机械设计-第六章 链传动

1,第六章 链传动,6.1 概述,6.2 链传动的运动特性和受力分析,6.3 链传动的设计,2,基本要求:掌握链传动的特点；了解链传动的分类、结构及应用；掌握套筒滚子链传动的运动特性和受力分析；掌握套筒滚子链传动的设计计算。,3,6.1 链传动概述,1、链传动的特点、类型及应用,构成:主、从动链轮、链条，有中间挠性件的啮合传动,1） 链传动的特点优点：大中心距(amax8m)传动 工作可靠（啮合传动平均传动比恒定 i=z2/z1 效率较高 （0.98）压轴力FQ小于带传动的 结构紧凑(与带传动比较),4,缺点： 瞬时传动比不恒定 传动平稳性差,冲击、振动大，噪音高动载荷大 不宜高 速传动。,应用：对于链传动，一般要求工作在： 主要用于要求平均传动比准确，两轴间距离相距较远、工作条件恶劣，不宜用皮带传动和齿轮传动的场合。,5,传动链结构形式分：滚子链；齿形链,2）类型： 按工作特性分：传动链 常用于一般机械传动 起重链 用于起重机械 牵引链 用于运输, 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。,一、滚子链,6,传动链的结构特点2,链条接头处的固定形式有：,用开口销固定，多用于大节距链,弹簧卡片固定，多用于小节距链,设计时，链节数以取为偶数为宜，这样链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若 链节数为奇数时，则采用过渡链节，过渡链节会使链的承载能力下降。在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。,滚子链的规格和主要参数,7,传动链的结构特点3,二、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。,详细说明,更多说明,8,一般机械传动常用的传动链主要为GB1234.1-83规定的“传动用短节距精密滚子链”（简称滚子链）和GB10855-89规定的“传动用齿形链及链轮”。 齿形链又称为无声链，运转平稳、振动和噪音小、工作速度高，抗冲击性能好。但结构复杂，价格高。我们主要介绍滚子链。,9,3）链轮,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；,10,齿形 对链轮齿形的要求是应能平稳而自由地进入和退出啮合，受力良好，不易脱链，便于加工制造。在标准GB1244-1995规定链轮的齿形为三圆弧一直线齿形。如图所示，是由三段圆弧和一段直线所组成，可以使用标准刀具切制。,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。,11,分度圆：包围在链轮上后，滚子中心所在的圆。其直径为,齿顶圆直径：,链轮的主要参数：,12,齿根圆直径：,（d1为滚子直径）,对于标准齿形，图纸上不画齿形，只需要在图纸上注明：节距p，滚子外径d1,齿数z，节圆直径d及顶圆da、根圆df，注明按GB1244-1995制造即可。相关尺寸计算公式见教材。,13,链轮的轴面齿廓也是标准化的，在设计时可参考机械设计手册。,14,链轮的结构和材料 整体式、孔板式、组合式等。, 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。,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。,15,16,6.2 链传动的运动特性和受力分析,运动特性1,一、链传动的速度分析,在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距 p。,链的平均速度为：,链传动的平均传动比为：,链条铰链A点的前进分速度,上下运动分速度,动画演示,17,运动特性2,二、链传动的运动不均匀性,由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。,当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。,链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。,因为从动链轮的角速度为：,所以链传动瞬时传动比为：,18,2）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。,链的垂直方向分速度Vy周期性变化导致的链传动发生横向振动，从而产生的动载荷；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。,19,链传动中主要作用力有：,1）工作拉力,2）离心拉力,Fc=qV2,3）悬垂拉力,4）紧边拉力 F1=F+Fc+Fy 松边拉力 F2=Fc+Fy,5）作用于轴上载荷,FQ=(1.21.3）F,2、 链传动的受力分析,与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。,在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条的质量(kg/m)。,20,1、 链传动的失效形式,1）链的疲劳破坏 变应力链板疲劳断裂，套筒、滚子表面疲劳点蚀 2）链条铰链的磨损 压力+相对转动磨损链节伸长脱链 3）链条铰链的胶合 高速+冲击油膜破坏温度胶合（冷焊接） 4）链条静力拉断 低速（v0.6ms）过载断裂,6.3 链传动的设计,失效形式,21,2功率曲线图,根据以上的各种失效形式，在一定寿命下可以得到各种极限功率表达式。我们为便于分析，一般利用功率曲线图表示。,为了安全，许用功率应在各极限功率曲线之内。,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；,22,右图给出了A系列滚子链在特定实验条件下的额定功率曲线。此图曲线是基准图，我们在使用时要考虑实际工作条件与实验条件是否一致。如不一致，必须进行适当的修正。,设计：潘存云,单排A系列滚子链的功率曲线,24,实验条件为： 齿，单排链，水平安装，两链轮共面，链长 节，载荷平稳，润滑良好，能连续工作15000h，磨损链条伸长量不超过3%。当实际情况不符时，应对P0修正。修正系数：链长系数KL链轮齿数系数KZ链排系数KP,实际许用功率：,若润滑条件不好，P0还要下降,25, 链轮齿数,3、 链传动的设计计算,链条和链轮产生磨损，其节距p也将变长，从而导致链轮节圆增大，向齿顶移动。外移量：,26,对于大轮，Z2按选择，一般 同时，由于我们选择链条时，其链节一般取为偶数，所以Z最好选择奇数，可以使磨损均匀。,由此可知，当 一定时，齿数Z增加， 也将增加，就容易产生跳齿和脱链（如图所示）。,27, 传动比及传动链的极限速度,一般限制传动比 ，推荐 。当低速时，i可大些。一般要求链速 以控制链传动噪声。,28, 链的节距,计算功率 Pc = 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6-11定链型号A和链节距P,在满足一定功率条件下，链节距P越小越好，高速链尤其如此。,其中：P链传动所需传递的功率,29,特殊场合，当V0.6m/S时，主要失效形式为静力拉断，故主要按抗拉静力强度计算： 式中：Sca静强度计算安全系数，S静强度安全系数， Q单排链的极限拉伸载荷，n链排数 F1链的紧边拉力,30, 链传动的中心距和链节数,中心距小：结构紧凑；但包角小，同时啮合的齿数少，磨损严重，易产生脱链。在同一转速下，绕转次数增加，易产生疲劳损坏。 中心距大：对传动有利；但结构过大，链条抖动加剧。所以，一般取：,31,链条长度以链节数 表示，仿照带传动求带长公式有链条节数： （需要圆整）,链节数最好取偶数。然后据此可以求得实际中心距：,32,1）布置,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两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45 当属下列情况时，紧边在上： a30P和i2时（a图）；倾斜角较大时（b图） ； a60P和i1.5时，Z25 （c图）,4、链传动的布置、张紧与润滑,33,2） 张紧：（方法不同于带） 张紧不取决于工作能力，而是由垂度大小决定,链传动张紧的目的，主要是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。,34,35,3）润滑与防护,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。,防护,封闭护罩安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要,链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，