机械设计教程－9链传动

　　 一、教学目标

　　 (一）能力目标 掌握滚子链传动设计计算、熟悉链传动的运动特性（速度的不均匀性及动载荷）及应用 (二)知识目标 1.了解链传动的类型、特点和应用 2.链传动的布置与润滑 3掌握滚子链传动的失效形式 二、教学内容 1.传动链的结构及标准 2.链传动的运动特性 3.滚子链传动的设计计算 4.链传动的布置、张紧与润滑 三、教学的重点与难点 (一）重点 滚子链传动的失效形式和设计计算。 (二)难点 滚子链传动的设计计算中参数的确定。 四、教学方法与手段 多媒体演示，结合实例分析。 9.1 概述 链传动的组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。 工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧（）一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。 链传动的特点（与带、齿轮传动比较） 优点：①平均速比im准确，无滑动；②结构紧凑，轴上压力Q小；③传动效率高η=98%；④承载能力高P=100KW；⑤可传递远距离传动amax=8mm；⑥成本低。 缺点：①瞬时传动比不恒定i；②传动不平衡；③传动时有噪音、冲击；④对安装精度要求较高。 应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：i≤8(I=2～4)，P≤100KW，V≤12～15m/s，无声链Vmax=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用） 链传动的主要类型： 1）按工作特性分， 起重链——用于提升重物——V≤0.25m/s；牵（线）引链——运输机械——V≤2～4m/s；传动链——用于传递运动和动力——V≤12～15m/s。 优点：结构简单、重量轻、价廉、适于低速、寿命长、噪音小、应用广。 2）传动链接形式分， 套筒链、（套筒）滚子链、齿形链、成型链四种。 9.2 传动链的结构及标准 9.2.1滚子链的结构 滚子链由滚子、套筒、销轴、外链板和内链板组成。 套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）；套筒与销轴、滚子与套筒均采用间隙配合。 参数：P—节距，b1—内链板间距，C—板厚，d1—滚子直径，d2—销轴直径，Pt—排距 多排链——单排链用销轴并联——称多排链（或双排链） 排数↑→承载能力↑ 但排↑→制造误差↑→受力不均↑一般不超过3~4列为宜 链接头型式： 链节数为偶数（常用）—内链板与外链板相接—弹性锁片（称弹簧卡）或大节距（称开口销）—受力较好 弹性锁片——端外链板与错轴为间隙配合 链节数为奇数—用过渡链节固联产生附加弯矩—受力不利，尽量不用。 固联——内（外）链板与内（外）链板相接 安全过渡链节——弯板与销 9.2.2滚子链的标准 滚子链的标准为GB/T1243-1997，分为A、B两个系列，常用的是A系列，其主要参数见表9.1。国际上链节距均采用英制单位，我国标准中规定链节距采用米制单位。对应于链节距有不同的链号，用链号乘25.4/16所得的数值即为链节距。 滚子链标记：链号—排数×链节数 标准号 套筒滚子链规格与主要参数见表9.1。 9.2.3滚子链链轮 结构：1）整体式 2）孔板式 3）组合式 材料： 主要要求：1）足够的强度；2）足够的耐磨性；3）耐冲击。 常用材料：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢。 注意 ： 1）有冲击载荷时一般采用低碳钢和低碳合金钢； 2）无剧烈冲击、中速、尺寸较大的链轮，采用中碳钢和中碳合金钢； 3）齿数较多（Z>50）的链轮常采用灰铸铁； 4）中小功率一般采用普通或优质碳素钢，大功率采用合金钢。 5）小链轮材料与热处理要求应高于大链轮。 9.3 链传动的运动特性 链传动与挠在正多边形轮子上的带传动极其相似，正多边形边数~（Z）（齿数），正多边形边长~（P）（节距），当链轮转过一周，链移动距离—ZP，，当链轮转速为n1、n2时，平均速度 （m/s） 平均传动比 结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性波动。 瞬时传动比： ∴即使W1恒定，而W2随（）而变化，∴it不恒定。 只有当Z1=Z2（d1=d2）,,a（中心距）为P的整数倍时，，因为此情况下、变化处处相同。 9.4 滚子链传动的设计计算 9.4.1链传动的主要失效形式 1、各元件的疲劳破坏（主要指链板、销轴、套筒、滚子）——正常润滑及速度主要失效形式 2、链节磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿 3、冲击破坏（反复起制动、反转或受重多冲击载荷时，动载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒最终产生冲击断裂，总循环次数N=104） 4、胶合（重载高速）（破坏——验算nL）——极限转速 5、轮齿过度磨损 6、过载拉断——塑性变形（当低速重载V<0.6m/s，按静强度设计） 9.4.2滚子链的实用功率曲线 图9.9滚子链功率曲线 9.4.3链传动的设计计算 1、已知：P，载荷性质，工作条件，n1，n2 求Z1、Z2P，列数，a，润滑方式等。 2、链传动的主要参数选择及步骤 1）链的节距和排数 计算功率 Pca=KA.P(KW) KA——工况系数， 要求单排链传递功率 选型：由P0、n1P定链型号 讨论：当P↑，结构尺寸↑，如n一定，承载力↑，但运动不平稳性，动载、噪音也严重。 结论；因此，在满足一定功率条件下，P越小越好，高速链尤其如此。如再考虑经济性时： 当功率大（CP），V高时，选节距（P）小，用多排链 当a小，i大时选节距（P）小，用多排链 当a大，i小时选节距（P）大，用单列链 2）链轮齿数Z1、Z2及i Z1不能过少，Z1应为奇数；Z2不能过大。 ；不能过多 i≤6一般i=2～3.5 imax=10 i过大，链在小轮上包角过小，同时啮合齿数过少，另外Z应取与链节数互为质数的奇数，一般为Z1为奇数 传动比i 1～2 3～4 5～6 >6 齿数Z1 31～27 25～23 21～17 17 3）链节数与中心距——LP，a 通常以节距倍数来表示链长LP ※初选a0 ∵a过小时则过小（包角）参加啮合齿数少，总的LP也少，在一定的V下，链节应力循环次数增加，寿命下降，但a过大，除不紧凑外，且使链松边颤动。 一般推荐：初选a0=(30～50P)，amax=80P 当有张紧链装置时，可选a0>80P ※算LP（链节数） 圆整为整数（最好为偶数） ※求中心距a（实际） 4)小链轮孔径dkmax 当链与轮P与Z一定以后，则链轮各部分结构尺寸基本已定，据此由齿侧凸缘最大直径DH,再考虑到键槽削弱和轮毂强度的影响，则轴孔最大直径dkmax即可求出P，Zdkmax必大于安装轮外轴径（由强度定），若不够则采用特殊链轮结构或重新设计。增大Z、P值。 5)轴上压力——Q 工作压力 （N） Q≈1.2Fe 9.5 链传动的布置、张紧与润滑 9.5.1链传动的布置 链传动只能布置在垂直平面内，不能布置在水平或倾斜平面内；两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45°（尽量避免垂直、传动）；当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上） ① a≤30P和i≥2时， ② 倾斜角较大时 ③ a≥60P和i≤1.5时，Z≤25时，其它情况则不限制。 9.5.2链传动的张紧 其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定 方法：①移动轮系，以增大中心距a，如a不能调时；②也可用张紧轮——注意张紧轮应在靠近主动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度比链轮约宽5mm，且直径应尽量与小轮直径相近。 9.5.3链传动的润滑 润滑有利于缓冲、减小摩擦、降低磨损，润滑良好否对承载能力与寿命大有影响。 Ⅰ——人工定期；Ⅱ——滴油润滑；Ⅲ——油浴或飞溅润滑；Ⅳ——压力喷油润滑 润滑油牌号按机械设计手册选（普通机械油），精度约为20～40st 如套筒采用喷涂塑料或粉末冶金的含油套筒，因有自润滑作用，允许不另加润滑油。 小结： 1. 传动链的结构及标准 2. 链传动的运动特性 3. 滚子链传动的设计计算 4.链传动的布置、张紧与润滑 思考题： 1、链传动和带传动相比有哪些优缺点？ 2、影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么？ 3、链传动的主要失效形式有哪些？