《链传动的设计》PPT课件

第 11章 链 传 动 设 计链 传 动 的 特 点链 传 动 是 在 两 个 或 多 于 两 个 链 轮 之 间 用 链 作 为 挠 性 拉 曳 元 件的 一 种 啮 合 传 动 ；链 传 动 是 一 种 应 用 较 为 广 泛 的 机 械 传 动 ， 他 的 特 点 介 于 齿 轮传 动 和 皮 带 传 动 之 间 。它 是 由 链 条 和 主 、 从 动 链 轮 所 组 成 。 链 传 动 的 主 要 优 点 是 ： 没 有 滑 动 ； 工 况 相 同 时 ， 传 动 尺 寸 比 较 紧 凑 ；不 需 要 很 大 的 张 紧 力 ， 作 用 在 轴 上 的 载 荷 较 小 ； 效 率 较 高 ， 可 以 达 到 98% ； 能 在 温 度 较 高 、 湿 度 较 大 的 环 境 中 使 用 等 ； 需 要 时 轴 间 距离 可 以 很 大 。 链 传 动 的 缺 点 是 ： 只 能 用 于 平 行 轴 间 的 传 动 ； 瞬 时 速 度 不 均 匀 ， 高 速运 转 时 不 如 带 传 动 平 稳 ； 不 宜 在 载 荷 变 化 很 大 和 急 促 反 向 的 传 动 中 应用 ； 工 作 时 有 噪 声 ； 制 造 费 用 比 带 传 动 高 等 。 链 传 动 的 应 用 ： 链 传 动 主 要 用 于 要 求 工 作 可 靠 ， 且 两 轴 相 距 较 远 ， 以及 其 它 不 宜 采 用 齿 轮 传 动 的 场 合 。 广 泛 用 于 农 业 、 采 矿 、 冶 金 、 起 重 、运 输 、 石 油 、 化 工 、 纺 织 等 各 种 机 械 的 动 力 传 动 中 。 目 前 ， 最 大 传 递 功 率 达 到 5000 kW， 最 高 速 度 达 到 40m/s， 最 大 传 动 比达 到 15， 最 大 中 心 距 达 到 8m。 由 于 经 济 及 其 他 原 因 ， 链 传 动 的 传 动 功 率 一 般 小 于 100 kW， 速 度 小 于 15m/s， 传 动 比 小 于 8。 11.1.2 链 的 分 类 按 照 工 作 性 质 的 不 同 ： 传 动 链 、 起 重 链 、 曳 引 链 。 最 常 用 的 是 传 动 链 。 传 动 链 主 要 用 来 传 递 动 力 ， 通 常 都 在 中 等 速 度( 20 m/s)以 下 工 作 。 起 重 链 主 要 用 在 起 重 机 械 中 提 升 重 物 ， 其 工 作 速 度 不 大 于 0.25m/s。 曳 引 链 主 要 用 在 运 输 机 械 中 移 动 重 物 ， 其 工 作 速 度 不 大 于 2 m/s 4 m/s。 传 动 链 主 要 分 为 ： 套 筒 链 、 套 筒 滚 子 链 (简 称 滚 子 链 )、 齿 形 链 和 成 型链 。 图 11.3 滚子链结构 图11.4 双排链结构 滚 子 链 的 链 板 一 般 做 成 8字 形 ， 以 使 它 的 各 个 横 截 面 具有 接 近 相 等 的 抗 拉 强 度 ， 同 时 也 减 少 了 链 的 重 量 和 运 动时 的 惯 性 力 。 节 距 P是 链 的 基 本 特 性 参 数 。 滚 子 链 的 节 距 是 指 链 在 拉直 情 况 下 ， 相 邻 滚 子 外 圆 中 心 之 间 的 距 离 。 套 筒 和 销 轴 间 的 接 触 面 积 称 为 铰 链 承 压 面 ， 它 的 投 影 面积 A为 当 传 递 大 功 率 时 ， 可 以 用 双 排 链 或 多 排 链 。 把 一 根 以 上的 单 列 链 并 列 、 用 长 销 轴 联 接 起 来 的 链 称 为 多 排 链 。 多 排 链 的 排 数 一 般 不 超 过 3 4排 ， 因 为 排 数 的 增 加 会 导致 各 排 受 力 不 均 增 加 。 当 载 荷 大 而 要 求 排 数 多 时 ， 可 采 用 两 根 或 两 根 以 上 的 双排 链 或 三 排 链 。 2bdA z 链 的 节 数 根 据 实 际 需 要 而 定 ， 通 过 链 接 头 链 接 。 当 一 根 链 的 链 节 数 为 偶 数 时 采 用 连 接 链 节 ； 当 链 节 数 为 奇 数 时 ， 则 必 须 加 一 个 过 渡 链 节 。 过 渡 链 节 的 链 板 受 有 附 加 弯 矩 ， 最 好 不 用 ， 但 在 重 载 、冲 击 、 反 向 等 繁 重 条 件 下 工 作 时 ， 采 用 全 部 由 过 渡 链 节构 成 的 链 ， 柔 性 较 好 ， 能 减 轻 冲 击 和 振 动 。 滚 子 链 的 标 记 为 ： 链号 排数 整链链节数 标准编号 11.2.2 齿 形 链 齿 形 链 又 称 无 声 链 ， 它 是 由 一 组 带 有 两 个 齿 的 链 板 左 右 交 错 并 列 铰 接 而成 ； 链 齿 外 侧 是 直 边 ， 工 作 时 链 齿 外 侧 边 与 链 轮 轮 齿 相 啮 合 实 现 传 动 ， 其 啮合 的 齿 楔 角 有 60体 体 体 体 体 体 体 和 70两 种 ， 前 者 用 于 节 距 p 9.525mm， 后 者用 于 p40HRC； 高 速 、 重 载 、 连 续 工 作 的 传 动 ， 采 用 低 碳 钢 、 低 碳 合 金 钢 表 面 渗 碳 淬火 (如 用 15、 20Cr、 12CrNi3等 钢 淬 硬 至 55HRC-60HRC)或 中 碳 钢 、 中 碳合 金 钢 表 面 淬 火 (如 用 45、 40Cr、 45Mn、 35SiMn、 35CrMo等 钢 淬 硬 到40HRC 50HRC)。 载 荷 平 稳 、 速 度 较 低 、 齿 数 较 多 时 ， 也 允 许 采 用 的 铸 铁 制 造链 轮 。 由 于 小 链 轮 的 啮 合 次 数 比 大 链 轮 多 ， 因 此 对 材 料 的 要 求 也 比 大 链 轮 高 。当 大 链 轮 用 铸 铁 制 造 时 ， 小 链 轮 通 常 都 用 钢 。 200 B MPa 11.4 链 传 动 的 运 动 特 性1 1 2 260 1000 60 1000z pn z pn 1 22 1n zi n z 1 1cosR 1min 1 1cos 2R 1 1sinR 2 2cosvR 1 22 1 coscosRi R 链 的 水 平 方 向 的 加 速 度 链 的 垂 直 方 向 分 速 度 相 对 啮 合 冲 击 动 能 若 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 ， 使 链 传 动 产 生 很 大 的 动 载 荷 。 21 1 1 1sin sind da R Rdt dt 202 21 1max 1 1 1 1 180sin sin2 2 2pa R R 21 1 1 1cos cost dv da R Rdt dt 3 2k qp nE C 11.5 链 传 动 的 受 力 分 析 工 作 拉 力 ： 离 心 拉 力 ： 垂 度 拉 力 ： 紧 边 总 拉 力 ： 松 边 总 拉 力 ： 轴 上 的 载 荷： 1 1000PF 1FcF 2cF qfF 1 2 4 8f fqga a qgaF k qgaff a 1 c fF F F F c fF F F 1 2Q fF F F 11.2Q AF K F 11.6 滚 子 链 传 动 的 失 效 形 式 及 计 算 方 法链 传 动 的 失 效 形 式 有 ： (1) 铰 链 元 件 由 于 疲 劳 强 度 不 足 而 破 坏 。 (2) 因 铰 链 销 轴 磨 损 使 链 节 距 过 度 伸 长 （ 在 标 准 试 验 条 件 下 允 许 伸 长 率为 3%） ， 从 而 破 坏 正 确 啮 合 和 造 成 脱 链 现 象 ； (3) 润 滑 不 当 或 转 速 过 高 时 ， 销 轴 和 套 筒 的 摩 擦 表 面 易 发 生 胶 合 破 坏 ； (4) 经 常 起 动 、 反 转 、 制 动 的 链 传 动 ， 由 于 过 载 造 成 冲 击 破 断 ； (5) 低 速 重 载 的 链 传 动 ， 铰 链 元 件 发 生 静 强 度 破 坏 ； (6) 链 轮 轮 齿 磨 损 。额 定 功 率 曲 线 额 定 功 率 确 定 方 法 对 于 的 低 速 链 传 动 ， 链 的 主 要 失 效 形 式 是 过 载 拉 断 ， 应 进 行 静 强 度 校 核 。 静 强 度 安 全 系 数 应 满 足 下 列 要 求 0Ac z pK PP Pk k 1 19z 100pL 试 验 条 件 ： 两 链 轮 安 装 在 同 一个 水 平 面 上 ， 单 列 链 水 平 布 置 、载 荷 平 稳 、 工 作 环 境 正 常 、 按 推荐 的 润 滑 方 式 润 滑 、 使 用 寿 命15000h； 链 因 磨 损 而 引 起 链 节 距的 相 对 伸 长 量 。1 48p QA z fz FS K F F F 11.7 滚 子 链 传 动 的 设 计 步 骤 和 主 要 参 数 的 确 定 设 计 滚 子 链 时 的 原 始 数 据 为 ： 传 动 的 功 率 、 小 链 轮 和 大 链 轮 的 转 速 （ 或传 动 比 ） 、 原 动 机 种 类 、 载 荷 性 质 以 及 传 动 用 途 等 。 设 计 步 骤 ： 1 选 择 链 轮 齿 数 z1、 z2 小 链 轮 齿 数 对 链 传 动 的 平 稳 性 和 使 用 寿 命 有 较 大 的 影 响 ， 链 轮 齿数 不 宜 过 多 或 过 少 。 过 少 时 将 ： 1)增 加 传 动 的 不 均 匀 性 和 动 载 荷 ； 2)增加 链 节 间 的 相 对 转 角 ， 从 而 增 大 功 率 消 耗 ； 3)增 加 铰 链 承 压 面 间 的 压 强（ 因 齿 数 少 时 ， 链 轮 直 径 小 ， 链 的 工 作 拉 力 将 增 加 ） ， 从 而 加 速 铰 链 磨损 等 ； 4)增 加 链 传 动 的 圆 周 力 ， 从 而 加 速 了 链 条 和 链 轮 的 损 坏 。 由 于 链 节 数 应 选 用 偶 数 ， 所 以 链 轮 齿 数 最 好 选 质数 或 不 能 整 除 链 节 数 的 数 。 并 优 先 选 取 17、 19、21、 23、 25、 38、 57、 76、 95、 114。 0.63 1 1517z 38 1 21z 8 1 2325z ( ) ( )d d p p z d pz 2 确 定 传 动 比 i 链 传 动 的 传 动 比 一 般 ， 推 荐 ， 在 低 速 和 外 廓 尺 寸 不 受限 制 的 地 方 允 许 到 10（ 个 别 情 况 可 到 15） 。 如 传 动 比 过 大 ， 则 链 包 在 小链 轮 上 的 包 角 过 小 ， 啮 合 的 齿 数 太 少 ， 这 将 加 速 轮 齿 的 磨 损 ， 容 易 出 现跳 齿 ， 破 坏 正 常 啮 合 ， 通 常 包 角 最 好 不 小 于 ， 传 动 比 在 3左 右 。 3 确 定 计 算 功 率 4 确 定 链 节 距 ： 在 承 载 能 力 足 够 条 件 下 ， 应 选 取 较 小 节 距 的 单 排 链 ， 高速 重 载 时 ， 可 选 用 小 节 距 的 多 排 链 。 一 般 ， 载 荷 大 、 中 心 距 小 、 传 动 比大 时 ， 选 小 节 距 多 排 链 ； 速 度 不 太 高 、 中 心 距 大 、 传 动 比 小 时 选 大 节 距单 排 链 。 5 确 定 中 心 距 和 链 长 8i 23.5i 01200Ac z pK PP Pk k (3050)a p max 80a p44ii min 1min 10.2 10.33 1a z i pa z i p 21 2 2 122 2P z z z za pL p a 6 链 速 和 链 轮 的 极 限 转 速 链 速 的 提 高 受 到 动 载 荷 的 限 制 ， 所 以 一 般 最 好 不 超 过 12 m/s。 如 果 链 和 链 轮 的 制 造 质 量 很 高 ， 链 节 距 较 小 ， 链 轮 齿 数 较 多 ， 安 装 精 度很 高 ， 以 及 采 用 合 金 钢 制 造 的 链 ， 则 链 速 也 允 许 超 过 20m/s 30m/s。 链 轮 的 最 佳 转 速 和 极 限 转 速 。 7 计 算 链 传 动 作 用 在 轴 上 的 力 FQ 11.2Q AF K F 11.8齿 型 链 传 动 设 计 齿 形 链 的 基 本 参 数 确 定 方 法 为 ： 链 轮 齿 数 ， 通 常 ， 且 宜 取 奇 数 齿 ； 传 动比 ， 通 常 取 ， 推 荐 ； 齿 型 链 节 距 、 链 宽 和 适 用 小 链 轮 转 速 范 围 ；max 10i 7i 23.5i AC zK PP k 0CPb P 图 11.19 齿型链传动额定功率曲线(b=1mm、z1=21、平稳载荷) 11.9链 传 动 的 布 置 、 张 紧 和 润 滑链 传 动 的 合 理 布 置 两 链 轮 的 回 转 平 面 应 在 同 一 垂 直 平 面 内 ; 两 链 轮 中 心 连 线 最 好 是 水 平 的 ， 或 与 水 平 面 成 以 下 的 倾 斜 角 ， 尽量 避 免 垂 直 传 动 。 属 于 下 列 情 况 时 ， 紧 边 最 好 布 置 在 传 动 的 上 面 ： 1)中 心 距 和 的 水 平 传 动 ； 2)倾 斜 角 相 当 大 的 传 动 ； 3)中 心 距 、 传 动 比 和 链 轮 齿 数 的 水 平 传 动 。 04560a p 1.5i 1 25z 30a p 2i图11.20 传动链的布置 链 传 动 的 张 紧 方 法 链 传 动 张 紧 的 目 的 ， 主 要 是 为 了 避 免 由 于 链 条 垂 度 过 大 产 生 啮 合 不 良 和链 条 振 动 现 象 ， 同 时 也 为 了 增 加 链 条 的 包 角 。 张 紧 力 并 不 决 定 链 的 工 作 能 力 ， 而 只 是 决 定 垂 度 的 大 小 。 当 两 轮 中 心 连线 倾 角 大 于 60时 ， 一 般 都 要 设 置 张 紧 装 置 。 最 常 见 的 张 紧 方 法 是 移 动 链 轮 以 增 大 两 轮 的 中 心 距 。 但 如 中 心 距 不 可 调时 ， 也 可 以 采 用 张 紧 轮 传 动 。 张 紧 轮 应 装 在 靠 近 主 动 链 轮 的 松 边 上 。 不 论 是 带 齿 的 还 是 不 带 齿 的 张 紧轮 ， 其 分 度 圆 直 径 最 好 与 小 链 轮 的 分 度 圆 直 径 相 近 。 不 带 齿 的 张 紧 轮 可 以 用 夹 布 胶 木 制 成 ， 宽 度 应 比 链 约 宽 5mm。 此 外 还 可 用 压 板 或 托 板 张 紧 。 对 于 中 心 距 大 的 链 传 动 ， 用 托 板 控 制 垂 度更 为 合 理 。 链 传 动 的 润 滑 、 护 罩 或 链 条 箱 人工定期润滑；滴油润滑；油浴或飞溅润滑；压力喷油润滑图11.22 建议使用的润滑油方法 复 习 思 考 题1、 链 传 动 和 带 传 动 相 比 有 什 么 优 缺 点 ？ 应 用 范 围 如 何 ？2、 传 动 链 有 哪 几 种 结 构 形 式 ？ 各 有 何 特 点 ？3、 链 传 动 的 传 动 比 及 圆 周 速 度 不 均 匀 性 是 怎 样 产 生 的 ？ 变化 过 程 如 何 ？4、 链 传 动 中 产 生 动 载 荷 的 原 因 有 哪 些 ？ 如 何 对 其 进 行 分 析 ？5、 链 传 动 中 的 主 要 作 用 力 有 哪 几 种 ？ 各 如 何 计 算 ？ 作 用 于轴 上 的 力 如 何 计 算 ？6、 链 传 动 的 失 效 形 式 有 哪 些 ？ 极 限 功 率 曲 线 如 何 获 得 ？7、 在 设 计 链 传 动 时 ， 传 动 比 、 链 轮 齿 数 、 链 速 和 链 轮 的 极限 转 速 、 链 节 距 、 链 长 度 和 中 心 距 等 参 数 如 何 选 定 ？8、 如 何 对 链 传 动 进 行 合 理 布 置 及 张 紧 ？9、 如 何 对 链 传 动 进 行 润 滑 ？ SEMINAR TOPIC分 析 链 传 动 的 特 点 ， 并 由 此 讨 论链 传 动 这 种 传 动 形 式 在 设 计 时 应如 何 从 材 料 选 取 、 几 何 形 状 、 热处 理 工 艺 、 安 装 调 试 等 方 面 进 行全 面 考 虑 。 本章作业13-7，13-8，13-10，13-11，13-13，13-19