机械教程10

第九章链传动一、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（bccdabaa,,,）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（Z50）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1000601000602211PnZPnZVVm（m/s）平均传动比constZZnniim1221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：4tancoscos1221consddWWit∴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，tconsWWittan21，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V0.6m/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、Z2P，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PLZcaKKKPP0选型：由P0、n1P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iZ1不能过少，Z1应为奇数；Z2不能过大。17min1ZZ；120max212ZiZZ不能过多i≤6一般i=2～3.5imax=10i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i1～23～45～66齿数Z131～2725～2321～17173）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a080P※算LP（链节数）0212021)2(22aPZZPaZZPLLP圆整为整数（最好为偶数）※求中心距a'（实际）21221212)2(8)2()2(4ZZZZLZZLPaPP4)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，Zdkmax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VPFe1000（N）Q≈1.2Fe9.5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）①a≤30P和i≥2时，②倾斜角较大时③a≥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？