第十七章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng).ppt

內(nèi)容簡(jiǎn)介 本章包括帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)兩部分內(nèi)容 帶傳動(dòng)主要介紹帶傳動(dòng)的分類 工作原理和普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)主要介紹鏈輪結(jié)構(gòu) 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 受力分析和滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)齒形鏈傳動(dòng)計(jì)算只作簡(jiǎn)單介紹 學(xué)習(xí)要求 1 了解帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的類型 工作原理 特點(diǎn)和應(yīng)用 2 熟悉普通V帶輪的結(jié)構(gòu) 規(guī)格與基本尺寸 3 掌握帶傳動(dòng)的受力分析 應(yīng)力及應(yīng)力分布圖 彈性滑動(dòng)和打滑的基本概念 4 掌握帶傳動(dòng)的失效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)選取原則 5 了解滾子鏈的的結(jié)構(gòu) 規(guī)格 基本尺寸和鏈輪的主要幾何尺寸 6 掌握滾子鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 7 掌握滾子鏈傳動(dòng)的效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)選取原則 本章重點(diǎn) 1 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的類型 工作原理 特點(diǎn)和應(yīng)用 2 帶傳動(dòng)的受力分析 應(yīng)力及應(yīng)力分析 彈性滑動(dòng)和打滑3 帶傳動(dòng)的失效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 普通V帶傳動(dòng)的參數(shù)選取原則4 滾子鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性和參數(shù)選取原則 第一節(jié)概述 概述 學(xué)習(xí)要求 了解帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和一般應(yīng)用 帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng) 概述 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪 從動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶組成 圖17 1 其使用的撓性曳引元件是傳動(dòng)帶 靠帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力帶傳動(dòng)使用的撓性曳引元件是傳動(dòng)帶 傳動(dòng)帶具有較大彈性 按工作原理 帶傳動(dòng)分摩擦型普通帶傳動(dòng)和嚙合型同步帶傳動(dòng) 概述 圖17 1 概述 帶傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是 有緩沖和吸振作用 運(yùn)行平穩(wěn) 噪聲小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造成本低 可通過(guò)增減帶長(zhǎng)以適應(yīng)不同的中心距要求 普通帶傳動(dòng)過(guò)載時(shí)帶會(huì)在帶輪上打滑 對(duì)其他機(jī)件有保護(hù)作用 傳動(dòng)帶的壽命較短 傳遞相同圓周力時(shí) 外廓尺寸和作用在軸上的載荷比嚙合傳動(dòng)大 帶與帶輪接觸面間有相對(duì)滑動(dòng) 不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 概述 目前 帶傳動(dòng)所能傳遞的最大功率為700kW 工作速度一般為5 30m s 采用特種帶的高速帶傳動(dòng)可達(dá)60m s 超高速帶傳動(dòng)可達(dá)100m s 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般不大于7 個(gè)別情況可到10 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)使用的撓性曳引元件是傳動(dòng)鏈 通過(guò)鏈輪的輪齒與鏈條的鏈節(jié)相互嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)鏈傳動(dòng) 依據(jù)鏈條結(jié)構(gòu)的不同 有套筒鏈傳動(dòng) 滾子鏈傳動(dòng)和齒形鏈傳動(dòng) 概述 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) 平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確 并可用于較大的中心距 傳動(dòng)效率較高 最高可達(dá)98 不需張緊力 作用在軸上的載荷較小 容易實(shí)現(xiàn)多軸傳動(dòng) 能在惡劣環(huán)境 高溫 多灰塵等 下工作 瞬時(shí)傳動(dòng)比不等于常數(shù) 鏈的瞬時(shí)速度是變化的 故傳動(dòng)平穩(wěn)性較差 速度高時(shí)噪聲較大 概述 鏈傳動(dòng)主要用于兩軸中心距較大的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞 廣泛用在農(nóng)業(yè) 采礦 冶金 起重 運(yùn)輸 石油和化工等行業(yè) 通常 滾子鏈傳動(dòng)的功率小于100kW 鏈速小于15m s 優(yōu)質(zhì)滾子鏈傳動(dòng)的功率最高可達(dá)5000kW 鏈速可達(dá)35m s 高速齒形鏈可達(dá)40m s 第二節(jié)帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 學(xué)習(xí)要求 了解帶傳動(dòng)的類型 工作原理 特點(diǎn)和應(yīng)用 熟悉普通V帶輪的結(jié)構(gòu) 規(guī)格與基本尺寸 掌握帶傳動(dòng)的受力分析 應(yīng)力及應(yīng)力分布圖 彈性滑動(dòng)和打滑的基本概念 掌握帶傳動(dòng)的失效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)選取原則 帶傳動(dòng) 普通帶傳動(dòng)的類型普通帶傳動(dòng)的計(jì)算基礎(chǔ)普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)普通帶傳動(dòng)的張緊裝置同步帶傳動(dòng) 簡(jiǎn)介 帶傳動(dòng) 普通帶傳動(dòng)的類型 根據(jù)傳動(dòng)帶的截面形狀 摩擦型帶傳動(dòng)可分為 平帶傳動(dòng) V帶傳動(dòng) 圓帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng)又可分為 普通V帶傳動(dòng) 窄V帶傳動(dòng) 聯(lián)組V帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng) 大楔角V帶傳動(dòng) 寬V帶傳動(dòng)等 帶傳動(dòng) 根據(jù)帶傳動(dòng)的布置形式可分為 開(kāi)口傳動(dòng) 圖17 5 交叉?zhèn)鲃?dòng) 半交叉?zhèn)鲃?dòng) 圖17 1 普通V帶傳動(dòng)窄V帶傳動(dòng)聯(lián)組V帶傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 普通V帶傳動(dòng) V帶以其兩側(cè)面與輪槽接觸 圖17 2a 由于楔形槽可以增大法向壓力 在初拉力相同的條件下 V帶傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力較平帶傳動(dòng) 圖17 2b 大 可傳遞更大的載荷 圖中 FQ為帶對(duì)帶輪的壓緊力 FN為平帶輪對(duì)帶的反力 FNV為V帶輪側(cè)面對(duì)帶的反力 為帶與帶輪間的摩擦因數(shù) 為帶輪的槽楔角 普通V帶為32 34 36 或40 由力的平衡條件可知 帶傳動(dòng) 圖17 2 帶傳動(dòng) 由此得V帶傳動(dòng)的摩擦力為 式中 為V帶與帶輪間的摩擦力 V帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦因數(shù) v為對(duì)于普通V帶 若取 0 3 則平均 V 0 51 1 7 該結(jié)果表明 在其他條件相同的情況下 V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)的工作能力提高了很多 帶傳動(dòng) 窄V帶傳動(dòng) 窄V帶傳動(dòng)是近年來(lái)國(guó)際上普遍應(yīng)用的一種V帶傳動(dòng) 帶的承載層采用合成纖維繩或鋼絲繩 普通V帶高與節(jié)寬比為0 7 窄V帶高與節(jié)寬比為0 9 圖17 3 窄V帶有SPZ SPA SPB和SPC四種型號(hào) 其結(jié)構(gòu)和有關(guān)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化 窄V帶承載能力高 滯后損失少 窄V帶傳動(dòng)的最高允許速度可達(dá)40 50m s 適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 17 3 帶傳動(dòng) 聯(lián)組V帶傳動(dòng) 其特點(diǎn)是幾條相同的V帶在頂面聯(lián)成一體的V帶 圖17 4a 它克服了普通V帶二帶間的受力不均勻 減少了各單根帶傳動(dòng)的橫向振動(dòng) 因而使帶的壽命提高 其缺點(diǎn)是要求較高的制造和安裝精度 多楔帶傳動(dòng)其特點(diǎn)是在平帶的基體下做出很多縱向楔 圖17 4b 帶輪也做出相應(yīng)的環(huán)形輪槽 可傳遞較大的功率 由于多楔帶輕而薄 工作時(shí)彎曲應(yīng)力和離心應(yīng)力都小 可使用較小的帶輪 減小了傳動(dòng)的尺寸 由于多楔帶有較大的橫向剛度 可用于有沖擊載荷的傳動(dòng) 其缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高 帶傳動(dòng) 17 4 帶傳動(dòng) 17 5 帶傳動(dòng) 普通帶傳動(dòng)的計(jì)算基礎(chǔ)帶傳動(dòng)中的作用力帶的應(yīng)力彈性滑動(dòng)和打滑 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)中的作用力 帶傳動(dòng)帶呈環(huán)形 并以一定的初拉力 套在一對(duì)帶輪上 帶傳動(dòng)圖17 6a 使帶和帶輪相互壓緊 帶在工作前其兩邊拉力均為 圖17 6a 稱為初拉力 工作時(shí)由于要克服工作阻力 帶在繞上主動(dòng)輪的一邊被進(jìn)一步拉緊 其拉力大到 稱為緊邊拉力 帶的另一邊被放松 其拉力由減小到 稱為松邊拉力 圖17 6b 帶的兩邊拉力之差 稱為帶傳動(dòng)的有效拉力F 即 F 17 1 帶傳動(dòng) 17 6 帶傳動(dòng) 有效拉力F與帶傳動(dòng)傳遞的功率P及帶速v的關(guān)系為 P Fv 17 2 該式說(shuō)明 帶速一定時(shí) 有效拉力越大 則帶傳動(dòng)傳遞的功率也越大 即帶傳動(dòng)的工作能力越強(qiáng) 帶的有效拉力等于帶輪接觸弧上摩擦力的總和 在一定條件下 摩擦力有一極限值 當(dāng)需要傳遞的有效拉力超過(guò)該值時(shí) 帶就會(huì)在輪面上打滑 打滑是帶傳動(dòng)的主要失效形式之一 帶工作時(shí)松緊邊拉力不等 但總長(zhǎng)度不變 故緊邊增加的長(zhǎng)度與松邊減少的長(zhǎng)度相等 假設(shè)帶的材料服從胡克定律 則緊邊增加的拉力與松邊減少的拉力相等 即 帶傳動(dòng) 或 17 3 F1和F2的關(guān)系可用下式表示 17 4 式中 為包角 即帶與帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角 e為自然對(duì)數(shù)的底 若帶速v 10m s 則通?？珊雎噪x心力qv2 此時(shí)上式簡(jiǎn)化為F1 F2 e 即為著名的歐拉公式 帶傳動(dòng) 聯(lián)立式 17 1 和式 17 4 可得緊邊拉力F1和松邊拉力F2為 17 5 17 6 將式 17 5 和式 17 6 帶入式 17 3 可得反映帶傳動(dòng)工作能力的最大有效拉力Fmax 即 17 7 帶傳動(dòng) 該式說(shuō)明 1 最大有效拉力與初拉力成正比 控制初拉力對(duì)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和使用是很重要的 過(guò)小不能傳遞所需載荷 而且容易顫動(dòng) 過(guò)大使帶的磨損加劇 壽命縮短 2 最大有效拉力隨包角 摩擦因數(shù) 與帶 帶輪的材料及工況有關(guān) 的增大而增大 通常設(shè)計(jì)時(shí)要求 120 3 離心力qv2使最大有效拉力減小 上述各公式是按平帶傳動(dòng)推導(dǎo)的 用于V帶傳動(dòng)時(shí) 應(yīng)將各式中的摩擦因數(shù) 用當(dāng)量摩擦因數(shù) v代替 帶傳動(dòng) 式 17 4 推導(dǎo)如下 取一微段帶dl 圖17 7 帶上各力的平衡條件為 沿垂直方向式中dF為緊邊拉力增量 dFN為帶輪給微段帶的正壓力 q為帶的線質(zhì)量 取 略去二階無(wú)窮小量 上式為 a 帶傳動(dòng) 17 7 帶傳動(dòng) 沿水平方向式中 為帶與帶輪間的摩擦因數(shù) 取 1 得 b 由式 a b 得 c 在摩擦力的極限狀態(tài)即將要打滑時(shí) 積分式 c 得 17 帶傳動(dòng) 帶的應(yīng)力1 緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力由緊邊拉力和松邊拉力引起 17 8 式中 A為帶的截面積 2 彎曲應(yīng)力 b傳動(dòng)帶繞帶傳動(dòng)經(jīng)帶輪時(shí)產(chǎn)生 該應(yīng)力可近似按下式確定 17 9 式中 E為帶的彈性模量 h為帶的高度 d為帶輪的直徑 帶傳動(dòng) 3 離心拉應(yīng)力 c由帶的離心拉力Fc Fc qv2 產(chǎn)生 17 10 圖17 8給出了帶的應(yīng)力分布情況 由圖可知 帶在工作過(guò)程中 其應(yīng)力是不斷變化的 最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊進(jìn)入小帶輪處 圖中b點(diǎn) 帶的最大應(yīng)力為 max 17 11 式中 b1為帶繞經(jīng)小帶輪時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 帶傳動(dòng) 17 8 帶傳動(dòng) 彈性滑動(dòng)和打滑1 彈性滑動(dòng)由于帶是彈性體 受力不同時(shí)伸長(zhǎng)量不等 使帶傳動(dòng)在工作中發(fā)生彈性滑動(dòng) 如圖17 9所示 帶自b點(diǎn)繞上主動(dòng)輪時(shí) 帶的速度與主動(dòng)輪的速度相等 當(dāng)帶由b點(diǎn)轉(zhuǎn)到c點(diǎn)時(shí) 帶的拉力由F1逐漸減小到F2 與此同時(shí) 帶的單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量也隨之逐漸減小 從而使帶沿帶輪表面相對(duì)退縮 由c向b方向 這種現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng) 同理 在從動(dòng)輪上產(chǎn)生帶相對(duì)帶輪表面相對(duì)伸長(zhǎng)的彈性滑動(dòng) 由e向f方向 b c點(diǎn)與小帶輪包角 1對(duì)應(yīng) e f點(diǎn)與大帶輪包角 2對(duì)應(yīng) 帶傳動(dòng) 17 9 帶傳動(dòng) 由于帶傳動(dòng)工作時(shí) 緊邊和松邊的拉力不等 所以彈性滑動(dòng)是不可避免的 彈性滑動(dòng)除造成功率損失和帶的磨損外 還導(dǎo)致從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度 其降低程度用滑動(dòng)率 表示考慮彈性滑動(dòng)影響的傳動(dòng)比為 17 12 式中 為主 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 為主 從動(dòng)輪直徑 帶傳動(dòng) 滑動(dòng)率 一般可取1 2 粗略計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì) 2 打滑彈性滑動(dòng)并不是發(fā)生在全部接觸弧上 而是只發(fā)生在帶離開(kāi)帶輪一側(cè)的部分弧段上 圖17 9中和 稱該弧段為動(dòng)弧 無(wú)彈性滑動(dòng)的弧為靜弧 圖17 9中和 兩段弧所對(duì)應(yīng)的中心角分別稱為動(dòng)角 和靜角 帶傳動(dòng)不傳遞載荷時(shí) 動(dòng)角為零 隨著載荷的增加 動(dòng)角 逐漸增大 而靜角 則之間減小 當(dāng)動(dòng)角 增大到 1時(shí)達(dá)到極限狀態(tài) 靜角為零 由于過(guò)載使帶傳動(dòng)的有效拉力F達(dá)到最大值 帶將開(kāi)始打滑 帶傳動(dòng) 由于帶在小輪上的包角較小 所以打滑總是在小輪上發(fā)生 打滑是由于載荷過(guò)大引起的 它會(huì)造成帶的嚴(yán)重磨損并使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài) 故正常使用中帶傳動(dòng)不應(yīng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象 帶傳動(dòng) 普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)普通V帶和帶輪帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇 帶傳動(dòng) 普通V帶和帶輪1 普通V帶結(jié)構(gòu)普通V帶由頂膠 承載層 底膠和包布組成 圖17 10 承載層是膠簾布或繩芯 繩芯結(jié)構(gòu)的柔韌性好 適用于轉(zhuǎn)速較高和帶輪直徑較小的場(chǎng)合 按截面尺寸普通V帶分為 Y Z A B C D E七種型號(hào) 各型號(hào)的截面尺寸和線質(zhì)量見(jiàn)表17 12 帶輪表17 2給出了普通V帶帶輪的輪緣尺寸 V帶彎曲時(shí)兩側(cè)面夾角小于40 槽楔角 也應(yīng)減小 帶傳動(dòng) 17 10 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 帶傳動(dòng)的主要失效形式 打滑 帶的疲勞破壞 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為 在保證不打滑的條件下 帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命 帶的疲勞強(qiáng)度條件為 17 13 式中 為根據(jù)疲勞壽命決定的帶的許用應(yīng)力 帶傳動(dòng) 在式 17 7 中 利用式 17 8 17 10 的關(guān)系 并帶入疲勞強(qiáng)度條件和當(dāng)量摩擦因數(shù) 可得V帶傳動(dòng)的最大有效拉力Fmax為將該式帶入式 17 2 即得傳動(dòng)不打滑時(shí)單根V帶所允許傳遞的功率為 17 14 式中的 可由實(shí)驗(yàn)確定 由式 17 14 求得的功率P1稱為單根V帶的基本額定功率 各種型號(hào)V帶的P1值見(jiàn)表17 3 帶傳動(dòng) 設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇1 計(jì)算功率 17 15 式中 為工況系數(shù) 見(jiàn)表17 4 P為傳遞功率 2 帶的型號(hào)帶的型號(hào)可根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速由圖17 11選取 在兩種型號(hào)相鄰的區(qū)域 可兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算 然后根據(jù)使用條件擇優(yōu)選取 3 帶輪基準(zhǔn)直徑帶輪直徑愈小 傳動(dòng)所占空間愈小 但彎曲應(yīng)力愈大 帶越易疲勞 表17 5列出了最小帶輪基準(zhǔn)直徑 設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)使小帶輪基準(zhǔn)直徑 dmin 帶傳動(dòng) 大帶輪基準(zhǔn)直徑 17 16 通常按表17 6推薦的直徑系列圓整 4 帶速v普通V帶質(zhì)量較大 帶速太高時(shí) 會(huì)因離心慣性力過(guò)大而降低傳動(dòng)能力 帶速過(guò)低 則在傳遞相同功率的條件下所需有效拉力F較大 要求帶的根數(shù)較多 一般v 5 30m s 帶速的計(jì)算公式為 17 17 5 中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度帶傳動(dòng)的中心距不宜過(guò)大 否則工作中將因載荷變化引起帶的顫動(dòng) 中心距也不宜過(guò)小 因?yàn)橹行木嘤?帶傳動(dòng) 小 帶的長(zhǎng)度愈短 在一定速度下 單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù)愈多 會(huì)加速帶的疲勞 一般初定中心距為 17 18 初選后 根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系 按下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 17 19 根據(jù) 按表17 9選取接近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 然后再按下式計(jì)算實(shí)際中心距a 17 20 帶傳動(dòng) 在使用中 V帶傳動(dòng)的中心距一般需要調(diào)整 所以a可采用下式近似計(jì)算 17 21 6 小帶輪上的包角包角是影響帶傳動(dòng)工作能力的重要參數(shù)之一 包角大 帶的承載能力高 反之 則易打滑 在V帶傳動(dòng)中 一般小帶輪上的包角不宜小于120 個(gè)別情況下可小到90 的計(jì)算式為 17 22 帶傳動(dòng) 7 帶的根數(shù)zV帶根數(shù)z可由下式計(jì)算z 17 23 式中 為單根普通V帶的基本額定功率 見(jiàn)表17 3 為考慮i 1時(shí)額定功率的增量 見(jiàn)表17 7 K 為包角修正系數(shù) 見(jiàn)表17 8 為帶長(zhǎng)修正系數(shù) 見(jiàn)表17 9 8 初拉力既保證傳動(dòng)功率 又不出現(xiàn)打滑的單根V帶所需初拉力可由下式計(jì)算 帶傳動(dòng) 17 24 無(wú)自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng) 使用新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為上式的1 5倍 初拉力一般可以通過(guò)在兩帶輪切點(diǎn)間跨距的中點(diǎn)M 加一個(gè)垂直于兩輪上部外公切線的載荷G 圖17 12 使帶產(chǎn)生撓度y為1 6 100 即撓角為1 8 來(lái)控制 G值見(jiàn)表17 10 9 作用在軸上的載荷帶作用在軸上的載荷可近似按下式計(jì)算 圖17 13 17 25 帶傳動(dòng) 17 12 帶傳動(dòng) 普通帶傳動(dòng)的張緊裝置由于帶工作一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生松弛現(xiàn)象 造成初拉力減小 傳動(dòng)能力降低 此時(shí)帶需重新張緊 帶的張緊裝置分為定期張緊裝置和自動(dòng)張緊裝置兩類 1 定期張緊裝置當(dāng)中心距可調(diào)時(shí) 可利用滑軌和調(diào)節(jié)螺釘 圖17 14a 擺動(dòng)架和調(diào)節(jié)螺桿 圖17 14b 進(jìn)行定期張緊 當(dāng)中心距不可調(diào)時(shí) 可利用張緊輪裝置 圖17 14c 為避免反向彎曲應(yīng)力降低帶的壽命并防止包角 帶傳動(dòng) 17 14 帶傳動(dòng) 過(guò)小 應(yīng)將張緊輪置于松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處 2 自動(dòng)張緊裝置利用浮動(dòng)架 圖17 15a 及浮動(dòng)齒輪 圖17 15b 等裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊 浮動(dòng)齒輪是根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力大小的裝置 該裝置的帶輪與浮動(dòng)齒輪2制成一體 帶輪可通過(guò)系桿H繞電動(dòng)機(jī)上的齒輪1擺動(dòng) 傳動(dòng)時(shí) 電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪1和2帶動(dòng)帶輪 作用在齒輪2齒面上的法向力使帶輪沿 方向擺動(dòng) 從而使帶張緊 若帶傳動(dòng)的功率增大 該力則增大 帶的拉力也隨之增大 反之 拉力則減小 帶傳動(dòng) 17 15 帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng) 簡(jiǎn)介 同步帶和帶輪是靠嚙合傳動(dòng)的 圖17 16 因而帶與帶輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng) 同步帶以鋼絲繩或玻璃纖維繩為承載層 氯丁橡膠或聚氨酯為基體 由于承載層強(qiáng)度高 受載后變形極小 能保持齒形帶的帶節(jié)距不變 因而能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 這種帶傳動(dòng)適用的速度范圍廣 最高可達(dá)40m s 傳動(dòng)比大 可達(dá)10 效率高 可達(dá)98 其主要缺點(diǎn)是 制造和安裝精度要求較高 中心距要求較嚴(yán)格 帶傳動(dòng) 17 16 第三節(jié)鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 學(xué)習(xí)要求1 了解滾子鏈的的結(jié)構(gòu) 規(guī)格 基本尺寸和鏈輪的主要幾何尺寸 2 掌握滾子鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 3 掌握滾子鏈傳動(dòng)的效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)選取原則 鏈傳動(dòng)是屬于具有撓性件的嚙合傳動(dòng) 由主動(dòng)鏈輪1 鏈和從動(dòng)鏈輪2組成 圖17 17 滾子鏈應(yīng)用最廣 本章重點(diǎn)介紹滾子鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 17 17 鏈傳動(dòng) 鏈與鏈輪鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性鏈傳動(dòng)的受力分析滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)的合理布置和潤(rùn)滑 鏈傳動(dòng) 鏈與鏈輪 一 滾子鏈的結(jié)構(gòu)與尺寸1 滾子鏈的結(jié)構(gòu)內(nèi)鏈板1外鏈板2滾子鏈由銷軸3組成 圖17 18 套筒4滾子5外鏈板與銷軸 內(nèi)鏈板與套筒之間采用過(guò)盈配合銷軸與套筒之間為間隙配合以適應(yīng)鏈條進(jìn)入或退出鏈輪時(shí)的屈伸 滾子與套筒間采用間隙配合 以使鏈與鏈輪在進(jìn)入和退出嚙合時(shí) 滾子與輪齒為滾動(dòng)摩擦 減少輪與 鏈傳動(dòng) 17 18 鏈傳動(dòng) 輪齒的磨損 內(nèi)外鏈板均為8字形 這樣既可保證鏈板各橫截面等強(qiáng)度 又可減輕鏈的質(zhì)量 2 滾子鏈主要尺寸 鏈節(jié)距p 鏈條相鄰兩個(gè)鉸鏈副理論中心之間的距離 圖17 18 是鏈條的基本特性參數(shù) p愈大 鏈的各部分尺寸也愈大 承載能力也愈高 排數(shù) 滾子鏈有單排和多排 圖17 19 采用多排滾子鏈可減小節(jié)距 排數(shù)愈多承載能力愈高 但由制造與安裝誤差引起的各排鏈?zhǔn)茌d不均勻現(xiàn)象愈嚴(yán)重 一般鏈的排數(shù)不超過(guò)4排 鏈傳動(dòng) 17 19 鏈傳動(dòng) 鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)以偶數(shù)為宜 當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí) 則必須采用一個(gè)過(guò)渡鏈節(jié) 圖17 20 過(guò)渡鏈節(jié)的鏈板在工作時(shí)有附加彎矩 故不宜采用 鏈的接頭形式見(jiàn)圖17 20 滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 系列尺寸 極限拉伸載荷見(jiàn)表17 11 滾子鏈的標(biāo)記為 鏈號(hào) 排數(shù) 整鏈鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)例如 08A 1 88GB T6069 2002 表示 A系列 節(jié)距12 7mm 單排 88節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB T6069 2002的滾子鏈 鏈傳動(dòng) 17 20 鏈傳動(dòng) 鏈輪 鏈輪的齒形 應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入和退出嚙合 盡量減小嚙合時(shí)鏈節(jié)的沖擊和接觸應(yīng)力 便于加工 1 鏈輪的齒槽形狀 鏈輪端面齒形 常用的端面齒形 圖17 21 是由三段圓弧 和一段直線組成 簡(jiǎn)稱為三圓弧一直線齒形 或稱凹齒形 因該齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工 所以在鏈輪不必繪制斷 只需在圖上注明 齒形按GB T6069 2002規(guī)定制造 即可 鏈傳動(dòng) 17 21 鏈傳動(dòng) 鏈輪的軸向齒形工作圖上應(yīng)繪制鏈輪的軸向齒形 圖17 22 其尺寸參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè) 鏈輪主要參數(shù)及計(jì)算主要參數(shù)節(jié)距p 齒數(shù)z 分度圓 鏈輪上鏈的各滾子中心所在的圓 齒頂圓 齒根圓 其計(jì)算公式為分度圓直徑 17 26 齒頂圓直徑 17 27 鏈傳動(dòng) 17 22 鏈傳動(dòng) 齒根圓直徑 17 28 式中 dr為滾子外徑 2 鏈輪材料鏈輪材料應(yīng)滿足強(qiáng)度和耐磨性要求 鏈輪齒面一般都經(jīng)過(guò)熱處理 達(dá)到一定的硬度要求 常用材料見(jiàn)表17 12 傳動(dòng)過(guò)程中 小鏈輪輪齒的受載次數(shù)比大鏈輪輪齒多 磨損和沖擊比較嚴(yán)重 因此小鏈輪的材料應(yīng)較好 齒面硬度應(yīng)較高 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性 1 鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比將鏈與鏈輪的嚙合 視為鏈呈折線包在鏈輪上 形成一個(gè)局部正多變形 該正多邊形的邊長(zhǎng)為鏈節(jié)距p 鏈輪回轉(zhuǎn)一周 鏈移動(dòng)的距離為 故鏈的平均速度v為 17 29 式中 p為鏈節(jié)距 為主 從動(dòng)鏈輪的齒數(shù) 為主 從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速 由上式可得鏈傳動(dòng)比的平均傳動(dòng)比 17 30 鏈傳動(dòng) 2 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性設(shè)鏈的緊邊工作時(shí)處于水平位置 如圖17 23示 主動(dòng)鏈輪以等角速度傳動(dòng) 其分度圓圓周速度為 鏈水平方向的分速度v 即鏈速 等于鏈輪圓周速度水平分量 鏈垂直方向的分速度等于鏈輪圓周速度的垂直分量 即 17 31 鏈傳動(dòng) 17 23 鏈傳動(dòng) 式中 為A點(diǎn)圓周速度與水平線速度的夾角 的變化范圍在 之間 顯然 當(dāng)主動(dòng)輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 鏈速v是變化的 其變化規(guī)律如圖17 24所示 而且每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)鏈節(jié) 鏈速就按此規(guī)律重復(fù)一次 鏈輪齒數(shù)愈少 鏈速不均勻性愈增加 同樣 從動(dòng)鏈輪B點(diǎn)速度為 17 32 鏈傳動(dòng) 17 24 鏈傳動(dòng) 瞬時(shí)傳動(dòng)比為 17 33 由上式可知 盡管為常數(shù) 但隨 的變化而變化 瞬時(shí)傳動(dòng)比也隨時(shí)間變化 所以鏈傳動(dòng)工作不平穩(wěn) 只有在 及鏈緊邊長(zhǎng)恰好是節(jié)距的整數(shù)倍時(shí) 瞬時(shí)傳動(dòng)比才是常數(shù) 適當(dāng)選擇參數(shù)可減小鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性 2 鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷鏈和從動(dòng)鏈輪均作周期性的加 減速運(yùn)動(dòng) 必然 鏈傳動(dòng) 引起動(dòng)載荷 加速度愈大動(dòng)載荷也愈大 加速度為當(dāng)時(shí) 其最大加速度為 17 34 可見(jiàn)鏈輪轉(zhuǎn)速愈高 鏈節(jié)距愈大 鏈的加速度也愈大 動(dòng)載荷就愈大 同理 變化使鏈產(chǎn)生上 下抖動(dòng) 也產(chǎn)生動(dòng)載荷 另外 鏈節(jié)進(jìn)入鏈輪的瞬時(shí) 鏈節(jié)與鏈輪齒以一 鏈傳動(dòng) 定的相對(duì)速度嚙合 鏈與鏈輪將受到?jīng)_擊 并產(chǎn)生附加動(dòng)載荷 這種現(xiàn)象 隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的增加和鏈節(jié)距的加大而加劇 使傳動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲 動(dòng)載荷效應(yīng)使鏈傳動(dòng)不宜用于高速 鏈傳動(dòng)的受力分析不考慮動(dòng)載荷 鏈傳動(dòng)中的主要作用力有 有效拉力F式中 P為傳遞功率 v為鏈速 離心拉力Fc 鏈傳動(dòng) 式中 q為每米鏈長(zhǎng)質(zhì)量 當(dāng)v 7m s時(shí)Fc可以忽略 懸垂拉力Fy 水平傳動(dòng) 圖17 25 時(shí) 式中 f為鏈條垂度 g為重力加速度 a為中心距 為垂度系數(shù) 鏈傳動(dòng) 17 25 鏈傳動(dòng) 當(dāng)兩鏈輪中心連線與水平面一段斜角時(shí) 同樣用上式計(jì)算懸垂拉力 只是給出的不同 各種傾角下的值見(jiàn)表17 13 不考慮動(dòng)載時(shí) 鏈的緊邊拉力和松邊拉力分別為鏈傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng) 作用在軸上的載荷不大 可近似按下式計(jì)算 17 35 鏈傳動(dòng) 式中 工作情況系數(shù) 平穩(wěn)載荷1 0 1 2 中等沖擊1 2 1 4 嚴(yán)重沖擊1 4 1 7 動(dòng)力機(jī)平穩(wěn) 單班工作時(shí)取小值 動(dòng)力機(jī)不平穩(wěn) 三班工作時(shí)取大值 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1 滾子鏈傳動(dòng)的主要失效形式 1 鏈板疲勞斷裂 2 套筒與銷軸及套筒與滾子的接觸表面產(chǎn)生磨損 導(dǎo)致實(shí)際節(jié)距p逐漸加大 鏈在鏈輪上的位置逐漸移向齒頂 引起脫鏈?zhǔn)?鏈傳動(dòng) 3 套筒與滾子承受有沖擊載荷 經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的沖擊產(chǎn)生沖擊疲勞 4 高速或潤(rùn)滑不良的鏈傳動(dòng) 銷軸與套筒的工作表面會(huì)因溫度過(guò)高而膠合 5 低速重載或有較大瞬時(shí)過(guò)載的鏈傳動(dòng) 鏈條可能被拉斷 鏈傳動(dòng)中 一般鏈輪的壽命遠(yuǎn)大于鏈條的壽命 因此 鏈傳動(dòng)傳動(dòng)能力的設(shè)計(jì)主要針對(duì)鏈條進(jìn)行 2 額定功率曲線在一定使用壽命和潤(rùn)滑良好的條件下 鏈傳動(dòng)各種失效形式限定的額定功功率曲線如圖17 26所示 鏈傳動(dòng) 17 26 鏈傳動(dòng) 圖中1為鏈疲勞強(qiáng)度限定曲線 在潤(rùn)滑良好 中等速度的鏈傳動(dòng)中鏈的壽命由該曲線限定 滾子 套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的曲線2 3為銷軸和套筒膠合的限定曲線 3 額定功率圖17 27給出了滾子鏈在特定試驗(yàn)條件下的額定功率曲線 試驗(yàn)條件為 19 120節(jié) 單排鏈水平布 置載荷平穩(wěn) 工作環(huán)境正常 按推薦的潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑 鏈傳動(dòng) 17 27 鏈傳動(dòng) 鏈條因磨損而引起的相對(duì)伸長(zhǎng)量 3 使用壽命15000h 使用時(shí)與上述條件不同時(shí) 需作適當(dāng)修正 由此得鏈傳動(dòng)計(jì)算功率 17 36 式中 P為傳遞功率 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 見(jiàn)表17 14 為多排鏈排數(shù)系數(shù) 見(jiàn)表17 15 為鏈長(zhǎng)系數(shù) 見(jiàn)表17 4 為額定功率 見(jiàn)圖17 27 對(duì)于v 0 6m s的低速鏈傳動(dòng) 為防止過(guò)載拉斷 應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核 靜強(qiáng)度安全因數(shù)應(yīng)滿足下式 鏈傳動(dòng) 17 37 式中 為鏈排數(shù) Q為單排鏈的極限拉伸載荷 見(jiàn)表17 11 3 主要參數(shù)的選擇 1 傳動(dòng)比一般傳動(dòng)比i 7 當(dāng)v 2m s且載荷平穩(wěn)時(shí)可10 推薦i 2 3 5 傳動(dòng)比過(guò)大則鏈在小鏈輪上包角過(guò)小 將加速輪齒的磨損 2 鏈輪齒數(shù)z鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)多或過(guò)少 齒數(shù)過(guò)少 會(huì)增加的 鏈傳動(dòng) 運(yùn)動(dòng)不均勻性和動(dòng)載荷 會(huì)加大內(nèi) 外鏈板的相對(duì)轉(zhuǎn)角 加速了鏈節(jié)與鏈輪齒的磨損 鏈輪直徑小 鏈的工作拉力將加大 建議在動(dòng)力傳動(dòng)中 滾子鏈的小鏈輪齒數(shù)選取如下 從限制大鏈輪齒數(shù)和減小傳動(dòng)尺寸考慮 傳動(dòng)比大的鏈傳動(dòng)應(yīng)選取較少的鏈輪齒數(shù) 當(dāng)鏈速很低時(shí) 允許最少齒數(shù)為9 大鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)多 因鏈節(jié)磨損后 鏈節(jié)距將 鏈傳動(dòng) 由P增至P P 而分度圓直徑將由d增至d d 鏈輪齒數(shù)愈多 分度圓直徑增量 d P sin 180 z 愈大 鏈愈容易移向齒頂而脫鏈 見(jiàn)圖17 28 鏈輪最多齒數(shù)限制為 120 為使鏈和鏈輪磨損均勻 鏈節(jié)數(shù)選用偶數(shù) 建議鏈輪齒數(shù)選用質(zhì)數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù) 3