机械设计基础第第3章链传动.ppt
教学基本要求:1了解链传动的工作原理、特点及应用范围；2了解套筒滚子链结构、标准及链传动的张紧和润滑方法；3掌握链传动运动的不均匀性和动载荷；4掌握链传动失效形式和设计计算方法。,重点与难点:1链传动运动不均匀性和动载荷；2链传动失效形式和设计计算。,第3章 链传动,汽车与交通工程学院 汽车工程系,3.1 概述,工作原理:具有中间挠性件的啮合传动,第 3 章 链 传 动,311链传动的组成和工作原理,组成：链轮、环形链条,作用：靠链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同向传动。,动画,汽车与交通工程学院 汽车工程系,传动链 传递运动和动力，v20m/s,起重链 提升重物，v0.25m/s,曳引链 移动重物，v=24m/s,312 链的类型,曳引链,传动链,起重链,汽车与交通工程学院 汽车工程系,1)链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；,2)传动效率较高，能达到98%；,3)作用于轴上的压力较小；,5)适于远距离传动，中心距可达十几米；,6)承载能力较带传动强，可在温度较高、湿度较大、有油污、腐蚀等恶劣条件下工作。,4)结构紧凑，成本低廉；,313 链传动的特点及应用,缺点：瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，只能用于平行轴间同向回转的传动。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,工作范围：传动比：i 8;,中心距：a 56 m;,传递功率：P 100 KW;,圆周速度：v 15 m/s;,传动效率：0.950.98,应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,32 链条与链轮,321链条,类型,齿形链,滚子链,套筒链,板式链,汽车与交通工程学院 汽车工程系,c)板式链,d)齿形链,汽车与交通工程学院 汽车工程系,一.滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,内、外链板呈“8”字形：?等强度，惯性力,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度、耐磨性和耐冲击性。,套筒滚子链的剖面结构：,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链条的主要参数链节距p：,链节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,单列、多列,2)列数,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链条实物,单排链,双排链,三排链,汽车与交通工程学院 汽车工程系,3)接头形式,链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。,但在重载、冲击、反向等繁重条件下工作时，可采用全部由过渡链节构成的链，柔性较好，能缓和冲击。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,4)标准代号：,链号与节距的关系：,滚子链的标记：,标记实例：08A-187 GB1243.1-83,链号,标准编号,汽车与交通工程学院 汽车工程系,二.齿形链(无声链),齿形链是由许多齿形链板交错排列，用铰链相互联接而成。,优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承 受冲击载荷的能力高、效率高、工作可靠。,缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,应用场合：多应用于高速（链速可达40 m/s）或运动 精度要求较高的场合。,内链板齿形链,外链板齿形链,汽车与交通工程学院 汽车工程系,三圆弧一直线，由圆弧aa、ab、cd和线段bc组成，其中abcd为齿廓工作段,1)齿形,322链轮,滚子链链轮端面齿形,汽车与交通工程学院 汽车工程系,轴面齿形：圆弧+直线,单排链轮轴面齿形,多排链轮轴面齿形,零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链轮主要尺寸,汽车与交通工程学院 汽车工程系,2)材料,通常，小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。,常用的链轮材料为：中碳钢（35、45钢）不重要场合用：Q235A、Q275A钢低速时：大齿轮可用灰铸铁（如 HT200）重要的或高速重载时：链轮可采用合金钢。,链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。故齿面多经热处理。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,表3-2 常用链轮材料及齿面硬度,汽车与交通工程学院 汽车工程系,整体式链轮,孔板式链轮,组合式链轮,3)链轮结构,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链轮的结构,实心式-小直径,汽车与交通工程学院 汽车工程系,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径,汽车与交通工程学院 汽车工程系,组合式-大直径，齿圈可更换。,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链轮实物,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链轮实物,汽车与交通工程学院 汽车工程系,.3 链传动的运动分析及受力分析,331链传动的运动分析,链条的平均线速度：,平均传动比为：,分度圆瞬时线速度：,链条的瞬时线速度沿AB方向(假定为水平），,其大小为：,链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：,汽车与交通工程学院 汽车工程系,为相位角：,链速分量:,汽车与交通工程学院 汽车工程系,同理，对于从动轮，也有：,当主动链轮作等速转动时，从动链轮随、的变化作周期性的变速转动。,链传动的瞬时传动比：,链传动在工作时，会产生振动和动载荷！,只有当Z1=Z2，且中心距为p的整数倍时，才有:i=1,这种特性被称为链传动的多边形效应。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链传动的动载荷,链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。,a.链条前进的加速度引起的惯性力为：,b.从动链轮的角加速度引起的惯性力为：,n(vx)、p、z,则Fd1,汽车与交通工程学院 汽车工程系,n(vx)、p,则相对冲击动载荷,c.当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,332 链传动的受力分析,作用在链上的力有,圆周拉力:,离心拉力:,悬垂拉力:,Fe=1000P/v N,Fc=qv2 N,Ff=Kf qga10-2 N,q为米长质量,a-为中心距,Kf-为垂度系数,-有效拉力,F”f=(Kf+sin)qga 10-2 N,F f=Ff,F”f max,汽车与交通工程学院 汽车工程系,紧边拉力为：,F1=Fe+Fc+Ff N,松边拉力为：,F2=Fc+Ff N,垂度系数Kf 取值,压轴力：,（Ff 较小）,汽车与交通工程学院 汽车工程系,2)链条铰链的磨损 磨损链节伸长脱链,1)链板疲劳破坏 变应力链板疲劳断裂，套筒、滚子疲劳点蚀。,3.链传动的失效形式及功率曲线,341滚子链传动的失效形式,汽车与交通工程学院 汽车工程系,4)链条静力拉断 低速（v0.6ms）过载断裂,5)滚子套筒冲击疲劳破坏,3)链条铰链的胶合 高速+冲击油膜破坏温度胶合,汽车与交通工程学院 汽车工程系,342 极限功率曲线,曲线1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；,曲线2-链板疲劳强度限定的极限功率；,曲线3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；,曲线4-铰链胶合限定的极限功率；,汽车与交通工程学院 汽车工程系,343 许用功率曲线（p0n1）-帐篷曲线,汽车与交通工程学院 汽车工程系,KZ小链轮齿数系数（表3-5）Km多排链系数（表3-4）KL 链长系数（图3.13）,实验条件:两轮共面，载荷平稳，推荐润滑；z1=19，i=3，Lp=100节，T=15000h，链条因磨损而引起的相对伸长量不超过3%。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,表3-4 多排链系数Km,表3-5 小链轮齿数系数KZ,汽车与交通工程学院 汽车工程系,图3.3 长度系数KL,1-链板疲劳曲线；2-冲击疲劳曲线,汽车与交通工程学院 汽车工程系,351一般链传动的设计计算,二、设计内容：p（链节距）、Lp、pt、a、z1、z2、结构、材料、压轴力、张紧及润滑方式等。,一、已知条件：传递功率P，链轮转速n1、n2，载荷工况等,35 链传动的设计计算,汽车与交通工程学院 汽车工程系,1)传动比i,i大，包角小，同时啮合齿少，磨损大，易脱链推荐：i=23.5；一般:i6;当v2m/s且载荷平稳：i=610,2)链轮齿数z1、z2,z1小，运动不均匀多边形效应明显，zmin=9，一般zmin17z2大，磨损链节伸长易脱链，zmax=150，一般zmax114,三、设计计算,大链轮的齿数:z2=i z1,汽车与交通工程学院 汽车工程系,链节距伸长对脱链影响分析：,p与d 之间的关系：,p一定时:z,d,越容易发生跳齿和脱链现象。,一般取：z2 114,一般 链节数为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数最好取与链节数互为质数的奇数。,优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95,114,汽车与交通工程学院 汽车工程系,3)确定计算功率PC,PC=KA P KA-工况系数（表3-3）,表3-3 工作情况系数KA,汽车与交通工程学院 汽车工程系,4）链的节距和型号,节距越大，承载能力高，但啮合瞬间的冲击也越大。,2）高速重载时，中心距小，传动比大时，应选用小节距多排链。,确定节距的原则：,1）为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选用较小节距的单排链；,3）中心距大，传动比小时，速度较低时，应选用大节距单排链。,允许采用的节距可根据功率Pca和小链轮转速n1查图.确定。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,一般取：a0=(3050)p,5）中心距和链节数,a 过小,同时啮合的齿数，在相同速度下，循环次数增多，容易疲劳和磨损。,a 过大,链条容易抖动，尺寸过大。,amax=80p,链条节数：,中心距：,计算结果应圆整，并取偶数！,为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,6）计算链速，确定润滑方式,链速：,7）计算链传动作用在轴上的压轴力,压轴力：,KFP 压轴力系数，水平传动取1.15，垂直传动取1.05,汽车与交通工程学院 汽车工程系,3.5.2 低速链传动的静强度计算,对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。,计算安全系数：,m链的排数；,Flim-单排链的极限拉伸载荷；,F1-链的紧边工作拉力，单位kN;,KA-链传动的工作情况系数，查表33。,单排链的极限拉伸载荷(KN),汽车与交通工程学院 汽车工程系,3.6 链传动的布置、张紧及润滑,3.6.1 布置,布置原则：1)链轮必须位于铅垂面内，两链轮共面。,2)中心线一般宜水平或接近水平布置，链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些。,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,3.6.2 张紧,1.张紧的目的：,不决定链传动的工作能力，只决定链松边的垂度大小。,为了避免在链条垂度过大时产生啮合不良和链条振动的现象；同时也为了增加链轮与链啮合包角。,2.张紧方法,调整中心距,缩短链长,用张紧轮张紧,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,润滑方式,1.人工给油；,2.油杯滴油；,3.油浴润滑、飞溅给油；,4.用油泵强制润滑和冷却。,润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN68,环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。,3.6.3 润滑,汽车与交通工程学院 汽车工程系,汽车与交通工程学院 汽车工程系,谢谢,
