第九章链传动教案与讲稿.doc

河海大学机电学院 教案与讲稿课程：机械设计 20112012学年 上学期 主讲教师：苏 洲教 学 课 题链传动教学目的与要求了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性掌握链传动失效形式和设计计算方法教学重点链运动不均匀性和动载荷；失效形式和设计方法难点链运动不均匀性和动载荷；失效形式和设计方法教 具实物与挂图讲 稿（教学要点与板书）91 概述链传动工作原理与特点1、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。2、组成；主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。3、特点（与带、齿轮传动比较）优点：平均速比im准确，无滑动；结构紧凑，轴上压力Q小；传动效率高=98%；承载能力高P=100KW；可传递远距离传动amax=8mm；成本低。缺点：瞬时传动比不恒定i；传动不平衡；传动时有噪音、冲击；对安装粗度要求较高。4、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：i8(I=24)，P100KW，V12-15m/s，无声链Vmax=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）92 传动链的结构特点链传动的主要类型1）按工作特性分：起重链用于提升重物V0.25m/s；牵（线）引链运输机械V24m/s；传动链用于传递运动和动力V1215m/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）滚子链属标准件选用、合理确定链轮与链条尺寸，短节距精密滚子链；齿形链；成型链四种。套筒滚子链（结构与特点）动配合，可相对运动，相当于活动铰链，承压面积A（投影）宽长投影组成：5滚子；4套筒；3销轴；2外链板；1内链板动配合。当链节进入、退出啮合时，滚子沿齿滚动，实现滚动摩擦，减小磨损。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使内、外链板可相对回转。为减轻重量、制成“8”字形，亦有弯板。这样质量小，惯性小，具有等强度。磨损：主要指滚子与销轴截面之间磨损。而内、外板之间留有间隙，保证润滑油进入，此润滑降低磨损。表8-1，P越大，承载能力越高。参数：P节距，b1内链板间距，C板厚，d1滚子直径，d2销轴直径，P排距当低速时也可以不用滚子称套筒链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34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（如图7-4b）产生附加弯矩受力不利，尽量不用。固联内（外）链板与内（外）链板相接图7-4c是板链弹性好、缓冲、吸振在低速、重载、冲击和经常正反转工作情况。安全过渡链节（图7-4c）弯板与销滚子链标记：链号排数链节数 标准号套筒滚子链规格与主要参数表8-12、齿形链如图8-5各组齿形链板要错排列，通过销轴联接而成。链板两工作侧边为直边，夹角为60或70，由链板工作边与链轮齿啮合实现传动。齿形链轴可以是圆柱销轴，也可以是其它形式（滚柱式）图7-6，b两个链片、c图为连接两链片的一对棱柱销轴，链节相对转动时，两棱柱可相互滚动。使铰链磨损减少。齿形链设导板，以防链条轴向窜动：内导板导向性好；外导板铰链形式：圆销式；轴互式；滚柱式齿形链的齿形特点：传动平稳、承受冲击好、齿多受力均匀、噪音较小、故称无声链。允许速度V高，特殊设计齿形链V=40m/s，但结构较复杂、价格贵、制造较困难、也较重。摩托车用链应用于高速机运动精度，要求较高的场合，故目前应用较少。93 滚子链链轮的结构与材料（套筒滚子链）要求掌握：1）链轮齿形的设计要求；2）链轮齿形特点；3）链轮的主要参数；4）链轮的结构型式有哪些；5）对链轮的材料要求及适用情况一、 链轮齿表比较灵活，如表8-5介于最小齿槽形状与最大齿槽形状之间可稳定1、对齿形要求：保证链节平稳进入和退出啮合；减少啮合时冲击和接触应力；链条节距因磨损而增长后，应仍能与链轮很好地啮合；要便于加工。2、链轮齿形及特点端面齿形（如图8-6）是三圆弧一直线，弧、和一直线优点：接触应力小、冲击小、磨损少，不易跳齿与脱链轴面齿形：两侧呈圆弧状，以利链节的进入和退出啮合（如图8-7）加工方法：标准刀具加工，一般为成型铣刀（只要P相同，Z不同的所有链轮均能加工）二、链轮的主要参数1、链轮的主要参数，如表7-2(表8-3)节距P，齿数Z，分度圆直径（公称直径） 齿顶圆直径 齿根圆直径 d滚子直径三、链轮的结构型式，如图8-101） 同轴式（直径较小时）2） 整体式（轮齿与轮毂部分成一体），如图8-8a，直径较大时可在胶板上开孔3） 孔板式（图8-8b）中等尺寸4） 组合式（如图8-8c）3，43齿圆与轮毂焊接4齿圆与轮毂螺栓联接齿圆材料较硬耐耐磨耐四、链轮的材料要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击（在冲击载荷时）具体有普通碳素钢，优质碳素钢和合金钢，链轮较大（要求较低时）可用百炼成钢铸铁，小功率传动也可用夹布胶木。具体的材料及适用场合见表8-7注意：1）有冲击载荷时一般采用低碳钢和低碳合金钢渗碳淬火回火。2）无剧烈冲击，中等速度较大的链轮，一般采用中碳钢和中碳合金钢淬火、回火。3）齿数较多（特大）Z50的链轮采用灰铸铁4）中小功率传动采用普通或优质碳素钢 大小功率传动采用合金钢5）P7m/s时须考虑作用于全链长3、 度拉力：Ff作用于链全长与松边垂度和悬垂布置方式有关。（图8-11）垂度f越小，Ff越大（N） （N） b水平传动（f/a0.02）Kf 440倾角1垂直Kf垂度系数图8-11F下垂度两轮中心线与水平面的夹角4、紧边拉力 F1=Fe+Fc+Ff 从动力拉力 F2=Fc+Ff5、作用于轴上载荷Q为主从动边拉力之和，略去离心拉力（对轴压力没有影响）Q=Fe+2Ff f影响较小一般取Q1.2Fe97 链传动的失效形式及承载能力链传动的失效形式及承载能力一、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）二、链传动的承载能力1）极限功率曲线，P268，图8-12良好的润滑条件下，由磨损、破坏限定的极限功率曲线；链板疲劳破坏限定的极限功率曲线；滚子、套筒冲击疲劳破坏限定的功率曲线；销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；良好润滑情况下额定功率曲线；设计时实际使用的功率曲线；润滑不好或工况恶劣的极限功率曲线。较良好的润滑下低得多。2）A系列套筒滚子链的实用功率曲线图，图8-13（先看图再讲）GB1243-83国产十种套筒滚子链实用功率曲线图，而避免上述6项失效，而经实验确定数据绘制而成。实验条件：单列，水平布置，载荷平稳，Z1=19，i=3t=100P, th=15000h P/P3% (节距长度增量3%)额定单功率（单根）P0当设计的Z、i、th、a等不同时应对P0进行修正。取一系列修正系数：小链轮齿数系数KZ、链长系数KL、多排链系数KP和工作情况系数KA等。当润滑不变时：允许的P0值要下降。各种情况当V1.5m/s 润滑不良时 取（0.30.6）P0 (3060%)P0 无润滑 取1.5V7 润滑不良时 传动不可靠，不宜采用当V6齿数Z1312725232117173、链节数与中心距LP，a通常以节距倍数来表示链长LP1）初选a0a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=(3050P)，amax=80P当有张紧链装置时，可选a080Pamin接i定： 当i3 i3时 当结构要求给定a时，则按给定计算2）算LP（链节数） （7-2）圆整为整数（最好为偶数）3）求中心距a（实际） （7-3）为使安装后，松边得到适当的垂度：则 a实=a-a（a2p），松边垂度控制在（0.010.02）aa松边长度 a=（0.010.02）a当轮用可调中心距或张紧轮外，亦可用压板、托板、张紧（图7-20）当两轮轴线倾斜60时，必须张紧，图8-16当无张紧装置，而中心距又不可调时，必须精算中心距a、4、小链轮孔径dkmax（表8-4）图示当链与轮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（表7-2）再考虑到键槽削弱和轮毂强度的影响，则轴孔最大直径dkmax即可求出表8-4，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） （7-12）离心拉力 （N）离心拉力不作用于轴 当V7m/s时必考虑垂度拉力 （N） （7-13）垂度拉力（按悬索检力计）当F3过大，则垂度过小，磨损与轴承载荷增大，F3过小，则啮合情况变坏。紧边 F=F1+F2+F3松边 F=F2+F3 （7-4）Q可取为总和，不计F2，则QF1+2F3 （7-15）但垂度拉力并不大，可略去，则Q1.2Fe (7-16)归纳：见本节开头。99 链传动的布置、张紧与润滑一、布置（与常相比）1、 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2、 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）3、 当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上） a30P和i2时， 图a 倾斜角较大时 图b P166，图7-19 a60P和i1.5时，Z25时，图c其它情况则不限制。二、 张紧：（方法不同于带）其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定方法：移动轮系，以增大中心距a，如a不能调时；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。三、润滑与防护1）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。润滑方式按图8-14选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。人工定期；滴油润滑；油浴或飞溅润滑；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2040st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。2）防护封闭护罩目的、安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要等设置有：油面槽示器、注油孔、排油孔等大功率、高速传动时采用落地式链条箱。