第14章 链传动.ppt

1、第14章 链传动,14-2 传动链的结构特点,14-1 链传动的特点及应用,14-3 滚子链链轮的结构和材料,14-4 链传动的运动特性,14-5 链传动的受力分析,14-6 滚子链传动的设计计算,14-7 链传动的布置、张紧和润滑,未学此章之前，只是感性认识，现在我们学习理论，很实用。,特点及应用1,14.1 概述,链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 性质：有中间挠性拉曳元件的啮合传动。,与带传动相比的优点：,2）传动效率较高（98%）。（带传动96%）,5）能在较恶劣的环境下（如高温、多尘、油污、潮湿、泥沙、易燃及有腐蚀性条件）工作。对链轮齿形加工误差、链条几何形状误差要求

2、不严，并且对啮合时嵌入的污物有很大的容纳能力。 6）可以在低速下传递较大的力。（链是钢制的）,3） 整体尺寸较小 ，结构较为紧凑；,14.1.1 优缺点,1）由于是啮合传动，没有弹性滑动与打滑现象，能保证准确的平均传动比和平均链速。,4）链条装在链轮上，不需要很大的张紧力，对轴的压力小。,1） 制造和安装精度要求较低、成本低廉；,2） 能实现远距离传动，达几十米；,与齿轮传动相比的优点：,3） 结构简单，重量较小；,4） 在恶劣环境下也能工作.,主要缺点：,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。,1. 瞬时传动比、链速瞬时变化，周期性变化，不是恒定的常数，产生冲击、

3、震动和动载荷，传动平稳性较差；,2.只能实现两平行轴间链轮的同向传动；,3. 磨损后易发生跳齿、掉链现象；,4不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用，不宜在速度较高的情况下应用；,5制造费用比带高。,应用实例：,传动链,曳引链,起重链,按用途不同,14.1.2 链的种类,主要传递动力，V20m/s,运输机械中移动重物，如链式运输机，拉力大、抗污染。V24m/s.,起重机械中提升重物，如矿井中。V0.25m/s.,齿形链,滚子链,滚子链,齿形链,起重链,传动链,牵引链,短节距精密滚子链,齿形链,14.1.3 应用范围,传递功率： P 100 KW;,圆周速度： v 15 m/s;,传动效率：

4、0.95 0.98,传动比： i 8；,教材中给出了两组数据：,传递功率： Pmax =500 KW;,圆周速度： vmax =40 m/s;,最大距离： Lmax=8m。,传动比： imax =15；,此数据为目前可以达到的数据，在一定条件下，某些链可以达到的，并不是所有都能达到。,平均数据，这是从经济性考虑，一般链能达到的。,14.2 链传动的零件和材料14.2.1 传动链,传动链的形式：套筒链；套筒滚子链；齿形链；成型链。,应用最广泛的是套筒滚子链和齿形链。 套筒链比滚子链少滚子，结构简单，但易磨损，只用于低速传动（V2m/s）,套筒滚子链,齿形链又称无声链，传动平稳，振动、噪声小，但结

5、构复杂，重量大，制造难，用于高速和运动精度高的传动中。,成型链：装拆方便，成本低，常用于V3m/s的一般传动和农业机械中。 在网上实在没找到其图片，农机化实验室农机上有。,传动链的结构特点1, 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。,套筒链只是少了一个滚子，其它与滚子链相同，工作时套筒与链轮轮齿间为 滑动摩擦，而滚子链为滚动摩擦。 润滑：滚子、套筒、销轴之间。 为减轻重量及惯性，链板按等强度原则做成8字形。,滚子链,外链板 销轴 内链板 套筒 滚子,过盈联接,过盈联接,间隙配合,构成构件，相

6、对 转动。,滚子链的标记：,标记实例： 08A1 88 GB/T 1243 1997,链号,标准编号,A系列，节距12.7mm，单排，88节的滚子链,传动用滚子链已标准化，分A、B两系列，我国以A系列为主体 。我们只学A系列。,节距P：链的基本特性参数，指链在拉直情况下，相邻滚子外圆中心之距离。,链号数25.416 =节距值（mm）,1英寸 = 25.4毫米,滚子链有单排链、双排链、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。一般34排。（并联V带根数1012根）,传动链的结构特点2,链节数为偶数时采用连接链节，形状与链节相同，但连接链板与销轴为

7、间隙配合，为防止销轴与链板脱开，要使用弹簧卡片或钢丝锁销等。,与V带相比，链不能做成封闭的环形，需要链接头。,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,当链节数为奇数时必须采用过渡链节，过渡链节链板受拉后受到附加弯矩作用。 看教材表14.1下注，使用过渡链节时，极限拉伸载荷要打八折。,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。,自行车后轮的张紧：后轮向后移以增大轴距，或取掉两个链节。,传动链的结构特点3,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、

8、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。,优点：传动平稳、噪声小、承受冲击性能好，效率高， 工作可靠。,缺点：结构复杂、难于制造，价格较贵、比较重。,应用场合：常用于高速（链速可达40 m/s）或运动精度 要求较高的场合。,链轮的结构和材料1,14.2.2 链轮（链选用、链轮自行设计）,看教材P283。 看习题册P202例14.1 例14.2 例14.3,链轮的结

9、构和材料1,一、链轮的参数和齿形,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；,链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。,链轮的结构和材料2,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。,二、链轮的结构, 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。

10、, 链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1244-85的规定。,滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合。,国标GB/T1243-1997规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数。,齿侧圆弧半径：re,滚子定位圆弧半径：ri,滚子定位角：,链轮基本参数: 配用链条的节距p， 套筒的最大外径d1， 排距pt 齿数z,滚子链轮轴面齿形：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。,指采用标准刀具加工,链轮的结构,实心式-小直径,孔板式-中等直径,实心

11、式-小直径,组合式-大直径，齿圈可更换。,孔板式-中等直径,实心式-小直径,14.2.3 链和链轮的材料,链材料 中碳钢+热处理，要耐磨、耐冲击，由生产厂家和质量检验部门把关，设计者只是选用。,链轮的材料,链轮的材料,材料要求： 1）强度；2）耐磨；3）耐冲击,链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大，故小链轮常采用较好的材料制造。,14.3 链传动的运动特性 14.3.1 传动比i、链速V和转速2的不均匀性,链条的平均链速：,链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。以节距P为边长，以齿数z为边数，zP为周长。,比较带速：,

12、注：不能用带速公式计算链速。 链轮分度圆即为链轮多边形的外接圆。,平均传动比：,R1 1,x,A,B,y1,销轴A的圆周速度：,瞬时参数：假设1匀速。,沿着链条前进方向的水平分速度：,作上下运动的垂直分速度：,销轴圆周速度的水平分量即是链条速度。,-啮入过程中，链节铰链A在主动轮上的相位角,啮入主动轮的情况，设紧边水平：,R1 1,x,A,B,y1,-铰链A在主动轮上的相位角,R1 1,x,A,B,y1,-铰链A在主动轮上的相位角,可见，每转过一个链节，链速的变化就重复一次，p、z, 角的变化范围就越大，链速的变化也就越大。,链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬

13、时链速和瞬时传动比都作周期性变化。,R1 1,x,A,B,y1,-铰链A在主动轮上的相位角,链在垂直方向上的速度vy1上下移动，并且忽快忽慢，给链传动带来工作不平稳性和有规律的振动。,实际链速：,同理，,x,表明：当主动链轮作等速转动时，从动链轮随、的变化作周期性的变速转动。,链传动的瞬时传动比：也是周期性变化的。,铰链在退出从动链轮的情况，位置角的变化范围：,2作周期变化：原因是，虽然1、R1、R2均恒定，但、周期变化，变化范围不等，相位不相等。,x,链传动的瞬时传动比：,R1 1,x,A,只有当=时，瞬时传动比 i = 常数,即：只有当Z1=Z2（R1=R2），且a = k p时，才有:

14、i=1,紧边长度是节距的整数倍，保证同相位。,14.3.2 链传动的动载荷,1. 链速v变化产生附加动载荷,链条 从动链轮,作周期性的变速运动,惯性力及动载荷,R1,由图可得:,1越大，加速度越大； 节距p越大，加速度越大； 小链轮齿数z1越少，加速度越大。,2. 从动链轮的角加速度引起的动载荷,n 、p 、z, Fd,可见：,3. 链条沿垂直方向作变速运动，忽上忽下、忽快忽慢，引起链条横向振动。, 也产生一定的动载荷。,从动轮及与从动轮相连的一切运动构件的速度是周期变化的，产生动载荷。,n 、p, 相对冲击动载荷,4. 链节与链轮轮齿啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。,5. 链张紧不

15、好，链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲击。,-链传动的多边形效应,由于链节以折线形式绕在链轮上，链呈多边形运动，使得链条的速度和瞬时传动比发生周期性的变化，造成了传动的不平稳，这是链传动的固有特性。,多边形效应不能克服，只能减轻。,看习题册P209例14.4,受力分析1,工作拉力F1：使链运动和使轮转动的力（相当于带的有效拉力）。,离心拉力Fc：链在链轮上作圆周运动产生的（与带传动相同）。,垂度拉力（悬垂拉力）Ff：与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。,14.4 链传动的受力分析,如果不考虑动载荷，链上的主要作用力有三种：即工作拉力、离心拉力 、垂度拉力。,链质量比

16、带大得多。,悬垂拉力Ff :,Ff =Kf qa10-2 N,F”f =(Kf +sin ) qa 10-2 N,链的紧边拉力为：,链的松边拉力为：,作用在轴上的载荷FQ,各种力在链上的分布：,拉力差为F1,若在链上找一点，其绕一圈拉力是周期变化的，受的是变载荷。,（经验公式）,KA工作情况系数，见教材P287。,轴上载荷FQ的计算将来对设计轴、轴承、机架都有用。,看习题册P210例14.5,14.5 滚子链传动的设计计算,一、链传动的失效形式,1.链的疲劳破环 内外链板的疲劳断裂 套筒、滚子表面因受冲击，而出现疲劳点蚀 2.链条铰链的过度磨损 链速工作中，销轴与套筒不仅承受压力，而且还作相对

17、转动，进而导致磨损。其结果使链节距增大，链条总长增加，链松边垂度变化，同时增大了运动的不均匀性和动载荷，引起跳齿。,和带传动类似，链传动的失效集中表现为链条的失效。,链条受的拉力周期变化，链条元件会疲劳破坏。,中、低速情况易发生。,高速、冲击情况易发生。,润滑不良的开式传动的主要失效形式。,5. 链条的静力拉断 当紧边拉力链条的极限拉伸载荷时，发生拉断。 当链速较低(0.6m/s)时，低速重载下，此时工作拉力大，会发生静力拉断。,3.链条铰链的胶合 当链速较高时，冲击较大，销轴与套筒压力较大，两者相对转动产生的摩擦热亦较大，进而产生胶合。 4.过载冲击破断 经常起动、反转、制动的链传动，易发生

18、的失效形式。,高速运转时易发生。,二、设计准则,由于链传动的失效形式较多，与齿轮传动设计准则的建立方法类似。 链传动的设计准则： 1闭式，或润滑良好的开式传动（排除过度磨损） v0.6m/s（排除静力拉断）：此时只会发生疲劳破坏和胶合失效（频繁启动制动正反转时不用链传动） 额定功率曲线法计算。 v0.6m/s：静强度计算。 2开式或润滑不好的链传动：主要发生过度磨损 耐磨性计算。 我们只讲额定功率曲线法和静强度计算。,三、计算,1极限功率曲线 （做试验得到）,标准试验条件：,1）两链轮安装在水平轴上且共面； 2）小链轮齿数z1=19； 3）链长Lp=100 节； 4）载荷平稳； 5）按推荐的方

19、式润滑（P295图1423）； 6）连续15000小时满负荷运转； 7）链条磨损引起相对伸长量P/P 3%； 8）单排链。,设计计算1,由图可见，在低、中速度的链传动中，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。,做试验得到极限功率曲线：,2额定功率曲线,极限功率曲线相当于极限应力 额定功率曲线相当于许用应力,相差一个安全系数。,考虑安全系数以后，得到额定功率曲线如由图。 额定功率曲线又叫“帐篷曲线”。,3当工作条件与特定试验条件不同时要修正,

20、KZ小链轮齿数系数,当z119时，P=KzP0,教材P288表14.2：当z1=19时，Kz=1 当nn0时，按链板疲劳破坏，查表取Kz。 当nn0时，按棍子、套筒疲劳破坏，查表取Kz。,Kp多排链排数系数,P=KpP0 查表14.3。,KA工作情况系数，修正名义功率，,计算功率 Pc = KA.P (KW),所以,KAPKzKpP0,看图14.17，选链条。,看习题册P211例14.6,4、静强度计算,当v0.6m/s时，主要失效形式为链条的过载拉断，设计时必须验算静力强度的安全系数。,14.5.3 链传动的主要参数及其选择,很重要，参数选择不好，则设计结果不好或不成功。,1传动比i i受包

21、角1的限制， 1120。 传动比越大，包角越小。包角过小，则啮合齿数太少，加速磨损。 故限制i8，推荐传动比 i=23.5。低速、外廓尺寸不受限制的地方允许到10或15。,2、链轮齿数z1和z2,z1不能过少，z1过少时： 1）多边形效应增强，增加传动不均性和动载荷； 2）相对转角增大，链绕进、出轮磨损加剧； 3）当p一定时，z1少，d小，圆周力（=2T/d），加速轮与链的破坏。 故z1min=9。,z2不能过多，z2过多，链节距增长容易跳齿和脱链。,看习题册P211例14.7,z2max=120,为磨损均匀，z应取与链节数互为质数的奇数，优先选用：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。,那么如何决定z1和z2呢？教材P290给出了经验值：,但在设计之初，链速不知道，无法直接应用。 可按下面办法选择Z1：,i越大，Z1越小，为了不使Z2过多。Z2=iZ1,3链速V和链轮的极限转速nlim,受动载荷限制，v12m/s。若制造质量很高,节距小，齿数多，精度高，采用合金钢制造，也允许链速超过20m/s30m/s。 最佳转速和极限转速见图1417。,4、链的节距p,p ，承载能力，总体尺寸 ，多边形效应显著，振动、