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机械设计

机械设计教程-9链传动

时间:2012-03-07 09:37:15   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:662   评论:0

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
()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。
()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。
        机械设计教程-9链传动
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(机械设计教程-9链传动)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。
               机械设计教程-9链传动
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—用过渡链节固联机械设计教程-9链传动产生附加弯矩—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
                   机械设计教程-9链传动       (m/s)
平均传动比  机械设计教程-9链传动                  
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:机械设计教程-9链传动    
∴即使W1恒定,而W2机械设计教程-9链传动机械设计教程-9链传动)而变化,∴it不恒定。
只有当Z1=Z2(d1=d2),机械设计教程-9链传动,a(中心距)为P的整数倍时,机械设计教程-9链传动,因为此情况下机械设计教程-9链传动机械设计教程-9链传动变化处处相同。
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
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,n机械设计教程-9链传动求Z1、Z2机械设计教程-9链传动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  机械设计教程-9链传动 
选型:由P0、n1机械设计教程-9链传动P 机械设计教程-9链传动定链型号
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,机械设计教程-9链传动选节距(P)小,用多排链
a小,i大时机械设计教程-9链传动选节距(P)小,用多排链
a大,i小时机械设计教程-9链传动选节距(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。
机械设计教程-9链传动机械设计教程-9链传动不能过多
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过小时则机械设计教程-9链传动过小(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)
机械设计教程-9链传动 
机械设计教程-9链传动  圆整为整数(最好为偶数)
※求中心距a'(实际)
机械设计教程-9链传动
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,Z机械设计教程-9链传动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  工作压力机械设计教程-9链传动 (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)
       a≤30P和i≥2时,          
② 倾斜角较大时              
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?
 

该文章所属专题:机械设计教程

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