武汉理工大学机械设计考研课件5幻灯片.ppt

研制：侯玉英,第五章链传动设计,5-1链传动概述,5-2链传动的运动特性和受力分析,5-3滚子链传动设计计算,5-1链传动的类型、结构和特点,滚子链传动,一.链传动的类型,齿形链,链传动的组成由主、从动链轮和环形链条组成。,链传动的工作原理：间接啮合传动,二.滚子链的结构、参数及标记,一）滚子链结构分析滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。,滚子链的结构分析图,销轴与外链板用过盈配合连接，称为外链节。,套筒与内链板用过盈配合连接，称为内链节。,销轴与套筒之间间隙配合，当链条与链轮轮齿啮合时，内、外链相对转动。,滚子与套筒之间为间隙配合，使滚子与轮齿间主要发生滚动摩擦。,二）滚子链的主要参数,链节距p链条上相邻两滚子外圆中心之间的距离，是反映链条尺寸和承载能力的重要参数。节距p大，链各部分尺寸大，承载能力高，但重量也随之增大。,链的排数np排数是反映链条承载能力的参数。排数多，链条承载能力高，当传动功率较大时，可采用双排链或多排链。但限于链条的制造与装配精度，各排链承受的载荷不易均匀，故排数不宜过多。,双排链,链节数Lp链条节头数目称为链节数，是反映链条长度的参数。一般采用偶数链节，链条连成环形时正好是外链板与内链板相连接。,滚子链的接头形式,若采用奇数链节，链条连成环形时必须使用过渡链节。过渡链节的链板受拉力时有附加弯矩的作用，所以强度仅为通常链节的80左右，故设计时应尽量避免使用过渡链节。,a)偶数链节用接头,b）过渡链节,3滚子链的标记链号排数x链节数标准号,例如：16A180GBT1243.11983,三链传动的特点及应用,一）链传动的特点链传动兼有齿轮传动和带传动的特点。,与齿轮传动比较：链传动较易安装，成本低廉；远距离传动(中心距最大可达十多米)时，其结构要比齿轮传动轻便得多。,优点：平均传动比准确；传动效率高；需要的张紧力小，压轴力小；结构尺寸紧凑；能在低速重载下较好地工作；能适应较恶劣环境如油污多尘和高温等场合。,缺点：噪声大，需要良好润滑；若中心距很大，转速极高时，不及带传动。,二）链传动的应用广泛应用于石油、化工、冶金、农业、采矿、起重、运输、纺织等各种机械和动力传动中。,一.链传动的运动特性,一）链传动的平均链速V平及平均传动比i平,与带传动相比，链传动相当于链条绕在多边形的轮子上，多边形的边长等于节距p，边数等于链轮齿数z，链轮每转一周，链就移动一个多边形的周长，所以,链的平均速度为：,链传动的平均传动比：,5-2链传动的运动特性和受力分析,1.分析说明：,1）研究滚子链销轴中心的运动；,2）设链的紧边（即主动边）在传动时，始终处于水平位置。,2.链传动的瞬时链速V瞬,图示为链条的销轴中心A在主动轮上啮进，销轴中心D在从动轮上啮出的速度分析。设主、从动链轮分别以角速度1、2转动，其节圆半径为R1、R2，销轴中心A、D亦随之作等速圆周运动，其圆周速度V1=R11，V2=R22,二）链传动的瞬时链速V瞬及瞬时传动比i瞬,链传动速度分析,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,V1、V2可分解为沿链条前进方向的分速度V和垂直链条前进方向的分速度V1、V2。,V1,V=R11cos,V1=R11sin,V2,V=R22cos,V2=R22sin,式中：,为铰链点A的圆周速度与前进分速度之间的夹角，在数值上等于A点在主动轮上的相位角，在180/Z1之间变化。,为铰链点D的圆周速度与前进分速度之间的夹角，在数值上等于D点在主动轮上的相位角，在180/Z2之间变化。,可见，在链节的啮进过程中，链条前进方向速度V和垂直方向分速度V1、V2的数值随、变化而改变。其变化情况只需分析一链节从进入啮合开始，到相邻的下一个链节进入啮合为止的一段时间的运动情况，以A链节在主动链轮1上啮合全过程为例分析瞬时速度变化。,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,1）A链节开始进入啮合相位角：,前进方向分速度：,垂直方向分速度：,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,前进方向分速度：V=R11cos；,垂直方向分速度：V1=R11sin；,A,B,V,3）A链节与Y轴重合相位角=0,A链节与Y轴重合（=0）,前进方向分速度：V=V1=R11；,垂直方向分速度：V1=0,D,A,V,V1,V1,D,V,V2,V2,前进方向分速度：V=R11cos；,垂直方向分速度：V1=R11sin；,B,5）A链节结束啮合时相位角：,A,V,V1,V1,D,V,V2,V2,前进方向分速度：,垂直方向分速度：,B,每啮进一个链节时，链速变化情况,相位角变化：,前进方向分速度：,即：时而加速啮进，时而减速啮进,垂直方向分速度：,即：时而减速上升，时而加速下降,链速V时快时慢，V忽上忽下的变化，称为多边形效应。,上述链速变化规律可用下图描述。,减速啮进,加速啮进,加速下降,减速上升,+1800/z1,-1800/z1,啮进一个链节,V,V,0,链传动的瞬时链速变化,链节在从动轮上退出啮合时链速变化，可参照上述分析。即分析某一链节D从其前一相邻敛迹链节退出啮合时开始，到该D链节退出啮合时为止时间内的运动情况。,从动轮节圆上圆周速度：,从动轮的角速度：,3.链传动的瞬时传动比i瞬,i瞬=常数的条件：,1）i=1，即Z1=Z2，和变化范围相同；,2）传动的中心距为链节距的整数倍，使和同步变化。,结论：链传动存在多边形效应，使链节啮合速度周期性变化，瞬时传动比不等于常数，使运动产生不均匀性和动载荷。,二.链传动的受力分析,一）链传动工作是受力分析,链紧边受到的拉力：F1=F+Fc+Fy,链松边受到的拉力：,F2=Fc+Fy,F链传动的圆周力（有效拉力）,Fc作圆周运动的链节产生的离心力,Fy链条重量产生的悬垂拉力，Fy=KyqgaN,式中：q链每米长度的质量，kg/m，见表9-1；,v链的圆周速度，m/s；,a链传动的中心距，m；,g重力加速度，g=9.81m/s2；,Ky垂度系数，即下垂量为y=0.02a时的拉力系数，见表9-2，表中为两链中心连线与水平面的夹角。,二）链作用于轴上的压力FQ,链传动为间接啮合传动，安装时只需较小的张紧力，目的是使松边的垂度不致过大。一防松边在下时，导致链轮啮合齿数较少，加速磨损，产生较大振动、跳齿或脱链。,与带传动相比之下，链作用于轴上的压力要小得多，若忽略传动中的动载荷，可近似取为：,FQ=F1+F2(1.21.3)F,三.链传动中的动载荷,链传动中的动载荷包括,外部附加动载荷由于工作载荷和原动机的工作特性带来的振动、冲击等因素引起的附加载荷，用工作情况系数加以考虑；,内部附加动载荷由链传动本身速度变化及制造、安装误差引起的附加动载荷。,内部附加动载荷产生原因：,1）由于链速v的周期性变化产生的加速度a，当=1/2时，加速度达到最大值：,可见，链速越高，节距越大，链的加速度越大，则链传动的动载荷也越大。,2）链条上下方向运动速度v周期性变化产生横向振动，引起动载荷。,3）当链条的铰链与轮齿突然啮合时，相当于链节铰链敲击轮齿，它们之间产生冲击动载荷。,4）链和链轮的制造误差以及安装误差。,5）由于链条的松弛，在启动、制动、反转、突然超载或卸载情况下出现的惯性冲击等。,四.影响链传动运动不均匀性和动载荷的主要因素及其减小措施,一）影响因素,小链轮齿数Z1：,链节距p：,小链轮的角速度1：,二）减小,运动不均性,动载荷,的措施,1）选较多的链轮齿数；,2）链传动放在低速级，限制Vmax15m/s;,3）尽可能使用较小的链节距。,一.滚子链传动的主要失效形式及计算准则,一）主要失效形式,1.铰链磨损链节在进入和退出啮合时，销轴与套筒之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑的条件下，将引起铰链的过度磨损，导致链轮节圆增大，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。由于磨损主要表现在外链节节距的变化上，内链节节距的变化很小，因而实际铰链节距的不均匀性增大，使传动更不平稳，通常节距增大3%，则为失效。它是开式链传动的主要失效形式。,5-3滚子链传动设计计算,P,P+P,P,链条磨损后的节距增量,p+p,p,3600/z,3600/z,d,d+d,链节距伸长量与节圆增大量之间关系,2.链板的疲劳破坏,因而链板在变应力状态下工作，经过一定的循环次数链板会产生疲劳断裂。在润滑条件良好且设计安装正确的情况下，链板的疲劳强度是决定链传动工作能力的主要因素。,3.点蚀和多次冲击破断,工作中由于链条反复启动、制动、反转或受重复冲击载荷时承受较大的动载荷，经过多次冲击，滚子表面产生点蚀，且滚子、套筒和销轴会产生冲击断裂。,4.销轴与套筒的胶合,由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷的作用下，润滑油膜难以形成，当转速过高时，套筒与销轴间产生的热量导致套筒与销轴的胶合失效。,5.过载拉断,在低速重载的传动中或者链传动严重过载时，链元件