第14章 链传动

第14章链传动§14-2传动链的结构特点§14-1链传动的特点及应用§14-3滚子链链轮的结构和材料§14-4链传动的运动特性§14-5链传动的受力分析§14-6滚子链传动的MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715730002315_3计算§14-7链传动的布置、张紧和润滑未学此章之前，只是感性认识，现在我们学习理论，很实用。特点及应用114.1概述链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。性质：有中间挠性拉曳元件的啮合传动。与带传动相比的优点：2）传动效率较高（98%）。（带传动96%）5）能在较恶劣的环境下（如高温、多尘、油污、潮湿、泥沙、易燃及有腐蚀性条件）工作。对链轮齿形加工误差、链条几何形状误差要求不严，并且对啮合时嵌入的污物有很大的容纳能力。6）可以在低速下传递较大的力。（链是钢制的）3）整体尺寸较小，结构较为紧凑；14.1.1优缺点1）由于是啮合传动，没有弹性滑动与打滑现象，能保证准确的平均传动比和平均链速。4）链条装在链轮上，不需要很大的张紧力，对轴的压力小。1）制造和安装精度要求较低、成本低廉；2）能实现远距离传动，达几十米；与齿轮传动相比的优点：3）结构简单，重量较小；4）在恶劣环境下也能工作.主要缺点：应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。1.瞬时传动比、链速瞬时变化，周期性变化，不是恒定的常数，产生冲击、震动和动载荷，传动平稳性较差；2.只能实现两平行轴间链轮的同向传动；3.磨损后易发生跳齿、掉链现象；4．不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用，不宜在速度较高的情况下应用；5．制造费用比带高。应用实例：传动链曳引链起重链按用途不同14.1.2链的种类主要传递动力，V≤20m/s运输机械中移动重物，如链式运输机，拉力大、抗污染。V≤2~4m/s.起重机械中提升重物，如矿井中。V≤0.25m/s.齿形链滚子链分目录上一页退出下一页滚子链齿形链起重链传动链牵引链分目录上一页退出下一页短节距精密滚子链分目录上一页退出下一页齿形链14.1.3应用范围传递功率：P≤100KW;圆周速度：v≤15m/s;传动效率：η≈0.95~0.98传动比：i≤8；教材中给出了两组数据：传递功率：Pmax=500KW;圆周速度：vmax=40m/s;最大距离：Lmax=8m。传动比：imax=15；此数据为目前可以达到的数据，在一定条件下，某些链可以达到的，并不是所有都能达到。平均数据，这是从经济性考虑，一般链能达到的。14.2链传动的零件和材料14.2.1传动链传动链的形式：套筒链；套筒滚子链；齿形链；成型链。应用最广泛的是套筒滚子链和齿形链。套筒链比滚子链少滚子，结构简单，但易磨损，只用于低速传动（V〈2m/s）套筒滚子链 齿形链又称无声链，传动平稳，振动、噪声小，但结构复杂，重量大，制造难，用于高速和运动精度高的传动中。 成型链：装拆方便，成本低，常用于V≤3m/s的一般传动和农业机械中。 在网上实在没找到其图片，农机化实验室农机上有。传动链的结构特点1◆滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。◆内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；◆滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。　　套筒链只是少了一个滚子，其它与滚子链相同，工作时套筒与链轮轮齿间为滑动摩擦，而滚子链为滚动摩擦。润滑：滚子、套筒、销轴之间。为减轻重量及惯性，链板按等强度原则做成8字形。滚子链外链板销轴内链板套筒滚子过盈联接过盈联接间隙配合构成构件，相对转动。滚子链的标记：标记实例：08A—188GB/T1243—1997链号 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 编号A系列，节距12.7mm，单排，88节的滚子链 传动用滚子链已标准化，分A、B两系列，我国以A系列为主体。我们只学A系列。 节距P：链的基本特性参数，指链在拉直情况下，相邻滚子外圆中心之距离。链号数×25.4／16=节距值（mm）1英寸=25.4毫米　　滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。一般≤3~4排。（并联V带根数＜10~12根）传动链的结构特点2链节数为偶数时采用连接链节，形状与链节相同，但连接链板与销轴为间隙配合，为防止销轴与链板脱开，要使用弹簧卡片或钢丝锁销等。与V带相比，链不能做成封闭的环形，需要链接头。当链节数为奇数时必须采用过渡链节，过渡链节链板受拉后受到附加弯矩作用。看教材表14.1下注，使用过渡链节时，极限拉伸载荷要打八折。　　设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。自行车后轮的张紧：后轮向后移以增大轴距，或取掉两个链节。传动链的结构特点3齿形链　　齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。　　与滚子链相比，齿形链传动平稳、无噪声、承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。　　齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。优点：传动平稳、噪声小、承受冲击性能好，效率高，工作可靠。缺点：结构复杂、难于制造，价格较贵、比较重。应用场合：常用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的场合。链轮的结构和材料114.2.2链轮（链选用、链轮自行设计）看教材P283。看习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 册P202[例14.1][例14.2][例14.3]链轮的结构和材料1一、链轮的参数和齿形链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数：　◆配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。◆确定链轮的结构和尺寸；◆选择链轮的材料和热处理方式；链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。链轮的结构和材料2　　链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如左图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为r1、r2和r3；b-c线段为直线段。二、链轮的结构◆小直径的链轮可制成整体式；◆中等尺寸的链轮可制成孔板式；◆大直径的链轮可制成组装式。◆链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1244-85的规定。滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合。国标GB/T1243-1997规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数。齿侧圆弧半径：re滚子定位圆弧半径：ri滚子定位角：α链轮基本参数:配用链条的节距p，套筒的最大外径d1，排距pt齿数z滚子链轮轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。指采用标准刀具加工链轮的结构实心式----小直径孔板式----中等直径实心式----小直径组合式----大直径，齿圈可更换。孔板式----中等直径实心式----小直径14.2.3链和链轮的材料 链材料中碳钢+热处理，要耐磨、耐冲击，由生产厂家和质量检验部门把关，设计者只是选用。分目录上一页退出下一页 链轮的材料链轮的材料材料要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大，故小链轮常采用较好的材料制造。14.3链传动的运动特性14.3.1传动比i、链速V和转速ω2的不均匀性链条的平均链速：链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。以节距P为边长，以齿数z为边数，zP为周长。比较带速：注：不能用带速 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算链速。链轮分度圆即为链轮多边形的外接圆。平均传动比：R1ω1νxABνy1销轴A的圆周速度：瞬时参数：假设ω1匀速。沿着链条前进方向的水平分速度：作上下运动的垂直分速度：销轴圆周速度的水平分量即是链条速度。β----啮入过程中，链节铰链A在主动轮上的相位角啮入主动轮的情况，设紧边水平：R1ω1νxABνy1β----铰链A在主动轮上的相位角R1ω1νxABνy1β----铰链A在主动轮上的相位角可见，每转过一个链节，链速的变化就重复一次，p↑、z↓,β角的变化范围就越大，链速的变化也就越大。链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和瞬时传动比都作周期性变化。R1ω1νxABνy1β----铰链A在主动轮上的相位角链在垂直方向上的速度vy1上下移动，并且忽快忽慢，给链传动带来工作不平稳性和有规律的振动。分目录上一页退出下一页实际链速：同理，νx表明：当主动链轮作等速转动时，从动链轮随γ、β的变化作周期性的变速转动。链传动的瞬时传动比：也是周期性变化的。铰链在退出从动链轮的情况，位置角γ的变化范围：ω2作周期变化：原因是，虽然ω1、R1、R2均恒定，但γ、β周期变化，变化范围不等，相位不相等。νx链传动的瞬时传动比：R1ω1νxA只有当β=γ时，瞬时传动比i=常数即：只有当Z1=Z2（R1=R2），且a=kp时，才有:i=1紧边长度是节距的整数倍，保证同相位。14.3.2链传动的动载荷1.链速v变化产生附加动载荷链条从动链轮作周期性的变速运动惯性力及动载荷R1由图可得: ω1越大，加速度越大； 节距p越大，加速度越大； 小链轮齿数z1越少，加速度越大。2.从动链轮的角加速度引起的动载荷n↑、p↑、z↓,→Fd↑可见：3.链条沿垂直方向作变速运动，忽上忽下、忽快忽慢，引起链条横向振动。→也产生一定的动载荷。从动轮及与从动轮相连的一切运动构件的速度是周期变化的，产生动载荷。n↑、p↑,→相对冲击动载荷↑4.链节与链轮轮齿啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。5.链张紧不好，链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲击。----链传动的多边形效应由于链节以折线形式绕在链轮上，链呈多边形运动，使得链条的速度和瞬时传动比发生周期性的变化，造成了传动的不平稳，这是链传动的固有特性。多边形效应不能克服，只能减轻。看习题册P209[例14.4]受力分析1工作拉力F1：使链运动和使轮转动的力（相当于带的有效拉力）。离心拉力Fc：链在链轮上作圆周运动产生的（与带传动相同）。垂度拉力（悬垂拉力）Ff：与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。14.4链传动的受力分析如果不考虑动载荷，链上的主要作用力有三种：即工作拉力、离心拉力、垂度拉力。链质量比带大得多。悬垂拉力Ff:F’f=Kfqa×10-2NF”f=(Kf+sinα)qa×10-2N作用在轴上的载荷FQ各种力在链上的分布：拉力差为F1若在链上找一点，其绕一圈拉力是周期变化的，受的是变载荷。（经验公式）KA——工作情况系数，见教材P287。轴上载荷FQ的计算将来对设计轴、轴承、机架都有用。 看习题册P210[例14.5]14.5滚子链传动的设计计算一、链传动的失效形式1.链的疲劳破环内外链板的疲劳断裂套筒、滚子表面因受冲击，而出现疲劳点蚀2.链条铰链的过度磨损链速工作中，销轴与套筒不仅承受压力，而且还作相对转动，进而导致磨损。其结果使链节距增大，链条总长增加，链松边垂度变化，同时增大了运动的不均匀性和动载荷，引起跳齿。和带传动类似，链传动的失效集中表现为链条的失效。链条受的拉力周期变化，链条元件会疲劳破坏。——中、低速情况易发生。——高速、冲击情况易发生。——润滑不良的开式传动的主要失效形式。5.链条的静力拉断当紧边拉力＞链条的极限拉伸载荷时，发生拉断。当链速较低(υ＜0.6m/s)时，低速重载下，此时工作拉力大，会发生静力拉断。3.链条铰链的胶合当链速较高时，冲击较大，销轴与套筒压力较大，两者相对转动产生的摩擦热亦较大，进而产生胶合。4.过载冲击破断经常起动、反转、制动的链传动，易发生的失效形式。——高速运转时易发生。二、设计准则由于链传动的失效形式较多，与齿轮传动设计准则的建立方法类似。链传动的设计准则：1．闭式，或润滑良好的开式传动（排除过度磨损）①v≥0.6m/s（排除静力拉断）：此时只会发生疲劳破坏和胶合失效（频繁启动制动正反转时不用链传动）——额定功率曲线法计算。②v＜0.6m/s：静强度计算。2．开式或润滑不好的链传动：主要发生过度磨损——耐磨性计算。我们只讲额定功率曲线法和静强度计算。三、计算1．极限功率曲线（做试验得到）标准试验条件：1）两链轮安装在水平轴上且共面；2）小链轮齿数z1=19；3）链长Lp=100节；4）载荷平稳；5）按推荐的方式润滑（P295图14．23）；6）连续15000小时满负荷运转；7）链条磨损引起相对伸长量ΔP/P<3%；8）单排链。设计计算1　　由图可见，在低、中速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度；转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。做试验得到极限功率曲线：2．额定功率曲线极限功率曲线相当于极限应力额定功率曲线相当于许用应力相差一个安全系数。考虑安全系数以后，得到额定功率曲线如由图。额定功率曲线又叫“帐篷曲线”。分目录上一页退出下一页3．当工作条件与特定试验条件不同时要修正①KZ——小链轮齿数系数当z1≠19时，P=KzP0教材P288表14.2：当z1=19时，Kz=1当n＜n0时，按链板疲劳破坏，查表取Kz。当n＞n0时，按棍子、套筒疲劳破坏，查表取Kz’。②Kp——多排链排数系数P=KpP0查表14.3。③KA——工作情况系数，修正名义功率，计算功率Pc=KA.P(KW)所以KAP≤KzKpP0看图14.17，选链条。 看习题册P211[例14.6]4、静强度计算当v≤0.6m/s时，主要失效形式为链条的过载拉断，设计时必须验算静力强度的安全系数。14.5.3链传动的主要参数及其选择很重要，参数选择不好，则设计结果不好或不成功。1．传动比ii受包角α1的限制，α1≥120°。传动比越大，包角越小。包角过小，则啮合齿数太少，加速磨损。故限制i≤8，推荐传动比i=2~3.5。低速、外廓尺寸不受限制的地方允许到10或15。2、链轮齿数z1和z2z1不能过少，z1过少时：1）多边形效应增强，增加传动不均性和动载荷；2）相对转角φ增大，链绕进、出轮磨损加剧；3）当p一定时，z1少，d小，圆周力（=2T/d）↑，加速轮与链的破坏。故z1min=9。z2不能过多，z2过多，链节距增长容易跳齿和脱链。看习题册P211[例14.7]z2max=120为磨损均匀，z应取与链节数互为质数的奇数，优先选用：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。那么如何决定z1和z2呢？教材P290给出了经验值：但在设计之初，链速不知道，无法直接应用。可按下面办法选择Z1：i越大，Z1越小，为了不使Z2过多。Z2=iZ1 链速v（m/s) 0.6~3 3~8 >8 >25 齿数z1 ≥17 ≥21 ≥25 ≥35 传动比i 1~2 3~4 5~6 >6 齿数z1 31~27 25~23 21~17 173．链速V和链轮的极限转速nlim 受动载荷限制，v≤12m/s。若制造质量很高,节距小，齿数多，精度高，采用合金钢制造，也允许链速超过20m/s~30m/s。 最佳转速和极限转速见图14．17。4、链的节距pp↑，承载能力↑，总体尺寸↑，多边形效应显著，振动、冲击和噪声严重；功率P不大时，选单排链，由图14.17。速度高，功率大时，选用小节距多排链。中心距a小，传动比i大，选用小节距的多排链：a小则链节数少，每个链节工作次数多，选小节距以增大节数；i大则Z1少，多边形效应重，故选小节距多排链。反之，中心距a大，传动比i小，选用大节距的单排链。5、中心距a和链的节数a↓，循环次数↑，加剧链的磨损和疲劳；a↓，包角↓，每个轮齿的载荷↑，且易出现跳齿和脱链；a↑，松边垂度↑传动时造成松边颤动。设计时：a不受限制，a0=（30～50）p，a0max≤80p；有张紧装置或托板，a0max可大于80p。链节数：中心距：圆整成整数，最好为偶数。14.7链传动的布置、张紧一、链传动的布置◆链传动的链轮必须位于铅垂面内，中心线可水平或倾斜，尽量不要铅垂。◆链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些。◆应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中容易脱链。与带传动相反，带松边在上能增大包角，故松边在上好。二、链传动的张紧链传动张紧的目的：为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线与水平线夹角大于60°时，通常设有张紧装置。张紧方法：调节中心距、设置张紧轮(有自动张紧、定期调整两种)放在松边外侧靠近小链轮，以增大包角。　　链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。润滑作用：缓和冲击、减小摩擦、降低磨损。14.8链传动的润滑 润滑方法 看习题册P212[例14.8]