第九章链传动幻灯片.ppt

2020 3 22 1 机械设计DesignofMachinery 机电工程学院机械设计研究室 2020 3 22 2 第三篇机械传动 9 1链传动的特点及应用9 2传动链的结构特点9 3滚子链链轮的结构和材料9 4链传动的工作情况分析9 5链传动的设计计算9 6链传动的布置 张紧 润滑与防护 第九章链传动 2020 3 22 3 一 组成 链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动 9 1链传动的特点及应用 2020 3 22 4 二 优 缺点 1 优点 与带传动相比 1 2 高 3 结构紧凑 带传动要求 1 120 a 4 压轴力小 啮合传动 张紧力小 5 可在高温 潮湿等恶劣环境下工作 2020 3 22 5 与齿轮传动相比 1 适于远距离传动 2 成本低 制造 安装精度 2 缺点 1 只能用于平行轴间的传动 且同向转动 3 成本比带传动高 2020 3 22 6 三 应用 Pmax 5000kW vmax 40m s imax 15 amax 8m 一般 P 100kW v 15m s i 8 1 不宜用于载荷变化大和急促反向的传动 2 用于a较大 要求i平均不变 而不宜采用齿轮或带传动场合 自行车 摩托车 挖掘机 恶劣工作条件 其它低速重载场合 2020 3 22 7 2020 3 22 8 四 链的种类 2020 3 22 9 传动链 按结构不同 分为 滚子链 套筒滚子链 齿形链 9 2传动链的结构特点 2020 3 22 10 一 滚子链 内 外链板呈 8 字形 等强度 惯性力 2020 3 22 11 2020 3 22 12 接头形式 连接链节 过渡链节 产生附加弯矩 承载 FQ 0 8FQ 避免采用奇数链节 奇数节 弹簧卡片 冲击和振动 开口销 2020 3 22 13 主要参数 1 链节距p 基本参数 p 尺寸 p 链号 25 4 16 mm 2 链节数Lp 整数 一般为偶数 3 排数zp 排数 承载 多排链 2020 3 22 14 2020 3 22 15 标准化 滚子链已标准化 P167表9 1 例 08A 1 87GB2431 83 A系列 节距p 12 7mm 单排 87节 分为A B两个系列 常用的是A系列 2020 3 22 16 二 齿形链 带外导板 带内导板 齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成 齿形链板的两侧是直边 工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合 链板的成形孔内装入棱柱 两棱柱相互滚动 可减小摩擦和磨损 2020 3 22 17 缺点 结构复杂 价格较贵 比较重 应用场合 多应用于高速 链速可达40m s 大传动比和小中心距等工作条件较为严酷的场合 优点 承受冲击能力比滚子链好 噪音低 平稳 无声链 圆销式 轴瓦式 滚柱式 铰链形式 2020 3 22 18 9 3滚子链链轮的结构和材料 设计内容 确定其结构和尺寸 选择材料和热处理方法 2020 3 22 19 一 链轮齿形 滚子链链轮的齿形 齿面圆弧半径 re 齿沟圆弧半径 ri 齿沟角 min max 各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间 这样处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性 但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮合 并便于加工 国标规定最大值和最小值 属非共轭啮合 链轮齿形设计比较灵活 2020 3 22 20 滚子链链轮端面齿形 一 链轮齿形 这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围 且具有较好的啮合性能 并便于加工 端面齿形 三圆弧一直线 2020 3 22 21 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 指采用标准刀具加工 2020 3 22 22 滚子链链轮的参数 链轮的节距 p 弦长 分度圆直径 df d d1 齿顶圆直径 齿根圆直径 链轮主要尺寸计算公式 9 3滚子链链轮的结构和材料 二 链轮的基本参数和主要尺寸 基本参数 配用链条的节距p 套筒的最大外径d1 排距pt和齿数z 2020 3 22 23 2020 3 22 24 表9 4链轮的结构尺寸计算公式 倒角宽baba 0 1 0 15 p 倒角半径rxrx p 名称代号 计算公式 备注 齿宽双排 三排bn0 91b10 93b1 单排0 93b10 95b1 四排以上0 88b10 93b1 链轮齿总宽bfnbfn n 1 pt bf1 倒角深hh 0 5p 齿侧凸缘 或排间距 圆角半径 rara 0 04p p 12 7mmp 12 7mm P 12 7mm时 经制造厂同意 也可以使用p 12 7mm时的齿宽 b1为内链节内宽 仅适用于B型 n 排数 2020 3 22 25 链轮的结构 实心式 小直径 三 链轮的结构 2020 3 22 26 孔板式 中等直径 链轮的结构 实心式 小直径 潘存云教授研制 2020 3 22 27 组合式 大直径 齿圈可更换 孔板式 中等直径 链轮的结构 实心式 小直径 潘存云教授研制 2020 3 22 28 四 链轮的材料 链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度 由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些 故小链轮通常采用较好的材料制造 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 2020 3 22 29 9 4链传动的工作情况分析 一 链传动的运动特性 二 链传动的动载荷 三 链传动的受力分析 2020 3 22 30 9 4链传动的工作情况分析 整条链 挠性体 单个链节 刚性体 链条绕上链轮时 链节与链轮轮齿啮合 形成正多边形一部分 链条与链轮分度圆在运动中交替呈现相割和相切 链轮转一周 链条转过长度为zp 平均链速 一 链传动的运动特性 多边形效应 2020 3 22 31 实际上 1 const时 2 v是变化的 假设 紧边在传动时总是处于水平位置 水平分速度 即链速 使链条前进 传递功率 垂直分速度 使链条上下移动 消耗功率 主动轮 在某一时刻 销轴的圆周速度为 2020 3 22 32 链节距对应的中心角 两个特殊位置 时 时 2020 3 22 33 每转一个链节为周期 忽快忽慢 忽上忽下 2020 3 22 34 从动轮 v 变化 2变化 由 后果 1 i瞬时变化 2 链速不均匀 紧边长度为链节距的整数倍 使i瞬时 const的条件 这种在链传动中 由于链呈多边形运动 链条瞬时速度和传动比发生周期性波动 链条上下振动造成传动不平稳现象 是链传动固有特性 是无法消除的 称为链传动的多边形效应 2020 3 22 35 二 链传动的动载荷 主要原因有四点 链的加速度 时 p z1 2020 3 22 36 3 链条进入链轮瞬间 产生冲击 可见 q p n 为 Ek p n nlim 4 由于链张紧不好 链条松弛 在起动 制动 载荷变化等情况下 惯性冲击 链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性 2020 3 22 37 n p 则 相对冲击动载荷 当链节啮上链轮轮齿的瞬间 作直线运动的链节铰链和以角速度 作圆周运动的链轮轮齿 将以一定的相对速度突然相互啮合 从而使链条和链轮受到冲击 并产生附加动载荷 2020 3 22 38 降低动载荷的措施 1 n1 nlim 2 链传动尽量放在低速级 3 选用小p 多z的链传动 思考 链传动为什么布置在低速级 带传动应布置在多级传动的高速级还是低速级 为什么 链的节距越大 多边形效应越严重 链轮转速越高 多边形效应越严重 2020 3 22 39 三 链传动受力分析 一 紧边拉力 1 工作拉力Fe P kWv m s 2 离心力Fc q kg m 3 悬垂拉力Ff 布置方式 垂度大小 悬垂拉力 F f Kfqa 10 2N a 为中心距 Kf 为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关 见下页 F f Ky sin qa 10 2N Ff F fF f max 2020 3 22 40 二 松边拉力 注意 1 链传动紧边布置与带传动相反 2 张紧力 带传动张紧力决定传动工作能力 链传动张紧力不决定工作能力 防止脱链 跳齿 3 因张紧力小 压轴力比带传动小 2020 3 22 41 9 5滚子链传动的设计计算 一 失效形式 1 链条元件的疲劳破坏 交变应力下工作 2 链条铰链磨损 p 脱链 3 胶合 销轴与套筒 高速或润滑不良 4 冲击破坏 起动 制动 反转 6 链轮轮齿磨损 2020 3 22 42 1 极限功率曲线 针对各种失效形式 极限功率曲线 帐篷曲线 对应每种失效形式 可得出一个极限功率表达式 常用线图表示 曲线1 正常润滑条件下 链条铰链磨损限定的极限功率 曲线2 链板疲劳强度限定的极限功率 曲线3 滚子 套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率 曲线4 铰链胶合限定的极限功率 其极限功率急剧下降 二 链传动的额定功率 2 额定功率P0 为避免上述失效形式 特定条件下 试验曲线 各种失效形式都与链速有关 为保证链传动工作的可靠性 采用额定功率来限制链传动的实际工作能力 2020 3 22 43 潘存云教授研制 单排A系列滚子链的功率曲线 2020 3 22 44 特定条件 z1 25 Lp 120 Lh 1500h 单排 水平 实际使用 修正 考虑 1 工作情况 2 主动链轮齿数 3 链传动排数 2020 3 22 45 三 链传动的参数选择 1 传动比i a一定时 i 同时啮合齿数少 磨损 跳齿 通常 1 120 i 2 3 5 2 链轮齿数 1 不宜过少 z 运动不均匀性 动载荷 垂直分速度 功率消耗 z 同时啮合齿数 磨损 z 链节间相对转角 功率消耗 限制zmin 2020 3 22 46 2 不宜过多 由于 磨损后 p p p 即 当 p相同时 z d 链节外移 爬齿 脱链可能性 zmax 120 问 自行车链传动 磨损后脱链从哪轮开始 前轮 z多 3 均匀磨损 Lp为偶数 链轮齿数应采用与Lp互质的奇数 2020 3 22 47 3 链速 链轮极限转速 v 动载荷 v 12m s nlim 右侧竖线 图9 11 4 链节距p和排数 链传动尺寸 承载能力 运动不均匀性 动载 振动噪音 尽量采用小节距链条 速度高 功率大或a小 i大 小节距 多排链 v小 a大 i小 大节距 单排链 2020 3 22 48 5 中心距和链长 v一定 a Lp 屈伸次数 磨损 d一定 a 1 同时啮合齿数 磨损 a 松边上下颤动 传动不平稳 a 30 50 pamax 80p 2020 3 22 49 1 已知条件及设计内容 已知条件 设计内容 传递的额定功率P主动轮转速n1从动轮转速n2或传动比i传动位置要求工况条件 原动机类型等 链条的型号 链节数和排数传动中心距a链轮齿数 材料和结构压轴力 润滑方式和张紧装置等 四 滚子链传动的设计计算 2020 3 22 50 2 计算当量的单排链的计算功率Pca 3 确定链条型号和节距 据Pca和n1 由图9 11 由表9 1确定p 2 设计步骤和方法 1 选择链轮齿数和确定传动比 4 计算链节数和中心距 5 计算链速 确定润滑方式 6 计算链传动在轴上的压轴力Fp Z在17 114间 由图9 14选择 2020 3 22 51 kz 主动链轮齿数系数 见图9 13 kp 多排链系数 双排kp 1 75 三排kp 2 5 P 传递的功率 KW 特定条件 z1 25 Lp 120 Lh 1500h 单排 水平 实际使用 修正 考虑 1 工作情况 2 主动链轮齿数 3 链传动排数 将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率 2020 3 22 52 2020 3 22 53 计算中心距 初定中心距a0a0 30 50 p 初算链节数LP0 链传动的最大中心距为 圆整为偶数Lp 式中 f1为中心距计算系数 见表9 7 2020 3 22 54 9 6链传动的布置 张紧 润滑与防护 一 链传动的布置 1 两轮回转面应在同一铅垂面内 3 紧边在上 2 两轮中心线最好水平 或与水平面 45 夹角 尽量避免