滚子链传动的设计与计算毕业设计

1、滚子链传动的设计与计算摘 要Design of Roller Chain Drives and CalculationSchool of Mechanical and Automotive EngineeringZhejiang University of Science and TechnologyChain of transmission is through the chain which have a special tooth movement and the active power transmission sprocket to the driven sprocket toot

2、h with a special kind of drive。The main requirement for reliable, far away from the two axes, gear should not be used, requiring an average transmission ratio accurate but is not required where the instantaneous transmission ratio accurately. It can be the occasion for the poor working conditions, a

3、re widely used in agricultural machinery, construction machinery, petroleum machinery, mining, lifting, metal cutting machine tools, motorcycles, bicycles .and so on.chain drive has many advantages compared with belt drive, inelastic sliding and skidding, the average transmission ratio accurate, rel

4、iable, high efficiency; transmission power, strong overload capacity, small size, the same transmission conditions, in high temperature , humid, dusty, there is pollution and other adverse environmentsI do the graduation project in DONGYANG CHAIN SALES CO .LTD. Main design data and the graphics are

5、done in the company. I first introduced the type of chain and chain drive of the motion characteristics. Second, according to the actual problems of construction machinery, access to mechanical design manual for the design of roller chain drives, and test chain speed, power and other conditions of t

6、he finale, to verify whether the actual conditions met. and the use of Auto cad drawing software, drawing the relevant parts and assembly drawings to solve the problem of conveying engineering.Roller chain drives Chain Chain wheel Design目 录1.1 论文研究的背景链传动是一种有齿轮传动和带传动特点的具有中间挠性的啮合传动。由于它有结构简单、效率高、传动比准确、

7、传动力大、紧凑经济适应性强、耐用和维修维护方面容易等优点使其在国民经济各个部门获得了广泛的应用。概括来说，多轴、大中心距、大载荷的低速运动、环境恶劣的开口式传动，润滑良好的闭式传动都能很好的采用链传动，但链传动同时又是一种非共轭传动，高速工作时产生的噪声，冲击大，所以还有一定的应用场合的局限性。中国的链传动行业自20世纪50年代开始发展，经过五十多年的奋发努力，目前已跨入世界工业链条生产大国的之列。链条在工业生产中的应用很广泛，在各类机电设备中占有比较重要的地位，它的质量的优劣直接反映了机械产品综合质量水平高低。链条作为传动件的一大类，按用途通常又依次划分为四小类，可分为起重链、曳引链和传动链

8、三大类。同时链条也可以按结构分类，大致可分为直板链、弯板链、框型链、齿形链等。与钢丝绳相比较，由于链条的挠性特别好，因此用于链条卷绕的链轮的直径可以比钢丝绳的卷筒小的多，这就使作用在链轮上的力矩减少，机构速比减少，使机构的结构变得紧凑。而滚子链与圆环链相连没有焊缝存在，所以可靠度更高，很小有突然断裂的危险。此外、将滚子链用作提升组件行程更为精确，误差小。所以用在比较重要的场合。链传动与带传动相比：链传动没有弹性滑动和打滑的现象，因此它能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用与轴上的径向压力也比较小；在同样使用条件下，链传动结构更为紧凑。同时链传动能在高温及

9、速度较低的场合下工作。链传动与齿轮相比：链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉;在远距离传动（大中心距）时候，其结构比齿轮传动轻便的很多。1.2 论文研究的目的与意义链传动是一种具有中间挠性的啮合传动，它同时具有齿轮传动和带传动的一种些特点。由于它具有结构简单、传动力大、效率高、传动比准确、紧凑经济适应性强、耐用和维修维护容易等优点，使其在国民经济各个部门获得了广泛的应用。中国的链条业自二十世纪五十年代末开始发展,经过五十多年的艰苦奋斗,如今，已成为世界工业链条生产的大国之列。我在韩国东洋链条贩卖株式会社杭州办事处实习，接触与链传动有关的实际机械工程问题，根据自己所学的机械设计知识，查阅机械

10、设计手册，设计计算链传动系统，将理论知识应用到实际问题中，为将来进入真正工作做一次技术大练兵。1.3 论文研究的主要内容及方法在毕业设计中，我主要是对滚子链传动的构成、工作优点进行了简要介绍，查阅机械设计手册，工具手册，掌握滚子链传动的设计过程以及要求，计算出符合工作要求的链条和链轮的参数，解决相对应的机械工程有关滚子传动链的输送装置的问题，设计相对应的链轮及链条，计算出符合工作要求的链条和链轮的参数，安排合理的链传动的布置、张紧，以及润滑。并用Autocad绘制绘制相关零件图和装配图。 2.1 链传动的组成和工作原理链传动由主动链轮1、从动链轮2和中间挠性件链条3组成，通过链条的链节与链轮上

11、的轮齿相啮合传递运动和动力。2.1.1链传动的特点与应用 链传动的主要优点是：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力、作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有污染等恶劣环境场合下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求比较低；中心距较大时其传动结构简单。链传动的主要缺点是：瞬时链速和链传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。目前，链传动广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是很高的农业、矿业、起重、冶金、运输、石油、化工、机械中。链传动的基本结构链传动主要有链条和链轮两部分组成。链条长度以链节数来

12、表达。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相连接，接头处可用卡簧或开口销锁紧。若链节数为奇数时，则需采用过渡链节。在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，因此通常应避免采用。短节距精密滚子链（简称滚子链）传动使用最广，而齿形链应用于要求较高的传动。国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径 、齿沟圆弧半径和齿沟角的最大和最小值。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，

13、故所用材料一般应优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢(如Q235、45、Q275、ZG310-570等)、灰铸铁(如HT200)等。重要的链轮可采用合金钢。小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。链条的基本类型链按照用途不同，可分为起重链、曳引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度0.25m/s；曳引链主要用于链式输送机中提升重物，其工作速度4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度15m/s。传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链利用特定齿形的链片和链轮相

14、啮合来实现传动的，是用销轴将多对具有60°角的工作面的链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在动力传动中应用较广。套筒

15、滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。2.2 链传动的失效形式链轮和链条相比,链轮的强度高,使用寿命较长,所以链传动的失效,主要是链条的失效,其主要失效形式是: (1) 链条疲劳破坏：链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不相同，所以链条工作处于交变拉应力状态中。经过一定的应力循环次数后，链条元件由于疲劳强度不足而破坏，链板将发生疲劳断裂，或套筒、滚子表面出现疲劳点蚀。在润滑良好的链传动时，疲劳强度决定链传动能力的主要因素。(2) 链条铰链的磨损： 链传动时，销轴与套筒的压力较大，彼此又产生相对转动，因而导致铰链摩损，使链的实际节距变长（内

16、、外链节的实际节距、是指相邻两滚子间的中心距，它随使用中磨损情况不同而变化），铰链磨损后，由于实际节距的增长主要出现在外链节，内链节的实际节距几乎不受磨损影响而保持不变，因而增加了各链节的实际节距的不均匀性，使传动更加的不平稳。链的实际节距因磨损而伸长到一定程序时，链条与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象，磨损是润滑不良的开式链传动的主要失效形式。造成链传动寿命大大降低。(3) 链条铰链胶合： 在润滑不当或链轮转速过高时,链条铰链的销轴和套筒的工作表面会因润滑油膜破坏,在高温,高压下直接接触导致两表面粘结,相对运动使粘结部位撕开,形成表面撕开而损坏,称为胶合.因而要限制链传动的极限转速

17、，不宜过高。(4) 链条冲击破断：对于因张紧不好而有较大松边垂度的链传动，在反复起动、制动或反转时所产生的巨大冲击，将会使销轴、套筒、滚子等元件不到疲劳时就产生冲击破断。(5) 链条的过载拉断：低速重载的链传动在过载时，因静强度不足而被拉断。3.1 滚子链的结构参数滚子链的构造滚子链是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。其组成零件包括滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板5。滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合：内链板与套筒、外链板与销轴之间为过盈配合。滚子链分为单排链、双排链和多排链。多排链承载能力更大，但各排受载均匀不好，通常不应该超过3排或4排，双排链结构应用较多。为了形成链节首

18、尾相连的环形链条，要用接头加以联接。滚子链的接头形式如图所示。当链节数为偶数时，接头处采用开口销(a)或弹簧锁片(b)来固定。当链节数为奇数时，需另增加一个过渡链节(c)才能构成环形，形成链的薄弱环节。应尽可能避免使用奇数链节。滚子链的基本参数滚子链主要参数是节距、滚子外径和内链节内宽，对于多排链还有排距。节距是滚子链的基本参数。当节距增大时，链条中各零件的尺寸都会相应的增大，传动能力也随之增大。滚子链的标记链号排数*链节数 国标号例如 8A1*100GB/T1243-19973.2滚子链传动的基本参数3.3链轮的结构链轮的主要尺寸链轮的形状与结构链轮的材料选用链轮齿形的几何形状与设计原则3.

19、4 链传动的润滑和布置3.4.1链传动的润滑3.4.2 链传动的布置张紧3.5链传动的运动特性链传动的运动不均匀性 设链传动在工作时，主动边始终处于水平位置。这样可分解为沿着链条前进方向的水平分速度和作横向运动的垂直分速度，其值分别为 式中是主动链轮上进入啮合的链节铰链销轴A的圆周速度与水平线的角度，从销轴A圆周速度与水平线的夹角，从销轴A进入链轮啮合位置到销轴B也进入链轮啮合位置为止，角也是从到之间变化。(=360°/是主动链轮上链节距对应的中心角)。当时， （3-6）当时， （3-8）由此可知，主动链轮虽然作等角速度回转，而链条前进的瞬时速度却周期性地由小变大，又有大变小。每转过

20、一个链节，链速的变化就重复一次，链轮的节距越大，齿数越少，角的变化范围就越大，链速的变化也就越大。于此同时，铰链销轴作横向运动的垂直分速度也在周期性的变化，导致链沿铅垂方向产生有规律的振动。同理可知，每一链节在从动链轮轮齿啮合的过程中，链节铰链在从动链轮的相位角，也在不断的在的范围内变化，所以从动链轮的角速度为 链从动的瞬时传动比为 可见，随着角和角不断变化，链传动的瞬时传动比是不断变化的。当主动链轮以等速度回转时，从动链轮的角速度将周期性地变动。只有在=（即=），且传动的中心距恰好为节距的整数倍时（这时和角的变化才会时时相等），传动比才能在全部啮合过程中保持不变，即恒等于1，链条的送进速度恒

21、定，但链条的垂直分速度总是周期性变化的。上述链传动运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造成的，所以称为链传动的多边形效应。链传动的动载荷链传动在工作过程中，链条和从动链轮都是作周期性的变速运动，因而造成和从动链轮相连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起了动载荷。链传动的多边形效应是产生动载荷的根本原因。动载荷的大小与回转零件的质量及加速度的大小有关。链条前进加速度引起的动载荷为 式中为紧边链条的质量（）；为链条加速度（/）。当时式中是从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量；为从动链轮的角速度(rad/s)；为从动链轮的分度圆半径()。计算结果表明，链轮的转速越高

22、、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。由于链条在横向的分速度也在作周期性的变化，将使链条发生横向振动，甚至发生共振，这也是链传动产生动载荷的重要原因之一。链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷，显然，链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。链传动的受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力。链传动张紧的目的主要是松边不致下垂过多，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象，因而所需的张紧力比起带传动来要小的多。链条在工作过程中，紧边和松边的拉力是不等的。若不计传动中的动载荷，则链的紧边受到拉力是由链传递的有效圆周力、链的离心力所引起的拉力以及由链条松边垂边度引

23、起的悬垂拉力三部分组成，即4.1滚子链的设计 。传动比i1234566齿数z131 2725 2321 1717 4.2链轮设计计算4.2.1链轮的设计计算1.材料选择：采用2.分度圆直径3.齿顶圆直径 (4-15)(查表 滚子最大直径=10.16) (4-16) 取=134(mm)。4.齿根圆直径 (4-17) 5.分度圆弦齿高 (4-18)。 4-19)取=4.56.最大齿根距离 (4-20)7.齿侧凸缘直径（查表为内链板最大高度；=15.09 (4-21) （）8.齿侧圆弧半径 (4-22) (4-23)9滚子定位圆弧半径 (4-24) (4-25)10.滚子定位角 (4-26） (4-

24、27)11齿宽：（是内链节内宽，查表9.40mm） (4-28)12.齿侧倒角 (4-29)13.齿侧半径 (4-30)14.链轮齿总宽（为排数） (4-31)15.轴毂厚度：（假设轴孔为50，查表4-7 =6.4） (4-32)表4-7 常数K的取值名称结构尺寸（参考）轮毂厚度h常数d5050 100100 150150K3.24.89.516.轮毂长度 (4-33) (4-34)取长度为5017轮毂直径。 (4-35) 链轮的设计计算同理可以计算链轮的尺寸直径分度圆d=409.41(),齿顶圆直径=416，齿根圆直径=399.25，分度圆弦齿高=4.5，最大齿根距离=399.17，齿侧凸缘

25、直径=392.65，滚子定位圆弧半径=5.28； =5.13，滚子定位圆=138.89°，=118.89°,齿宽8.93，齿侧倒角=2.06，齿侧半径=15.875，轴孔=100链轮齿总宽=8.93，轴毂厚度=30.26，轮毂长度=80。轮毂直径=160.52。 4.2.3 滚子链的材料的选择与处理滚子在工作时，是和链轮啮合的，所以需要一定的强度和硬度。在此，我选择35Cr作为滚子的材料。因为强度以及韧性较高的中碳含量的调制钢，强度极限比35号钢高20%。工艺性能与30Cr相似。35Cr广泛用于制造齿轮、轴、滚子、螺栓以及其他重要零件上。销轴和套筒都是在内部工作的，我选用3

26、5号钢作为制造材料。因为35号钢优质碳素结构钢有良好的塑性和适当强度，工艺性能较好，多在调质状态下使用。内外链板链板在链传动过程中主要承受交变拉伸和冲击载荷，链节在转动时还容易侧磨，经过一定次的循环，链板容易疲劳拉断因此，链板的材料应具我选用40Mn，40Mn碳素结构钢，用于制造永受疲劳负荷的零件，如曲轴、连杆等。卡簧的作用是卡紧连接销，所以需要一定的弹性。我选用65MN, 65Mn，锰提高淬透性，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧。链条销轴、套筒和滚子在交变载荷作用下承受冲击载

27、荷磨损，这就要求这些零件具有表面耐磨、芯部柔韧和耐疲劳性能，因此，这些零件通常都要进行表面渗碳处理。特别是标准链条的销轴、套筒和滚子由于采用的材料都是低碳钢和低合金钢，渗碳后既耐磨又耐疲劳，完全可以保证标准链条使用性能的需要。在此我对销轴进行渗碳0.3mm处理。在本篇论文中，我主要是对链传动的组成和工作原理以及链传动的特点和应用，润滑和布置作了介绍。重点介绍了链传动中的滚子链的构造和原理，并根据实际的工程输送问题，查阅机械设计手册以及工作手册等资料，设计并计算了链条和链轮的具体尺寸参数，并绘制了相应的装配图和零件图，独立的解决了工程实际问题。第一章和第二章，我介绍了链传动在实际生活的广泛应用，链传动的工作原理和特点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强。介绍了链传动的基本构造和基本类型，以及链传动的失效形式。第三章 ，我重点介绍了滚子链的工作原理、结构参数，和链轮的结构，以及滚子链传动的运动不均匀性。链传动是有多边形效应的。第四章，我根