輸送機軸端連接裝置設(shè)計-圖文課件-學(xué)習(xí)情境四

機械設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計情境描述鏈傳動是日常生活中常見的一種機械傳動形式，如圖4-1所示，廣泛應(yīng)用于運輸、起重、建筑、化工等各種機械的動力傳動中。例如，在摩托車與自行車中，由于兩輪間中心距較大，速度變化頻繁，又要求寬度窄、重量輕、尺寸緊湊、使用可靠，故鏈傳動是最合適的。圖4-1鏈傳動示意圖1—主動鏈輪；2—從動鏈輪；3—鏈條學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計任務(wù)描述設(shè)計一鏈?zhǔn)竭\輸機的滾子鏈傳動。已知傳遞功率P=15kW，小鏈輪轉(zhuǎn)速n1=970r/min，傳動比i=3，載荷平穩(wěn)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計任務(wù)分析完成設(shè)計任務(wù)，需要做如下準(zhǔn)備工作：分析鏈傳動，明確與帶傳動相比的優(yōu)缺點，掌握鏈傳動類型、特點及應(yīng)用。在熟悉鏈傳動有關(guān)知識基礎(chǔ)之上進(jìn)行鏈傳動設(shè)計。鏈傳動設(shè)計主要包括鏈的型號、長度、根數(shù)、中心距、大小帶輪直徑及鏈輪結(jié)構(gòu)尺寸等。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計知識資訊鏈傳動的工作原理和類型一、鏈傳動是以鏈條作為中間撓性件，通過鏈條、鏈節(jié)與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力的，因此鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動，它同時具有剛、柔的特點。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計鏈條的種類很多，按用途不同可分為傳動鏈［見圖4-2（a）］、起重鏈［見圖4-2（b）］和牽引鏈［見圖4-2（c）］三種。傳動鏈主要用于一般機械傳動，應(yīng)用較廣；起重鏈主要用于起重機械中提升重物；牽引鏈主要用于各種輸送裝置中輸送和搬運物料。

圖4-2鏈的種類學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計傳動鏈的主要類型有套筒滾子鏈(見圖4-1)和齒形鏈(見圖4-3)。兩者相比，齒形鏈工作平穩(wěn)，噪聲小，承受沖擊載荷能力強，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，成本較高，只適用于高速或傳動比大、精度要求高的場合。齒形鏈有內(nèi)導(dǎo)板式和外導(dǎo)板式兩種，一般用內(nèi)導(dǎo)板式。套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量較小，成本較低，應(yīng)用最為廣泛。圖4-3齒形鏈學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計鏈傳動的特點和應(yīng)用范圍二、與帶傳動相比，鏈傳動的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點：

（1）沒有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比。

（2）張緊力小，軸與軸承所受載荷較小。

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，傳動可靠，傳遞圓周力大。

（4）傳動效率較高，封閉式鏈傳動的效率為97％～98％。

（5）鏈條在機構(gòu)中應(yīng)用更廣泛。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計與齒輪傳動相比，鏈傳動的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點：

（1）適用于兩軸中心距較大的傳動，并能吸收振動及緩和沖擊。

（2）結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安裝精度要求低。

（3）能在高溫、潮濕、多塵、油污等惡劣環(huán)境下工作。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計鏈傳動有其相對優(yōu)勢的同時，也存在以下不足：

（1）鏈的瞬時速度和瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，工作時有沖擊和噪聲，不適用于高速場合。

（2）不適于載荷變化大和急速反轉(zhuǎn)的場合。

（3）鏈條鉸鏈易磨損，從而出現(xiàn)跳齒脫鏈現(xiàn)象。

（4）只能用于傳遞平行軸間的同向回轉(zhuǎn)運動。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計由于鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，故應(yīng)用十分廣泛，主要用于要求工作可靠、傳動中心距較大、工作條件惡劣但對傳動平穩(wěn)性要求不高的場合。目前，鏈傳動所能傳遞的功率可達(dá)數(shù)千千瓦，鏈速可達(dá)30～40m／s，最高可達(dá)60m／s。應(yīng)用范圍日趨擴大。

一般鏈傳動的常用范圍為：傳遞的功率P≤100kW，鏈速v≤15m/s，傳動比i≤8，中心距a≤5～6m，傳動效率為0.95～0.98。

學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計滾子鏈和鏈輪三、

1.滾子鏈的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，它由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。其中，內(nèi)鏈板與套筒、外鏈板與銷軸均采用過盈配合固定，內(nèi)鏈板與外鏈板、銷軸與套筒、套筒與滾子之間均采用間隙配合，組成兩轉(zhuǎn)動副，使相鄰的內(nèi)、外鏈板可以相對轉(zhuǎn)動，使鏈條具有撓性。圖4-4滾子鏈的結(jié)構(gòu)1—內(nèi)鏈板；2—外鏈板；3—銷軸；4—套筒；5—滾子學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計當(dāng)鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合時，鏈條的嚙入與嚙出使套筒繞銷軸自由轉(zhuǎn)動，同時滾子沿鏈輪齒廓滾動，減輕了鏈條與輪齒的磨損。為了減輕鏈條的重量并使鏈板各橫截面強度接近相等，內(nèi)、外鏈板均制成“∞”形。鏈條的各零件均由碳鋼或合金鋼制成，并經(jīng)熱處理來提高其強度和耐磨性。套筒滾子鏈上相鄰兩銷軸中心間的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈傳動的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈條各部分的尺寸越大，所能傳遞的功率也越大，但重量也大，沖擊和振動也隨之增加。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計為了減小鏈傳動的結(jié)構(gòu)尺寸及傳動時的動載荷，當(dāng)傳遞的功率較大及轉(zhuǎn)速較高時，可采用小節(jié)距的雙排鏈或多排鏈(見圖4-5)，多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比。但由于多排鏈制造和安裝精度的影響，其各排鏈?zhǔn)茌d不易均勻，故排數(shù)不宜過多，一般不超過4排。相鄰兩排鏈條中心線之間的距離稱為排距，用pt表示。圖4-5雙排滾子鏈學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計滾子鏈的長度以鏈節(jié)數(shù)(節(jié)距p的倍數(shù))來表示。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，接頭處可用開口銷［見圖4-6(a)］或彈性鎖片［見圖4-6(b)］來固定。通常前者用于大節(jié)距鏈，后者用于小節(jié)距鏈。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，接頭處需采用過渡鏈節(jié)［見圖4-6(c)］。過渡鏈節(jié)在鏈條受拉時，其鏈板要承受附加彎矩的作用，從而使其強度降低，因此在設(shè)計時應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。圖4-6滾子鏈的接頭形式學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計滾子鏈的標(biāo)記方法規(guī)定為：鏈號排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)編號。例如，16A-1×80GB/T1243—2006表示A系列、節(jié)距p=25.40mm、單排、80節(jié)的滾子鏈。滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù)見表4-1。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計

2.鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。小直徑的鏈輪可采用整體式結(jié)構(gòu)［見圖4-7（a）］；中等尺寸的鏈輪可采用孔板式結(jié)構(gòu)［見圖4-7（b）］；大直徑的鏈輪(d>200mm)常采用組合結(jié)構(gòu)，以便更換齒圈，組合方式可為焊接結(jié)構(gòu)［見圖4-7（c）］，也可為螺栓連接機構(gòu)［見圖4-7（d）］。圖4-7鏈輪的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p、滾子直徑d1、齒數(shù)z及排距pt。鏈輪的主要尺寸及計算公式見表4-2。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計

3.鏈輪的材料鏈輪的材料應(yīng)保證輪齒具有足夠的強度和耐磨性。在低速、輕載和平穩(wěn)的傳動中，鏈輪材料可采用中碳鋼；中速、中載傳動中，也可用中碳鋼，但需齒面淬火使其硬度大于40HRC；在高速重載且連續(xù)工作的傳動中，最好采用低碳鋼齒面滲碳淬火(如采用15Cr、20Cr材料，淬火硬度至50～60HRC)，或用中碳鋼齒面淬火，淬硬至40～45HRC。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計由于小鏈輪齒數(shù)少，嚙合次數(shù)多，磨損、沖擊比大鏈輪嚴(yán)重，所以小鏈輪材料及熱處理要比大鏈輪的要求高。鏈輪常用材料及應(yīng)用范圍見表4-3。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計平均鏈速和平均傳動比四、鏈條由若干個鏈節(jié)組成，每個鏈節(jié)可視為剛性體。當(dāng)鏈條與鏈輪嚙合時，鏈條呈多邊形分布在鏈輪上，因此鏈傳動相當(dāng)于一對多邊形輪之間的傳動。該多邊形的邊長就是鏈節(jié)距p，邊數(shù)就是鏈輪的齒數(shù)z。鏈輪每轉(zhuǎn)過一周時鏈條轉(zhuǎn)過的長度為zp，故鏈條的平均速度為

(4-1)由式（4-1）可求得鏈傳動的平均傳動比為

(4-2)

式中，z1、z2為主、從動鏈輪的齒數(shù)；n1、n2為主、從動鏈輪的轉(zhuǎn)速，r/min。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計雖然鏈傳動的平均速度和平均傳動比不變，但它們的瞬時值卻呈周期性變化。這種周期性變化使鏈傳動產(chǎn)生加速度，從而產(chǎn)生附加動載荷，引起沖擊振動，故鏈傳動不適合高速傳動。為減小動載荷和運動不均勻性，鏈傳動應(yīng)盡量選取較多的齒數(shù)z1和較小的節(jié)距p，并使鏈速在允許的范圍內(nèi)變化。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計鏈傳動的失效及設(shè)計步驟

五、鏈條是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計鏈傳動的主要內(nèi)容包括根據(jù)工作要求選擇鏈條的類型、型號及排數(shù)，合理選擇傳動參數(shù)，確定潤滑方式，設(shè)計鏈輪等。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計

1.鏈傳動的失效（1）（2）（3）鏈板疲勞破壞。鏈條沖擊破斷。鏈條鉸鏈的磨損。（4）鏈條鉸鏈的膠合。（5）鏈條的過載拉斷。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計

2.滾子鏈的額定功率曲線鏈傳動的各種失效形式都在一定條件下限制了鏈傳動的承載能力。圖4-8所示為A系列滾子鏈的額定功率曲線，它表明了鏈傳動所能傳遞的額定功率P0、小鏈輪轉(zhuǎn)速n1和鏈號三者之間的關(guān)系，是計算滾子鏈傳動能力的依據(jù)。圖中各曲線是在z1=19、傳動比i=3、Lp=100、單排滾子鏈、水平布置、載荷平穩(wěn)、按推薦的潤滑方式、滿負(fù)荷連續(xù)運轉(zhuǎn)15000h、鏈節(jié)因磨損而引起的相對伸長量不超過3％的試驗條件下繪制的。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計圖4-8A系列滾子鏈的額定功率曲線（v>0.6m/s）學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計若潤滑不良或不能采用推薦的潤滑方式，應(yīng)將圖中規(guī)定的P0降至下列數(shù)值：當(dāng)v<1.5m/s時，降至（0.3～0.6）P0；當(dāng)1.5m/s<v<7m/s時，降至（0.15～0.3）P0；當(dāng)v>7m/s時，潤滑不良，則傳動不可靠，不宜采用。若實際使用條件與上述特定試驗條件不符，則用修正系數(shù)加以修正。鏈傳動按鏈傳動的速度一般可分為：低速鏈傳動，v<0.6m/s；中速鏈傳動，v=0.6～0.8m/s；高速鏈傳動，v>0.8m/s。低速鏈傳動通常按靜強度設(shè)計，中、高速鏈傳動則按功率曲線設(shè)計。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計

3.鏈傳動設(shè)計計算步驟設(shè)計的已知條件：傳動用途、工作情況、原動機種類、傳遞功率、鏈輪轉(zhuǎn)速及傳動的布置要求等。

設(shè)計的內(nèi)容包括確定鏈輪齒數(shù)、鏈節(jié)距、鏈條排數(shù)、鏈節(jié)數(shù)、傳動中心距、材料和結(jié)構(gòu)尺寸、作用在軸上的壓力及選擇潤滑方式等。（1）中、高速鏈傳動（v≥0.6m/s）的設(shè)計計算步驟如下：學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計①確定鏈輪齒數(shù)z1、z2。為減少運動的不均勻性和動載荷，小鏈輪的齒數(shù)不宜過少，通常zmin=17，可按照鏈速由表4-4選取z1。大輪齒數(shù)z2=iz1，z2不易過多，過多不僅使傳動的尺寸和重量增加，而且鏈節(jié)伸長后易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象，通常z2=iz1<120。為使鏈條磨損均勻，一般鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計一般傳動比i≤7，推薦i=2.0～3.5，低速和載荷平穩(wěn)時i可達(dá)10。i過大，鏈條在小鏈輪上的包角減小，嚙合的輪齒數(shù)減少，輪齒的磨損加快。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計②初定中心距a0。當(dāng)鏈速一定時，中心距減小，鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，加速了鏈條的磨損與疲勞；同時小鏈輪上的包角小，使鏈和鏈輪同時嚙合的齒數(shù)減少，單個鏈齒受載增大，加劇了磨損，而且易跳齒和脫鏈。中心距大時，鏈節(jié)數(shù)增多，彈性好，吸振能力強，使用壽命長。但當(dāng)中心距太大時，會引起從動邊垂度過大，造成從動邊上下振動加劇，使傳動不平穩(wěn)。因此，對中心距的范圍需加以限制，一般取a0=(30～50)p，設(shè)計時可初選a0=40p，最大取amax=80p，當(dāng)有張緊輪裝置或有托板時可取a0>80p。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計③確定鏈節(jié)距p。鏈傳動的功率P與特定條件下鏈條的額定功率P0之間的關(guān)系為

（4-3）式中，KA為鏈傳動的工作情況系數(shù)，見表4-5；Kz為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，即考慮z1≠19時的系數(shù)，見表4-6，當(dāng)鏈傳動的工作區(qū)在額定功率曲線（見圖4-8）頂點左側(cè)時查Kz，在右側(cè)時查K′z；Km為多排鏈系數(shù)，見表4-7。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1和式（4-3）求得的P0，由圖4-8查得鏈的型號和節(jié)距p。在滿足傳動功率的前提下，應(yīng)盡量取較小的節(jié)距。對高速（當(dāng)v>8m/s時）重載的鏈傳動，可選取小節(jié)距多排鏈。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計④校核鏈速v，確定潤滑方式。鏈速計算值為

（4-4）

v應(yīng)符合選取z1時所假定的鏈速范圍，并由圖4-9所示確定潤滑方式。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計圖4-9推薦的潤滑方式Ⅰ—人工定期潤滑；Ⅱ—滴油潤滑；Ⅲ—油浴或飛濺潤滑；Ⅳ—壓力噴油潤滑學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計⑤確定鏈條節(jié)數(shù)Lp。鏈條節(jié)數(shù)Lp的近似計算值為

（4-5)計算所得的Lp應(yīng)圓整為整數(shù)，為了避免使用過渡鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)Lp最好取為偶數(shù)。學(xué)習(xí)情境四鏈傳動設(shè)計⑥確定鏈傳動的實際中心距a。選定鏈節(jié)數(shù)Lp之后，可按式(4-6)計算實際中心距a。

(4-6)為了便于安裝鏈條和調(diào)節(jié)鏈的張緊程度，中心距一般應(yīng)設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，實際安裝中心距應(yīng)比計算值小0.2%～0.4%。若中心距不可調(diào)節(jié)，為了保證鏈條適當(dāng)?shù)某醮苟龋瑢嶋H安裝中心距應(yīng)比計算中心