第七章-链传动设计(北理工)-ppt课件

机械设计机械设计第七章第七章链链 传传 动动 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 滚子链和链轮滚子链和链轮 第三节第三节 链传动工作情况分析链传动工作情况分析 第四节第四节 滚子链传动设计滚子链传动设计 返回章目录返回章目录机械设计第七章链 传 动 第一节 概述返回章目录1动画动画第一节第一节 概述概述 具有传递功率具有传递功率大、传动效率高、大、传动效率高、传动中心距大、平传动中心距大、平均传动比准确、缓均传动比准确、缓振吸振、结构简单、振吸振、结构简单、制造和使用成本低制造和使用成本低等等特点特点。链链传传动动属属于于具具有有中中间间挠挠性性体体的的啮啮合合传传动动，由由平平行行轴轴的的主主、从从动动链链轮轮和和环环形形链链条条组组成成，通通过过链链与与链链轮轮的的啮合来传递运动和动力，如图所示。啮合来传递运动和动力，如图所示。动画第一节 概述 具有传递功率大、传动效率高、2按照用途，链分为按照用途，链分为传动链传动链、起重链起重链和和输送链输送链三类。三类。传动链传动链从结构型式上划分为短节距精密滚子链（简称从结构型式上划分为短节距精密滚子链（简称滚子链滚子链）、短节距精密套筒链（简称）、短节距精密套筒链（简称套筒链套筒链）、）、齿形齿形链链和和成形链成形链。套筒链套筒链与与滚子链滚子链在结构上基本相在结构上基本相同，只是在啮合同，只是在啮合部位缺少滚子。部位缺少滚子。按照用途，链分为传动链、起重链和输送链三类。传动链从结3第二节第二节 滚子链和链轮滚子链和链轮一、滚子链的结构一、滚子链的结构 是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。其组成零件包括其组成零件包括滚子滚子1、套筒、套筒2、销轴、销轴3、内链板、内链板4和外和外链板链板5。滚子与套筒、套筒与销滚子与套筒、套筒与销轴之间为轴之间为间隙配合间隙配合；内链板与套筒、外链板内链板与套筒、外链板与销轴之间为与销轴之间为过盈配合过盈配合。第二节 滚子链和链轮一、滚子链的结构 是由一系列4 滚子链分为滚子链分为单排链单排链、双排链双排链和和多排链多排链。多排链承。多排链承载能力更大，但各排受载均匀不好，通常不超过载能力更大，但各排受载均匀不好，通常不超过3排或排或4排，排，双排链双排链结构应用较多。结构应用较多。为了形成链节首尾相连的环形链条，要用接头加以为了形成链节首尾相连的环形链条，要用接头加以联接。滚子链的接头型式如图所示。联接。滚子链的接头型式如图所示。当链节数为偶数时，接头处采用开口销当链节数为偶数时，接头处采用开口销(a)或弹簧锁片或弹簧锁片(b)来固定。当链节数为奇数时，需要增加一个过渡链节（来固定。当链节数为奇数时，需要增加一个过渡链节（c）才）才能构成环形，形成链的薄弱环节。应尽量避免使用奇数链节。能构成环形，形成链的薄弱环节。应尽量避免使用奇数链节。（a）（b）（c）滚子链分为单排链、双排链和多排链。多排链承载能5二、滚子链的基本参数二、滚子链的基本参数 滚子链主要参数是滚子链主要参数是节距节距p、滚子外径滚子外径d1和和内链节内内链节内宽宽b1（对于多排链还有（对于多排链还有排距排距pt）节距节距p是滚子链的基是滚子链的基本参数。节距增大本参数。节距增大时，链条中各零件时，链条中各零件的尺寸相应增大，的尺寸相应增大，传动能力也随之增传动能力也随之增大。大。二、滚子链的基本参数 滚子链主要参数是节距p、滚子外径6 滚子链结构及其主要参数已经标准化（滚子链结构及其主要参数已经标准化（GB/T 12431997），分为），分为A、B两种系列；推荐优先使两种系列；推荐优先使用用A系列规格系列规格。链号链号反映该链条的节距大小：反映该链条的节距大小：节距节距p链号链号25.4/16mm滚子链的滚子链的标记方法标记方法为：为：链号排数整链链节数链号排数整链链节数 标准编号标准编号例如：例如：08A-1-88 GB/T 12431997，表示，表示A系列、系列、节距为节距为12.7mm、单排、单排、88节组成的滚子链。节组成的滚子链。滚子链结构及其主要参数已经标准化（GB/T 12437三、链轮的齿形三、链轮的齿形 滚子链与链轮齿在传动中滚子链与链轮齿在传动中并非共轭啮合并非共轭啮合，故链轮齿，故链轮齿形具有较大的灵活性，齿形设计以便于加工、不易脱形具有较大的灵活性，齿形设计以便于加工、不易脱链、链节能平稳自由链、链节能平稳自由进入和退出、减少冲进入和退出、减少冲击为目标。击为目标。GB/T 12431997中中只规定了轮齿的最大只规定了轮齿的最大齿槽齿槽形状和最小齿槽形状；实形状和最小齿槽形状；实际齿槽形状取决于加工刀际齿槽形状取决于加工刀具和加工方法具和加工方法。三、链轮的齿形 滚子链与链轮齿在传动中并非共轭啮合，故8四、链轮的主要尺寸与结构四、链轮的主要尺寸与结构 链轮的主要尺寸包括齿数链轮的主要尺寸包括齿数z、分度圆直径、分度圆直径d、齿顶圆直、齿顶圆直径径da、齿根圆直径、齿根圆直径df、节距多边形以上的齿高、节距多边形以上的齿高ha、齿宽、齿宽bf1、齿侧凸缘直径、齿侧凸缘直径dg等。等。dp/sin(180/z)damaxd1.25pd1 damind(11.6/z)pd1 df d d1 dg pcot(180/z)1.04h20.76 四、链轮的主要尺寸与结构 链轮的主要尺寸包括齿数z、9 作为典型的盘类零件，当链轮作为典型的盘类零件，当链轮尺寸较小尺寸较小时，采用图时，采用图(a)所示的所示的整体式结构整体式结构；中等直径中等直径链轮采用图链轮采用图(b)所示所示孔板式结构孔板式结构；直径较大直径较大链轮采用图链轮采用图(c)所示所示焊接焊接结构结构或图或图(d)所示所示装配式装配式组合结构组合结构。作为典型的盘类零件，当链轮尺寸较小时，采用图(a)10第七章-链传动设计(北理工)-ppt课件11 一般一般工况下工况下，采用，采用45、50、45Mn钢，经淬火、回钢，经淬火、回火处理，齿面硬度火处理，齿面硬度4050HRC。简单工况下简单工况下，采用，采用35钢经正火处理，齿面硬度钢经正火处理，齿面硬度160200HBS；或；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，钢经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度齿面硬度5060HRC。重要工况下重要工况下，采用，采用15Cr、20Cr材料，经表面渗碳、材料，经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度淬火和回火处理，齿面硬度5560HRC；或或40Cr、35SiMu、35CrMo材料，经淬火、回火处理，齿面硬材料，经淬火、回火处理，齿面硬度度4050HRC。五、链轮的材料选用五、链轮的材料选用 一般工况下，采用45、50、45Mn钢，经淬火、回12第三节第三节 链传动工作情况分析链传动工作情况分析一、链传动的运动分析一、链传动的运动分析 链传动的瞬时链速、从动轮的瞬时角速度及瞬时传链传动的瞬时链速、从动轮的瞬时角速度及瞬时传动比都是变化的。动比都是变化的。链传动在链长方向上的瞬时速度链传动在链长方向上的瞬时速度v，将随链轮转动将随链轮转动位置的变化而产生由小到大、再由大到小的变化；在位置的变化而产生由小到大、再由大到小的变化；在链长的垂直方向也同时产生速度的大小变化。链长的垂直方向也同时产生速度的大小变化。动画动画 链传动中，链传动中，瞬时链速、从动轮瞬时角速度及瞬时传瞬时链速、从动轮瞬时角速度及瞬时传动比呈周期性变化，形成链传动的规则性振动，不可动比呈周期性变化，形成链传动的规则性振动，不可避免地产生传动速度不均匀和冲击动载荷避免地产生传动速度不均匀和冲击动载荷链传动链传动的多边形效应的多边形效应第三节 链传动工作情况分析一、链传动的运动分析 链传动13 链传动的平均传动比：链传动的平均传动比：链传动的瞬时传动比：链传动的瞬时传动比：二、链传动的受力分析二、链传动的受力分析 链传动安装和工作时不需要较大的初拉力。不考链传动安装和工作时不需要较大的初拉力。不考虑动载荷，链的受力为各种拉力之和，包括有效圆虑动载荷，链的受力为各种拉力之和，包括有效圆周（拉）力周（拉）力F、离心力、离心力Fc和悬垂拉力和悬垂拉力Fy。作用于链的紧边拉力为：作用于链的紧边拉力为：链的松边拉力为：链的松边拉力为：其中，其中，F为为有效圆周力有效圆周力，Fc 为为离心力离心力；Fy 为为悬垂拉力悬垂拉力 F1=F+Fc+Fy F2=Fc+Fy 链传动的平均传动比：链传动的瞬时传动比：二、链传14三、链传动的主要失效形式三、链传动的主要失效形式 链条的疲劳损坏链条的疲劳损坏闭式链传动闭式链传动 的主要失效形式 链条铰链磨损链条铰链磨损 开式链传动开式链传动 的主要失效形式 链条铰链胶合链条铰链胶合润滑不良或转速过高时润滑不良或转速过高时 链条过载拉断链条过载拉断低速重载场合低速重载场合 三、链传动的主要失效形式 链条的疲劳损坏闭式链传动 的主15第四节第四节 滚子链传动设计滚子链传动设计一、设计准则一、设计准则 对于链速对于链速 v 0.6m/s的中、高速链传动，以保证链抗的中、高速链传动，以保证链抗疲劳损坏的强度条件为依据；疲劳损坏的强度条件为依据；对于链速对于链速 v0.6m/s的低速链传动，以防止链的过载的低速链传动，以防止链的过载拉断的静强度设计为主导。拉断的静强度设计为主导。二、单排链的额定功率曲线二、单排链的额定功率曲线 A系列常用滚子链的系列常用滚子链的额定功率曲线额定功率曲线是在特定实验条是在特定实验条件下测取数据的绘制结果。件下测取数据的绘制结果。实验条件：两链轮保持共面，实验条件：两链轮保持共面，z z1 1z z2 21919，链节数，链节数L Lp p100100，单，单排传动，载荷平稳且保证规定的润滑条件下使用寿命为排传动，载荷平稳且保证规定的润滑条件下使用寿命为1500015000小时，且链条因磨损产生的相对伸长量不超过小时，且链条因磨损产生的相对伸长量不超过3 3。第四节 滚子链传动设计一、设计准则 对于链速 v16三、链传动的计算功率与链型选取三、链传动的计算功率与链型选取 通过系数对名义功率通过系数对名义功率P按下式就以修正计算：按下式就以修正计算：式中，式中，KA 为工况系数，查表为工况系数，查表72；Kz 为小链轮齿数系数，为小链轮齿数系数，查表查表73；KL 为链长系数，查表为链长系数，查表74；Km 为多排链排数系数，为多排链排数系数，查表查表75。链型选择时，先按链传动疲劳强链型选择时，先按链传动疲劳强度设计依据计算最小额定功率：度设计依据计算最小额定功率：再按再按P0计算值计算值 和小链轮转速和小链轮转速n1，由图，由图7-9选定合适的选定合适的链型号和链节距链型号和链节距p。三、链传动的计算功率与链型选取 通过系数对名义功率P 17 由由图图7-97-9按按额额定定功功率率选选取取链链型型时时，如如果果链链传传动动实实际际的的润润滑滑状状况况不不能能满满足足要要求求的的条条件件，则则应应将将图图中中额额定定功率功率P0按以下推荐值降低按以下推荐值降低选取：选取：（1）当当v1.5m/s、润润滑滑不不良良时时，降降至至(0.30.6)P0；无无润润滑滑时时，降降至至0.15 P0，且且不不能能达达到到预预期期工工作作寿寿命命15000h。（2 2）当当1.57 m/s、润滑不良时，则传动不可靠，故、润滑不良时，则传动不可靠，故不宜选用。不宜选用。由图7-9按额定功率选取链型时，如果链传动实际的润滑18 四、链传动的主要参数选择与计算四、链传动的主要参数选择与计算1 1.传动比与齿数传动比与齿数 链传动的传动比一般情况下链传动的传动比一般情况下 i 7 7，推荐使用范围为，推荐使用范围为式式 i 2 23.53.5。小小链轮齿数数 z1 不宜过少也不宜过多，一般在不宜过少也不宜过多，一般在 z1 117172929 之间选取；大链轮齿数按照之间选取；大链轮齿数按照 z2 2iz1 1 取值并圆整，取值并圆整，但其最大齿数不宜超过但其最大齿数不宜超过 120120。小链轮齿数按表小链轮齿数按表7-67-6推荐值选取。推荐值选取。两两链轮齿数数应尽量尽量选取与取与链节数（偶数）互数（偶数）互为质数数的奇数。的奇数。四、链传动的主要参数选择与计算1.传动比与齿数 小链轮19 一般初选中心距一般初选中心距 a0(3050)p，初选最小中心距，初选最小中心距a0min可由下式确定可由下式确定:2.中心距中心距在在节距节距p和和链节数链节数Lp确定后，理论中心距按下式计算：确定后，理论中心距按下式计算：为了保证传动松边一定的下垂度，实际中心距应比为了保证传动松边一定的下垂度，实际中心距应比按式按式7-11的计算值小约的计算值小约25mm。一般初选中心距 a0(3050)p，初选最小中心距a203.链节数链节数初选中心距初选中心距a0后，可根据传动几何关系求计算后，可根据传动几何关系求计算链节数链节数：将计算链节数圆整，将计算链节数圆整，并最好取用偶数作为实际链节数，并最好取用偶数作为实际链节数，以免使用过渡链节以免使用过渡链节。4.链速链速 链速由下式计算，链速由下式计算，一般不超过一般不超过1215m/s。3.链节数初选中心距a0后，可根据传动几何关系求计算链节数21 链速与小链轮齿数之间按下述关系取值并验算：链速与小链轮齿数之间按下述关系取值并验算：当当 v0.63.0m/s时，时，z117；当当 3.0 m/s v 8.0 m/s时，时，z121；当当 v 8.0 m/s时，时，z125。五、低速链传动的静强度校核五、低速链传动的静强度校核 对于低速（对于低速（v0.6m/s）链传动，设计准则只按静强）链传动，设计准则只按静强度校核计算：度校核计算：S为静强度安全系数计算值；为静强度安全系数计算值；Km 为多排链排数系数，查表为多排链排数系数，查表75；Qlim 为单排链极限抗拉载荷，查表为单排链极限抗拉载荷，查表7-1；KA 为工况系数，查为工况系数，查表表72；S为许用安全系数，一般取为许用安全系数，一般取S48。链速与小链轮齿数之间按下述关系取值并验算：当 v0.622六、链传动的设计计算步骤六、链传动的设计计算步骤 一般情况下给定一般情况下给定设计参数设计参数：所需传递的功率：所需传递的功率P、传动用途、载荷性质、小链轮转速传动用途、载荷性质、小链轮转速n1、大链轮转速、大链轮转速n2（或传动比（或传动比i）、原动机种类等。）、原动机种类等。设计内容设计内容包括：确定链型规格、链轮齿数包括：确定链型规格、链轮齿数 z1 和和 z2、链节距链节距 p、排数、排数 m、链节数、链节数 Lp、中心距、中心距 a 及润滑方及润滑方式等。式等。链传动的链传动的设计计算步骤设计计算步骤例例7-1所示。所示。六、链传动的设计计算步骤 一般情况下给定设计23本章结束本章结束本章结束24第七章-链传动设计(北理工)-ppt课件25第七章-链传动设计(北理工)-ppt课件26第七章-链传动设计(北理工)-ppt课件27