【大学】链式传动装置设计

-1-【大学】链式传动装置设计一、1.链式传动装置概述1.链式传动装置作为一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种机械设备中，如农业机械、矿山机械、建筑机械、交通运输机械等。链传动具有结构简单、制造方便、承载能力大、工作可靠等优点。在传动过程中，链条作为中间介质，将动力从主动轮传递到从动轮，实现动力和运动的传递。以某矿山机械为例，其驱动系统采用链传动，链条长度达到6米，传动功率为150千瓦，使用寿命超过10年。2.链式传动装置的设计需要考虑诸多因素，包括传动比、传动效率、承载能力、使用寿命、安装尺寸等。在设计过程中，首先要确定传动比，以满足机械设备的传动要求。例如，某型号摩托车发动机输出轴与后轮之间采用链传动，传动比为3.5:1，以确保摩托车在高速行驶时的动力输出。其次，要考虑传动效率，通常链传动效率在95%以上，但实际使用中可能会受到润滑条件、链条磨损等因素的影响。此外，链式传动装置的承载能力与链条的规格、链条节距、链条的强度等因素密切相关。如某重型挖掘机的驱动链，其节距为19.05mm，链条直径为60mm，单链条承载能力达到10吨。3.链式传动装置的结构设计主要包括链条、链轮、张紧装置、防护装置等部分。链条是链传动装置的核心部件，其结构包括内链板、外链板、销轴、套筒等。链轮则与链条相啮合，传递动力和运动。张紧装置的作用是保持链条的张紧力，防止链条过度松弛或过紧。在设计中，要合理选择链条和链轮的材料、尺寸以及安装方式。例如，某工厂的链传动装置采用优质合金钢链条和铸铁链轮，链条节距为12.7mm，链轮直径为200mm，以确保传动装置的稳定性和耐用性。防护装置则是为了防止链条在运行过程中与其他部件发生碰撞，延长链条和链轮的使用寿命。二、2.链式传动装置设计原理1.链式传动装置设计原理基于齿轮传动和摩擦传动的基本原理。首先，通过设计合理的链条节距和链轮齿形，确保链条与链轮的啮合紧密，避免相对滑动。链条节距是影响链条强度和刚度的关键因素，通常根据工作载荷和速度来确定。其次，链轮齿形的设计应保证传动效率高，减少磨损。例如，链轮齿形可以采用滚子齿形，其优点是耐磨性高，传动平稳。2.链式传动装置的设计还涉及链轮的模数和齿数的选择。模数决定了链轮的尺寸和链条节距，而齿数则影响链轮的转速。在设计时，需要根据传动比和链轮直径的关系，计算出合适的模数和齿数。例如，在传动比要求较高的场合，可以选择较大的链轮齿数，从而实现较小的链轮直径。3.设计链式传动装置时，必须考虑到链条的受力分析。链条在传动过程中主要承受拉伸力和压缩力，这些力的大小取决于链条的材质、节距、链轮直径以及传动载荷。通过对链条的受力分析，可以计算出链条的最大安全载荷，确保链条在工作中的安全性。同时，还需对链轮的齿面接触强度、疲劳强度进行校核，以保证链式传动装置在长时间工作中的可靠性。三、3.链式传动装置选型与计算1.链式传动装置的选型与计算是保证传动系统性能和寿命的关键步骤。首先，根据传动系统的设计要求，确定所需的传动比。例如，某工业生产线上的输送带驱动系统，要求传动比为10:1，以确保输送带在低速运行时仍能高效工作。接着，根据传动比和输出功率，选择合适的链轮直径。以链条的节距为12.7mm为例，链轮直径通常为链条节距的5到10倍，即63.5mm到127mm。2.在选型过程中，还需要考虑链条的强度等级。链条的强度等级通常以公称抗拉强度表示，如630N/mm²、800N/mm²等。例如，某矿山机械的驱动链条，公称抗拉强度为800N/mm²，能够承受的最大载荷为6800N。此外，链条的尺寸选择也应考虑实际安装空间和链条的弯曲半径。链条的弯曲半径应大于链条直径的10倍，以确保链条在传动过程中的灵活性和使用寿命。3.计算链条的承载能力是链式传动装置选型与计算的重要环节。链条的承载能力取决于链条的强度、节距、长度和润滑条件。例如，对于一条长度为2米的链条，如果其节距为12.7mm，且润滑条件良好，其承载能力可以达到约6000N。在计算链条的弯曲应力时，应考虑链条的安装角度和链轮的倾斜度。例如，若链轮倾斜角度为5度，则链条的弯曲应力需额外增加约10%。通过这些计算，可以确保链式传动装置在实际工作条件下能够安全可靠地运行。四、4.链式传动装置的结构设计1.链式传动装置的结构设计需要考虑链条、链轮、张紧装置、润滑系统和防护装置等多个组成部分。链条作为传动的主要元件，其结构包括内链板、外链板、销轴和套筒等。在设计链条时，应确保链条的强度和耐磨性。例如，某重型挖掘机的链条，其外链板厚度为6mm，内链板厚度为5mm，销轴直径为15mm，套筒直径为10mm，以承受重载。2.链轮是链式传动装置的关键部件，其设计需保证与链条的精确啮合。链轮的齿形、模数和齿数对传动效率和寿命有重要影响。以链轮的模数为例，常用的模数有0.625mm、1.25mm、1.5mm等。某工业用链轮的模数为1.25mm，齿数为24齿，链轮直径为200mm，能够实现平稳高效的传动。3.张紧装置的设计对于保证链条张紧力至关重要，过紧或过松都会影响传动效率和链条寿命。张紧装置通常采用调节螺栓或弹簧张紧器来实现。例如，某工厂的链式传动装置采用弹簧张紧器，其最大张紧力为1000N，能够适应不同载荷的变化。此外，润滑系统的设计应确保链条和链轮的润滑效果，常用润滑方式包括滴油润滑、浸油润滑和自动润滑等。以自动润滑为例，某输送带驱动系统的自动润滑装置，每小时能够提供20升润滑油，保证链条和链轮的持续润滑。防护装置的设计则要防止链条和链轮在运行过程中与其他部件发生碰撞，常用的防护方式包括安装防护罩或采用封闭式传动装置。五、5.链式传动装置的强度校核与优化1.链式传动装置的强度校核是确保其安全运行的关键环节。在进行强度校核时，首先要考虑链条的拉力强度。链条的拉力强度由其材质、节距和抗拉强度决定。例如，某链条的节距为12.7mm，抗拉强度为800N/mm²，其最大承载拉力可通过计算得出。在计算时，还需考虑安全系数，通常取值为4到6，以确保链条在极端负载下不发生断裂。2.链轮的强度校核包括齿面接触强度和疲劳强度。齿面接触强度是指链轮齿面在传动过程中承受的最大接触应力，而疲劳强度则是指链轮齿面在反复载荷作用下抵抗疲劳裂纹的能力。以某链轮为例，其齿面接触强度可通过赫兹公式计算，疲劳强度则需根据材料特性和使用条件进行估算。在实际设计中，链轮的齿数、模数和材料硬度都会影响其强度，因此需要根据具体情况进行优化。3.链式传动装置的优化设计旨在提高其传动效率和使用寿命。优化措施包括但不限于以下几方面：优