第十三章 鏈傳動

1、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)Fundamentals of Machine Design 俞愛林俞愛林廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院EMAIL：第十三章第十三章 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動一、帶傳動二、鏈傳動本章重點及難點本章重點及難點: : 帶傳動的工作情況分析帶傳動的工作情況分析 帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 帶傳動主要設(shè)計參數(shù)的選擇帶傳動主要設(shè)計參數(shù)的選擇 鏈傳動的運動分析和受力分析鏈傳動的運動分析和受力分析 滾子鏈傳動的參數(shù)選擇和設(shè)計計算滾子鏈傳動的參數(shù)選擇和設(shè)計計算優(yōu)點：優(yōu)點：遠(yuǎn)距離傳動遠(yuǎn)距離傳動工作可靠工作可靠, 效率效率較高較高平均傳動比恒定平均傳

2、動比恒定 i = z2/z1 壓軸力壓軸力Fp小于帶傳動的小于帶傳動的結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊(與帶傳動比較與帶傳動比較) 缺點：缺點：運動不均勻運動不均勻 (z小、小、 p大大 不均勻不均勻)瞬時傳動比不恒定瞬時傳動比不恒定傳動平穩(wěn)性差傳動平穩(wěn)性差(沖擊、振動大，噪沖擊、振動大，噪音高音高動載荷動載荷 不宜高速傳動不宜高速傳動)外外廓尺寸大廓尺寸大13-8 鏈傳動的特點和應(yīng)用鏈傳動的特點和應(yīng)用一、一、構(gòu)成構(gòu)成主動鏈輪、從動鏈輪、鏈主動鏈輪、從動鏈輪、鏈二、工作原理二、工作原理靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運動和動力靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合傳遞運動和動力有中間撓性件的嚙合傳動有中間撓性件的嚙合傳動三、特點三

3、、特點 適于兩軸相距較遠(yuǎn)，要求工作可靠，及工作條件惡劣適于兩軸相距較遠(yuǎn)，要求工作可靠，及工作條件惡劣處等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起重、處等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起重、金屬切削機(jī)床、摩托車、自行車等。金屬切削機(jī)床、摩托車、自行車等。i8 , a56 m , P100kw , V15m/S一般一般: :四、應(yīng)用四、應(yīng)用一、鏈條 滾子鏈 齒形鏈二、鏈輪13-9 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪一、鏈一、鏈 傳動鏈可分為：滾子鏈、齒形鏈傳動鏈可分為：滾子鏈、齒形鏈1 滾子鏈（套筒滾子鏈）（1）組成）組成 內(nèi)、外鏈板，套筒，銷軸，滾子內(nèi)、外鏈板，套筒，銷軸，滾子（2）配合狀況）配合

4、狀況 內(nèi)鏈板、套筒之間內(nèi)鏈板、套筒之間過盈配合過盈配合 外鏈板、銷軸之間外鏈板、銷軸之間過盈配合過盈配合 套筒、銷軸之間套筒、銷軸之間間隙配合間隙配合， 使內(nèi)外鏈板能相對轉(zhuǎn)動使內(nèi)外鏈板能相對轉(zhuǎn)動 鏈板形狀的特點鏈板形狀的特點等強(qiáng)度等強(qiáng)度內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板 外鏈板外鏈板 套筒套筒 銷軸銷軸 滾子滾子13-9 鏈條和鏈輪鏈條和鏈輪（3 3）參數(shù)）參數(shù) 節(jié)距節(jié)距p相鄰兩銷軸中心之距離相鄰兩銷軸中心之距離 鏈長鏈長 鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，剛好內(nèi)、鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，剛好內(nèi)、外鏈板相連，再用開口銷或外鏈板相連，再用開口銷或彈簧鎖住活動銷軸；為奇時，彈簧鎖住活動銷軸；為奇時，采用過渡鏈節(jié)采用過渡鏈節(jié) （用過

5、渡鏈節(jié)聯(lián)接）（用過渡鏈節(jié)聯(lián)接）奇數(shù)奇數(shù)（直接聯(lián)接）（直接聯(lián)接）偶數(shù)偶數(shù) pL（4 4）鏈的標(biāo)記）鏈的標(biāo)記 鏈號鏈號 排數(shù)排數(shù) 鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)編號08A-2 88 GB1243.1-83表示：表示： A系列、節(jié)距系列、節(jié)距12.7mm、雙排、雙排、88節(jié)的滾子鏈節(jié)的滾子鏈排距排距pt 多排鏈多排鏈2 齒形鏈 無聲鏈無聲鏈（1）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)： 鏈板鏈板(帶兩個齒，交錯并列鉸帶兩個齒，交錯并列鉸接接) 、導(dǎo)板、導(dǎo)板(防側(cè)向竄動防側(cè)向竄動) 由 許 多 以 鉸 鏈 連 接 的 齒 形 鏈 板 所 構(gòu) 成由 許 多 以 鉸 鏈 連 接 的 齒 形 鏈 板 所 構(gòu) 成傳動平穩(wěn)，無聲鏈；鏈板的齒

6、形與鏈輪輪齒傳動平穩(wěn)，無聲鏈；鏈板的齒形與鏈輪輪齒互相嚙合互相嚙合（2）特點：）特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：傳動平穩(wěn)、無噪聲，承受沖擊性能好，傳動平穩(wěn)、無噪聲，承受沖擊性能好，工作可靠工作可靠 適宜場合：高速傳動或運動精度要求較高，適宜場合：高速傳動或運動精度要求較高，傳動比大和中心距較小傳動比大和中心距較小 缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，且制造較難結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，且制造較難二、鏈輪二、鏈輪1 基本參數(shù) 基本參數(shù)：基本參數(shù)：節(jié)距節(jié)距p、套筒外、套筒外徑徑d1、齒數(shù)、齒數(shù)z、齒面圓弧半、齒面圓弧半徑徑re、齒溝圓弧半徑、齒溝圓弧半徑ri、齒、齒溝角溝角 分度圓直徑：分度圓直徑：被鏈輪節(jié)距被鏈輪節(jié)距

7、等分的圓，等分的圓，d=p/(sin180/z) 齒頂圓直徑齒頂圓直徑: 齒跟圓直徑齒跟圓直徑:d d1 1r re er ri iz360p p1min1max)6 . 11 (25. 1dpzdddpddaa1dddf鏈節(jié)能平穩(wěn)、自由地進(jìn)入和退出嚙合鏈節(jié)能平穩(wěn)、自由地進(jìn)入和退出嚙合; ;并便于加工并便于加工 ( (新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)GB1244-85)GB1244-85)2 端面齒形三圓弧一直線三圓弧一直線)180cot54. 0 (zpda整體式整體式 孔板式孔板式 齒圈可更換式齒圈可更換式3 軸面齒形4 鏈輪結(jié)構(gòu)碳素鋼碳素鋼(Q235(Q235、Q275Q275、4545等）等） 低碳鋼滲碳

8、淬火，中碳鋼表面淬火低碳鋼滲碳淬火，中碳鋼表面淬火 鑄鋼（鑄鋼（ZG310-510ZG310-510）灰鑄鐵灰鑄鐵(HT200) (HT200) 合金鋼合金鋼( (重要重要) )5 鏈輪材料1 鏈條速度及傳動比1000601000602211pnZpnZV1221ZZnni平均傳動比平均傳動比: :平均速度平均速度: : 一、鏈傳動的運動分析一、鏈傳動的運動分析13-10 鏈傳動的運動分析和受力分析鏈傳動的運動分析和受力分析pd/2Vn1 鏈條線速度鏈條線速度: : 垂直分速度垂直分速度: : VAsin2cos21111dVdVyA 1VVy 相位角相位角2 瞬時鏈條速度假定：假定：主動邊總

9、處于水平位置主動邊總處于水平位置; ;鏈輪抽象成鏈輪抽象成 正多邊形，邊長為正多邊形，邊長為 p p隨著相位角隨著相位角的變化的變化 ( (180180/Z/Z1 100180180/Z/Z1 1) )鏈速鏈速V V變化變化 2/11maxdVVA1A =0 =00;maxyAVVVA1VAVVy maxmin;yVV1180Z)180cos(2111minZdV2 瞬時鏈條速度3 鏈傳動的不均勻性-鏈傳動的多邊形效應(yīng)鏈傳動的多邊形效應(yīng) 主動輪等角速度回轉(zhuǎn)，鏈條的瞬時速度周期性變主動輪等角速度回轉(zhuǎn)，鏈條的瞬時速度周期性變化，每轉(zhuǎn)過一個鏈接，鏈速的變化就重復(fù)一次，鏈輪化，每轉(zhuǎn)過一個鏈接，鏈速的變

10、化就重復(fù)一次，鏈輪齒數(shù)越少，相位角變化范圍越大，鏈速變化也越大。齒數(shù)越少，相位角變化范圍越大，鏈速變化也越大。 i i不宜過大不宜過大 , , 不宜高速傳動。不宜高速傳動。cos211dVsin211dV 鏈在水平方向上的速度作周期性變化的同時，在垂鏈在水平方向上的速度作周期性變化的同時，在垂直方向上還要作上下移動（鏈條上下抖動）。直方向上還要作上下移動（鏈條上下抖動）。鏈速不均勻系數(shù)鏈速不均勻系數(shù): : =(V =(Vmaxmax-V-Vminmin)/V)/Vm m vPF10002qvFcqgaKFyy鏈傳動安裝時只適度張緊：防振動、跳齒、鏈傳動安裝時只適度張緊：防振動、跳齒、 脫鏈。脫

11、鏈。二、鏈傳動的受力分析二、鏈傳動的受力分析1 鏈傳動的主要作用力（1 1）工作拉力）工作拉力FeFe（2 2）離心拉力）離心拉力FcFc（3 3）懸垂拉力）懸垂拉力FyFyKy-下垂量下垂量y=0.02a時的時的垂度系數(shù)垂度系數(shù)緊邊拉力緊邊拉力: :F2= Fc Fy 離心離心 懸垂懸垂F1 = F Fc Fy 有效拉力有效拉力工作時工作時, , 兩邊鏈條拉力不等：兩邊鏈條拉力不等：F F1 1FF2 2松邊拉力松邊拉力: :壓壓 軸軸 力力: :FQ= (1.21.3) F 2 鏈傳動工作情況一、鏈輪齒數(shù)一、鏈輪齒數(shù)1 1、2 2 13-11鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇1 1 傳動傳動不均勻和

12、動載荷增大；不均勻和動載荷增大； 鏈節(jié)間相對轉(zhuǎn)角大，加速了磨損；鏈節(jié)間相對轉(zhuǎn)角大，加速了磨損； 在節(jié)距一定下，在節(jié)距一定下，F(xiàn)F加速鏈條和鏈輪的損壞加速鏈條和鏈輪的損壞1 1不宜太少不宜太少 見表見表13-12一、鏈輪齒數(shù)一、鏈輪齒數(shù)1 1、2 2 p+p+p pZpd180sin2 2 傳動尺寸傳動尺寸 同樣磨損情況下易脫鏈、跳鏈同樣磨損情況下易脫鏈、跳鏈2 2不宜過多不宜過多 Zmax=120Zmax=120鏈輪齒數(shù)應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)鏈輪齒數(shù)應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)zppdd0180sinpp：承載力承載力但多邊形效應(yīng)但多邊形效應(yīng)，不平穩(wěn)，不平穩(wěn)( (不均勻、不均勻、 動載荷動載

13、荷)滿足承載力的前提下，盡量選滿足承載力的前提下，盡量選小小p p值值（速度高，功率大時，可選用節(jié)距小的多排鏈。）（速度高，功率大時，可選用節(jié)距小的多排鏈。） 垂度垂度不平穩(wěn)不平穩(wěn) a a（30305050）p p1)1)aa：包角：包角，同時嚙合的齒數(shù)少，輪齒受的載荷增大。，同時嚙合的齒數(shù)少，輪齒受的載荷增大。鏈長鏈長，單位時間繞轉(zhuǎn)次數(shù)，單位時間繞轉(zhuǎn)次數(shù)，加劇了鏈的磨損和疲，加劇了鏈的磨損和疲勞。勞。二、鏈節(jié)距二、鏈節(jié)距p p最主要的參數(shù)最主要的參數(shù)三、中心距三、中心距a a和鏈條長度和鏈條長度apzzpazzLppzdpzdaddaddLP21202122110212021)2(224)(

14、22)(并將該式除以代替用代替用帶2)2)鏈長通常以鏈節(jié)數(shù)鏈長通常以鏈節(jié)數(shù)L LP P來表示來表示L LP P宜選宜選整、偶數(shù)整、偶數(shù))2(8)2(2(421222121zzzzLzzLpaPP再由再由L LP P求中心距：求中心距：中心距應(yīng)可調(diào)中心距應(yīng)可調(diào)13-12 滾子鏈傳動的計算滾子鏈傳動的計算 鏈工作時，各個元件都是在變應(yīng)力下工作。經(jīng)過一鏈工作時，各個元件都是在變應(yīng)力下工作。經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，多由于鏈板的疲勞斷裂而失效。定循環(huán)次數(shù)后，多由于鏈板的疲勞斷裂而失效。 正常潤滑條件下決定鏈傳動承載能力的主要因素正常潤滑條件下決定鏈傳動承載能力的主要因素1 鏈板疲勞破壞一、失效形式一、失效形

15、式 速度較高時，在變應(yīng)力下工作的套筒、滾子會因發(fā)速度較高時，在變應(yīng)力下工作的套筒、滾子會因發(fā)生沖擊疲勞破壞而失效。生沖擊疲勞破壞而失效。2 滾子套筒的沖擊疲勞破壞 當(dāng)轉(zhuǎn)速高達(dá)一定數(shù)值后，銷軸與套筒的工作表面當(dāng)轉(zhuǎn)速高達(dá)一定數(shù)值后，銷軸與套筒的工作表面間潤滑油膜被破壞，兩金屬直接接觸，在很高溫和壓力間潤滑油膜被破壞，兩金屬直接接觸，在很高溫和壓力作用下，金屬粘在一起，相對滑動時，粘住的地方又被作用下，金屬粘在一起，相對滑動時，粘住的地方又被撕破，這種現(xiàn)象稱為膠合撕破，這種現(xiàn)象稱為膠合3 銷軸與套筒的膠合多出現(xiàn)在潤滑不當(dāng)或速度過高處多出現(xiàn)在潤滑不當(dāng)或速度過高處限制了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速限制了鏈傳動的極限

16、轉(zhuǎn)速 鏈工作時，銷軸與套筒的工作表面因相對滑動而磨鏈工作時，銷軸與套筒的工作表面因相對滑動而磨損，導(dǎo)致鏈節(jié)伸長，使?jié)L子與輪齒的嚙合點逐漸向齒頂損，導(dǎo)致鏈節(jié)伸長，使?jié)L子與輪齒的嚙合點逐漸向齒頂移動，嚴(yán)重時，將破壞鏈與鏈輪的正確嚙合，產(chǎn)生跳齒移動，嚴(yán)重時，將破壞鏈與鏈輪的正確嚙合，產(chǎn)生跳齒或脫鏈現(xiàn)象?；蛎撴湰F(xiàn)象。4 鏈條鉸鏈的磨損5 鏈條靜力過載拉斷 低速重載或嚴(yán)重過載時，鏈條會被拉斷。低速重載或嚴(yán)重過載時，鏈條會被拉斷。 限制其靜力強(qiáng)度限制其靜力強(qiáng)度二、極限功率曲線圖二、極限功率曲線圖綜合考慮各種失效形式產(chǎn)生的原因及條件綜合考慮各種失效形式產(chǎn)生的原因及條件確定其極限功率確定其極限功率P P0 0

17、1.1.潤滑良好時磨損限定的潤滑良好時磨損限定的2.2.鏈板的疲勞破壞限定的鏈板的疲勞破壞限定的3.3.滾子、套筒的沖擊疲勞破滾子、套筒的沖擊疲勞破 壞限定的壞限定的4.4.銷軸與套筒的膠合限定的銷軸與套筒的膠合限定的5.5.潤滑惡劣時磨損限定的潤滑惡劣時磨損限定的5實際使用實際使用潤滑不良潤滑不良三、額定功率曲線圖三、額定功率曲線圖3 潤滑條件特定條件下單排特定條件下單排A A系列滾子鏈功率曲線系列滾子鏈功率曲線1 曲線含義2 特定條件 圖圖13-3413-34必須按推薦的潤滑方式必須按推薦的潤滑方式 否則否則 p.234p.234p.233p.233 n1P0各種強(qiáng)度條件限制的功率曲線各種

18、強(qiáng)度條件限制的功率曲線上升曲線上升曲線鏈板疲勞強(qiáng)度鏈板疲勞強(qiáng)度向右下降曲線向右下降曲線套筒滾子套筒滾子 沖擊疲勞強(qiáng)度沖擊疲勞強(qiáng)度向下垂線向下垂線銷軸與套筒膠銷軸與套筒膠 合強(qiáng)度合強(qiáng)度四、鏈傳動的計算四、鏈傳動的計算實際工作條件與上訴特定件不同時，應(yīng)對實際工作條件與上訴特定件不同時，應(yīng)對P0進(jìn)行修正進(jìn)行修正 Z Z小鏈輪齒形系數(shù)，為小鏈輪齒形系數(shù)，為 時的修正系數(shù)時的修正系數(shù) ，表表(13-13)(13-13)191zm m多排鏈系數(shù)，表多排鏈系數(shù)，表(13-14)(13-14) mzKKPP00許用功率：許用功率： mzcKKPPP00mZAKKPKP 0設(shè)計條件：設(shè)計條件： 已知條件及設(shè)計內(nèi)容：已知條件及設(shè)計內(nèi)容：已知條件已知條件設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容傳遞的名義功率傳遞的名義功率P P 主動輪轉(zhuǎn)速主動輪轉(zhuǎn)速n1 1從動輪轉(zhuǎn)速從動輪轉(zhuǎn)速n2 2 或傳動比或傳動比i 傳動位置要求傳動位置要求 工況條件、原動機(jī)類型等工況條件、原動機(jī)類型等鏈輪齒數(shù)鏈輪齒數(shù)鏈的型號、鏈節(jié)數(shù)鏈的型號、鏈節(jié)數(shù)傳動中心距傳動中心距 a驗算鏈速驗算鏈速 v 選擇潤滑方式選擇潤滑方式計算初拉力和壓軸力計算初拉力和壓軸力鏈輪結(jié)構(gòu)鏈輪結(jié)構(gòu)五、設(shè)計步驟五、設(shè)計步驟7、選擇潤滑方式、選擇潤滑方式2、確定鏈節(jié)數(shù)、確定鏈節(jié)數(shù) Lp3、確定計算功率