链轮节距.pdf

溘 毪文 健 教 韬 计 机 械 设 计 )1997N911 1 前言 。 查 华 求 船 舶 工 业 学 院 = 幕2 12 0 0 3 ) 链传 动兼 有 齿 轮传 动和 带 传动 的 一些 特 点“ ， 由于它具有结构简单、 传力大 、 效率高 、 传动 比准确、 适用性强、 紧凑 、 经济、 耐用和维修保养容 易等主要特点， 使链传动在国民经济各部 门获得 了广泛应用 。双节距滚子链链传动 比标准滚子链 轻量化和经济 ， 用途更为广泛， 尤其适用于那些要 求链条强度大 、 精密 、 尺寸紧凑 、 运转平稳的场合。 在链传动机构中， 其主要零 部件有链条、 链轮 、 托 链轮等 ， 链条和托链轮有专业厂家生产 ， 只需按用 户的需要选购， 而链轮很难满足各种用户的需要， 因此 ， 很多场合 下， 链 轮必须 由用户 自行设计生 产。 本文介绍一种双节距滚子链链轮的设计方法 ， 并与国标G B 5 2 6 9 -8 5 中的设计方法进行比较得 到满意的结果 采用本方法设计的双节距滚子链 链轮是研制 1 2 5 m板式给矿机中的一十关键部 件 ， 该机组 自 1 9 9 2年安装运行至今 ， 从 没有发生 过链传动机构的故障。 说明本设计方法是成功的。 该机组于 1 9 9 3年和 1 9 9 4年分别获得江苏省和 中 国船舶工业总公司科技进步三等奖 。 2 双节距滚子链链轮设计 计算对比分析 丁 H 哆 z I 2 1 GB 5 2 6 9 -8 5 规定的链轮设计计算 双节距滚子链链轮加工时可 以制成( 图 1 ) 实 线所示单切齿形式， 亦可制成虚线所示的双切齿 形式， 双切齿形 式的好处是毙利用短节距滚子链 链轮滚刀直接进行切齿伽 ， 并且在齿 圈上有两组 齿可以轮流参加啮合 ， 延长 了齿 圈工作寿命 ， 因 此， 双节距滚子链链轮大多采用双切齿形式。 田 1 飘节臣链蠡甩键轮 假设双节距滚子链链传动原始参数为： 链条 节距 一1 7 1 4 5 链条滚子外径 d 。 一5 3 6 mm， 链 板 高 度 h ： 9 5 2 ram， 链 轮 齿 数 2 3 ， 根 据 G B 5 2 6 9 -8 5 计算其主要参数列于表 1 和表 2 ， 其 中有效齿教= 一寺 一1 1 5 链轮轴向齿廓尺寸应符合 GB 5 2 6 9 -8 5图 1 3 和表 6的规 定， 但表 6中最大节 距 P=7 6 2 ， 因 此 ， 本例( =1 7 1 4 5 ) 轴 向齿廓尺寸无法确定， 以 上计算的各尺寸如图 2所示 。 衰 1 直径尺寸置齿毒 名 称 代号 计 算 蛰 式 计算结果 分度 嚼商径 ( r a m) d=_ 8 3 5 4 7 8 3 一 t T O 6 2 5 p- dl 6 8 9 O3 46 齿顶 圆直径 ( r a m) 叫 + ( o 5 一 ) 户 一凼 6 6 1 6 3 9 8 一= ( o 3 1 2 5 ) p o 5 d i 3 8 7 0 5 1 分 度 圆 蓝 齿 高 ( mm) J l I = ( n 25 +0 ： 6 ) p 一 0 5 dI 2 5 0 0 7 7 齿撤 堋直径 ( r a m) 卉 d j =d-d l 5 8 1 8 7 8 3 齿倒 缘直径( r a m) 以 pe t g 0 7 6 。 5 l 2 1 4 5 l l 9 9 6 0 1 0 4收剜稿件 o 帆械传动 。 7 I _l 一 I 维普资讯 机械设计) 1 9 9 7 1 - 1 1 专题论文 计算公 式及计算结晕 名 称 代号 晟太齿槽形状 最小齿槽形状 曲 = o O 0 2 dI ( 一 + 1 80 ) r 一 O 1 Z l ( + 2 ) 齿面圆弧半径 ( mm) 5 0 2 0 9 8 8 6 8 3 2 0 r 一 0 2 0 8 d】 + 0 0 6 9 n 一 0 S O S d】 齿沟圆弧半径 ( 皿m) 2 2 2 6 2 2 7 0 6 2 0 ： 】 20 。 一 40 。 一 齿沟角( ) 1 1 2 1 7 3 9 】 3 2 1 7 2 9 圈 2 GB 5 2 6 9 8 5计鼻圉 2 2 链轮设计计算新方法及计算结果 仍以上述双节距滚子链传动原始参数来进行 链轮设计计算 ， 以便对比分析 ， 对于短节矩滚子链 链轮 G B 1 2 4 4 -8 5没有规定具体 的链轮齿形 ， 仅 仅规定 了最大齿槽形状和最小齿槽形状及极限参 数 ， 凡在两个极限齿槽形状之间的各种标准齿形 均可采用。 目前较流行的是三圆弧一直线齿形 ， 它 基 本 上符 台 G B1 2 4 48 5标准 规定 的齿 形 范 围口 ， 当选用这种齿形时 ， 可以采用相应的标准刀 具加工 ， 各生产厂家具有相应的生产工具和成熟 的生产技术。三圆弧一直线齿形更符台生产实际 情况 ， 目前 ， 链轮最好选用三圆弧一直线齿形 ， 笔 者引入当量节距 的概念后 ， 就可以将双节距滚子 链链轮 的齿形设计成三 圆弧一直线齿形 ， 并可使 用 G B 1 2 4 4 -8 5附录 D三圆弧一直线齿形的成套 计算公式进行设计计算。如图 3 为与双节距滚子 链相应的双切齿链轮示意图， 链轮齿效为 ， 节距 为 户 。 将 A D视为短节距滚子链链轮的节距 ， 定义 为当量节距 - A口为双节距滚子链链轮的节距 户， 则 ： 丑 ， f 2 ： ： 噩 一 写 当量节距 加 求出后 ， 将双 节距滚子链链轮 视为节距为 舸短节距蒗子链链轮， 这样就可 应用 GB 1 2 4 4 -8 5附录 D中的成套计算公式， 将 双节距滚子链链轮设计成三圆弧一直线齿形， 其 计算结果列于表 3 ， 表中所计算的直径尺 寸参 见 图3 ， 齿形尺寸参见囱4 ， 三圆弧一直线轴向齿廓 可参照 G B 1 2 4 4 -8 5 表 3 进行计算 。 田 3 双切齿链轮示童田 图中 。 。： 3 8_ 0 ，则 。肋 一 ： 1 8 0 _ 3 o 。 ， 在 c D nLODA= D = A两C一 B Z 丽 。 围 4 三圜 一I线齿形 2 3 两种设计方法计算结果对比分析 G B 5 2 6 9 -8 5和本计算方 法所选用 的齿形 不 同t 因此 ， 两种方法的齿形尺寸 参数不尽相同， 只 要确定齿槽形状 的主要尺寸相符 ， 以及各主要直 径尺寸相符， 就可以认为两种方法的齿槽形状基 本相同， 两种方法的主要可比参数及误差如表 4 所示 。 。 札撼传动 一 维普资讯 1 6 专曩论文 机械设计) 1 9 9 7 N 9 1 1 囊 3 奉方瓷设计计算结暴 名 称 代号 计算公式 计算结果 当量节距 8 6 5 3 0 9 5 4 升 度 捌 直 径 (m m ) j 6 3 5 4 7 83 齿琐期 直径 ( ram) 如； 。 - 5 4十 c t g ) 6 7 6 2 8 6 2 l 街摄目直径( 晌 ) ， 一d d l 5 8 1 8 7 8 3 齿沟 圆弧半径 ( mmJ 一 耳0 5 0 2 5 d t +O 0 5 2 7 1 2 44 n三 一 + 0 O 1 5 dl + O O 6 齿沟半角( ) a ， 2 2 5 5 -一6 0 * 5 3 9 1 3 工作段 瞎强 中心 M =0 B d t n 2 3 3 9 6 9 4 D t的坐标 ( mm) TO 8 e c 2 2 6 1 6 s 2 作段 隧l氟半径 ( mm) =1 3 5 函+仉 6 0 8 6 4 0 工作段嚼氯中心角( ) _1 8 _ 1 5 5 6 5 2 = 1 1 8 0 6 9 0 3 1 O 齿磺 暖蕾 中心 。 | 曲坐标 ( m) 1 3 dt s in 1 8 0 _2 9 48 81 = 1 7 - 64_ 2 齿 脬 牛 角 ( ) 1 4 2 1 7 4 2 齿顶咽董半径( 哪 ) n d j ( 1 3 。 2 +O 8 c o 一1 3 0 2 5 ) 一0 0 5 3 8 9 8 9 2 工作段直线薜分长度( 帆 ) k 磊= d 1 【 1 ， & 一0 8 s l n ) 5 6 O 7 3 t 点至齿淘晴强中心 H H ： l _ ( 一 譬 弘 2 8 7 8 1 ： 连 鳆 的 距 离 血 ) 诖： 齿沟圆弧半径 允许比 ， 增大 u 0 0 1 5 d ， +o 0 6 m 。 囊 4 弭种方茁主蔓可比t蕊误差 参 甄 d 一 d r ， a自- I m 计算 法 ( ml n ) ( ml ) ( ram) ( mm) ( 哪) ( a 哪 ) C 。 ) ( 。 ) Gl 2 6 9 8 5 6 35 4 7 8 3 6 8 9 0 3 4 6 6 6 1 6 39 8 5 81 8 7 8 3 2 7 3 2 Z 2 7 0 68 1 32 1 7 3 9 1 1 2 1 7 3 9 奉方法 6 3 5 1 7 8 3 6 7 6 2 8 6 2 5 8 1 8 7 8 3 n罨2 7 1 2 4 4 d 吐1 0 4 7 8 2 6 惧差( ) O 如 O - nn _ 与 差 6 5 骺 图 2及 图 4可见， 决定链轮的主要尺寸有 d 、 d 。 、 d ， 、 n r 、 r 3 等， 表 4中可见两种计算方法 的分度圃直径 、 齿根圆直径误差为 O ， 本计算方法 的齿顶 圆直径 巩， 齿沟圆弧半径 n均 在 GB 5 2 6 9 8 5所规 定 的 范 围 内， 本 方 法 的齿 沟角 a与 G B 5 2 6 9 -8 5 所规定的最小值误差为 6 5 ， 口角 度相麓 7 3 9 1 3 。 2 7 3 9 1 3 。 差值较大， 但对于三 圆弧一直线齿形来说， 除齿沟圆弧外t 与之相连接 的还有工作圆弧a 6 ， 这样相 当于扩大了 a角度， 因 n匀度主要对齿沟圆弧 的长短有影响 ， 冈此三 兰 圆弧一直线齿槽的底部 圆弧完全能够满足要求。 从 上可知 ， 本 方法 所计算 的主要可 比较 参数 与 。机幢传动 ( G B 5 2 6 9 8 5计算结果吻合 良好， 但两种方法所 定义的齿形不尽相同， G B S Z 9 8 5只给出齿槽 形状的范围 ， 并没有具体给 出齿槽形状 ， 因此 ， 两 种方法存在许多不可 比参数， 就袭 4面言并不能 完全说明本_方法盼齿形完全适台于 G B 5 2 6 9 _8 5 所规定的齿形范围 下面将两种方法设计的齿形 绘制在 同一图上 ， 用图形进行比较 ， 如 图 5为两种 设计方法所给出的齿槽图。齿顶圆直径为弗7 6 3 t 齿根圜直径为 茹8 1 9 分度圜直径为如3 5 4 7 ， 绘图比啻 !I 为 1 t 1 ， 图中阴影区为 G B5 2 6 9 8 5规 定的齿槽范围。 图 S可见 ， 本设计方法所绘制的三圆弧一直 维普资讯 1 9 1 7 线齿形 ， 其齿沟圊弧及工作圆弧均位于阴影区之 内， 齿顶圆弧有一部分位于阴影 医之 内， 上面有一 部分超 出阴影区 ， 其最大误差在 1 ram左右 ， 这使 得本方法设计三 圆弧一直线齿形的齿顶部厚度稍 大于 G B 5 2 6 9 -8 5 规定的齿顶部厚度， 但数值不 大 ， 其结果将增加齿顶部的强度和耐磨性， 这是有 利的 因双节距滚子链传动机构， 主要用于链速较 低的输送或传动机构， 稍许增厚的齿顶部对链条 与链轮的啮入和脱开的运动影响不大 综上所述， 利用本方法设计的双节距滚子链链轮齿形基本符 合 GB 5 2 6 9 -8 5规定 的齿形范 围， 同时三圆弧一 直线齿形圆弧是平滑连接的， 说明本设计方法是 可靠的， 采用三圆弧_直线齿形更符台我国各生 产厂家的生产实际情况， 并可能使用标准刀具和 成熟的生产工艺进行加工 。 田 5 飘节置健轮齿擅示意叠 i G B 5 2 6 9 -8 5 规定的最大齿槽形状2 G B 5 2 6 9 -8 5规定的最 小齿槽形状3 三圜强一直线齿糟形状 3 利用本方法设计的双节距 滚子链链轮实例 图 6是利用本方法设计的双节距藏子链链轮 装配图， 为了拆装和维修方便， 将其设计成分体式 结构， 整个链轮由链轮本体， 七个三齿链轮齿块 一 个二齿链轮齿块及联结螺栓、 螺母等组成 ， 链轮 轴向齿廓尺寸按 G B 1 2 4 4 8 5中表 3 设计， 图 7 为链轮 本体结构简图， 图 8为三齿链轮齿块结构 简图， 二齿链轮齿块与三齿链轮齿块结构图基本 相同， 故略去， 齿形公差按 G B 1 2 4 4 -8 5 选用。 4 结论 ( 1 ) 引入当量节距的概念后， 利用笔者推导出 的当量节距计算公式 可以将双节距滚子链链轮 _ 设计戚三圆弧一直线齿形， 这有利手符合目前我 国各生产厂家的生产实际情况， 并有可能使用标 准刀具和成熟的生产工艺进行加工。 ( 2 ) 本方法设计的双节甩滚子链链轮的三圆 弧一直线齿形基本符合G B S 2 6 9 -8 5 规定的齿形 范围， 同时， 齿形各段是光滑连接的， 说明本方法 是成功和可靠的， 并弥补了节距大于 7 6 2 m m 时， G B 5 2 6 9 -g 5 轴向齿廓无法确定的缺陷， 为双 节 距 滚子链 链 轮的 设 计开 辟了 一 条新 途 径- 叠 B t轮羹