1、研制：侯玉英,第五章鏈傳動設(shè)計,5-1鏈傳動概述,5-2鏈傳動的運動特性和受力分析,5-3滾子鏈傳動設(shè)計計算,5-1鏈傳動的類型、結(jié)構(gòu)和特點,滾子鏈傳動,一.鏈傳動的類型,齒形鏈,鏈傳動的組成由主、從動鏈輪和環(huán)形鏈條組成。,鏈傳動的工作原理：間接嚙合傳動,二.滾子鏈的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及標記,一）滾子鏈結(jié)構(gòu)分析滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。,滾子鏈的結(jié)構(gòu)分析圖,銷軸與外鏈板用過盈配合連接，稱為外鏈節(jié)。,套筒與內(nèi)鏈板用過盈配合連接，稱為內(nèi)鏈節(jié)。,銷軸與套筒之間間隙配合，當鏈條與鏈輪輪齒嚙合時，內(nèi)、外鏈相對轉(zhuǎn)動。,滾子與套筒之間為間隙配合，使?jié)L子與輪齒間主要發(fā)生滾動摩擦。,二）滾子鏈的主要

2、參數(shù),鏈節(jié)距p鏈條上相鄰兩滾子外圓中心之間的距離，是反映鏈條尺寸和承載能力的重要參數(shù)。節(jié)距p大，鏈各部分尺寸大，承載能力高，但重量也隨之增大。,鏈的排數(shù)np排數(shù)是反映鏈條承載能力的參數(shù)。排數(shù)多，鏈條承載能力高，當傳動功率較大時，可采用雙排鏈或多排鏈。但限于鏈條的制造與裝配精度，各排鏈承受的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。,雙排鏈,鏈節(jié)數(shù)Lp鏈條節(jié)頭數(shù)目稱為鏈節(jié)數(shù)，是反映鏈條長度的參數(shù)。一般采用偶數(shù)鏈節(jié)，鏈條連成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接。,滾子鏈的接頭形式,若采用奇數(shù)鏈節(jié)，鏈條連成環(huán)形時必須使用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板受拉力時有附加彎矩的作用，所以強度僅為通常鏈節(jié)的80左右，故設(shè)計時應(yīng)盡量

3、避免使用過渡鏈節(jié)。,a)偶數(shù)鏈節(jié)用接頭,b）過渡鏈節(jié),3滾子鏈的標記鏈號排數(shù)x鏈節(jié)數(shù)標準號,例如：16A180GBT1243.11983,三鏈傳動的特點及應(yīng)用,一）鏈傳動的特點鏈傳動兼有齒輪傳動和帶傳動的特點。,與齒輪傳動比較：鏈傳動較易安裝，成本低廉；遠距離傳動(中心距最大可達十多米)時，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動輕便得多。,優(yōu)點：平均傳動比準確；傳動效率高；需要的張緊力小，壓軸力??；結(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能在低速重載下較好地工作；能適應(yīng)較惡劣環(huán)境如油污多塵和高溫等場合。,缺點：噪聲大，需要良好潤滑；若中心距很大，轉(zhuǎn)速極高時，不及帶傳動。,二）鏈傳動的應(yīng)用廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、采礦、起重、運輸、

4、紡織等各種機械和動力傳動中。,一.鏈傳動的運動特性,一）鏈傳動的平均鏈速V平及平均傳動比i平,與帶傳動相比，鏈傳動相當于鏈條繞在多邊形的輪子上，多邊形的邊長等于節(jié)距p，邊數(shù)等于鏈輪齒數(shù)z，鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈就移動一個多邊形的周長，所以,鏈的平均速度為：,鏈傳動的平均傳動比：,5-2鏈傳動的運動特性和受力分析,1.分析說明：,1）研究滾子鏈銷軸中心的運動；,2）設(shè)鏈的緊邊（即主動邊）在傳動時，始終處于水平位置。,2.鏈傳動的瞬時鏈速V瞬,圖示為鏈條的銷軸中心A在主動輪上嚙進，銷軸中心D在從動輪上嚙出的速度分析。設(shè)主、從動鏈輪分別以角速度1、2轉(zhuǎn)動，其節(jié)圓半徑為R1、R2，銷軸中心A、D亦隨之作等速

5、圓周運動，其圓周速度V1=R11，V2=R22,二）鏈傳動的瞬時鏈速V瞬及瞬時傳動比i瞬,鏈傳動速度分析,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,V1、V2可分解為沿鏈條前進方向的分速度V和垂直鏈條前進方向的分速度V1、V2。,V1,V=R11cos,V1=R11sin,V2,V=R22cos,V2=R22sin,式中：,為鉸鏈點A的圓周速度與前進分速度之間的夾角，在數(shù)值上等于A點在主動輪上的相位角，在180/Z1之間變化。,為鉸鏈點D的圓周速度與前進分速度之間的夾角，在數(shù)值上等于D點在主動輪上的相位角，在180/Z2之間變化。,可見，在鏈節(jié)的嚙進過程中，鏈條前進方向速度V和垂直方向分速度

6、V1、V2的數(shù)值隨、變化而改變。其變化情況只需分析一鏈節(jié)從進入嚙合開始，到相鄰的下一個鏈節(jié)進入嚙合為止的一段時間的運動情況，以A鏈節(jié)在主動鏈輪1上嚙合全過程為例分析瞬時速度變化。,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,1）A鏈節(jié)開始進入嚙合相位角：,前進方向分速度：,垂直方向分速度：,A,V,V1,V1,B,V,V2,V2,D,前進方向分速度：V=R11cos；,垂直方向分速度：V1=R11sin；,A,B,V,3）A鏈節(jié)與Y軸重合相位角=0,A鏈節(jié)與Y軸重合（=0）,前進方向分速度：V=V1=R11；,垂直方向分速度：V1=0,D,A,V,V1,V1,D,V,V2,V2,前進方向分速度

7、：V=R11cos；,垂直方向分速度：V1=R11sin；,B,5）A鏈節(jié)結(jié)束嚙合時相位角：,A,V,V1,V1,D,V,V2,V2,前進方向分速度：,垂直方向分速度：,B,每嚙進一個鏈節(jié)時，鏈速變化情況,相位角變化：,前進方向分速度：,即：時而加速嚙進，時而減速嚙進,垂直方向分速度：,即：時而減速上升，時而加速下降,鏈速V時快時慢，V忽上忽下的變化，稱為多邊形效應(yīng)。,上述鏈速變化規(guī)律可用下圖描述。,減速嚙進,加速嚙進,加速下降,減速上升,+1800/z1,-1800/z1,嚙進一個鏈節(jié),V,V,0,鏈傳動的瞬時鏈速變化,鏈節(jié)在從動輪上退出嚙合時鏈速變化，可參照上述分析。即分析某一鏈節(jié)D從其前

8、一相鄰斂跡鏈節(jié)退出嚙合時開始，到該D鏈節(jié)退出嚙合時為止時間內(nèi)的運動情況。,從動輪節(jié)圓上圓周速度：,從動輪的角速度：,3.鏈傳動的瞬時傳動比i瞬,i瞬=常數(shù)的條件：,1）i=1，即Z1=Z2，和變化范圍相同；,2）傳動的中心距為鏈節(jié)距的整數(shù)倍，使和同步變化。,結(jié)論：鏈傳動存在多邊形效應(yīng)，使鏈節(jié)嚙合速度周期性變化，瞬時傳動比不等于常數(shù)，使運動產(chǎn)生不均勻性和動載荷。,二.鏈傳動的受力分析,一）鏈傳動工作是受力分析,鏈緊邊受到的拉力：F1=F+Fc+Fy,鏈松邊受到的拉力：,F2=Fc+Fy,F鏈傳動的圓周力（有效拉力）,Fc作圓周運動的鏈節(jié)產(chǎn)生的離心力,Fy鏈條重量產(chǎn)生的懸垂拉力，F(xiàn)y=KyqgaN

9、,式中：q鏈每米長度的質(zhì)量，kg/m，見表9-1；,v鏈的圓周速度，m/s；,a鏈傳動的中心距，m；,g重力加速度，g=9.81m/s2；,Ky垂度系數(shù)，即下垂量為y=0.02a時的拉力系數(shù)，見表9-2，表中為兩鏈中心連線與水平面的夾角。,二）鏈作用于軸上的壓力FQ,鏈傳動為間接嚙合傳動，安裝時只需較小的張緊力，目的是使松邊的垂度不致過大。一防松邊在下時，導(dǎo)致鏈輪嚙合齒數(shù)較少，加速磨損，產(chǎn)生較大振動、跳齒或脫鏈。,與帶傳動相比之下，鏈作用于軸上的壓力要小得多，若忽略傳動中的動載荷，可近似取為：,FQ=F1+F2(1.21.3)F,三.鏈傳動中的動載荷,鏈傳動中的動載荷包括,外部附加動載荷由于工

10、作載荷和原動機的工作特性帶來的振動、沖擊等因素引起的附加載荷，用工作情況系數(shù)加以考慮；,內(nèi)部附加動載荷由鏈傳動本身速度變化及制造、安裝誤差引起的附加動載荷。,內(nèi)部附加動載荷產(chǎn)生原因：,1）由于鏈速v的周期性變化產(chǎn)生的加速度a，當=1/2時，加速度達到最大值：,可見，鏈速越高，節(jié)距越大，鏈的加速度越大，則鏈傳動的動載荷也越大。,2）鏈條上下方向運動速度v周期性變化產(chǎn)生橫向振動，引起動載荷。,3）當鏈條的鉸鏈與輪齒突然嚙合時，相當于鏈節(jié)鉸鏈敲擊輪齒，它們之間產(chǎn)生沖擊動載荷。,4）鏈和鏈輪的制造誤差以及安裝誤差。,5）由于鏈條的松弛，在啟動、制動、反轉(zhuǎn)、突然超載或卸載情況下出現(xiàn)的慣性沖擊等。,四.影

11、響鏈傳動運動不均勻性和動載荷的主要因素及其減小措施,一）影響因素,小鏈輪齒數(shù)Z1：,鏈節(jié)距p：,小鏈輪的角速度1：,二）減小,運動不均性,動載荷,的措施,1）選較多的鏈輪齒數(shù)；,2）鏈傳動放在低速級，限制Vmax15m/s;,3）盡可能使用較小的鏈節(jié)距。,一.滾子鏈傳動的主要失效形式及計算準則,一）主要失效形式,1.鉸鏈磨損鏈節(jié)在進入和退出嚙合時，銷軸與套筒之間存在相對滑動，在不能保證充分潤滑的條件下，將引起鉸鏈的過度磨損，導(dǎo)致鏈輪節(jié)圓增大，鏈與鏈輪的嚙合點外移，最終將產(chǎn)生跳齒或脫鏈而使傳動失效。由于磨損主要表現(xiàn)在外鏈節(jié)節(jié)距的變化上，內(nèi)鏈節(jié)節(jié)距的變化很小，因而實際鉸鏈節(jié)距的不均勻性增大，使傳動

12、更不平穩(wěn)，通常節(jié)距增大3%，則為失效。它是開式鏈傳動的主要失效形式。,5-3滾子鏈傳動設(shè)計計算,P,P+P,P,鏈條磨損后的節(jié)距增量,p+p,p,3600/z,3600/z,d,d+d,鏈節(jié)距伸長量與節(jié)圓增大量之間關(guān)系,2.鏈板的疲勞破壞,因而鏈板在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)鏈板會產(chǎn)生疲勞斷裂。在潤滑條件良好且設(shè)計安裝正確的情況下，鏈板的疲勞強度是決定鏈傳動工作能力的主要因素。,3.點蝕和多次沖擊破斷,工作中由于鏈條反復(fù)啟動、制動、反轉(zhuǎn)或受重復(fù)沖擊載荷時承受較大的動載荷，經(jīng)過多次沖擊，滾子表面產(chǎn)生點蝕，且滾子、套筒和銷軸會產(chǎn)生沖擊斷裂。,4.銷軸與套筒的膠合,由于套筒和銷軸間存在相對運動，在變載荷的作用下，潤滑油膜難以形成，當轉(zhuǎn)速過高時，套筒與銷軸間產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致套筒與銷軸的膠合失效。,5.過載拉斷,在低速重載的傳動中或者鏈傳動嚴重過載時，鏈元件