1、湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,第9章鏈傳動,9-1鏈傳動的特點及應(yīng)用,9-2傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點,9-6滾子鏈傳動的計算,9-4鏈傳動的運(yùn)動特性,9-7鏈傳動的布置、張緊和潤滑,9-3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料,9-5鏈傳動的受力分析,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,9-1鏈傳動的特點和應(yīng)用,組成：鏈輪、環(huán)形鏈條,作用：鏈與鏈輪輪齒之間的嚙合實靠現(xiàn)平行軸之間的同向傳動。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,特點：與帶傳動相比1.鏈輪傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；,2.需要的張緊力小，作用在軸上的壓力小，可減少軸承的摩擦損失；,3.結(jié)構(gòu)緊湊；,4.能在高溫

2、，有油污等惡劣環(huán)境下工作；與傳齒輪動相比,5.制造和安裝精度較低，中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單；,缺點：瞬時轉(zhuǎn)速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動的平穩(wěn)性較差，有一定的沖擊和噪聲。,應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、機(jī)床及摩托車中。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,工作范圍：傳動比：i8;,中心距：a56m;,傳遞功率：P100KW;,圓周速度：v15m/s;,傳動效率：0.950.98,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,銷軸與外鏈板鉚牢，分別稱為內(nèi)外鏈節(jié)。內(nèi)外鏈節(jié)構(gòu)成一個鉸鏈。當(dāng)鏈條嚙入嚙出時，內(nèi)外鏈節(jié)作相對轉(zhuǎn)動。同時滾子沿鏈輪鏈齒滾動，可減少鏈條與輪齒的磨損

3、。內(nèi)外鏈板均做成8字形，以減輕重量，并保持各橫截面的強(qiáng)度大致相等,9-2傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點,一、鏈條,類型,滾子鏈的組成：滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板、外鏈板。,齒形鏈,滾子鏈,套筒與銷軸、滾子與套筒均為間隙配合,內(nèi)鏈板緊壓在套筒兩端，稱為內(nèi)鏈節(jié)。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,鏈條材料：碳素鋼或合金鋼，經(jīng)熱處理，以提高強(qiáng)度和耐磨性。,套筒滾子鏈的剖面結(jié)構(gòu)：,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,鏈條的主要參數(shù)節(jié)距p：,節(jié)距p：滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離。p越大，鏈條各零件尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。,結(jié)構(gòu)類型：單排鏈和多排鏈。,滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩個系列，

4、常用的是A系列.,雙排滾子鏈,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接。,若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則采用過渡鏈節(jié)，在鏈條受拉時，過度鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。,滾子鏈的標(biāo)記：,標(biāo)記實例：08A-187GB1243.1-83A系列，節(jié)距12.7mm,單排，87節(jié),鏈號,國標(biāo)號,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板的側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鏈板的成形孔內(nèi)裝入棱柱，兩棱柱相互滾動，可減小摩擦和磨損。,齒形鏈?zhǔn)怯?/p>

5、許多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。,優(yōu)點：與滾子鏈相比，齒形鏈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承受沖擊載荷的能力高。,缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。,應(yīng)用場合：多應(yīng)用于高速（鏈速可達(dá)40m/s）或運(yùn)動精度要求較高的場合。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,應(yīng)用實例：,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,(一)基本參數(shù)及主要尺寸,滾子鏈鏈輪的參數(shù),齒面圓弧半徑：re,齒溝圓弧半徑：ri,齒溝角：,min、max,鏈輪的節(jié)距：p-弦長,分度圓直徑：,df=d-d1,齒頂圓直徑：,齒根圓直徑：,各種鏈輪的實際斷面齒形介于最大最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計具有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平

6、穩(wěn)自如地進(jìn)入或推出嚙合，并便于加工。,國標(biāo)規(guī)定最大值和最小值：,鏈輪主要尺寸計算公式：,9-3滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,滾子鏈鏈輪端面齒形,（二）鏈輪齒形,這種三圓弧一直線齒形基本上符合標(biāo)準(zhǔn)齒槽形狀范圍，且具有較好的嚙合性能，并便于加工。,端面齒形：三圓弧一直線,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,軸面齒形：圓弧+直線便于進(jìn)入或退出嚙合,單排鏈輪軸面齒形,多排鏈輪軸面齒形,零件工作圖：只繪制軸面齒形，不用繪制端面齒形。,材料與熱處理：碳素鋼、鑄鐵、重要鏈輪可

7、用合金鋼。齒面需經(jīng)熱處理以提高接觸強(qiáng)度和耐磨性。,指采用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,鏈輪的結(jié)構(gòu),實心式-小直徑,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,孔板式-中等直徑,鏈輪的結(jié)構(gòu),實心式-小直徑,潘存云教授研制,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,組合式-大直徑，齒圈可更換。,孔板式-中等直徑,鏈輪的結(jié)構(gòu),實心式-小直徑,潘存云教授研制,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,鏈輪的材料,鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,一、鏈傳動的速度分析,鏈條

8、的平均線速度：,平均傳動比為：,分度圓瞬時線速度：,鏈條的瞬時線速度沿AB方向，,鏈條進(jìn)入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動相當(dāng)于一對多邊形輪之間的傳動。,其大小為：,9-4鏈傳動的運(yùn)動特性,鏈條的瞬時線速度沿垂直方向的分量為：,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,為相位角：,鏈輪每轉(zhuǎn)過一齒，鏈速時快時慢變化一次。由此可知，當(dāng)鏈輪等速回轉(zhuǎn)時，瞬時鏈速和順時傳動比都作周期性變化。,變化范圍,R11,鏈速分量作周期性變化，從而使鏈條上下抖動。,鏈速分量:,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,同理，對于從動輪，也有：,R11,上式表明，當(dāng)主動鏈輪作等速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪隨、的變化作周期

9、性的變速轉(zhuǎn)動。,鏈傳動的瞬時傳動比：,鏈速分量作周期性變化，從而使鏈條上下抖動。由于鏈速是變化的，,鏈傳動在工作時，會產(chǎn)生振動和動載荷！,只有當(dāng)Z1=Z2時，才有:i=1,這種特性被稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,速度不均勻系數(shù)：,R11,鏈輪齒數(shù)越少，速度波動越明顯。,動畫演示,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,二、鏈傳動的動載荷,鏈傳動中的多邊形效應(yīng)造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運(yùn)動，從而引起動載荷。,鏈條前進(jìn)的加速度引起的動載荷為：,從動鏈輪的角加速度引起的動載荷為：,n、p、z,則Fd1,沖擊力為：,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制

10、,n、p,則相對沖擊動載荷,當(dāng)鏈節(jié)嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運(yùn)動的鏈節(jié)鉸鏈和以角速度作圓周運(yùn)動的鏈輪輪齒，將以一定的相對速度突然相互嚙合，從而使鏈條和鏈輪受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加動載荷。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,為保證松邊垂度不至過大，安裝鏈傳動時，應(yīng):,作用在鏈上的力有,圓周拉力:,離心拉力:,懸垂拉力:,F=1000P/vN,Fc=qv2N,Ff=Kfqa10-2N,q為米長質(zhì)量,a-為中心距，,Kf-為垂度系數(shù)其值與鏈輪中心線與水平夾角有關(guān),見下頁,適當(dāng)張緊,-有效拉力,9-5鏈傳動的受力分析,F”f=(Ky+sin)qa10-2N,Ff=FfF”fmax,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云

11、教授,潘存云教授研制,緊邊拉力為：,F1=F+Fc+FfN,松邊拉力為：,F2=Fc+FfN,垂度系數(shù)Kf取值,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,9-6滾子鏈傳動的設(shè)計計算,一、失效形式,1.鏈板疲勞破壞；,2.滾子、套筒的沖擊疲勞破壞；,3.銷軸與套筒鉸鏈的膠合；,4.鏈條鉸鏈磨損；,5.過載拉斷。,二、功率曲線圖,對應(yīng)每種失效形式，可得出一個極限功率表達(dá)式。常用線圖表示。,曲線1-正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率；,曲線2-鏈板疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；,曲線3-滾子、套筒的沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率；,曲線4-鉸鏈膠合限定的極限功率；,其極限功率急劇下降；,其極限功

12、率急劇下降；,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,單排A系列滾子鏈的功率曲線,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,上述功率曲線的特定條件:,1.兩輪共面;,2.小鏈輪的齒數(shù)z1=19,3.鏈節(jié)數(shù)Lp=100,4.載荷平穩(wěn);,7.鏈條因磨損而引起的相對伸長量3%,5.按推薦的潤滑方式,6.工作壽命為15000h,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,p與d之間的關(guān)系：,1、鏈輪的齒數(shù)和傳動比,大鏈輪的齒數(shù):z2=iz1,鏈條鉸鏈磨損后，節(jié)距將邊長，鏈輪節(jié)圓將向齒頂移動。,p一定時:z,d,越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。,一般?。簔2120,因為多邊形效應(yīng)，為使鏈傳動

13、運(yùn)動平穩(wěn)，小鏈輪齒數(shù)不宜過少。,d分度圓直徑,節(jié)距增長量,節(jié)圓外移量,三、滾子鏈傳動的設(shè)計步驟和方法,Z1過少運(yùn)動不平穩(wěn)；,Z1過大結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,一般鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)最好取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。,優(yōu)選數(shù)列：17、19、21、23、25、38、57、76、95,114,傳動比：,i6-一般情況下,2i3.5-推薦值,6i10-當(dāng)v2m/s且載荷平穩(wěn)時,傳動比過大時，由于鏈條在小鏈輪上的包角過小，將減少嚙合齒數(shù)，因而易出現(xiàn)跳齒或加速齒的磨損，故應(yīng)采用二級或二級以上的傳動。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,2、確定計算功率,計算功率：Pca=K

14、AP，KA為工作情況系數(shù)，P為名義傳遞功率。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,3、鏈的節(jié)距,節(jié)距越大，承載能力高，但嚙合瞬間的沖擊也越大。,2）高速重載時，應(yīng)選用小節(jié)距多排鏈。,鏈的節(jié)距越大，其承載能力越高。根據(jù)相對原理，當(dāng)鏈輪以運(yùn)動時，鏈節(jié)以進(jìn)入輪齒而產(chǎn)生沖擊。,確定節(jié)距的原則：,1）為使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，應(yīng)盡量選用較小節(jié)距的單排鏈；,3）中心距小，傳動比大時，應(yīng)選用小節(jié)距多排鏈。從經(jīng)濟(jì)上考慮,4）中心距大，傳動比小時，應(yīng)選用大節(jié)距單排鏈。,允許采用的節(jié)距可根據(jù)功率P0和小鏈輪轉(zhuǎn)速n1確定。,當(dāng)實際工作條件與特定條件不同時，應(yīng)對P0值加以修正.,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云

15、教授,許用功率：,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,一般?。篴=(3050)p,4、中心距和鏈節(jié)數(shù),a過小,同時嚙合的齒數(shù)，在相同速度下，循環(huán)次數(shù)增多，容易疲勞和磨損。,a過大,鏈條容易抖動。,amax=80p,鏈條節(jié)數(shù)：,中心距：,計算結(jié)果應(yīng)圓整，并取偶數(shù)！,為便于安裝和調(diào)節(jié)張緊程度，中心距一般應(yīng)設(shè)計成可調(diào)節(jié)的。,按帶傳動公式導(dǎo)出此式,若中心距不能調(diào)整，而又沒有張緊裝置時，應(yīng)將計算中心距減小25mm,這樣可使鏈條有小的初垂度，保持蓮傳動的張緊。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,5小鏈輪轂孔最大直徑,根據(jù)小鏈輪的節(jié)距和齒數(shù)確定鏈輪轂孔的最大直徑dkmax，若dkmax小于安裝鏈輪

16、處的軸徑，則應(yīng)重新選擇鏈傳動的參數(shù)。,湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,6低速鏈傳動的靜力強(qiáng)度計算,對于鏈速v0.6m/s的低速鏈傳動，因抗拉靜力強(qiáng)度不夠而破壞的可能性很大，故應(yīng)進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計算。,計算安全系數(shù)：,n鏈的排數(shù)；,Flim-單排鏈的極限拉伸載荷；,Fl-鏈的緊邊工作拉力，單位N;,KA-鏈傳動的工作情況系數(shù),湖北工學(xué)院專用作者：潘存云教授,潘存云教授研制,一、鏈傳動的布置,布置原則：1)鏈傳動一般應(yīng)布置在鉛垂面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。,9-7鏈傳動的布置、張緊和潤滑,2)中心線一般宜水平或接近水平布置，鏈傳動的緊邊在上方或在下方都可以，但在上方好一些。,3)鏈傳動的兩軸應(yīng)平行，