本设计与黄海－12马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田耕整地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。通过对水田旋耕机驱动轮与土壤相互作用的力学特性的分析，结合水田土壤的力学性质，经过优化设计，研制水旱两用旋耕机驱动轮，使该驱动轮具有良好的动力性能。

关键词: 稻田旋耕机；传动系统；驱动轮性能

Abstract

The floods, droughts and dual-use Rotary machine has small size, light weight, performance, and easy to use, easy rotation. it wide adaptability and affordable. Floods, droughts and dual-use rotary machine has tiller-mobile and flexible.Small and medium-sized general machinery factory. The agriculture of factories can manufacturing requirements. If it can successful design, this machine can be floods and drought rotary,and it can rake the whole paddy field’s operations. It can to cover the existing functions of a rotary-existence’s single and low production efficiency, such as inadequate.

This design is a rotary machine rice, rotary machine, and it matchs with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor.It not only mainlies for rotary of paddy field, but also for upland farming. Analysis of the existing drought rotary cultivator, on farming and the rate was 0.6 m, old-fashioned rotary machine is discussed.

The design mach with the Yellow Sea -12 (15) horsepower walking tractor . It makes the middle transmission and fixed link. The design elements include rack, drive system, knife rolls, round tail and so on. It requires frame simple and compact,and it requires the focus of balance. The aircraft not only can be used for paddy’s rotary and formation, but also for upland Rotary. Various performance indicators should meet the state standards and agronomic requirements. Through the driving wheel of paddy fields Rotary interaction with the mechanical properties of the soil analysis, combining the mechanical properties of the soil of paddy field, optimized design, development of floods, droughts and dual-use rotary tiller-driving wheel, so that the driving wheel has a good dynamic performance.

Key words: Paddy Rotary; Transmission; Driving wheel performance.

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1 目的和意义1

1.2 国内外发展的现状与趋势1

1.3 旋耕机设计的主要内容4

第二章总体设计5

2.1 设计依据5

2.2 设计方案5

2.3 设计要求6

2.4 中间链传动结构方案的设计6

2.5 传动结构的设计7

2.6 主要结构的分析设计8

2.6.1 旋耕刀轴的位置的设计8

2.6.2 尾轮机构位置的设计8

2.6.3 机组平衡性能9

2.6.4 定刀齿的布置9

第三章旋耕机的设计计算10

3.1 主要结构参数的计算10

3.1.1 耕深H和刀滚半径Rmax10

3.1.2 机组前进速度10

3.1.3 刀片运动参数S、λ和10

3.1.4 功率及耕副宽度的计算12

3.2 旋耕刀滚的设计15

3.2.1 弯刀结构设计的确定15

3.2.2 刀座间距和弯刀总数的设计和计算15

3.2.3 弯刀在刀轴上的优选排列设计16

3.3 双油封和挡草圈的设置17

3.4 旋耕机主要技术规格及基本参数17

第四章链传动的计算与强度校核18

4.1 链传动的设计计算18

4.2 链轮及犁刀传动齿轮设计计算20

4.2.1 链轮的设计计算 21

4.2.2 犁刀传动齿轮设计计算22

4.3 链传动的强度的磨损核算23

4.4 传动轴的强度计算和疲劳强度校核24

4.5 滚动轴承的计算和选择28

4.5.1 轴承假定载荷Q值的计算28

4.5.2 轴承工作能力系数C的计算29

4.5.3 轴承选用29

结论30

致谢31

参考文献32

Directory

AbstractI

AbstractII

Chapter 1 Introduction 1

1.1 Purpose and meaning1

1.2 Status and Trends of the development at home and abroad1

1.3 Rotary design the main content4

Chapter 2 Design5

2.1 Design basis5

2.2 Design5

2.3 Design requirements6

2.4 Intermediate structure in the design chain drive6

2.5 Transmission Structure Design7

2.6 The structure of the analysis and design8

2.6.1 Axis position rotary blade design8

2.6.2 Last round of institutional locations8

2.6.3 Balance Performance Unit9

2.6.4 Arrangement of teeth fixed knife9

Chapter 3 Design and Calculation of Rotary10

3.1 Calculation of the main structural parameters10

3.1.1 Tillage depth H and the knife roll radius Rmax10

3.1.2 Advance speed10

3.1.3 Blade motion parameters S, λ and10

3.1.4 Vice-width tillage power and the calculation12

3.2 Design of rotary knife roll15

3.2.1 Scimitar structural design to determine15

3.2.2 Machete knife spacing and the design and calculation of the total number15

3.2.3 Machete knife shaft in the preferred arrangement of the design16

3.3 Double oil seals and retaining ring setting grass17

3.4 Rotary main technical specifications and basic parameters17

Chapter 4 Chain drive and strength check calculation18

4.1 Design and calculation of chain drive18

4.2 Large and small sprocket and gear design calculations coulter20

4.2.1 sprocket design and calculation ……………………………………21

4.2.2 Coulter design and calculation of transmission gear22

4.3 Chain drive wear and tear strength accounting23

4.4 Shaft strength and fatigue strength calculation24

4.5 Calculation and selection of rolling bearing28

4.5.1 Q load bearing calculation assumes28

4.5.2 Bearing the ability to work the calculation of coefficients C29

4.5.3 Bearing Selection29

Conclusions30

Thanks31

References32

第一章绪论

1.1 目的和意义

手扶拖拉机在我国农村普遍使用，与其配套的旋耕机是主要耕地机械，它与烨犁耕作相比具有切土效果好、碎土能力强等特点，深受广大用户青睐。口前市场上，配套12马力手扶拖拉机的旋耕机刑号较多，如:1GS9L-60;Ouyatc-60,1GZL-86,1GS9L-90和1GS9L-100等，其中1GS9L-60和Ouyatc-60刑为老式旋耕机，其它刑号都是近些年来衍生出来的新式产品。随着科学技术的不断进步，这些新的技术在旋耕机上得到了应用，如:节能旋耕刀的应用，使用计算机对犁刀轴进行优化排列等，使旋耕机的功耗大大降低。

新式旋耕机基本解决了老式旋耕机存在的二个问题，是增加了幅宽，能够覆盖拖拉机轮辙，提高了作业性能;二是增加了旋耕机的品种和用途，如:出现了破华盖籽机、旋耕播种机和埋青灭茬机等，能够满足多种农艺要求。同时，新式旋耕机也存在二点小足，是刑号较多，参数各异，小具有互换性和小便于标准化生产;二是功能较单，没有形成机多用的特色。针对以上二点小足，本文设计种多功能宽幅旋耕机，主要设计内容是:①选择最佳参数，使之科学化、合理化;②实现机多用，使之既能旋耕、破土又能播种施肥和埋青灭茬等;③尽叫能在老式旋耕机的基础上改进设计，以保留部分零件的原形，降低制造成本。[6]

1.2 国内外发展的现状与趋势

旋耕机的发展至今已有150多年的历史，最初在英、美国家由3一4kW内燃机驱动，主要用于庭园耕作，直到L型旋耕刀研制成功后，旋耕机才进人大田作业。20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机后，经过大量的试验研究工作，研制出适用于水田耕作要求的弯刀，解决了刀齿和刀轴的缠草问题，旋耕机得到了迅速发展。

我国对旋耕机的研制始于20世纪50年代末，初期主要研制与手扶拖拉机配套的旋耕机，后来研制出与中型轮式拖拉机配套的旋耕机;70年代初完成了与当时国产的各类拖拉机配套的系列旋耕机的设计，并使之得到了推广应用;到80年代，与手扶拖拉机配套的旋耕机由专用型发展到兼用型，由与手扶拖拉机配套发展到与轮式及履带式拖拉机配套。旋耕机在我国的发展经历了单机研制、发展系列产品、新产品开发和换代3个阶段，随着新的种植、耕作农艺的发展和推广，在旋耕机基础上还研制出了多种用途的联合复式作业机。新系列旋耕机采用的新型旋耕刀，综合了合理的速度参数、幅宽和复式作业功能，采用旋耕机基础件组合式结构，可组装在多种机型上，满足不同的用途与农艺要求。目前我国旋耕机的使用范围不断扩大，整机及零部件生产企业有100余家，从南方水田到北方旱地以及牧场、荒地和果林等都广泛使用旋耕机进行耕耘作业。[1]

旋耕机械是我国主要耕作机具之一。当前全国生产和推广使用的乎扶拖拉机和轮式拖拉机配套旋耕机产品有300多种，保有量400万台，秸秆还田机60多万台。目前，在南方水川耕整地作业中旋耕机应用比例己占80%。北方的水稻生产、蔬菜种植和旱地灭茬整地也广泛采用了旋耕机械。近儿年来我国政府对农机实行购机补贴，把旋耕及其旋耕播种等复式作业机具产品纳入了国家与地方则政补贴产品目录中，旋耕机的保有量得到较快增加。旋耕机械生产企业也由儿十家发展到200余家，生产旋耕机械配件的企业近300家。旋耕机产品的品种由20多个发展到300多个、零配件500多个。产品功能也由单一发展到复式联合作业。

国外旋耕机主要是多品种、系列化，并向宽幅、高速、高效、智能化与自动化方向发展。在结构及运行性能方面，采用快速挂接器、短尺寸广角万向节传动轴、耕深和水平自控调节、快速换刀结构、宽幅工作部件液压折叠装置等改进作业效果和操作方便化的结构。产品功能完善，材料和制造工艺水平相对较高，外观漂亮。工作可靠性好，平均无故障使用时间至少要高出我国国产旋耕机1/3以上。

经过半个多世纪的努力，中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，初步确立了在国民经济中的支柱地位。在新的世纪里，科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。

由于旋耕机产品相对简单，技术含量不高，企业进入和退出的成本低，所以我国旋耕机械生产企业规模相对都比较小、装备差、制造工艺水平低、创新少。大多数企业没有系统的质量控制体系，没有产品开发和设计能力，产品质量不高，结构粗放，可靠性差。生产装备更新投入少，技术创新跟不上市场发展的要求，产品宙同，低价竞争严重，厂家利润低、效益差。品牌意识不强，知识产权保护不力，致使生产过于分散。

随着我国农业产业化和适度规模经营的发展，对大中型农业机械的市场需求日渐增大，农垦系统国营农场、乡村农机服务站、个体农机专业户，都需要更新和添置大、中型旋耕机。国内旋耕机械的发展趋势卞要有儿个方面。

一是向多品种、系列化方向发展。为了抑制生态环境恶化，保障农业可持续发展，我国西北3300万公顷十旱耕地上正在大力推广机械化旱地保护性耕作旱地保护性耕作卞要农艺特征是秸秆残茬全部还川，覆盖地表层，少耕免耕施肥播种，需要深松型旋耕机、浅耕型旋耕机、免耕播种机等。

二是向宽幅、高速、高效联合作业发展。随着农村经济的发展，土地流转的推进，经营规模将逐步扩大，小机具将逐步失去竞争优势。市场上有些大的旋耕机产品虽然在名义上可以配套58.8~73.5千瓦拖拉机，但实际上因受传动系统强度及结构尺寸、机架结构强度的局限，配套合理范围仅达48千瓦拖拉机。耕深亦局限在旱耕12~16厘米，水耕14~18厘米。随着我国东北和沿海农垦系统水稻集约化、规模化生产的发展，川块面积扩大，需要高效率、高效益的水川耕整用宽幅高速型旋耕机、逆旋灭茬旋耕联合整地机及多功能联合作业机。由于复式作业具有高速、节能、成本低，减少作业次数、缩短作业时间等优点，大中型、联合化将逐步成为主流，也是未来旋耕机械发展的必然趋势。

三是向自动化、智能化方向发展。为特种作物和果园等地生产液压传动、仲缩、折叠自动控制旋耕机。河南豪丰开发的智能免耕施肥覆盖旋播机首次将数显技术、远红外技术和信息技术运用于旋耕机产品，开旋耕机智能化先河。

四是向微型化方向发展近两年微耕机包括耕整机和川园管理机等产品发展势头迅猛，该系列产品正处于高速发展时期。[2]

当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。

近两年，各旋耕机械生产企业和科研院所加大了技术创新，知识产权保护意识也明显增强。2005年国家知识产权局公布的旋耕机械及配件发明专利4项，实用新型专利共31项。2006年旋耕机械及配件发明专利2项，实用新型专利共24项。2007年旋耕机械及配件发明专利12项，实用新型专利共84项。2008年旋耕机械及配件发明专利9项，实用新型专利共25项。[2]

1.3 旋耕机设计的主要内容

本设计为一台水旱两用旋耕机，与黄海－12马力手扶拖拉机相匹配，主要用于水田旋耕，也可进行旱田耕作。现有的水旱旋耕机是耕幅为0.6米的老式机型，而本毕业设计的旋耕机耕幅为1米。随着我国农村联合收割机的普遍使用，机割后废抛的秸杆留在田中，会给夏季插秧带来很大困难。因此，研制经济高效的宽幅水田旋耕机将深受广大农民群众的普遍欢迎。

与黄海－12马力手扶拖拉机相匹配，中间传动，固定联接。设计内容包括机架、传动系统、刀辊、尾轮等，要求结构简单、紧凑、重心平衡。该机可用于水田旋耕地，也可进行旱田旋耕。各项性能指标应达到国家标准和农艺要求。

参考文献

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2 杨正梅．旋耕机行业现状与发展趋势[J]．全国会专刊，2009，（10）：25-26.

3 张晓红．旋耕机整地存在的问题及对策[J]．农村机电，2009，（6）：27.

4 徐浩，杨玉栋．手扶拖拉机配旋耕机作业[J]．湖南农机，2009，（1）：35.

5 周良墉．东风一12型多用旋耕机[J]．农业机械，,1999，（11）：28.

6 曹兆熊．12马力手扶拖拉机配套旋耕机改进设计[J]．价值工程,2010，（11）：197-199.

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9 吴明亮, 杨良玖, 姚汉清． 1ZS-20 型水田耕整机的创新设计[J]．湖南农业大学学报，2003，(08) ：356-358.

10 李理，霍春明．提高旋耕机作业质量的几点建议[J]．农机使用与维修，2005，(01)：52.

11 李均．新型微型旋耕机问世[J]．农家致富，2006，(24)：23.

12 杨海莹，胡振瑞．旋耕机的改进技术及使用中应注意事项[J]．农机使用与维修， 2006，(4)：31.

13 张小丽，张晋国，李江国．双层施肥旋耕播种机的设计[J]．农业机械学报， 2006，(11)：49-51.

14 何忠良，辛惠芬．旋耕机刀片排列规则的探讨[J]．山西农机，2000，(12)：20-21.

15 王跃生，侯志洁．传统耕作与保护性耕作的逆向碰撞[J]．农机市场，2006，(5)：10-15.

16 李民杰．亚澳牌1GQNB-180型旋耕机[J]．当代农机，2006，(1)：13.

17 李源俸，陈毅培．变速灭茬旋耕机的设计研究[J]．南方农机，2003，(3)： 30-31.

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稻田旋耕机总装图.gif

犁刀轴.gif

链传动减速器.gif

内容简介：: 第八章链传动 8 1概述一链传动工作原理与特点 1 工作原理两轮至少间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动2 组成主从动链轮链条封闭装置润滑系统和张紧装置等 3 特点优点平均速比im准确无滑动结构紧凑轴上压力Q小传动效率高 98 承载能力高P 100KW 可传递远距离传动amax 8mm 成本低缺点瞬时传动比不恒定I 传动不平稳传动时有噪音冲击对安装粗度要求较高二链传动的主要类型按工作特性分起重链牵引链传动链传动链接形式分套筒链滚子链齿形链成型链滚子链齿形链 4 应用适于两轴相距较远工作条件恶劣等如农业机械建筑机械石油机械采矿起重金属切削机床摩托车自行车等中低速传动传动比 8 P 100KW V 12 15m s 无声链最大线速度可达40m s 不适于在冲击与急促反向等情况 8 2滚子链链轮的结构与材料一链轮齿形二链轮的主要参数节距P齿数Z分度圆直径公称直径齿顶圆直径三链轮的结构型式四链轮的材料要求 1 强度 2 耐磨 3 耐冲击 8 4链传动的几何计算 1 链节数 2 中心距a 一链的运动不均匀性 8 5链传动的运动特性当链轮转速为n1 n2时链节在运动中作忽上忽下忽快忽慢的速度变化这就造成链运动速度的不均匀作有规律的周期性的波动主动轮 w1节圆圆周速度链条速度链条垂直速度链节进入啮合后作周期性变化变化情况刚进入啮合达顶点退出啮合前进VVmin Vmax Vmin 对从动轮讲瞬时传动比即使主动轮角速度W1恒定而W2随而变化 it不恒定链传动的多边形效应二链传动的动载荷从动轮角速度变化引起冲击结论链轮转速越高节距越大齿数Z1越少动载冲击越严重噪音越大当P Z一定则必须限制nnL 极限转速链节和轮齿以一定速度相啮合使链和轮齿受到冲击并产生附加动载荷张紧不适当松边垂度过大起动制动反向突然卸载或超载必出现惯性冲击增大了动负荷 8 6链传动的受力分析链传动中主要作用力有 1 工作拉力 2 离心拉力 Fc qV2 3 垂度拉力 4 紧边拉力F1 Fe Fc Ff松边拉力F2 Fc Ff 5 作用于轴上载荷 Q Fe 2Ff 8 7链传动的失效形式及承载能力一链传动的失效形式 1 链板销轴套筒滚子的疲劳破坏 2 链节磨损后伸长 3 冲击破坏 4 胶合 5 轮齿过度磨损 6 过载拉断二链传动的承载能力 1 极限功率曲线 5 良好润滑情况下额定功率曲线设计时实际使用的功率曲线6 润滑不好或工况恶劣的极限功率曲线较良好的润滑下低得多 2 A系列套筒滚子链的实用功率曲线图实验条件单列水平布置载荷平稳 Z1 19 i 3 t 100P th 15000h P P 3 1 当设计的Z i th a等不同时应对P0进行修正 2 当润滑不良时允许的P0值要下降 3 当V 0 6m s时主要失效形式过载拉断按静强度计算 8 8链传动的设计计算一链传动的主要参数选择及步骤 1 链的节距和排数计算功率Pca KA P KW KA 工况系数单排链所能传递的功率 KZ 小链轮齿数系数 KP 多排链系数 KL 链长系数选型由P0 n1图定链型号A和链节距P 在满足一定功率条件下 P越小越好高速链尤其如此 2 链轮齿数Z1 Z2及i Z1过少 1 传动不均性和动负荷增大 2 P增大后角增大功率损失增加链绕进出轮磨损加剧3 当P一定时 Z少 D小圆周力 2T D 加速轮与链的破坏 Z2过多外壳尺寸大重量加大容易脱链必须限制齿数两面限制为磨损均匀 Z应取与链节数互为质数的奇数 3 链节数与中心距初选a0一般推荐初选a0 30 50P amax 80P 算LP 链节数求中心距a 实际 4 小链轮孔径dkmax 5 轴上压力 Q Q 1 2Fe 8 9链传动的布置张紧与润滑一布置 1 链传动只能布置在垂直平面内不能布置在水平或倾斜平面内2 两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45 3 当属下列情况时紧边在上尽量主动边在上 a 30P和i 2时 a图倾斜角较大时 b图 a 60P和i 1 5时 Z 25 c图二张紧方法不同于带张紧不取决于工作能力而会由垂度大小决定三润滑与防护 1 润滑润滑方式按图选取注意链速越高润滑方式要求也越高 2 防护封闭护罩安全环境清洁防尘减小噪音和润滑需要 RotaryTillersAndRotaryBlades 旋耕机与旋耕刀 Background Rotarytiller rotaryhoe iswidelyusedforsoilcultivationInsouthofChina morethan80 soiltillageworkisfinishedbyrotarytillers Rotarytillerusedindrylands L shapedrotarybladeswithstraight lineedges RotarytillerusedinChina Rotarybladeswithcurvededges usedinpaddyfields Howardrotavator AnInnovationinAustralia AlongrowtohoeTheHowardRotavatorIn1912 16 year oldCliffHowardhadanideathatwouldchangethewaysmallfarmswerecultivated Tomakehoeingmoreefficient Howardintroducedpowertothehoe sblades sothattheywoulddigtheearthandhelppushthehoeforwardatthesametime Allthefarmerhadtodowassteer HowardRotavator IttooktenyearsforHoward sfirstRotavatortobeperfected Attheirsalespeakin1970 100000ayearwereexportedto120countries AProblem Whenrotarytillersareusedinverygrassypaddyfields inwhichsoilsaresoftandgrassdifficulttocut grassandstrawtwistsontheirrotaryaxlesandrotarybladesthuspreventingrotation Grassypaddyfield Strawwiththickweedsafterharvesting Grassestwistonrotaryaxlesandrotaryblades ResearchAims Overcometheaboveproblem preventinggrassandstrawtotwistonrotarybladesEvaluategrass removingperformanceofrotarybladeswithgrass removinganglesCalculatemagnitudeofgrass removinganglesHelpdesignrotarybladeswithbettergrass removingperformance RotaryBlade Whenarotarybladeiscuttingintosoil theedgeofthebladecanbeconsideredasacuttingedgeAtanypointoftheedgecurve atangentiallinecanbeusedtorepresentthecuttingedgeofthatpoint Movementofacuttingedge Slide cutting DividingvelocityvintovtandvnTheratiovt vn tan iscalledtheslide cuttingangle Grass removingAngle If hasalargevalue grassandstrawcanslipeasilyoffthebladeForrotaryblades isthegrass removingangle 35 40 55 70 AnalysisofSlide cutting DividingNintoTandPT Ntan F Nf Ntan IfT F then Analysisof istheanglebetweenthevelocityandthenormallineofedgecurveTheabsolutevelocityistheresultantoflinearvelocityr andforwardvelocityu canbedividedinto sand d Determinationof d s Application Foraparticulartypeofrotaryblade e g Archimedesspiral oneneedstocalculatetheblade sstatictsanddynamictdslidecuttinganglesand toevaluatethegrassremovingperformanceoftheblade Archimedes Spiral r r0 K r0 135mm rmax 228mm 0 27 0 47radK 3 44mm deg 197 35mm rad R 245mm Calculationofslide cuttinganglesforArchimedes spiral Fromthegraph Attheshankpartofrotaryblade islargeandthedynamicslide cuttingangle dissmallAttheshankoftherotarybladethereisagreaterpropensityforgrassandstrawtotwistthanatthetipStaticslide cuttingangle sattheshankshouldthereforebeincreased Sine indexSpiral Forsine indexspiral scouldbegreateratshankpartthanattippartofthebladeRotarybladeswouldhavebettergrass removingperformance Comparisonofsine indexwithArchimedes Muchlessgrassonrotaryblades Conclusion Inpaddyfields grassandstrawtwisteasilyonrotaryaxlesandrotarybladesDynamicslide cuttingangle disalwayssmallerthanthestaticslide cuttingangle sStaticslide cuttingangle sshouldbegreaterattheshankpartthanatthetippartSine indexspiral Archimedes spiralandstraightlinecanbeusedatdifferentsituations ThankYou 151第九章链传动案例导入：通过链式运输机和自行车上的链传动，导入滚子链传动的类型和特点，分析其运动特性，介绍滚子链及链轮的结构、设计计算的方法，并介绍链传动的布置张紧和润滑方法。第一节链传动的特点和类型一、链传动的类型链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图9-1所示链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链轮上并与链轮啮合的链条3组成。按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v0.25m/s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v15m/s。图9-1 链传动图9-2齿形链传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，如图9-2所示。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。本章重点讨论应用最广泛的套筒滚子链传动。二、链传动的特点(1)和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效率高；张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。 (2)和齿轮传动相比。链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低。(3)只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。通常链传动传递的功率P100KW，中心距a56m,传动比i8,线速度v15m/s,广泛应用于农业机械、建筑工程机械、轻纺机械、石油机械等各种机械传动中。第二节滚子链和链轮一、滚子链的结构和规格滚子链由内链板1、套筒2、销轴3、外链板4和滚子5组成，如图9-3所示。内链板和套筒、外链板和销轴用过盈配合固定，构成内链节和外链节。销轴和套筒之间为间隙配合，构成铰链，将若干内外链节依次铰接形成链条。滚子松套在套筒上可自由转动，链轮轮齿与滚子之间的摩擦主要是滚动摩擦。链条上相邻两销轴中心的距离称为节距, 图9-4 双排滚子链图9-3滚子链用p表示，节距是链传动的重要参数。节距p越大，链的各部分尺寸和重量也越大,承载能力越高，且在链轮齿数一定时，链轮尺寸和重量随之增大。因此，设计时在保证承载能力的前提下，应尽量采取较小的节距。载荷较大时可选用双排链（图9-4）或多排链，但排数一般不超过三排或四排，以免由于制造和安装误差的影响使各排链受载不均。链条的长度用链节数表示，一般选用偶数链节，这样链的接头处可采用开口销或弹簧卡片来固定，如图9-5a、b）所示，前者用于大节距链，后者用于小节距链。当链节为奇数时，需采用过渡链节如图9-5c）所示。由于过渡链节的链板受附加弯矩的作用，一般应避免采用。 GB/T1243-97规定滚子链分为A、B系列，其中A系列较为常用，其主要参数如表9-1所示。表中链号和相应的国际标准号一致，链号乘以25.4/16mm即为节距值。 a) b) c) 图9-5 滚子链接头形式表9-1 A系列滚子链的基本参数和尺寸 (GB/T1243-97)链号节距p(mm)排距Pt(mm)滚子外径d1(mm)内链节内宽b1(mm)销轴直径d2(mm)内链板高度h2(mm)单排极限拉伸载荷FQ（KN）单排每米质量q(kg/m)08A12.7014.387.927.853.9812.0713.80.6010A15.87518.1110.169.405.0915.0921.81.0012A19.0522.7811.9112.575.9618.0831.11.5016A25.4029.2915.8815.757.9424.1355.62.6020A31.7535.7619.0518.909.5430.1886.73.8024A38.1045.4422.2325.2211.1136.20124.65.6028A44.4548.8725.4025.2212.7142.24169.07.5032A50.8058.5528.5831.5514.2948.26222.410.1040A63.5071.5539.6837.8519.8560.33347.016.1048A76.2087.8347.6347.3523.8172.39500.422.60滚子链的标记为：链号排数链节数标准号。例如：16A182 GB/T124397表示：A系列滚子链、节距为25.4mm、单排、链节数为82、制造标准GB/T124397。二、滚子链链轮1.链轮的基本参数及主要尺寸链轮的基本参数为：链轮的齿数z、配用链条的节距p、滚子外径d1及排距pt。链轮的主要尺寸及计算公式如表9-2所示。表9-2 滚子链链轮主要尺寸（mm）名称代号计算公式备注分度圆直径齿顶圆直径可在damax、damin范围内任意选取，但选用damax时，应考虑采用展成法加工时有发生顶切的可能性。分度圆弦齿高 ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸（见表9-3） hamax相应于damax hamin相应于damin齿根圆直径df = dd1齿侧凸缘（或排间槽）直径h2内链板高度（见表9-1）注：da、dg值取整数，其他尺寸精确到0.01mm.2.链轮的齿形链轮的齿形应能保证链节平稳而自由地进入和退出啮合，不易脱链，且形状简单便于加工。GB/T1243-97规定了滚子链链轮的端面齿形（表9-3）和轴面齿形（表9-4），由于滚子表面齿廓与链轮齿廓为非共轭齿廓，故链轮齿形设计有较大的灵活性，即在最大、最小范围内均可使用。若链轮采用标准齿形，在链轮工作图上可不绘制出端面齿形，只须注明按GB/T1243-97制造即可。但为了车削毛坯，需将轴面齿形画出。3.链轮的结构和材料链轮的结构如图9- 6所示。直径小的链轮常制成实心式（图a）;中等直径的链轮常制成辐板式（图b）；大直径（ d 200mm）的链轮常制成组合式，可将齿圈焊接在轮毂上（图d）或采用螺栓联接（图c）。表9-3 滚子链链轮的齿槽尺寸计算公式名称单位计算公式最大齿槽形状最小齿槽形状齿面圆弧半径remm齿沟圆弧半径rimm齿沟角()注：链轮的实际齿槽形状，应在最大齿槽形状和最小齿槽形状范围内表9-4滚子链链轮轴向齿廓尺寸名称代号计算公式备注p12.7p12.7齿宽单排双排、三排四排以上bf10.93 b10.91 b10.88 b10.95 b10.93 b10.93 b1P12.7时，经制造厂同意亦可使用P12.7时的齿宽。b1内链节内宽（见表9-1）倒角宽倒角半径倒角深圆角半径链轮齿总宽barxhrabfmba = (0.10.15) prx ph = 0.5 pra 0.04 pbfm = ( m 1) pt+ bf1 m排数仅适用于B型链轮的材料应有足够的强度和耐磨性，齿面要经过热处理。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，受冲击也比较大，因此所用材料应优于大链轮。链轮所用材料及热处理工艺见表9-5。a) b) c) d)图9-6 链轮的结构表9-5 链轮材料及热处理材料热处理齿面硬度应用范围15、20渗碳淬火、回火5060HRCz25有冲击载荷的链轮35正火160200HBSz 25的主、从动链轮45、5045Mn、ZG310-570淬火、回火4050HRC无剧烈冲击振动和要求耐磨的主、从动链轮15Cr、20Cr渗碳淬火、回火5560HRCz 50的从动链轮及外形复杂或强度要求一般的链轮夹布胶木P 6KW, 速度较高，要求传动平稳和噪声小的链轮第三节链传动的传动比及运动的不均匀性链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带很相似，如图9-7所示。多边形边长相当于链节距p,边数相当于链轮的齿数z。链轮每转过一周，链条转过的长度为pz，当两链轮的转速分别为n1和n2时，链条的平均速度为：（m/s） (9-1)由上式得链传动的平均传动比为： (9-2) 虽然链传动的平均速度和平均传动比不变，但它们的瞬时值却是周期性变化的。为便于分析，设链的紧边（主动边）在传动时总处于水平位置，图9-7a）中铰链已进入啮合。主动轮以角速度1回转，其圆周速度v1=r11，将其分解为沿链条前进方向的分速度v和垂直方向的分速度则： (9-3) (9-4)式中：1为主动轮上铰链A的圆周速度方向与链条前进方向的夹角。当链节依次进入啮合时1角在180/z1范围内变动，从而引起链速v相应作周期性变化。当1=180/ z1时图9-7b、d）链速最小，;当1=0时（图9-7C）链速最大，vmax=r11。故即使1为常数，链轮每送走一个链节，其链速v也经历“最小-最大-最小”的周期性变化。同理链条在垂直方向的速度也作周期性变化，使链条上下抖动。（图9-7b、c、d）。用同样的方法对从动轮进行分析可知，从动轮角速度2也是变化的，故链传动的瞬时传动比（i12=1/2）也是变化的。a）b) c) d) 图9-7 链传动运动分析链速和传动比的变化使链传动中产生加速度，从而产生附加动载荷、引起冲击振动，故链传动不适合高速传动。为减小动载荷和运动的不均匀性，链传动应尽量选取较多的齿数z1和较小的节距p（这样可使1减小），并使链速在允许的范围内变化。第四节链传动的设计计算一、链传动的失效形式由于链条的强度比链轮的强度低，故一般链传动的失效主要是链条失效，其失效形式主要有以下几种：(1)链条铰链磨损。链条铰链的销轴与套筒之间承受较大的压力且又有相对滑动，故在承压面上将产生磨损。磨损使链条节距增加，极易产生跳齿和脱链。(2) 链板疲劳破坏。链传动紧边和松边拉力不等，因此链条工作时，拉力在不断地发生变化，经一定的应力循环后，链板发生疲劳断裂。(3)多次冲击破断。链传动在启动、制动、反转或重复冲击载荷作用下，链条、销轴、套筒发生疲劳断裂。 (4)链条铰链的胶合。链速过高时销轴和套筒的工作表面由于摩擦产生瞬时高温，使两摩擦表面相互粘结，并在相对运动中将较软的金属撕下，这种现象称为胶合。链传动的极限速度受到胶合的限制。(5)链条的静力拉断。在低速（v 0.6m/s）重载或突然过载时,载荷超过链条的静强度，链条将被拉断。二、滚子链的额定功率曲线链传动的工作能力受到链条各种失效形式的限制。通过试验可获得链条在一定条件下所能传递的功率P0。图9-8所示的A系列滚子链额定功率曲线图制定条件为：z1=19；Lp=100节；i = 3；a = 40p；满负荷连续运转寿命为15000h；两轮端面共面；采用推荐的润滑方式润滑。当链传动不能按推荐的方式润滑时，图中规定的功率P0应降低取下列数值：v1.5m/s时,取(0.30.6)P0；1.5m/sv7m/s润滑不良时传动不可靠，不宜采用。图9-8 A系列滚子链额定功率曲线当要求实际工作寿命低于15000h时，可按有限寿命设计，此时允许传递的功率高些。三、设计计算步骤链传动设计计算的原始条件为：传动的工作情况，原动机、工作机的种类；传递的功率P；主、从动轮的转速n1、n2或传动比i；中心距大小，传动的布置等。链传动设计计算内容包括：链条的型号、节距、排数和节数；链轮的齿数、尺寸、结构和材料；中心距a；作用在轴上的力FQ等。根据链速的大小，链传动的计算方法有以下两种：1.中、高速链传动（v0.6m/s）的设计计算步骤：链条在中、高速条件下，可能发生磨损、链板疲劳破坏、滚子和套筒点蚀以及套筒和销轴胶合失效，所以应按功率曲线设计计算。(1)选择链轮的齿数z1、z2。为减少运动的不均匀性和动载荷，小链轮的齿数不宜过少，通常zmin=17（链速极低时最少可到9），可按链速由表9-6选取z1。大轮齿数z2= iz1，z2不宜过多，z2过多不仅使传动的尺寸和重量增加，而且链节伸长后易出现跳齿和脱链现象，通常z2max 8z11517192123(2)初定中心距a0。中心距a小，结构紧凑，但链节数少，当链速一定时，单位时间内每一链节的应力循环次数增多,加快了疲劳和磨损。中心距a大,链节数多，使用寿命长，但结构尺寸增大。当中心距过大时，会使链条松边垂度过大，发生颤动，使传动平稳性下降。一般取：a0=(3050)p (9-5)amax= 80p,采用张紧装置时a0可大于80p 。(3)确定链节距p。链传动传递的功率P与特定条件下链条的额定功率P0之关系为： P0 （9-6）式中：KA为链传动的工作情况系数，见表9-7；KZ为小链轮齿数系数，即考虑z119时的系数，见表9-8，当链传动的工作区在额定功率曲线（图9-8）顶点左侧时查KZ、在右侧时查KZ；Km为链的多排系数，见表9-9。载荷种类工作机械举例原动机电动机或汽轮机内燃机载荷平稳液体搅拌机、离心泵、离心式鼓风机、纺织机械、轻型运输机、链式运输机、发电机1.01.2中等冲击一般机床、压气机、木工机械、食品机械、印染纺织机械、一般造纸机械、大型鼓风机1.31.4较大冲击锻压机械、矿山机械、工程机械、石油钻井机械、振动机械、橡胶搅拌机1.51.7表9-7链传动的工作情况系数KA根据式9-6求得的P0和小链轮转速n1，由图9-8查得链的型号以及节距p。在满足传动功率的前提下，应尽量取较小的节距。对高速（v8m/s时）重载的链传动可选取小节距多排链。表9-8小链轮的齿数系数KZZ117192123252729313335KzKz0.8870.8461.001.001.111.161.231.331.341.511.461.691.581.891.702.081.822.291.932.50表9-9多排链系数Km排数1234Km1.01.72.53.3(4)校核链速v，确定润滑方式。链速计算值为（9-7）v应符合选取z1时所假定的链速范围，并由图9-9确定润滑方式。图9-9 推荐使用的润滑方式(5)确定链条节数Lp。链条节数Lp的计算值为 (9-8)计算得到的Lp应圆整为相近的整数，并尽可能取偶数。（6）计算实际中心距a。由式9-8得： mm (9-9)为使链条松边具有合理的垂度，以利链与链轮顺利啮合，安装时应使实际中心距较理论中心距a小25mm。(7)计算轴压力FQ。轴压力按下式计算：（9-10）式中：为链所承受的圆周力，N。(8)计算链轮端面和轴面尺寸，绘制链轮工作图。由表9-2计算链轮端面尺寸，由表9-4计算链轮的轴向尺寸。按所求尺寸绘制工作图，并注明齿形标准、齿数和节距。2. 低速链传动（）的静强度计算：对于低速链传动，其主要失效形式为过载拉断，故应按静强度计算，校核其静强度安全系数s即： 48 （9-11）式中：FQ为单排链条的极限拉伸载荷（见表9-1）；m为链条排数。第五节链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置链传动的布置按两轮中心连线的位置可分为：水平布置(图9-10a)、倾斜布置（图9-10b）和垂直布置（图9-10c）三种。通常情况下两轴线应在同一水平面（水平布置）。两轮的回转平面应在同一平面内，否则易引起脱链和不正常磨损。应是链条紧边在上松边在下，以免松边垂度过大使链与轮齿相干涉或紧松边相碰。倾斜布置时，两轮中心线与水平面夹角应尽量小于45。应尽量避免垂直布置，以防止下链轮啮合不良。二、链传动的张紧链传动工作时合适的松边垂度一般为：f = (0.010.02) a，a为传动中心距。若垂度过大，将引起啮合不良或振动现象，所以必须张紧。最常见的张紧方法是调整中心距法。当中心距不可调整时，可采用拆去12个链节的方法进行张紧或设置张紧轮。张紧轮常位于松边，如图9-10所示。张紧轮可以是链轮也可以是滚轮，其直径与小链轮相近。a) b) c)图9-10 链传动的布置和张紧 a) b)c) d) e)图9-11 链传动的润滑三、链传动的润滑良好的润滑能减小链传动的摩擦和磨损，能缓和冲击、帮助散热，是链传动正常工作的必要条件。如前所述，在选择链条型号时已选定链传动的润滑方式（图9-9）。具体的润滑装置如图9-11所示。润滑油应加于松边，因为松边面间比压较小，便于润滑油的渗入。润滑油推荐用LAN32、LAN46和LAN68号全损耗系统用油。【实训例9-1】试设计一链式运输机的滚子链传动。已知：传递功率P=15KW, 电动机转速n1= 970r/min, 速比i = 3, 载荷平稳。解：实训过程如表9-10所示。表9-10 实训例9-1实训过程计算项目计算与说明计算结果1.确定链轮的齿数Z1、Z2假定v=38m/s查表9-6取Z1=21z2=iz1=321=63120z1=21z2=632.初定中心距a0取a0=40pa0=40p3.确定链节距p查表9-7得 KA=1；查表9-8得 KZ=1.11；查表9-9得 Km=1；根据P0和n1查图-8得：选用12A号链条p=19.05 mm 链号12Ap=19.05mm4.验算链速确定润滑方式 m/s符合原假设，由图9-9知应采用油浴或飞溅润滑v=6.47m/s采用油浴或飞溅润滑5.确定链条节数Lp =123.12 取Lp=124节 Lp=124节6.确定实际中心距a理论中心距： = 770.5mm实际中心距：a= a(25) 取：a= 770.52.5=768mma=768mm7. 计算轴压力FQFQ=(1.21.3)Ft圆周力取FQ=1.25Ft=1.252318.39=2897.99NFQ=2897.99N8. 链条标记12A-1-124 GB/T1243-9712A-1-124GB/ T1243-979. 计算链轮尺寸绘制链轮工作图mmmm其他尺寸计算和链轮工作图略d1=127.82mmd2=382.18mm习题九9-1 链传动和带传动、齿轮传动相比有哪些优缺点？9-2 套筒滚子链由哪几部分组成、标记方法是什么？9-3 链传动节距的大小对传递载荷及运动的不均匀性方面有何影响、应怎样选择节距？9-4 链轮齿数对链传动的运动有何影响、应怎样选择齿数？9-5 链传动的额定功率曲线实验条件是什么、传递功率P与额定功率P0之间的关系是什么？9-6 链传动有哪两种计算方法？9-7 如何确定链传动的润滑方式？9-8 已知一链传动设备，小链轮的分度圆直径d1=77.16mm, 转速n1=300r/min, 传递的功率P=1KW, 求作用在链轮轴上的压力。9-9 一单排套筒滚子链传动，已知链条型号为12A,小链轮齿数为z1=19、转速n1=750r/min, 速比i=3, 中心距a760mm, 原动机为电动机，工作机为轻型运输机。试计算：(1)链的节数？(2)链条能传递的最大功率？(3)链条能传递的最大圆周力？实训九链传动设计1实训目的熟练掌握链传动的设计方法。2实训的内容要求请为一链式输送机设计链传动。已知：传递功率P=10KW, 链轮转速n1=970r/min，n2=330r/min, 载荷平稳。3实训过程参考实训例9-1进行。P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a l v e r s i o n P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y P r o t r i a 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