第九章_链传动

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第九章 链传动

第九章 链传动

滚子链传动的设计计算 四、滚子链传动的设计计算 1、已知条件:链传动工作条件,传动位置与总体尺寸限制; 所传递功率P,主动链轮转速n1,从动链轮转速n2或传动比i。
2、设计内容:确定链条型号、链节数Lp和排数,链轮齿数z1和z2,
链轮的结构、材料、几何尺寸,链轮的中心距a,压轴力Fp,润滑 方式及张紧装置等 3、设计步骤和方法: (1)计算当量的单排链的计算功率Pca KA:工况系数,表9-6 KZ:主动链轮系数,图9-13 KP:多排链系数,双排链:KP=1.75;三排链:Kp=2.5;
§11-3 滚子链传动的设计计算1 §9-5 滚子链传动的设计计算 失效图片 一、滚子链传动的失效形式
1)链板疲劳断裂 场合:正常润滑和中速条件下的主要失效形式 疲劳破坏是限定链传动能力的主要因素。 2)铰链的磨损
p + Δp p
结果:链节距增大,链条总长度增加,链的松边垂度增大,从而
增大了传动的不平稳性,易引起跳齿。
第九章 链传动
本章学习要求: 1、了解链传动的工作原理、特点和应用 2、了解滚子链的标准、规格及链轮结构的特点 3、理解滚子链运动特性的多边形效应和受力分析 4、掌握滚子链传动的设计计算方法
5、了解链传动的布置、张紧和润滑
§9-1 概 述 链传动属于具有挠性件的啮合传动,依靠链轮轮齿与链节的啮 合传递运动和动力。 一、链传动的特点和应用 优点: 1)平均传动比准确; 2)安装精度要求较低,成本低; 3)适用于中心距较大的传动。 4)效率较高, 压轴力小; 缺点: 1)瞬时传动比不恒定,瞬时链速不恒定; 2)传动的平稳性差,有噪音。 3)只能用于两平行轴的运动传递。 链传动主要用在转速不高,两轴中心距较大,要求平均传动比准 确的场合。
K A KZ Pca P Kp

《机械设计基础》第九章 带传动与链传动

《机械设计基础》第九章 带传动与链传动
松边拉力F2之间的关系满足欧拉公式,即 带与带轮间的摩擦因数
F1/F2=e fα
带轮上的包角 自然对数的底,e ≈ 2.718
联立上式,得
F Fe f F2 f F1 f e 1 e 1
1 F F1 F2 F1 (1 f ) e
由此可知,增大包角或增大摩擦因数,都可以提高带传动所 能传递的功率,因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ,故计算带圆 周力时应取α1 。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件(带或链)传 递运动和力的,适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比,具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧,静止时带已受到预拉力,在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时,依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转,从而传递一定的运动和力。
2、缺点:
通常,带传动适用于中小功率的传动,以V带传动应用最广,带速 v=5~25 m/s,传动比i≤7 效率η≈ 0.90~0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力,带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0
F0
n1 主动轮
F2
F2 n2
其降低率可用滑动率ε 来表示,即
v1 v2 d1n1 d 2 n2 d1n1 v1
因而得带传动的实际传动比 i=n1/n2=d2/d1(1-ε ) 一般ε =1%~2%,其值甚小,在一般传动计算中可不考虑。 例9-1 一平带传动,传递功率P=15kW,v=15m/s;带在小轮上的 包角α1=170 °,带的厚度δ=4.8mm、宽度b=100mm;带的密度ρ =1×10-3kg/cm3,带与轮面间的摩擦系数f=0.3。 求:(1)传递的圆周力; (2)紧边、松边拉力; (3)由于离心力在带中引起的拉力; (4)所需的预拉力; (5)作用在轴上的压力。

机械设计第09章链传动

机械设计第09章链传动

3.心柱形式:圆柱式、轴瓦式、滚柱式;
4.特点: 传动平衡、无噪声、承受冲击性能好, 工作可靠; 适用于高速传动、大传动比和中心距较 小、运动精度要求较高的场合; 结构复杂、价格高、制造困难;
§9-3 滚子链链轮的结构和材料
链轮是链传动的主要零件,链轮齿形已经标准 化。链轮设计主要是确定其结构及尺寸,选择 材料和热处理方法。
一、链轮的基本参数及主要尺寸
分度圆直径d=p/sin(180° 分度圆直径d=p/sin(180°/z) d=p/sin(180
二、齿形
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合 非共轭啮合,其链轮齿形 非共轭啮合 的设计可以有较大的灵活性; GB/T1244—1985中没有规定具体的链轮齿形 链轮齿形,仅 链轮齿形 仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数,见 表9-5。
Z
P
KA--工作情况系数见表9-6 Kz—主动链齿数系数 图9-13 KP---多排链系数 P---传递的功率,kW
• 3 确定链条型号和节距p • 型号---查图9-11 • 链节距p---表9-1
4 计算链节数和中心距 链条长度以链节数Lp(节距p的倍数)来表示。
2a0 z1 + z2 z2 + z1 p Lp = + + p 2 π 2 a0
F = K f qa ×10
' f
−2
F f" = ( K f + sin α )qa × 10−2
松边:F2=FC+Ff 压轴力:
Fp ≈ KFp F e
KFp—压轴力系数 对于水平传动 KFp =1.15; 对于垂直传动KFp =1.05
§9-6 滚子链传动的设计计算

第9章链传动ppt课件

第9章链传动ppt课件

作者: 潘存云教授
同理,对于从动轮,也有: vx R22 cos
2
R2
vx
cos
链传动的瞬时传动比:
νx β A
B
R1 ω1
潘存云教授β研1制80˚
z1
180˚
is
1 2
R2 cos R1 cos
链速分量作周期性变化, 从而使链条上下抖动。 由于链速是变化的,
z1
ω1
上式表明,当主动链轮作等速转 动时,从动链轮随γ、β的变化
第9章 链传动
§9-1 §9-2 §9-3 §9-4 §9-5 §9-6
§9-7
链传动的特点及应用 传动链的结构特点 滚子链链轮的结构和材料 链传动的运动特性 链传动的受力分析 滚子链传动的计算
链传动的布置、张紧和润滑
湖南科技大学专用
作者: 潘存云教授
§9-1 链传动的特点和应用
组成:链轮、环形链条 作用:链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同
湖南科技大学专用
潘存云教授研制
60˚
直边
直边
O
作者: 潘存云教授
应用实例:
潘存云教授研制
湖南科技大学专用

潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制 作者: 潘存云教授
§9-3 滚子链链轮的结构和材料 各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样
(一)基本参数及主要尺寸 处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性。但齿形应保证 链节能平稳自如地进入或推出啮合,并便于加工。
齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成。 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。
缺点:结构复杂、价格较贵、比较重。 应用场合:多应用于高速(链速可达40 m/s)或运动

第九章 链传动

第九章  链传动

轻链和链轮轮齿的磨损。
结构 :内链板与套筒、 外链板与销过盈联结,销与套 筒、套筒与滚子间隙联结 链板形状8字形:等强度 滚子链的接头形式:
钢丝插销
弹簧卡片
过渡链节
当L P为偶数时用
弹性卡片
开口销
搭接
当L P为奇数时,用过渡链节搭接。
为避免使用过渡链节,链节数应取偶数。
滚子链已标准化,分为A、B两种系列。 A系列用于重载、高速或 重要传动;B系列用于一般传动。
§9-6 滚子链传动的设计计算
(一)链传动的主要失效形式 1)链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏 4)胶合 3)冲击破坏 2)链节磨损后伸长 5)轮齿过度磨损 6)过载拉断 铰链磨损后使外链节节距变大, 内链节节距不变。 节距变大后,滚子爬高,产生跳齿或脱链 (二)滚子传动链的额定功率 在中等速度时,链传动的承载 能力取决于链板的疲劳强度;转速增 高后,多边形效应增大,传动能力取决 于滚子和套筒的冲击疲劳强度,转速 越高,传动能力就越低,并会出现铰 链胶合现象,使链条迅速失效。
p分度圆直径 d Nhomakorabeap 180 sin z
0
其余尺寸见书表9-3
360 z
0
(二)链轮齿形 由三段圆弧 aa、ab、cd和一段直线bc构成。简称三圆弧一 直线齿形。 齿形用标准刀具加工,不必绘制端 面齿形,只在图上注明“齿形按 3R GBT 1244-1985规定制造”即可, 但应绘制链轮的轴面齿形。 工作图中应注明节距p 、齿数z 、 分度圆直径d 、齿顶圆直径da、齿根 圆直径df 。
ω1d 1 sin β 链条垂直速度: v y 1 = v1 sin β = 2
2
2
2
变化情况: 刚进入啮合→达顶点→退出啮合 1 1 0

第9章链传动

第9章链传动

荷,链节距越大,
链轮的转速越高,
则冲击越强烈。
现象:多边形效应
杜永平 链传动
链轮的转速越高,节距越大,齿数越少,则惯性 力就越大,相应的动载荷也就越大。
杜永平
链传动
五、链传动的受力分析 链的有效圆周力
链的紧边拉力 链的松边拉力 链的离心拉力
P Fe F1 F2 1000 v
F1 Fe Fc Ff F2 Fc F f
杜永平 链传动
链节数Lp0与中心距a0的关系
2a0 z1 z2 z2 z1 2 p Lp 0 ( ) p 2 2 a0
圆整,最好取偶数LP 链传动的理论中心距:
p z1 z2 z1 z2 2 z2 z1 2 a [(Lp ) ( Lp ) 8( ) ] 4 2 2 2
杜永平 链传动
杜永平 链传动
i<1.5,a>60p(i小a大场合) 两轮轴线在同一水平
面,松边应在下面,
否则下垂量增大后,
松边会与紧边相碰, 需经常调整中心距。
杜永平
链传动
i、a为任意值(垂直传动场合)
两轮轴线在同一铅垂面内,下垂量增大,会减
小下链轮的有效啮合齿数,降低传动能力。
为此应采用: 中心距可调;
杜永平
链传动
三、滚子链链轮的结构和材料
1. 链轮的主要尺寸和基本参数 链轮的基本参 数是配用链条的 节距 p、套筒最 大外径d1、排距 pt、齿数z
杜永平
链传动
链轮主要尺寸按公式计算(见表9-3)
分度圆d
齿顶圆da
齿根圆df
杜永平
齿侧凸缘直径dg
链轮毂孔直径dk
链传动
2. 链轮齿形 GB/T1243-1997没有规定具体的链轮齿

第九章 链传动

第九章  链传动
2 1
φ1
可见: 可见: ♦
n1 ↑— ω1 ↑ p↑ z1 ↓ a↑ 动载荷↑ 动载荷↑
机械设计
第九章 链传动
2)链条的垂直分速度 v ′ 周期性变化(大小、方向) 链条的垂直分速度 周期性变化(大小、方向) 链条横向振动。 链条横向振动。 3)链条进入链轮瞬间,产生冲击 链条进入链轮瞬间, 链条进入链轮瞬间
机械设计
第九章 链传动
链传动可广泛应用于工况较为恶劣、 链传动可广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是 很高的农业、矿业、冶金、起重、运输、石油、化工、 很高的农业、矿业、冶金、起重、运输、石油、化工、森工和 环卫机械中。 环卫机械中。 一般: 100kW, 15m/s, 一般: P<100kW, v <15m/s,i <8 不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。 不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。 用于中心距较大,要求平均传动比不变, 用于中心距较大,要求平均传动比不变, 而不宜采用齿轮或带传动场合。 而不宜采用齿轮或带传动场合。 自行车、摩托车 应用在 挖掘机(恶劣工作条件) 其它低速重载场合
≯3zp≯3-4
机械设计
第九章 链传动
× GB1243.1—1983 链节数 标准编号
滚子链已标准化:P167表9-1 滚子链已标准化 标准化:
名称 链号 排数
08A—1 例:滚子链 08A 1×88
GB2431—1983 GB2431 1983
A系列、节距p=12.7mm,单排,88节 系列、节距p=12.7mm,单排,88节 p=12.7mm
第九章 链传动
v 如图: v 如图: 、 ′ 均作周期性变化
转一个链节为周期 每转一个链节为周期
v —— “忽快忽慢 忽快忽慢” 忽快忽慢

第九章 链传动

第九章  链传动

1)每一链节从进入到脱离啮合,链条前进的瞬时速度周期 性变化: 小-大-小 产生噪音、振动和动载荷。
瞬时速度变化
3)垂直分速度亦周期性变化,使链条抖动。
2.从动轮瞬时角速度 不恒定: 同理,从动轮上 链条的瞬时速度:
vy

B
A

vx
v1
v瞬 R22 cos
假设链条不伸长,则:
v瞬 R22 cos R11 cos
为使磨损均 匀齿数与链 节数互质 。
Pca K A P
amax 80 p
2
KA工况系数,见P178表9-6。
3.确定节数: 初定: a0 (30 ~ 50) p
z1 z2 2a z2 z1 p 圆整,最好取偶数 2 p 2 a 4.确定节距: p 承载能力; p 工作平稳性降低,冲击严重。 一般原则是:在满足承载能力的条件下,尽可能选小节距链条, 宁可采用双排链也不选用大一号的链,但排数不宜太多,太多 受力不均匀。当低速重载时宜采用节距较大排数较少的链条。 Lp
四、链的种类:
按照工作性质的不同分:传动链、起重链、输送链
§9-2 传动链的结构和特点
传动链条:按结构的不同可分为:滚子链,齿形链 一、滚子链:
1.结构:内链板 外链板 销轴 套筒 滚子 链板为“8”字形: 接头形式:
偶数链节常用 奇数链节需用过度链节
2.滚子链的标准:
主要参数:
1)节距: p 2)滚子外径: d1 3)内链板内宽: b1 4)排距: pt
垂度拉力取决于传动的布置形式和张紧的程度。
a:中心距,m; K f :垂度系数(见P175图9 9); q:单位长链条的质量,k g / m,(见P167 表9 1 )。
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?
2 1
P
? 1 ? P ? 则: a c ? Fd1 ?
结论: 链传动不宜高速 齿数z1不宜过小 链节距P不宜过大
2. 从动链轮角速度速变化引起的动载荷
Fd 2
?
J R2
? d? 2
dt
J ——从动轮轴的转动惯量(kgm2)
R2 ——从动轮分度圆半径(mm) ? 2 ——从动轮角速度(rad/s )
解:采用套筒滚子链
1. 选择z1 , z2 : 假设链速v=3~8m/s,由表9-8取z1 =21
2. 计算Pca Pca=KA P=1*10=10kW 3. 确定链节数Lp : 初定 a0 =40p
z2 =i z1 =3*21 =63 (表9-9查取KA=1 )
Lp
?
2a0 p
?
z1 ? z2 2
Flim ——极限拉伸载荷(表9-1),kN
n ——链的排数
KA ——工况系数(表9-9)
F1 ——紧边拉力kN
9.7 链传动的布置、张紧和润滑
一、布置
? a=(30~50)p, i=2~3
? a>60p, i <1.5 中心距可调
? a<30p, i >2
垂直布置
加张紧轮
偏置布置
二、张紧
目的:避免链 垂度过大,产 生振动,增大 包角
Fe
?
1000P v
——工作拉力
F2 ? Fc ? F f
Fc ? qv2
——离心拉力
F f ? K f qa ? 10? 2
——悬垂拉力两者之中选大者
F f ? (K f ? sin ? )qa ? 10?2
式中:
a q
——中心距mm ——单位长度链条质量kg/m(表9-1)
K f ——垂度系数(图9-11)
B系列:限用
上例中: A系列,节距12.7mm,单排,88节滚子链
二、 齿形链(无声链)
9.3 滚子链链轮
一、 链轮的结构
二、链轮的基本参数与主要尺寸
基本参数:齿数z,(表9-8)
d——分度圆直径
da——齿顶圆直径 df——齿根圆直径
表9-3
dg——齿侧凸缘直径
dk——榖孔直径 ——表9-4
bf1——齿宽
3. 链在铅垂方向的分速度周期变化引起的动载荷
vy1 ? v1 sin ? ? R1? 1 sin ? vy2 ? v2 sin ? ? R2? 2 sin ?
4. 作直线运动的链与作圆周运动的链轮在啮合瞬间的相 对速度引起的动载荷
9.5 链传动的受力分析
一、紧边
二、松边
F1 ? Fe ? Fc ? F f
a?
p 4
[(Lp
?
z1 ? z2 ) ? 2
( Lp
?
z1
? z2 )2 2
?
8( z2 ? z1 )2 2?
]
? 15.875 [(124 ? 21? 63) ? (124 ? 21 ? 63)2 ? 8( 63 ? 21)2 ]
4
2
2
2?
? 642mm
中心距减小量 ? a ? (0.002 ~ 0.004)a ? 1.3 ~ 2.6mm
v>7m/s,又润滑不良,不宜采用
三、滚子链传动设计步骤与方法
已知:P, n1 ,i,载荷性质
选取 z1 , z2 =iz1 求计算功率Pca =KA P 初定中心距a0,计算链节数Lp 求P0 =Pca /Kz KL Kp
确定链节距 p 计算实际中心距 a
z1表9-8, z2 <120, 与链节数互为质数的奇数
?
p a0
( z2 ? z1 )2
2?
? 2 ? 40 p ? 21 ? 63 ? p (63 ? 21)2
p
2 40 p 2?
? 123.12
取: Lp =124
4. 确定链节距p
按小轮转速估计链工作在功率 曲线顶点左侧附近
?
p0
?
pca Kz KL K p
?
10
? 8.5kw
1.11? 1.06 ? 1
——链速 ——垂直向分速度,引起冲击振动
其中:
? ? ? ?1 ?
2
vxmin
?
R1?
1
cos
180? z1
;
vymax
?
R1?
1
sin
180 z1
?
? ? 0 ? vxmax ? R1? 1; vymin ? 0
?1
?
360? z1
? 分析从动轮上的链速
vx2 ? R2? 2 cos ?
? Vx2
实际中心距 a?? a ? ? a ? 640.7 ~ 639.4mm 取: a?? 640mm
6. 验算链速v v ? n1z1 p ? 970 ? 21? 15.875 ? 5.389m / s
60? 1000
60 ? 1000
与假设相符
7. 验算榖孔直径dk 由表9-4查得:dkmax =59mm >D=42mm 合适
四、 应用:用在要求传动可靠,两轴相距较远,低速重
载及恶劣工作条件下
五、分类: 按用途分有:传动链 运输链,起重链;
传动链又可分为滚子链与齿形链等
P<10Kw ; v<15m/s ; i max =8
起重链 传动链
运输链 传动链
套筒滚子链
双排套筒滚子链
齿形链
齿形链传动
多排套筒滚子链
9.2 传动链结构特点
一、 滚子链
1. 组成
2. 接头形式
链节数为奇数






链节数为偶数
3.基本参数
P——节距 b1——内链节内 宽 h2——内链板高 度 d1——滚子外径 d2——销轴直径 (表9-1)
4. 标记:
链号 — 排数 —
整链链节数 标准编号
例:08A—1×88 GB1243.1 –83
其中链节距P=链号数×25.4/16(mm) 链号后的字母表示系列,A系列:常用
表9-9
a0 =(30~50)p
Lp
?
2a 0 p
?
z1
? z2 2
?
( z2 ? z1 )2
2?
p a0
表9-10,11 图9-13,表9-1
? a ? (0.002 ~ 0.004)a a?? a ? ? a
a
?
p 4
[(Lp
?
z1 ? z2 ) ? 2
(Lp
?
z1
? z2 )2 2
? 8( z2 ? z1 )2
12~35mm; 5. 压力供油:由泵供油,喷油管口设在链条啮入处 ; 6. 开式传动:定期拆卸用煤油清洗,干燥后侵入热油中一
段时间
例题:教材p192
设计带式运输机上的链传动,已知:电机功率P=10kW,转 速n=970r/min ,电机轴径D=42mm,传动比i=3 ,载荷平稳,
水平布置a>550mm
?若设计条件不符,引入相应的修正系数,它们是:
Kz——小轮齿数系数(表9-10) KL——链长系数(表9-10) Kp——多排链系数(表9-11) KA——工况系数(表9-9) ? 若润滑条件不满足,降低p0值
v≦1.5m/s时取(0.3~0.6)p0;无润滑为0.15 p0; 1.5m/s<v<7m/s时取(0.15~0.3)p0;
9.6 滚子链传动的设计计算
一、失效形式
1. 疲劳破坏:链板疲劳拉断; 滚子套筒冲击疲劳
闭式、润滑良好
2. 磨损:销、轴、套筒间——开式、润滑不良
3. 胶合:高速——限链速 4. 静强度破坏:低速(v<0.6m/s)重载 5. 其它:跳齿,掉链,开口销或卡簧剪断
二、额定功率
1. 曲线的形成: 通过实验,根据不同失效形式,在一定 寿命和良好润滑条件下做出某单排滚子 链的功率曲线
3. 什么是链传动的运动不均匀性?试述影响不均匀性的主要 因素。
4. 链传动中产生动载荷的原因和影响其大小的因素有哪些?
5. 链传动的主要失效形式有哪些?设计计算准则是什么?
6. 为什么链节数常取偶数?而链轮齿数多取为奇数?
7. 在链传动设计中,选择链轮齿数和传动比各受哪些条件限 制?
9.1 概述
一、组成
第九章 链传动
二、工作原理: 带有挠性件的啮合传动
三、特点: 与带传动相比能保持准确的平均传动比,压轴
力较小,能在高温与低速下工作;与齿轮传动相比制造、 安装精度要求较低,能远距离传动;但主从动轮只能同向 回转,瞬时传动比不恒定,磨损后易跳齿,工作有噪声, 不宜用于载荷变化很大或急速反向的传动中
由p0 和n1 按图9-13选10A单排链 再由表9-1查得p=15.875mm
Kz
?
( z1 )1.08 19
?
1.11
KL
?
( Lp )0.26 100
?
1.06
Kp ? 1
表9-10 表9-11
5. 链长L与中心距a
L ? Lp p ? 124? 15.875 ? 1.97m 1000 1000
2?
]
不满足 验算链速 v 不满足 验算dk
计算压轴力 FP
表9-4
v ? n1z1 p 60 ? 1000
FP ? KFP Fe
Fe
?
1000
P v
KFP ? 1.15 KFP ? 1.05
水平 垂直
四、低速链的静强度计算
v<0.6m/s
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