機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)課件 作者 劉賽堂 李永敏 第十一章

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動(dòng)畫素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：機(jī)械設(shè)計(jì)根底劉賽堂 李永敏 主編第11章 鏈 傳 動(dòng) 1.鏈傳動(dòng)的類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。 2.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。知識(shí)點(diǎn)： 鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)，它由鏈條、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪組成。依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。11.1 概述11.1.1 鏈傳動(dòng)的類型 根據(jù)用途的不同，鏈傳動(dòng)分三大類： 1)傳動(dòng)鏈：傳動(dòng)鏈用于一般機(jī)械上動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)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(jī)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?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中移動(dòng)重物，其工作速度不大于24m/s。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，常用的傳動(dòng)鏈又分短節(jié)距精密滾子鏈(簡(jiǎn)稱滾子鏈)、套筒鏈、彎板鏈和齒形鏈，如圖11.1所示。滾子鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磨損較輕，故應(yīng)用較廣。齒形鏈(又稱無聲鏈)，它具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、承受沖擊性能好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、價(jià)格高、制造較困難，故多用于高速鏈速v可達(dá)40m/s或運(yùn)動(dòng)精度要求較高的傳動(dòng)裝置中。11.1 概述圖11.1 傳動(dòng)鏈的類型 (1滾子鏈的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn) 滾子鏈由內(nèi)鏈板1、套筒4、外鏈板2和銷軸3組成，見圖11.2。內(nèi)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(nèi)、

3、外鏈板在鏈節(jié)屈伸時(shí)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，鏈輪齒面與滾子之間形成滾動(dòng)摩擦，可減輕鏈條與鏈輪輪齒的磨損。內(nèi)、外鏈板制成“字形，可使其剖面的抗拉強(qiáng)度大致相等，同時(shí)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(jìn)行熱處理，以提高強(qiáng)度和耐磨性。 滾子鏈相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)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(shù)越多，承載能力越大。由于制造和裝配精度，會(huì)使各排鏈?zhǔn)芰Σ痪鶆?，故一般不超過4排。11.1 概述1.滾子鏈傳動(dòng)圖11.2 單排滾子鏈結(jié)構(gòu)

4、圖11.3 雙排滾子鏈結(jié)構(gòu)11.1 概述 滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，滾子鏈的根本參數(shù)與尺寸見表11.1。表內(nèi)的鏈號(hào)數(shù)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。鏈號(hào)中的后綴表示系列。其中，A系列是我國(guó)滾子鏈的主體，設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)載荷大小及工作條件等選用適當(dāng)?shù)逆湕l型號(hào)；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(dòng)的主要零件。鏈輪齒形滿足以下要求： 1)保證鏈條能平穩(wěn)而順利地進(jìn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。GB 12441985規(guī)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(biāo)

5、準(zhǔn)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(shù)和“齒形GB 12441985制造字樣即可。11.1 概述2.齒形鏈 齒形傳動(dòng)鏈由一組齒形鏈板并列鉸接而成，工作時(shí)，通過鏈片側(cè)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(cè)嚙合傳動(dòng)圖11.6(a)和內(nèi)側(cè)嚙合傳動(dòng)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(dòng)的特點(diǎn) 鏈傳動(dòng)與其他傳動(dòng)相比，主要有以下特點(diǎn)： 1由于鏈傳動(dòng)是有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保證平均傳動(dòng)比不變。 2鏈傳動(dòng)無需初拉力，對(duì)軸的作用力較小。 3鏈傳動(dòng)

6、可在高溫、低溫、多塵、油污、潮濕、泥沙等惡劣環(huán)境下工作。 4由于鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，有沖擊和噪聲，且磨損后易發(fā)生跳齒，不宜用于高速和急速反向傳動(dòng)的場(chǎng)合。 鏈傳動(dòng)適用于兩軸線平行且距離較遠(yuǎn)、瞬時(shí)傳動(dòng)比無嚴(yán)格要求以及工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、石油化工及運(yùn)輸?shù)雀鞣N機(jī)械中。目前，鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率可達(dá)3600kW，常用100kW以下；鏈速可達(dá)3040m/s，常用v15m/s；傳動(dòng)比最大可達(dá)15，一般i6；中心距a56m；效率=0.910.97。11.2 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 鏈條繞上鏈輪后，在嚙合區(qū)域的局部鏈將折成正多邊形，因此鏈傳動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)多邊形輪子之間的傳

7、動(dòng)，見圖11.9。設(shè)z1、z2為兩鏈輪的齒數(shù)，p為節(jié)距mm，n1、n2為兩鏈輪的轉(zhuǎn)速r/min，那么鏈條線速度簡(jiǎn)稱鏈速為圖11.9 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)11.3.1 滾子鏈傳動(dòng)的失效形式 由于鏈條的結(jié)構(gòu)比鏈輪復(fù)雜，強(qiáng)度不如鏈輪高，所以一般鏈傳動(dòng)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(dòng)時(shí)由于松邊和緊邊的拉力不同，使得鏈條各元件受變應(yīng)力的作用，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，內(nèi)、外鏈板會(huì)發(fā)生疲勞破壞，在正常潤(rùn)滑條件下，疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。2.滾子、套筒的沖擊疲勞破壞 鏈節(jié)與鏈輪嚙合時(shí)，滾子與鏈輪間會(huì)產(chǎn)生沖擊，高速時(shí)沖擊載荷較大，套筒與滾子

8、外表發(fā)生沖擊疲勞破壞。11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.銷軸與套筒的膠合 當(dāng)潤(rùn)滑不良或速度過高時(shí)，銷軸與套筒的工作外表摩擦發(fā)熱較大，而使兩外表發(fā)生粘附磨損，嚴(yán)重時(shí)那么產(chǎn)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(dòng)時(shí)二者的工作外表會(huì)因相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致鉸鏈磨損，使鏈節(jié)距增大，鏈與鏈輪的嚙合點(diǎn)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(shí)嚴(yán)重過載時(shí)，鏈條可能被拉斷。11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)11.3.2 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及主要參數(shù)的選擇 一般：需要傳遞的功率、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速(或傳動(dòng)比)、傳動(dòng)的用途和工作情況、原動(dòng)機(jī)類型以及

9、外廓安裝尺寸等。1.設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的條件 確定滾子鏈的型號(hào)、鏈節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)、選擇大小鏈輪齒數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)，繪制鏈輪工作圖并確定傳動(dòng)的中心距。2.設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容 (1傳動(dòng)比I 傳動(dòng)比受鏈輪最小齒數(shù)和最大齒數(shù)的限制，且外廓尺寸也不能過大，傳動(dòng)比過大時(shí)，小鏈輪上的包角1將會(huì)太小，同時(shí)嚙合的齒數(shù)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(dòng)比i7，推薦i=23.5。當(dāng)工作速度較低(v2m/s)，且載荷平穩(wěn)、傳動(dòng)外廓尺寸不受限制時(shí)，允許i10。 3.具體設(shè)計(jì)計(jì)算的根本方法和有關(guān)主要參數(shù)的選擇11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) (2確定鏈輪齒數(shù)z1、z2 (3選擇鏈條節(jié)距p及排數(shù)，確定鏈型號(hào) 在

10、一定條件下，鏈節(jié)距越大，承載能力越高，但運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差、動(dòng)載荷和噪聲越嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足承載能力的前提下，應(yīng)盡量選取小節(jié)距的單排鏈；高速重載時(shí)，可選擇小節(jié)距的多排鏈。 一般根據(jù)鏈傳動(dòng)單排鏈的額定功率P0和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n，由圖11.10選取鏈條節(jié)距p和鏈型號(hào)。鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率PC可由下式確定：11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖11.10 滾子鏈額定功率曲線11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) (4確定中心距和鏈節(jié)數(shù)Lp11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) (5驗(yàn)算鏈速并確定潤(rùn)滑方式 鏈速過高，會(huì)增加鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷和噪聲，因此，一般將鏈速限制在15m/s以下。假設(shè)超過了允許范圍，應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)重新計(jì)算。 根據(jù)節(jié)距和查圖11

11、.11確定傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式。圖11.11 推薦的潤(rùn)滑方式.人工定期潤(rùn)滑；.滴油潤(rùn)滑；.油浴潤(rùn)滑；.壓力噴油潤(rùn)滑11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) (6設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)注明節(jié)距p、齒數(shù)z、分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df及齒側(cè)凸緣直徑dg。11.3 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖11.12所示，小直徑鏈輪可制成實(shí)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(shí)可用組合式結(jié)構(gòu)圖11.12(c)。 鏈輪材料應(yīng)保證其有足夠的抗疲勞強(qiáng)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(jīng)淬火處理，硬度到達(dá)4050HRC；高速、重載時(shí)采用低碳鋼、低碳合金鋼，如15、20、15Cr、20Cr，經(jīng)外表滲碳淬火，其硬度到達(dá)5560HRC；低速、輕載、齒數(shù)較多的從動(dòng)輪也可采用鑄鐵制造。 工作時(shí)因小輪嚙合次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于大輪的嚙合次數(shù)，易于損壞，故小輪的材料應(yīng)比大輪的好一些。圖11.12 鏈輪的結(jié)構(gòu)11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑11.4.1 鏈傳動(dòng)的布置 在鏈傳動(dòng)中，兩鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，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(yīng)小于45。同時(shí)鏈傳動(dòng)應(yīng)使緊邊即主動(dòng)邊在上，松邊在下，以便鏈節(jié)和鏈輪輪齒可以順利地進(jìn)入和退出嚙合。如果松邊在上，可

13、能會(huì)因松邊垂度過大而出現(xiàn)鏈條與輪齒的干擾，甚至?xí)鹚蛇吪c緊邊的碰撞。具體布置情況參見表11.7。11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑11.4.2 鏈傳動(dòng)的張緊 鏈條包在鏈輪上應(yīng)松緊適度。通常用測(cè)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(duì)于重載、反復(fù)起動(dòng)及接近垂直的鏈傳動(dòng)，松邊垂度應(yīng)適當(dāng)減小。 傳動(dòng)中，當(dāng)鉸鏈磨損使長(zhǎng)度增大而導(dǎo)致松邊垂度過大時(shí)，可采取如下張緊措施： 1)通過調(diào)整中心距，使鏈張緊。 2)撤除12個(gè)鏈節(jié)，縮短鏈長(zhǎng)，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(cè)，它可以是

14、鏈輪，其齒數(shù)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(cè)量11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑11.4.3 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 鏈傳動(dòng)良好的潤(rùn)滑將會(huì)減少磨損、緩和沖擊，提高承載能力，延長(zhǎng)使用壽命，因此鏈傳動(dòng)應(yīng)合理地確定潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑種類。 常用的潤(rùn)滑方式有幾種： 1人工定期潤(rùn)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(dòng)。 2滴油潤(rùn)滑：用油杯通過油管向松邊的內(nèi)、外鏈板間隙處滴油，用于鏈速v10m/s的傳動(dòng)圖11.14b。 3油浴潤(rùn)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(dòng)圖11.

15、14c。 4飛濺潤(rùn)滑：在密封容器中，用甩油盤將油甩起，經(jīng)由殼體上的集油裝置油導(dǎo)流到鏈上。甩油盤速度應(yīng)大于3m/s，浸油深度一般為12 15mm圖11.14d。 5壓力油循環(huán)潤(rùn)滑：用油泵將油噴到鏈上，噴口應(yīng)設(shè)在鏈條進(jìn)入嚙合之處。適用于鏈速v8m/s的大功率傳動(dòng)圖11.14e，鏈傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時(shí)，黏度宜低；功率大時(shí)，黏度宜高。11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑圖11.14 鏈傳動(dòng)潤(rùn)滑方法 本章主要介紹了滾子鏈的失效形式，鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟；同時(shí)還介紹了鏈傳動(dòng)的類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性及受力分析等；最

16、后簡(jiǎn)單介紹了鏈傳動(dòng)的使用和維護(hù)。小 結(jié) 1.鏈節(jié)P的大小對(duì)鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷有何影響？ 2.鏈傳動(dòng)的合理布置有哪些要求？ 3.鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪幾種？ 4.影響鏈傳動(dòng)不均勻性的主要參數(shù)有哪些？為什么？設(shè)計(jì)時(shí)，為減少速度不均勻性應(yīng)從哪幾方面考慮？如何合理選擇參數(shù)？ 5.鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)的張緊目的有何區(qū)別？ 6.設(shè)計(jì)一鏈傳動(dòng)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=320r/min，電動(dòng)機(jī)功率P=4kW，兩班制工作，載荷平穩(wěn)。 習(xí) 題11.4 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑 7.當(dāng)傳遞功率較大時(shí)，可用單排大節(jié)距鏈條，也可用多排小節(jié)距鏈條，此二者各有何特點(diǎn)，各適用于什么場(chǎng)合？ 8.小鏈輪齒數(shù)z1不允許過少，大鏈輪齒數(shù)z2不允許過多。這是為什么？ 9.鏈傳動(dòng)的失效形式有幾種