機械設計基礎 教學課件 作者 劉賽堂 李永敏 第十一章_第1頁
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1、在線教務輔導網: :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務輔導網QQ:349134187 或者直接輸入下面地址:機械設計根底劉賽堂 李永敏 主編第11章 鏈 傳 動 1.鏈傳動的類型、結構和特點。 2.鏈傳動的設計計算。知識點: 鏈傳動是應用較廣的一種機械傳動,它由鏈條、主動鏈輪、從動鏈輪組成。依靠鏈輪輪齒與鏈節的嚙合來傳遞運動和動力。11.1 概述11.1.1 鏈傳動的類型 根據用途的不同,鏈傳動分三大類: 1)傳動鏈:傳動鏈用于一般機械上動力和運動的傳遞,通常都在中等速度v20m/s以下工作。 2起重鏈:起重鏈用于起重機械中提升重物,其工作速度不大于0.25m/s。 3牽引鏈:又稱輸送鏈,

2、用于鏈式輸送機中移動重物,其工作速度不大于24m/s。 根據結構的不同,常用的傳動鏈又分短節距精密滾子鏈(簡稱滾子鏈)、套筒鏈、彎板鏈和齒形鏈,如圖11.1所示。滾子鏈結構簡單,磨損較輕,故應用較廣。齒形鏈(又稱無聲鏈),它具有傳動平穩、噪聲小、承受沖擊性能好、工作可靠等優點,但結構復雜、質量大、價格高、制造較困難,故多用于高速鏈速v可達40m/s或運動精度要求較高的傳動裝置中。11.1 概述圖11.1 傳動鏈的類型 (1滾子鏈的結構和標準 滾子鏈由內鏈板1、套筒4、外鏈板2和銷軸3組成,見圖11.2。內鏈板與套筒、外鏈板與銷軸均為過盈配合,套筒與銷軸、滾子與套筒之間均采用間隙配合,因此,內、

3、外鏈板在鏈節屈伸時可相對轉動。當鏈與鏈輪嚙合時,鏈輪齒面與滾子之間形成滾動摩擦,可減輕鏈條與鏈輪輪齒的磨損。內、外鏈板制成“字形,可使其剖面的抗拉強度大致相等,同時亦可減小鏈條的自重和慣性力。組成鏈條的各零件,由碳鋼或合金鋼制成,并進行熱處理,以提高強度和耐磨性。 滾子鏈相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈節距,用p表示,它是鏈條的主要參數。節距p越大,鏈條各零件的尺寸越大,所能承受的載荷越大。 滾子鏈可制成單排鏈和多排鏈如雙排鏈或三排鏈),見圖11.2和圖11.3。排數越多,承載能力越大。由于制造和裝配精度,會使各排鏈受力不均勻,故一般不超過4排。11.1 概述1.滾子鏈傳動圖11.2 單排滾子鏈結構

4、圖11.3 雙排滾子鏈結構11.1 概述 滾子鏈已標準化,滾子鏈的根本參數與尺寸見表11.1。表內的鏈號數乘以25.4/16mm即為節距值。鏈號中的后綴表示系列。其中,A系列是我國滾子鏈的主體,設計時,根據載荷大小及工作條件等選用適當的鏈條型號;B系列主要供維修用。11.1 概述 (2滾子鏈鏈輪 滾子鏈鏈輪是鏈傳動的主要零件。鏈輪齒形滿足以下要求: 1)保證鏈條能平穩而順利地進入和退出嚙合。 2)受力均勻,不易脫鏈。 3)便于加工。 鏈輪的齒形有國家標準。GB 12441985規定了滾子鏈鏈輪的端面齒槽形狀,如圖11.5所示,即為三圓弧(dc、ba、aa)和一直線(cb)齒形。 由于鏈輪采用標

5、準齒形,所以在鏈輪工作圖上不必繪制其端面齒形,只需在圖的右上角注明根本參數和“齒形GB 12441985制造字樣即可。11.1 概述2.齒形鏈 齒形傳動鏈由一組齒形鏈板并列鉸接而成,工作時,通過鏈片側面的兩直邊與鏈輪輪齒相嚙合。齒形鏈按鏈片齒廓與輪齒嚙合部位不同,分外側嚙合傳動圖11.6(a)和內側嚙合傳動圖11.6(b)。圖11.5 鏈輪端面齒形圖11.6 齒形鏈11.1 概述11.1 概述11.1.2 鏈傳動的特點 鏈傳動與其他傳動相比,主要有以下特點: 1由于鏈傳動是有中間撓性件的嚙合傳動,無彈性滑動和打滑現象,因而能保證平均傳動比不變。 2鏈傳動無需初拉力,對軸的作用力較小。 3鏈傳動

6、可在高溫、低溫、多塵、油污、潮濕、泥沙等惡劣環境下工作。 4由于鏈傳動的瞬時傳動比不恒定,傳動平穩性較差,有沖擊和噪聲,且磨損后易發生跳齒,不宜用于高速和急速反向傳動的場合。 鏈傳動適用于兩軸線平行且距離較遠、瞬時傳動比無嚴格要求以及工作環境惡劣的場合,廣泛用于農業、采礦、冶金、石油化工及運輸等各種機械中。目前,鏈傳動所能傳遞的功率可達3600kW,常用100kW以下;鏈速可達3040m/s,常用v15m/s;傳動比最大可達15,一般i6;中心距a56m;效率=0.910.97。11.2 鏈傳動的運動特性 鏈條繞上鏈輪后,在嚙合區域的局部鏈將折成正多邊形,因此鏈傳動相當于一對多邊形輪子之間的傳

7、動,見圖11.9。設z1、z2為兩鏈輪的齒數,p為節距mm,n1、n2為兩鏈輪的轉速r/min,那么鏈條線速度簡稱鏈速為圖11.9 鏈傳動的運動分析11.3 滾子鏈傳動設計11.3.1 滾子鏈傳動的失效形式 由于鏈條的結構比鏈輪復雜,強度不如鏈輪高,所以一般鏈傳動的失效主要是鏈條的失效。常見的形式有以下幾種:1.鏈板疲勞破壞 鏈傳動時由于松邊和緊邊的拉力不同,使得鏈條各元件受變應力的作用,經過一定的循環次數后,內、外鏈板會發生疲勞破壞,在正常潤滑條件下,疲勞強度是決定鏈傳動承載能力的主要因素。2.滾子、套筒的沖擊疲勞破壞 鏈節與鏈輪嚙合時,滾子與鏈輪間會產生沖擊,高速時沖擊載荷較大,套筒與滾子

8、外表發生沖擊疲勞破壞。11.3 滾子鏈傳動設計3.銷軸與套筒的膠合 當潤滑不良或速度過高時,銷軸與套筒的工作外表摩擦發熱較大,而使兩外表發生粘附磨損,嚴重時那么產生膠合。4.鏈條鉸鏈磨損 鏈在工作過程中,鉸鏈的銷軸與套筒間承受較大的壓力,傳動時二者的工作外表會因相對轉動而導致鉸鏈磨損,使鏈節距增大,鏈與鏈輪的嚙合點外移,容易引起跳齒和脫鏈,加大噪聲以及其他破壞。5.過載拉斷 在低速v6m/s重載或瞬時嚴重過載時,鏈條可能被拉斷。11.3 滾子鏈傳動設計11.3.2 滾子鏈傳動設計計算及主要參數的選擇 一般:需要傳遞的功率、主動輪轉速、從動輪轉速(或傳動比)、傳動的用途和工作情況、原動機類型以及

9、外廓安裝尺寸等。1.設計鏈傳動的條件 確定滾子鏈的型號、鏈節距、鏈節數、選擇大小鏈輪齒數、材料、結構,繪制鏈輪工作圖并確定傳動的中心距。2.設計計算的內容 (1傳動比I 傳動比受鏈輪最小齒數和最大齒數的限制,且外廓尺寸也不能過大,傳動比過大時,小鏈輪上的包角1將會太小,同時嚙合的齒數也太少,將加速輪齒的磨損。因此,通常要求包角1不小于120。一般取傳動比i7,推薦i=23.5。當工作速度較低(v2m/s),且載荷平穩、傳動外廓尺寸不受限制時,允許i10。 3.具體設計計算的根本方法和有關主要參數的選擇11.3 滾子鏈傳動設計 (2確定鏈輪齒數z1、z2 (3選擇鏈條節距p及排數,確定鏈型號 在

10、一定條件下,鏈節距越大,承載能力越高,但運動平穩性差、動載荷和噪聲越嚴重。因此,設計時,在滿足承載能力的前提下,應盡量選取小節距的單排鏈;高速重載時,可選擇小節距的多排鏈。 一般根據鏈傳動單排鏈的額定功率P0和小鏈輪的轉速n,由圖11.10選取鏈條節距p和鏈型號。鏈傳動的計算功率PC可由下式確定:11.3 滾子鏈傳動設計圖11.10 滾子鏈額定功率曲線11.3 滾子鏈傳動設計 (4確定中心距和鏈節數Lp11.3 滾子鏈傳動設計 (5驗算鏈速并確定潤滑方式 鏈速過高,會增加鏈傳動的動載荷和噪聲,因此,一般將鏈速限制在15m/s以下。假設超過了允許范圍,應調整設計參數重新計算。 根據節距和查圖11

11、.11確定傳動的潤滑方式。圖11.11 推薦的潤滑方式.人工定期潤滑;.滴油潤滑;.油浴潤滑;.壓力噴油潤滑11.3 滾子鏈傳動設計 (6設計鏈輪并繪制其工作圖 鏈輪軸向齒廓和尺寸見表11.6。繪制鏈輪工作圖時,應注明節距p、齒數z、分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df及齒側凸緣直徑dg。11.3 滾子鏈傳動設計 鏈輪的結構如圖11.12所示,小直徑鏈輪可制成實心式圖11.12(a),中等直徑可制成孔板式圖11.12(b),直徑較大時可用組合式結構圖11.12(c)。 鏈輪材料應保證其有足夠的抗疲勞強度、耐沖擊性和耐腐蝕性,故鏈輪材料多采用中碳鋼和中碳合金鋼,如45、40Cr、35Si

12、Mo等,經淬火處理,硬度到達4050HRC;高速、重載時采用低碳鋼、低碳合金鋼,如15、20、15Cr、20Cr,經外表滲碳淬火,其硬度到達5560HRC;低速、輕載、齒數較多的從動輪也可采用鑄鐵制造。 工作時因小輪嚙合次數遠遠多于大輪的嚙合次數,易于損壞,故小輪的材料應比大輪的好一些。圖11.12 鏈輪的結構11.4 鏈傳動的布置和潤滑11.4.1 鏈傳動的布置 在鏈傳動中,兩鏈輪的轉動平面應在同一平面內,兩軸線必須平行,最好成水平布置,如需傾斜布置,兩鏈輪中心連線與水平線的夾角應小于45。同時鏈傳動應使緊邊即主動邊在上,松邊在下,以便鏈節和鏈輪輪齒可以順利地進入和退出嚙合。如果松邊在上,可

13、能會因松邊垂度過大而出現鏈條與輪齒的干擾,甚至會引起松邊與緊邊的碰撞。具體布置情況參見表11.7。11.4 鏈傳動的布置和潤滑11.4 鏈傳動的布置和潤滑11.4.2 鏈傳動的張緊 鏈條包在鏈輪上應松緊適度。通常用測量松邊垂度f的方法來控制鏈的松緊程度,如圖11.13所示。 適宜的松邊垂度為f=0.010.02a,式中,a是中心距。對于重載、反復起動及接近垂直的鏈傳動,松邊垂度應適當減小。 傳動中,當鉸鏈磨損使長度增大而導致松邊垂度過大時,可采取如下張緊措施: 1)通過調整中心距,使鏈張緊。 2)撤除12個鏈節,縮短鏈長,使鏈張緊。 3)加張緊輪,使鏈條張緊。張緊輪一般位于松邊的外側,它可以是

14、鏈輪,其齒數與小鏈輪相近,也可以是無齒的錕輪,錕輪直徑稍小,并常用夾布膠木制造。圖11.13 垂度測量11.4 鏈傳動的布置和潤滑11.4.3 鏈傳動的潤滑 鏈傳動良好的潤滑將會減少磨損、緩和沖擊,提高承載能力,延長使用壽命,因此鏈傳動應合理地確定潤滑方式和潤滑劑種類。 常用的潤滑方式有幾種: 1人工定期潤滑:用油壺或油刷給油圖11.14a,每班注油一次,適用于鏈速v4m/s的不重要傳動。 2滴油潤滑:用油杯通過油管向松邊的內、外鏈板間隙處滴油,用于鏈速v10m/s的傳動圖11.14b。 3油浴潤滑:鏈從密封的油池中通過,鏈條浸油深度以612mm為宜,適用于鏈速v=6 12m/s的傳動圖11.

15、14c。 4飛濺潤滑:在密封容器中,用甩油盤將油甩起,經由殼體上的集油裝置油導流到鏈上。甩油盤速度應大于3m/s,浸油深度一般為12 15mm圖11.14d。 5壓力油循環潤滑:用油泵將油噴到鏈上,噴口應設在鏈條進入嚙合之處。適用于鏈速v8m/s的大功率傳動圖11.14e,鏈傳動常用的潤滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等全損耗系統用油。溫度低時,黏度宜低;功率大時,黏度宜高。11.4 鏈傳動的布置和潤滑圖11.14 鏈傳動潤滑方法 本章主要介紹了滾子鏈的失效形式,鏈傳動主要參數的選擇和設計步驟;同時還介紹了鏈傳動的類型、結構和特點、鏈傳動的運動特性及受力分析等;最

16、后簡單介紹了鏈傳動的使用和維護。小 結 1.鏈節P的大小對鏈傳動的動載荷有何影響? 2.鏈傳動的合理布置有哪些要求? 3.鏈傳動的主要失效形式有哪幾種? 4.影響鏈傳動不均勻性的主要參數有哪些?為什么?設計時,為減少速度不均勻性應從哪幾方面考慮?如何合理選擇參數? 5.鏈傳動與帶傳動的張緊目的有何區別? 6.設計一鏈傳動,主動輪轉速n1=960r/min,從動輪轉速n2=320r/min,電動機功率P=4kW,兩班制工作,載荷平穩。 習 題11.4 鏈傳動的布置和潤滑 7.當傳遞功率較大時,可用單排大節距鏈條,也可用多排小節距鏈條,此二者各有何特點,各適用于什么場合? 8.小鏈輪齒數z1不允許過少,大鏈輪齒數z2不允許過多。這是為什么? 9.鏈傳動的失效形式有幾種

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