP通常以節(jié)距倍數(shù)來(lái)表示鏈長(zhǎng)LPa0∵a過(guò)小〔包角〕LVP下降，但a過(guò)大，除不緊湊外，且使鏈松邊抖動(dòng)。0

=80Pmax當(dāng)有張緊鏈裝臵時(shí)，可選a>80P0a接ii>3a

da1da29imin

min

2 10i≤3時(shí)a

da1

da2(30~50)mm2當(dāng)構(gòu)造要求給定a時(shí)，則按給定計(jì)算L〔鏈節(jié)數(shù)〕PL LZ1Z2

2a0

Z ( 2

1)2P

〔7-2〕P P 2 P 2 a0 圓整為整數(shù)〔最好為偶數(shù)〕a”〔實(shí)際〕P Za (L

Z1) (L Z2

Z

8(Z2

Z 1)2 〔7-3〕4P 2 P 2 2 為使安裝后，松邊得到適當(dāng)?shù)拇苟龋簞ta”=aΔ〔Δ≥2p，松邊垂度掌握在〔0.01~0.0〕a實(shí)Δa——松邊長(zhǎng)度Δa=〔0.01~0.02〕a〔7-20〕當(dāng)兩輪軸線傾斜>608-16當(dāng)無(wú)張緊裝臵，而中心