機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第5版）課件：撓性傳動（二）

撓性傳動（二）鏈傳動第七節(jié)

鏈傳動概述1.鏈傳動的組成

2.鏈傳動的工作原理

組成：主動鏈輪1、鏈條2、從動鏈輪3，鏈條為中間撓性件。工作時(shí)，靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。一、鏈傳動的類型1．按用途分（1）傳動鏈：用于一般機(jī)械中傳遞運(yùn)動和動力。（2）起重鏈：用于起重機(jī)械起吊重物。（3）輸送鏈：用于輸送機(jī)械中曳引、輸送。如汽車裝配線、噴漆線等。2．傳動鏈分為（1）短節(jié)距精密套筒鏈（簡稱套筒鏈）（2）短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）（3）成型鏈滾子鏈的產(chǎn)量最多，應(yīng)用最廣。二、鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用1.優(yōu)點(diǎn)（1）與帶傳動比較

鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高，對軸的壓力較小，傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，能在低速、重載下較好地工作，能適應(yīng)惡劣環(huán)境。（2）與齒輪傳動比較

鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動。

瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比都是變化的，工作中有沖擊和噪聲，傳動平穩(wěn)性較差，不宜用于載荷變化大和轉(zhuǎn)動方向頻繁改變的傳動，并且只能用于平行軸間的傳動。2.缺點(diǎn)3.應(yīng)用

鏈傳動廣泛用于中心距較大，要求平均傳動比準(zhǔn)確的傳動；環(huán)境惡劣的開式傳動；低速重載傳動和潤滑良好的高速傳動中。

鏈傳動傳遞的功率P＜100kW，鏈速υ≤15m/s，傳動比

i≤8，傳動中心距

a≤5～6m，傳動效率

η＝0.95～0.98。三、滾子鏈1．滾子鏈的結(jié)構(gòu)

滾子鏈的結(jié)構(gòu)1－外鏈板2－內(nèi)鏈板3－銷軸4－套筒5－滾子1—外鏈板2—內(nèi)鏈板3—銷軸4—套筒5—滾子結(jié)構(gòu)：五部分

為減輕重量和運(yùn)動時(shí)的慣性，鏈板一般做成∞字形，使其各截面接近等強(qiáng)度。2．滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)記

滾子鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件，滾子鏈的基本參數(shù)是鏈節(jié)距p，即鏈條上相鄰兩銷軸中心的距離。鏈節(jié)距p越大，鏈的各部分尺寸越大，鏈傳遞的功率也越大。p=鏈號×25.4/16mm例如：10A鏈p=10×25.6/16=15.875mm

滾子鏈分A、B、H三個(gè)系列，A系列用于設(shè)計(jì)，B系列僅用于維修，H系列為重型系列。

滾子鏈的標(biāo)記：10A—1×80GB/T1243─2006

A系列滾子鏈、節(jié)距p=15.875mm、單列鏈、鏈長80節(jié)、國標(biāo)代號GB/T1243─2006。3．接頭形式鏈條的接頭形式與鏈條的節(jié)數(shù)相關(guān)。（1）偶數(shù)鏈開口銷：用于大節(jié)距鏈條的連接。彈簧夾：用于小節(jié)距鏈條的連接。（2）奇數(shù)鏈奇數(shù)鏈用過渡鏈節(jié)連接。

鏈條工作時(shí)，過渡鏈節(jié)除受拉力外，還受附加彎矩作用，其強(qiáng)度較差，僅為普通鏈節(jié)的80%，應(yīng)盡量避免使用。4．排數(shù)

滾子鏈分為單排鏈和多排鏈。多排鏈?zhǔn)菍瘟墟湶⒘?、由長銷軸連接而成。多排鏈的承載能力和排數(shù)成正比，但排數(shù)越多，各排受力不均勻的現(xiàn)象就越明顯，因此，一般排數(shù)不超過3排和4排。四、齒形鏈

齒形鏈由多個(gè)齒形鏈板鉸接而成，鏈板兩側(cè)齒形為直線，兩工作側(cè)面夾角為600或700，工作平穩(wěn)、無噪聲，也稱無聲鏈。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為防止脫鏈，在齒鏈上設(shè)有導(dǎo)板。

內(nèi)導(dǎo)板：在鏈輪上開有導(dǎo)向槽，定位精確、導(dǎo)向性好、工作可靠。當(dāng)鏈輪寬度b>25~30mm時(shí)，建議用內(nèi)導(dǎo)板。

外導(dǎo)板：鏈輪上不需開導(dǎo)向槽，導(dǎo)向性能稍差，鏈輪寬度較小時(shí)，多采用外導(dǎo)板。

齒形鏈適用于大傳動比、中心距較小的場合，多用于高速，對運(yùn)動精度要求較高的傳動。但重量大、成本高。齒形鏈第八節(jié)

鏈傳動的工作情況分析一、鏈傳動的運(yùn)動分析鏈速：平均傳動比：二、運(yùn)動的不均勻性

對于鏈傳動，當(dāng)主動鏈輪以等角速度ω1運(yùn)動時(shí)，從動輪的角速度ω2不為常數(shù)，即鏈傳動的瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比都是在一定范圍內(nèi)變化的。1．運(yùn)動分析

設(shè)鏈條緊邊在上，且運(yùn)動中始終處于水平位置。圖中A為鏈條銷軸中心的任意工作位置。鏈條的水平分速度：β為A點(diǎn)的圓周速度與水平線的夾角。

一個(gè)鏈節(jié)從進(jìn)入嚙合到退出嚙合的過程中，β角的大小隨鏈輪的轉(zhuǎn)動而變化，其變化范圍為。鏈傳動的速度分析

顯然，β角的變化范圍與鏈輪齒數(shù)有關(guān)，每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，vx就周期性的變化一次，所以鏈條工作時(shí)鏈速是波動的。

鏈條在垂直方向的分速度：v1y也呈周期性變化，使鏈條工作時(shí)發(fā)生上下振動。

由于鏈速vx的周期性變化，導(dǎo)致從動鏈輪的角速度ω2也作周期性變化。

在從動鏈輪上：瞬時(shí)傳動比：由于角β和角γ都隨鏈輪的轉(zhuǎn)動而變化，雖然ω1為定值，ω2卻隨時(shí)是變化的，鏈傳動的瞬時(shí)傳動比

也隨時(shí)變化。致使鏈傳動不可避免地產(chǎn)生振動和動載荷。

上述現(xiàn)象是由于鏈條是以多邊形形式繞在鏈輪上造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。2．減小多邊形效應(yīng)的措施（1）采用小節(jié)距的鏈條（2）增加小鏈輪的齒數(shù)（3）限制鏈速三、鏈傳動的受力分析

作用在鏈上的力主要有：由鏈傳動傳遞的工作拉力F、離心拉力F

c和懸垂拉力Fy。1．工作拉力作用在鏈上的力2．離心拉力3．懸垂拉力緊邊拉力：松邊拉力：壓軸力：水平布置時(shí)取較大值。四、鏈傳動的動載荷

鏈傳動工作時(shí)，由于運(yùn)動的不均勻性，將產(chǎn)生動載荷，引起振動、沖擊和噪聲，影響鏈傳動的性能和使用壽命。

動載荷產(chǎn)生的原因：

（1）鏈速和從動輪角速度的周期性變化產(chǎn)生的加速度，引起附加動載荷。鏈輪轉(zhuǎn)速越高，鏈節(jié)距越大，鏈輪齒數(shù)越少，動載荷越大。

（2）鏈條垂直分速度周期性變化產(chǎn)生垂直加速度，使鏈條產(chǎn)生振動。

（3）鏈節(jié)進(jìn)入鏈輪，鏈節(jié)和輪齒以一定相對速度嚙合，使鏈節(jié)和輪齒受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加的沖擊載荷。

（4）若鏈條有較大的松邊垂度，在起動、制動、反轉(zhuǎn)、載荷變化的情況下，將產(chǎn)生慣性沖擊，使鏈傳動產(chǎn)生較大的沖擊載荷。

第九節(jié)滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)

一、鏈傳動的失效形式

鏈輪輪齒的磨損或塑性變形將導(dǎo)致鏈傳動失效，但鏈輪的強(qiáng)度高于鏈條，其壽命約是鏈條的兩倍。故設(shè)計(jì)鏈傳動時(shí)主要考慮鏈條的失效。

1．鏈板疲勞破壞

鏈條工作時(shí)，鏈板在變應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，可能發(fā)生疲勞破壞。在正常潤滑的條件下，鏈板的疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動能力的主要因素。2．鏈條鉸鏈磨損

鏈條工作時(shí)，銷軸和套筒間存在相對滑動，產(chǎn)生摩擦磨損，使鏈節(jié)變長。鏈節(jié)伸長后，在與鏈輪嚙合時(shí)，接觸點(diǎn)將移向輪齒齒頂，引起跳齒和脫鏈，致使傳動失效。鉸鏈磨損是開式或潤滑不良的鏈傳動的主要失效形式。3．滾子、套筒的沖擊疲勞破壞

鏈條進(jìn)入鏈輪的瞬間會產(chǎn)生沖擊，速度越高，沖擊越大。反復(fù)啟動、制動的鏈傳動也會有沖擊。經(jīng)受多次沖擊后，滾子、套筒可能發(fā)生沖擊疲勞破壞，致使鏈傳動失效。

4．套筒與銷軸的膠合

潤滑不良或鏈輪轉(zhuǎn)速過高時(shí)，可能造成銷軸和套筒間的潤滑油膜被破壞導(dǎo)致膠合。膠合限制了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。

5．鏈條過載拉斷

低速重載或嚴(yán)重過載時(shí)，鏈條所受載荷超過鏈條靜強(qiáng)度時(shí)鏈條會被拉斷。當(dāng)鏈速v≤0.6m/s時(shí)，應(yīng)對鏈條作靜強(qiáng)度計(jì)算。二、滾子鏈的功率曲線1．額定功率曲線

實(shí)際使用的功率應(yīng)在各極限功率曲線范圍以內(nèi)，見圖中的修正功率曲線5所限定的范圍。當(dāng)潤滑不良、工況惡劣時(shí)，磨損將很嚴(yán)重，修正功率將大幅度下降，見圖中虛線6。滾子鏈的極限功率曲線1－潤滑良好時(shí)由磨損失效限定

2－由鏈板疲勞強(qiáng)度限定

3－由滾子、套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定4－由銷軸和套筒膠合限定

5―修正功率曲線

6―潤滑惡劣時(shí)由磨損失效限定二、修正功率曲線

上圖為在規(guī)定試驗(yàn)條件下得到的10種型號A系列滾子鏈的修正功率曲線。表明按推薦的潤滑方式潤滑時(shí)，鏈條所能傳遞的功率P0、小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1及鏈號三者間的關(guān)系。

注1：雙排鏈的修正功率可以用單排鏈的Pc值乘以1.7計(jì)算得到。注2：三排鏈的修正功率可以用單排鏈的Pc值乘以2.5計(jì)算得到。規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件：1.安裝在水平平行軸上，鏈輪正確對中，鏈條正確調(diào)整。2.Z1=194.傳動比i=35.預(yù)期使用壽命15000h8.按推薦的方式潤滑7.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無過載、振動或頻繁起動現(xiàn)象

推薦的潤滑方式1-人工定期潤滑2-滴油潤滑3-油浴或飛濺潤滑4-強(qiáng)制潤滑3.鏈節(jié)數(shù)Lp=120，無過渡鏈節(jié)6.工作溫度-5～+70°C之間根據(jù)修正功率Pc及小鏈輪轉(zhuǎn)速n1由圖8-30中查出所需的A系列單排滾子鏈的鏈號。修正功率為f1—應(yīng)用系數(shù)，表8-11；

f2—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，由圖8-32查得。三、滾子鏈傳動主要參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算原始數(shù)據(jù)：

傳遞功率P、主、從動鏈輪轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i）、原動機(jī)的種類、載荷性質(zhì)和工作條件等。

設(shè)計(jì)步驟：

1．鏈輪的齒數(shù)和傳動比

鏈輪齒數(shù)的多少不但對傳動尺寸有影響，而且對鏈傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有很大影響。設(shè)計(jì)內(nèi)容：

確定鏈輪齒數(shù)z1、z2、鏈號、鏈節(jié)數(shù)Lp、排數(shù)m、傳動中心距a和鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸等。齒數(shù)大鏈輪的齒數(shù)z2：z2=iz1z2≤120

由于鏈節(jié)數(shù)常為偶數(shù)，為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)，優(yōu)先選用17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。

傳動比過大，導(dǎo)致鏈條在小鏈輪上的包角過小，小鏈輪嚙合齒數(shù)過少，容易出現(xiàn)跳齒或加速輪齒的磨損。通常限制鏈傳動的傳動比

i≤7，推薦傳動比

i＝2~4。為防止脫鏈：應(yīng)取z2≤120

小鏈輪的齒數(shù)z1≥17，根據(jù)鏈速由表8-12選取。鏈速v/（m/s）0.6～33～8＞8z1≥17≥21≥25傳動比2．鏈節(jié)距和排數(shù)

鏈節(jié)距p是鏈傳動的主要參數(shù)，它反映了鏈條和鏈輪各部分尺寸大小。節(jié)距越大，承載能力越高，但鏈條和鏈輪的尺寸會增大，傳動的不均勻性、動載荷、沖擊和噪聲也都越嚴(yán)重。因此，在滿足傳遞功率的前提下，盡量選擇較小的鏈節(jié)距。

從經(jīng)濟(jì)上考慮，當(dāng)中心距小、速度高、功率和傳動比大時(shí)，宜選擇小節(jié)距多排鏈；當(dāng)中心距大，傳動比小時(shí)，宜選取大節(jié)距單排鏈。鏈節(jié)距排數(shù)3．中心距和鏈節(jié)數(shù)初選中心距a0

中心距的大小對鏈傳動性能影響很大。中心距小，鏈條在小鏈輪上的包角變小，嚙合的齒數(shù)減少，易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。中心距太大，鏈的垂度過大，傳動時(shí)造成松邊顫動。中心距

有張緊裝置時(shí)，中心距a0max可大于80p；對中心距不能調(diào)整的傳動，a0max=30p。鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。Lp應(yīng)圓整為相近的整數(shù)，且最好為偶數(shù)。實(shí)際中心距a

為便于鏈的安裝和保證合適的松邊下垂量，實(shí)際中心距可比理論中心距減少（0.003～0.004）a；中心距不可調(diào)時(shí)，可減少（0.002～0.003）a。4．驗(yàn)算鏈速驗(yàn)證v與確定z1時(shí)初估的鏈速是否相符。工作拉力：

5．鏈傳動作用在軸上的力（簡稱壓軸力）FQ壓軸力FQ可近似取為FQ＝F1＋F2≈（1.2～1.3）F

四、低速鏈傳動的靜強(qiáng)度計(jì)算

對于鏈速v＜0.6m/s的低速鏈傳動，主要失效形式是鏈條靜力拉斷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。Fu—單排鏈抗拉強(qiáng)度（kN），見表8-10；n—排數(shù)；F1—鏈的緊邊拉力（kN）；f1—應(yīng)用系數(shù)，見表8-11。

第九節(jié)滾子鏈鏈輪一、鏈輪的齒形要求

鏈輪的齒形應(yīng)便于加工，保證鏈節(jié)能平穩(wěn)地進(jìn)入嚙合和退出嚙合，不易脫鏈，并且盡量減少嚙合時(shí)與鏈節(jié)的沖擊。1．端面齒形常用的端面齒形是三圓弧一直線齒形。鏈輪的基本參數(shù)為：鏈節(jié)距p，滾子外徑d1，排距pt及齒數(shù)z。采用三圓弧一直線齒形時(shí)，鏈輪分度圓（鏈條滾子中心所在的圓）直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df等主要尺寸的計(jì)算式，見表8-13。當(dāng)選用三圓弧一直線齒形并用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工時(shí)，在鏈輪工作圖上不必畫出其齒形，只需注明鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸，并注明何種齒形即可。2．軸面齒形

軸面尺寸必須繪出，以便于加工鏈輪。

軸面齒形

鏈輪的軸面齒形，兩側(cè)齒廓為圓弧狀，以便于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合。二、鏈輪的結(jié)構(gòu)1．實(shí)心式：小直徑鏈輪2．孔板式：中等直徑鏈輪3．組合式結(jié)構(gòu)：較大直徑鏈輪組合式鏈輪論齒磨損后，齒圈可更換。三、鏈輪材料

鏈輪材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。小鏈輪