机械设计基础第13章--带传动和链传动1

第13章带传动和链传动,13-1带传动的类型和应用,13-2带传动的受力分析,13-3带的应力分析,13-4带传动的弹性滑动和传动比,13-5普通V带传动的计算,13-6V带轮的结构,13-7同步带传动简介,13-8链传动的特点和应用,13-9链条和链轮,13-11链传动的主要及其选择,13-12滚子链传动的计算,13-10链传动的运动分析和受力分析,13-13链传动的润滑和布置,13-1带传动的类型和应用,带轮1(主动轮)，带轮2(从动轮)，传动带3，及张紧轮。,一、带传动的组成,二、工作原理,摩擦传动：通过带和带轮间的摩擦力传递动力（平带和带）啮合传动：通过带和带轮间的齿啮合，传递动力（同步带）,三、带传动的特点,结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振，过载保护，适用于大中心距；摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定，需较大张紧力，寿命短。,13-1带传动的类型和应用,13-1带传动的类型和应用,四、传动形式,开口传动：两轴平行，1、2同向。,交叉传动：两轴平行，1、2反向。,半交叉传动：两轴交错，不能逆转。,平带,V型带,多楔带,摩擦型,圆形带,-摩擦力大，应用广泛；,-摩擦力大,受力均匀，结构紧凑。,-牵引力小，用于仪器。,五、带传动的类型,-结构简单，带轮容易制造，用于中心距较大的场合；,啮合型,同步带-无滑动，能保证固定的传动比。,13-1带传动的类型和应用,六、带传动的几何关系,中心距,包角:,因较小,代入得:,带长:,13-1带传动的类型和应用,带长:,已知带长时，由上式可得中心距:,13-1带传动的类型和应用,布置：松边在上，有利于加大包角；,七、带传动的张紧方法：,张紧：张紧轮放在松边，松边力小，张紧轮受力小，摩擦小。向内张紧，带受循环变应力，易疲劳破坏；靠小轮；向外张紧，带受单向变应力，张紧轮应靠近大带轮。,常见的张紧装置:,1、定期张紧装置,调整螺钉,滑道式,定期张紧装置,调整螺钉,摆架式,$8-3V带传动设计,自动张紧装置,采用张紧轮张紧装置,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。,张紧轮,八、带传动的优缺点：,1.适用于中心距较大的传动；,2.带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；,3.过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；,4.结构简单、成本低廉。,缺点：,1.传动的外廓尺寸较大；,2.需要张紧装置；,3.由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；,4.带的寿命较短；,5.传动效率较低。,优点：,13-1带传动的类型和应用,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。功率P100KW，带速v=525m/s，传动比id1min,v,P一定时，F,d1,13-6带传动的设计计算,）验算带的速度v,一般要求：普通V带：,单位时间绕转圈数，应力循环次数，相对寿命,）计算大带轮的基准直径d2,注意：d1、d2均应按基准直径系列表加以适当圆整。,4.确定中心距a和带的基准长度Ld,）初定中心距a0,尺寸,由于载荷变化带的松边抖动，动载荷,带长较短，v一定时，单位时间绕转圈数，应力循环次数，相对寿命,13-6带传动的设计计算,）计算带所需的基准长度,根据Ld由表8-2中选取和Ld相近的V带的基准长度Ld,）计算实际中心距a,5.验算小带轮上的包角1,若1不满足，怎么办,6.确定带的根数z,P0-单根V带的基本额定功率，查表,P0-计入传动比的影响，单根V带额定功率的增量，查表,K-包角系数，查表,KL-长度系数，查表,300mm,13-7V带轮的结构,13-7V带轮的结构,13-7V带轮的结构,13-7V带轮的结构,13-7V带轮的结构,13-8链传动的特点和应用,组成：链轮、环形链条,作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动。,优点：与带传动相比1.链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；,2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；,3.结构紧凑；,4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相比,5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；,缺点：瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。,二、应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。,13-8链传动的特点和应用,一、特点：,工作范围：传动比：i8;,中心距：a56m;,传递功率：P100KW;,圆周速度：v15m/s;,传动效率：0.950.98,13-8链传动的特点和应用,滚子链组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。,一、链条,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。,13-9链条和链轮,13-9链条和链轮,节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。p越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。,滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列。,13-9链条和链轮,双排滚子链,结构类型：单排链和多排链。多排链的承载能力与排数成正比但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。,13-9链条和链轮,13-9链条和链轮,链条的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,开口销,弹簧卡片,13-9链条和链轮,设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。,过渡链节,13-9链条和链轮,链号,08A12.7014.387.95138000.60,表139A系列滚子链的主要参数,节距P排距pt滚子外径d1极限载荷Q(单排)每米长质量q(单排)mmmmmmNkg/m,10A15.87518.1110.16218001.00,12A19.0522.7811.91311001.00,16A25.4029.2915.88556002.60,20A31.7535.7619.05867003.80,24A38.1045.4422.231246005.60,28A44.4548.8725.401690007.50,32A50.8058.5528.5822240010.10,40A63.5071.5539.6834700016.10,48A76.2087.8347.6350040022.60,13-9链条和链轮,二、链轮,国标规定参数：,滚子链链轮的参数,齿面圆弧半径：re,齿沟圆弧半径：ri,齿沟角：,的min、max,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：,13-9链条和链轮,端面齿形三圆弧+一直线,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。,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。,13-9链条和链轮,整体式链轮,13-9链条和链轮,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。,孔板式链轮,13-9链条和链轮,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。,组合式链轮,13-9链条和链轮,一、链传动的运动分析,链条的平均线速度：,平均传动比为：,分度圆瞬时线速度：,可分解为：,为相位角：,前进方向速度：,上下运动速度：,速度波动,速度波动2,13-10链传动的运动分析和受力分析,链传动的运动特性,链传动的运动特性,链传动的运动特性,二、链传动的受力分析,为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应:,作用在链上的力有：,圆周拉力:,离心拉力:,悬垂拉力:,紧边拉力为：,F1=F+Fc+FyN,松边拉力为：,F2=Fc+FyN,F=1000P/vN,Fc=qv2N,Fy=KyqgaN,q为米长质量,a为中心距，,=90Ky=1,g为重力加速度，,Ky为下垂量y=0.02a时的垂度系数。,=0Ky=7,=75Ky=2.5,=60Ky=4,=30Ky=6,适当张紧,有效拉力,13-10链传动的运动分析和受力分析,p与d之间的关系：,13-11链传动的主要参数及其选择,一、链轮的齿数,大链轮的齿数:z2=iz1,p一定时:z,d,越容易发生跳齿和脱链现象。,一般取：z2120,一般链节数为偶数，链轮齿数最好取奇数，以使磨损均匀。,二、链的节距,一般取：a=(3050)p,节距越大，啮合瞬间的冲击也越大。,高速重载时，应选用小节距多排链。,三、中心距,a过小,同时啮合的齿数,a过大,链条容易抖动。,amax=80p,链节数：,中心距：,计算结果应圆整，并取偶数！,为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。,13-11链传动的主要参数及其选择,一、失效形式,1.链板疲劳破坏；,2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；,3.销轴与套筒铰链的胶合；,4.链条铰链磨损；,5.过载拉断。,二、功率曲线图,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；,失效图片,由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。,滚子链传动的设计计算,链传动失效图片,单排A系列滚子链的功率曲线,上述功率曲线的特定条件:,1.两轮共面,2.小链轮的齿数z1=19,3.链节数Lp=100,4.载荷平稳,7.链条因磨损而引起的相对伸长量3%,5.按推荐的润滑方式,6.工作寿命为15000h,滚子链传动的设计计算,当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。,12(3),三、链传动的计算,当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正：,许用功率：,13-13链传动的润滑和布置,四、链传动的设计准则：,计算功率：Pc=KAP，KA为工作情况系数，P为名义功率。,当v0.6m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验算静力强度安全系数：,Q极限载荷，F1紧边拉力，S安全系数：S=48,13-13链传动的润滑和布置,13-13链传动的润滑和布置,一、链传动的润滑,润滑方式,1.人工给油；,2.油杯滴油；,3.油浴润滑、飞溅给油；,4.用油泵强制润滑和冷却。,润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48,环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。,一、链传动的布置,布置原则：链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内；一般宜水平或接近水平布置，并使松边在下方。,传动参数正确布置不正确布置说明,i=23a=(3050)p,两轮轴在同一水平面，紧边在上、在下均能正常工作。,i2a30p,两轮轴不在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后链条与链轮容易卡死。,13-13链传动的润滑和布置,i、a为任意值,两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大会减少下链