《機械原理與機械設計：第十七章 帶傳動和鏈傳動》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械原理與機械設計：第十七章 帶傳動和鏈傳動（106頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十七章第十七章 帶傳動和鏈傳動帶傳動和鏈傳動內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介 本章包括帶傳動和鏈傳動兩部分內(nèi)容。帶傳動主要介紹帶傳動的分類、工作原理和普通V帶傳動的設計。鏈傳動主要介紹鏈輪結構、鏈傳動的運動特性、受力分析和滾子鏈傳動的設計計算，對齒形鏈傳動計算只作簡單介紹。學習要求學習要求1、了解帶傳動、鏈傳動的類型、工作原理、特點和應用；2、熟悉普通V帶輪的結構、規(guī)格與基本尺寸； 3、掌握帶傳動的受力分析、應力及應力分布圖、彈性滑動和打滑的基本概念；4、掌握帶傳動的失效形式、設計準則、普通V帶傳動的設計計算方法和參數(shù)選取原則； 5、了解滾子鏈的的結構、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
2、的運動特性；7、掌握滾子鏈傳動的效形式、設計準則、設計計算方法和參數(shù)選取原則； 本章重點本章重點1、帶傳動、鏈傳動的類型、工作原理、特點和應用；2、帶傳動的受力分析、應力及應力分析、彈性滑動和打滑3、帶傳動的失效形式、設計準則、普通V帶傳動的參數(shù)選取原則4、滾子鏈傳動的運動特性和參數(shù)選取原則第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述概概 述述學習要求：學習要求： 了解帶傳動、鏈傳動的特點和一般應用了解帶傳動、鏈傳動的特點和一般應用。帶傳動帶傳動鏈傳動鏈傳動 概概 述述帶傳動帶傳動 帶傳動由主動帶輪、從動帶輪和傳動帶組成（圖17-1），其使用的撓性曳引元件是傳動帶，靠帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力 帶傳動使用
3、的撓性曳引元件是傳動帶，傳動帶具有較大彈性，按工作原理，帶傳動分摩擦型普通帶傳動和嚙合型同步帶傳動。 概概 述述圖17-1 概概 述述帶傳動的主要特點是帶傳動的主要特點是：、有緩沖和吸振作用；、運行平穩(wěn)，噪聲小；、結構簡單，制造成本低；、可通過增減帶長以適應不同的中心距要求；、普通帶傳動過載時帶會在帶輪上打滑，對其他機件有保護作用；、傳動帶的壽命較短；、傳遞相同圓周力時，外廓尺寸和作用在軸上的載荷比嚙合傳動大；、帶與帶輪接觸面間有相對滑動，不能保證準確的傳動比。 概概 述述 目前，帶傳動所能傳遞的最大功率為700kW，工作速度一般為530m/s，采用特種帶的高速帶傳動可達60m/s，超高速帶傳
4、動可達100m/s。帶傳動的傳動比一般不大于7，個別情況可到10。鏈傳動鏈傳動 鏈傳動使用的撓性曳引元件是傳動鏈，通過鏈輪的輪齒與鏈條的鏈節(jié)相互嚙合實現(xiàn)傳動 鏈傳動。依據(jù)鏈條結構的不同，有套筒鏈傳動、滾子鏈傳動和齒形鏈傳動。 概概 述述鏈傳動的特點鏈傳動的特點：、平均傳動比準確，并可用于較大的中心距；、傳動效率較高，最高可達98；、不需張緊力，作用在軸上的載荷較??；、容易實現(xiàn)多軸傳動；、能在惡劣環(huán)境（高溫、多灰塵等）下工作；、瞬時傳動比不等于常數(shù)，鏈的瞬時速度是變化的，故傳動平穩(wěn)性較差，速度高時噪聲較大。 概概 述述 鏈傳動主要用于兩軸中心距較大的動力和運動的傳遞，廣泛用在農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起
5、重、運輸、石油和化工等行業(yè)。 通常，滾子鏈傳動的功率小于100kW，鏈速小于15m/s。優(yōu)質(zhì)滾子鏈傳動的功率最高可達5000kW，鏈速可達35m/s。高速齒形鏈可達40m/s。 第二節(jié)第二節(jié) 帶帶 傳傳 動動 帶傳動帶傳動學習要求：學習要求： 了解帶傳動的類型、工作原理、特點和應用；了解帶傳動的類型、工作原理、特點和應用；熟悉普通熟悉普通V V帶輪的結構、規(guī)格與基本尺寸；掌握帶帶輪的結構、規(guī)格與基本尺寸；掌握帶傳動的受力分析、應力及應力分布圖、彈性滑動傳動的受力分析、應力及應力分布圖、彈性滑動和打滑的基本概念；掌握帶傳動的失效形式、設和打滑的基本概念；掌握帶傳動的失效形式、設計準則、普通計準則
6、、普通V V帶傳動的設計計算方法和參數(shù)選取帶傳動的設計計算方法和參數(shù)選取原則。原則。帶傳動帶傳動普通帶傳動的類型普通帶傳動的類型普通帶傳動的計算基礎普通帶傳動的計算基礎普通普通V V帶傳動設計帶傳動設計普通帶傳動的張緊裝置普通帶傳動的張緊裝置同步帶傳動（簡介）同步帶傳動（簡介）帶傳動帶傳動普通帶傳動的類型：普通帶傳動的類型： 根據(jù)傳動帶的截面形狀，摩擦型帶傳動可分為： 、平帶傳動 、V帶傳動 、圓帶傳動 V帶傳動又可分為： 、普通V帶傳動 、窄V帶傳動 、聯(lián)組V帶傳動 、多楔帶傳動 、大楔角V帶傳動 、寬V帶傳動等帶傳動帶傳動 根據(jù)帶傳動的布置形式可分為 、開口傳動（圖17-5）、 、交叉?zhèn)鲃?/p>
7、 、半交叉?zhèn)鲃樱▓D17-1）。普通普通V V帶傳動帶傳動窄窄V V帶傳動帶傳動聯(lián)組聯(lián)組V V帶傳動帶傳動多楔帶傳動多楔帶傳動帶傳動帶傳動普通普通V V帶傳動：帶傳動： V帶以其兩側面與輪槽接觸（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帶傳動產(chǎn)生的摩擦力較平帶傳動（圖17-2b）大，可傳遞更大的載荷。 圖中，F(xiàn)Q為帶對帶輪的壓緊力；FN為平帶輪對帶的反力；FNV為V帶輪側面對帶的反力；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：2cos2sin22cos2sin22cos2sin2QNVNVNVNVQFFFFFF帶傳動
8、帶傳動圖17-2帶傳動帶傳動 由此得V帶傳動的摩擦力為： 式中， 為V帶與帶輪間的摩擦力。 V帶與帶輪間的當量摩擦因數(shù)v為 對于普通V帶，若取0.3，則平均V0.511.7。該結果表明，在其他條件相同的情況下，V帶傳動較平帶傳動的工作能力提高了很多。QvQNVVFFFF2cos2sin2VF2cos2sinv帶傳動帶傳動窄窄V V帶傳動：帶傳動： 窄V帶傳動是近年來國際上普遍應用的一種V帶傳動。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，其結構和有關尺寸已標準化。 窄V帶承載能力高，滯后損
9、失少。窄V帶傳動的最高允許速度可達4050m/s，適用于大功率且結構要求緊湊的傳動。帶傳動帶傳動17-3帶傳動帶傳動聯(lián)組聯(lián)組V V帶傳動：帶傳動： 其特點是幾條相同的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的橫向振動，因而使帶的壽命提高。其缺點是要求較高的制造和安裝精度。多楔帶傳動多楔帶傳動 其特點是在平帶的基體下做出很多縱向楔（圖17-4b），帶輪也做出相應的環(huán)形輪槽?？蓚鬟f較大的功率。由于多楔帶輕而薄，工作時彎曲應力和離心應力都小，可使用較小的帶輪，減小了傳動的尺寸。由于多楔帶有較大的橫向剛度，可用于有沖擊載荷的傳動。其缺點是制造和安
10、裝精度要求較高。帶傳動帶傳動17-4帶傳動帶傳動17-5帶傳動帶傳動普通帶傳動的計算基礎普通帶傳動的計算基礎 帶傳動中的作用力帶傳動中的作用力 帶的應力帶的應力 彈性滑動和打滑彈性滑動和打滑帶傳動帶傳動帶傳動中的作用力：帶傳動中的作用力： 帶傳動帶呈環(huán)形，并以一定的初拉力（ ）套在一對帶輪上（帶傳動圖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）， 稱為初拉力初拉力。 工作時 由于要克服工作阻力，帶在繞上主動輪的一邊被進一步拉緊，其拉力 大到 ， 稱為緊邊拉力緊邊拉力；帶的另一邊被放松，其拉力由 減小到 ， 稱為松邊拉力松邊拉力（圖17-6b）。 帶的兩邊拉力之
11、差，稱為帶傳動的有效拉力有效拉力F，即： F (17-1) 0F1F1F0F0F0F0F2F2F2F1F0F帶傳動帶傳動17-6帶傳動帶傳動 有效拉力F與帶傳動傳遞的功率P及帶速v的關系為： P PFvFv （17-2） 該式說明，帶速一定時，有效拉力越大，則帶傳動傳遞的功率也越大，即帶傳動的工作能力越強。 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，當需要傳遞的有效拉力超過該值時，帶就會在輪面上打滑。打滑打滑是帶傳動的主要失效形式之一。 帶工作時松緊邊拉力不等，但總長度不變，故緊邊增加的長度與松邊減少的長度相等，假設帶的材料服從胡克定律，則緊邊增加的拉力與松邊減
12、少的拉力相等。即： 2001FFFF帶傳動帶傳動或 (17-3)F1 和F2的關系可用下式表示： (17-4) 式中，為包角，即帶與帶輪接觸弧所對應的中心角；e為自然對數(shù)的底。 若帶速v10m/s，則通?？珊雎噪x心力qv2，此時上式簡化為F1/F2e，即為著名的歐拉公式歐拉公式。 0212FFFeqvFqvF2221帶傳動帶傳動 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）可得反映帶傳動工作能力的最大有效拉力Fmax，即 (17-7)211qveFeF221qveFF121)(220maxe
13、qvFF帶傳動帶傳動該式說明：1）最大有效拉力與初拉力 成正比?？刂瞥趵鲃拥脑O計和使用是很重要的。 過小不能傳遞所需載荷，而且容易顫動； 過大使帶的磨損加劇，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）的增大而增大。通常設計時要求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推導的，用于V帶傳動時，應將各式中的摩擦因數(shù)用當量摩擦因數(shù)v代替。0F0F0F帶傳動帶傳動式(17-4)推導如下：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：略去二階無窮小量
14、，上式為 (a) RvlqFFFFN2dd2dsin)d(2dsinddRl 2d2dsinddd2qvFFN帶傳動帶傳動17-7帶傳動帶傳動沿水平方向式中，為帶與帶輪間的摩擦因數(shù)。取 11，得 (b) 由式(a)、(b)得 (c) 在摩擦力的極限狀態(tài)即將要打滑時，積分式(c)，得 (17-）0d2dcos2dcos)d(NFFFFNFFddd)(d2qvFFdd0212 qvFFFFeqvFqvF22212dcos帶傳動帶傳動帶的應力帶的應力1緊邊拉應力 和松邊拉應力 由緊邊拉力 和松邊拉力 引起 (17-8)式中，A為帶的截面積。2彎曲應力b 傳動帶繞帶傳動經(jīng)帶輪時產(chǎn)生，該應力可近似按下式
15、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。AFAF2211,dhEb121F2F帶傳動帶傳動3離心拉應力c 由帶的離心拉力Fc （Fcqv2）產(chǎn)生 (17-10) 圖17-8給出了帶的應力分布情況。由圖可知，帶在工作過程中，其應力是不斷變化的。最大應力發(fā)生在緊邊進入小帶輪處（圖中b點）。 帶的最大應力為max： (17-11)式中b1為帶繞經(jīng)小帶輪時產(chǎn)生的彎曲應力。 AqvAFcc2 11maxb帶傳動帶傳動17-8帶傳動帶傳動彈性滑動和打滑彈性滑動和打滑1. . 彈性滑動彈性滑動 由于帶是彈性體，受力不同時伸長量不等，使帶傳動在工作中發(fā)生彈性滑動。如圖17-9所
16、示，帶自b點繞上主動輪時，帶的速度與主動輪的速度相等，當帶由b點轉到c點時，帶的拉力由F1逐漸減小到F2，與此同時，帶的單位長度的伸長量也隨之逐漸減小，從而使帶沿帶輪表面相對退縮（由c向b方向），這種現(xiàn)象稱為彈性滑動。同理，在從動輪上產(chǎn)生帶相對帶輪表面相對伸長的彈性滑動（由e 向f方向）。b、c點與小帶輪包角1對應；e、f點與大帶輪包角2對應。帶傳動帶傳動17-9帶傳動帶傳動 由于帶傳動工作時，緊邊和松邊的拉力不等，所以彈性滑動是不可避免的。 彈性滑動除造成功率損失和帶的磨損外，還導致從動輪的圓周速度 低于主動輪的圓周速度 ，其降低程度用滑動率表示 考慮彈性滑動影響的傳動比為 (17-12)
17、式中， 、 為主、從動輪轉速； 、 為主、從動輪直徑。121vvv)1(1221ddnni1v2v1n2n1d2d帶傳動帶傳動 滑動率一般可取1%2%，粗略計算時可忽略不計。2. 打滑打滑 彈性滑動并不是發(fā)生在全部接觸弧上，而是只發(fā)生在帶離開帶輪一側的部分弧段上（圖17-9中 和 ），稱該弧段為動弧，無彈性滑動的弧為靜?。▓D17-9中 和 ），兩段弧所對應的中心角分別稱為動角和靜角。 帶傳動不傳遞載荷時，動角為零。隨著載荷的增加，動角逐漸增大，而靜角則之間減小。當動角增大到1時達到極限狀態(tài)（靜角為零），由于過載使帶傳動的有效拉力F達到最大值，帶將開始打滑。cb fe bbee帶傳動帶傳動由于帶
18、在小輪上的包角較小，所以打滑總是在小輪上發(fā)生。 打滑是由于載荷過大引起的，它會造成帶的嚴重磨損并使帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故正常使用中帶傳動不應出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。帶傳動帶傳動普通普通V帶傳動設計帶傳動設計普通普通V帶和帶輪帶和帶輪帶傳動的設計準則帶傳動的設計準則設計計算和參數(shù)選擇設計計算和參數(shù)選擇帶傳動帶傳動普通普通V V帶和帶輪帶和帶輪1.普通V帶結構 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。繩芯結構的柔韌性好，適用于轉速較高和帶輪直徑較小的場合。 按截面尺寸普通V帶分為：Y、Z、A、B、C、D、E七種型號。各型號的截面尺寸和線質(zhì)量見表17-12帶輪 表17
19、-2給出了普通V帶帶輪的輪緣尺寸。V帶彎曲時兩側面夾角小于40，槽楔角 也應減小帶帶傳動傳動17-10帶傳動帶傳動帶傳動的設計準則帶傳動的設計準則帶傳動的主要失效形式： 打滑 帶的疲勞破壞帶傳動的設計準則為： 在保證不打滑的條件下，帶具有一定的疲勞強度和壽命。 帶的疲勞強度條件為 (17-13)式中，為根據(jù)疲勞壽命決定的帶的許用應力。 11maxb帶傳動帶傳動 在式（17-7）中，利用式（17-8）、（17-10）的關系，并帶入疲勞強度條件和當量摩擦因數(shù) ，可得V帶傳動的最大有效拉力Fmax為將該式帶入式（17-2），即得傳動不打滑時單根V帶所允許傳遞的功率為 (17-14)式中的可由實驗確定
20、。 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V帶的P1值見表17-3。AeFvcb11)(1maxAvePvcb11)(11v帶傳動帶傳動設計計算和參數(shù)選擇設計計算和參數(shù)選擇1. 計算功率 (17-15) 式中， 為工況系數(shù)，見表17-4；P為傳遞功率。2. 帶的型號 帶的型號可根據(jù)計算功率 和小帶輪轉速 由圖17-11選取。在兩種型號相鄰的區(qū)域，可兩種型號同時計算，然后根據(jù)使用條件擇優(yōu)選取。3. 帶輪基準直徑 帶輪直徑愈小，傳動所占空間愈小，但彎曲應力愈大，帶越易疲勞。表17-5列出了最小帶輪基準直徑。設計時，應使小帶輪基準直徑 dmin， PKPAcddAKcP
21、1ddcP1n帶傳動帶傳動大帶輪基準直徑 (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，會因離心慣性力過大而降低傳動能力；帶速過低，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v530m/s。帶速的計算公式為 (17-17)5. 中心距a 和帶的基準長度 帶傳動的中心距不宜過大，否則工作中將因載荷變化引起帶的顫動。中心距也不宜過小，因為中心距愈 211d2dnnddd1dd2d11dndv dL帶傳動帶傳動小，帶的長度愈短，在一定速度下，單位時間內(nèi)帶的應力變化次數(shù)愈多，會加速帶的疲勞。一般初定中心距 為 (17-18)
22、初選 后，根據(jù)帶傳動的幾何關系，按下式初算帶的基準長度 (17-19) 根據(jù) ，按表17-9選取接近的基準長度，然后再按下式計算實際中心距a (17-20)0a)(2)(7 . 02d1d02d1dddadd0adL021d2d2d1d04)()(22addddaLddL8)( 8)(2)(221d2d22d1d2d1ddddddLddLad帶傳動帶傳動 在使用中，V帶傳動的中心距一般需要調(diào)整，所以a可采用下式近似計算 (17-21)6. 小帶輪上的包角 包角是影響帶傳動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帶傳動中，一般小帶輪上的包角 不宜小于120，個別情況下
23、可小到90。 的計算式為 （） (17-22)2dd0LLaa1113.571801d2d1add帶傳動帶傳動7. 帶的根數(shù)z V帶根數(shù)z可由下式計算 z (17-23) 式中， 為單根普通V帶的基本額定功率，見表17-3； 為考慮i 1時額定功率的增量，見表17-7；K為包角修正系數(shù)，見表17-8； 為帶長修正系數(shù)，見表17-9。8. 初拉力 既保證傳動功率，又不出現(xiàn)打滑的單根V帶所需初拉力 可由下式計算LcKKPPP)(111p1pLK0F0F帶傳動帶傳動 (17-24) 無自動張緊的帶傳動，使用新帶時的初拉力應為上式 的1.5倍。初拉力一般可以通過在兩帶輪切點間跨距的中點M，加一個垂直于
24、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）來控制。G 值見表17-10。9. 作用在軸上的載荷 帶作用在軸上的載荷 可近似按下式計算（圖17-13） (17-25)2015.2500qvKvzPFcQFQF2sin210zFFQ0F帶帶傳動傳動 17-12帶傳動帶傳動普通帶傳動的張緊裝置普通帶傳動的張緊裝置 由于帶工作一段時間后會發(fā)生松弛現(xiàn)象，造成初拉力 減小，傳動能力降低，此時帶需重新張緊。 帶的張緊裝置分為定期張緊裝置和自動張緊裝置兩類。1定期張緊裝置 當中心距可調(diào)時，可利用滑軌和調(diào)節(jié)螺釘（圖 17-14a）、擺動架和調(diào)節(jié)螺桿（圖17-14b
25、）進行定 期張緊； 當中心距不可調(diào)時，可利用張緊輪裝置（圖17- 14c）。 為避免反向彎曲應力降低帶的壽命并防止包角0F1帶帶傳動傳動17-14帶傳動帶傳動過小，應將張緊輪置于松邊內(nèi)側靠近大帶輪處。2自動張緊裝置 利用浮動架（圖17-15a）及浮動齒輪（圖17-15b）等裝置可實現(xiàn)自動張緊。浮動齒輪是根據(jù)負載大小自動調(diào)節(jié)張緊力大小的裝置。該裝置的帶輪與浮動齒輪2制成一體，帶輪可通過系桿H繞電動機上的齒輪1擺動。傳動時，電動機通過齒輪1和2帶動帶輪，作用在齒輪2齒面上的法向力使帶輪沿方向擺動，從而使帶張緊。若帶傳動的功率增大，該力則增大，帶的拉力也隨之增大；反之，拉力則減小。帶帶傳動傳動17-
26、15帶傳動帶傳動同步帶傳動（簡介同步帶傳動（簡介） 同步帶和帶輪是靠嚙合傳動的（圖17-16），因而帶與帶輪之間無相對滑動。 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，因而能保持準確的傳動比。 這種帶傳動適用的速度范圍廣（最高可達40m/s），傳動比大（可達10），效率高（可達98%）。其主要缺點是：制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴格。bp 帶帶傳動傳動17-16第三節(jié)第三節(jié) 鏈傳動鏈傳動 鏈傳動鏈傳動學習要求學習要求1、了解滾子鏈的的結構、規(guī)格、基本尺寸和鏈輪的主要幾何尺寸；2、掌握滾子鏈傳動的運動特性；3
27、、掌握滾子鏈傳動的效形式、設計準則、設計計算方法和參數(shù)選取原則； 鏈傳動是屬于具有撓性件的嚙合傳動，由主動鏈輪1、鏈和從動鏈輪2組成（圖17-17）。 滾子鏈應用最廣，本章重點介紹滾子鏈傳動。 鏈傳動鏈傳動17-17 鏈傳動鏈傳動鏈與鏈輪鏈與鏈輪鏈傳動的運動特性鏈傳動的運動特性鏈傳動的受力分析鏈傳動的受力分析 滾子鏈傳動的設計計算滾子鏈傳動的設計計算鏈傳動的合理布置和潤滑鏈傳動的合理布置和潤滑 鏈傳動鏈傳動鏈與鏈輪鏈與鏈輪（一）、滾子鏈的結構與尺寸1滾子鏈的結構 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盈配合
28、 銷軸與套筒之間為間隙配合以適應鏈條進入或退出鏈輪時的屈伸。 滾子與套筒間采用間隙配合，以使鏈與鏈輪在進入和退出嚙合時，滾子與輪齒為滾動摩擦，減少輪與 鏈傳動鏈傳動17-18 鏈傳動鏈傳動輪齒的磨損。 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受載不均勻 現(xiàn)象愈嚴重。一般鏈的排數(shù)不超過4排。 鏈
29、傳動鏈傳動 17-19 鏈傳動鏈傳動、鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)以偶數(shù)為宜。當鏈節(jié)數(shù)為奇 數(shù)時，則必須采用一個過渡鏈節(jié)（圖17-20），過 渡鏈節(jié)的鏈板在工作時有附加彎矩，故不宜采用。 鏈的接頭形式見 圖17-20。 滾子鏈已經(jīng)標準化，系列尺寸、極限拉伸載荷見表17-11。滾子鏈的標記為：鏈號排數(shù)整鏈鏈節(jié)數(shù) 標準編號例如：08A188 GB/T 6069-2002，表示：A系列、節(jié)距12.7mm、單排、88節(jié)，標準編號為 GB/T 6069-2002的滾子鏈。 鏈傳動鏈傳動17-20 鏈傳動鏈傳動鏈輪：鏈輪的齒形：應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退出嚙合；盡量減小嚙合時鏈節(jié)的沖擊和接觸應力；便于加工。1. 鏈
30、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，簡稱為三圓弧一直線齒形（或稱凹齒形）。 因該齒形用標準刀具加工，所以在鏈輪不必繪制斷，只需在圖上注明“齒形按GB/T 6069-2002規(guī)定制造”即可。 鏈傳動鏈傳動17-21 鏈傳動鏈傳動鏈輪的軸向齒形 工作圖上應繪制鏈輪的軸向齒形（圖17-22），其 尺寸參閱有關設計手冊。鏈輪主要參數(shù)及計算 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。 其計算公式為分度圓直徑 (17-26)齒頂圓直徑 (17-27)zpd180sinzpda180cot54. 0 鏈傳動鏈傳
31、動 17-22 鏈傳動鏈傳動齒根圓直徑 (17-28)式中，dr為滾子外徑。2. 鏈輪材料 鏈輪材料應滿足強度和耐磨性要求。鏈輪齒面一般都經(jīng)過熱處理，達到一定的硬度要求。常用材料見表17-12。 傳動過程中，小鏈輪輪齒的受載次數(shù)比大鏈輪輪齒多，磨損和沖擊比較嚴重，因此小鏈輪的材料應較好，齒面硬度應較高。rfddd 鏈傳動鏈傳動鏈傳動的運動特性鏈傳動的運動特性鏈傳動的運動不均勻性（1）鏈傳動的平均傳動比 將鏈與鏈輪的嚙合，視為鏈呈折線包在鏈輪上， 形成一個局部正多變形。該正多邊形的邊長為鏈節(jié) 距p。鏈輪回轉一周，鏈移動的距離為 ，故鏈的平 均速度v為 (17-29) 式中，p為鏈節(jié)距； 、 為主
32、、從動鏈輪的齒數(shù)； 、 為主、從動鏈輪的轉速。 由上式可得鏈傳動比的平均傳動比 (17-30) pznpznv22111n2n1z2z1221zznniDz 鏈傳動鏈傳動（2）鏈傳動的運動特性 設鏈的緊邊工作時處于水平位置。如圖17-23示。 主動鏈輪以等角速度 傳動，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)2111dv1v1v1vsin2sincos2cos1111111dvvdvv11v 鏈傳動鏈傳動17-23 鏈傳動鏈傳動 式中，為A點圓周速度與水平線速度的夾角。的變化范圍
33、在 之間， 。 顯然，當主動輪勻速轉動時，鏈速v是變化的，其變化規(guī)律如圖17-24所示，而且每轉過一個鏈節(jié)，鏈速就按此規(guī)律重復一次。鏈輪齒數(shù)愈少，鏈速不均勻性愈增加。 同樣，從動鏈輪B點速度 為 (17-32)z111360z22122coscoscosdvvv2v 鏈傳動鏈傳動17-24 鏈傳動鏈傳動瞬時傳動比 為 (17-33) 由上式可知，盡管 為常數(shù)，但 隨、 的變化而變化，瞬時傳動比 也隨時間變化，所以鏈傳動工作不平穩(wěn)，只有在 及鏈緊邊長恰好是節(jié)距的整數(shù)倍時，瞬時傳動比才是常數(shù)。適當選擇參數(shù)可減小鏈傳動的運動不均勻性。2鏈傳動的動載荷 鏈和從動鏈輪均作周期性的加、減速運動，必然tic
34、oscoscos2cos212211121dddvdvit12ti1z2z 鏈傳動鏈傳動引起動載荷，加速度愈大動載荷也愈大。加速度為當 時，其最大加速度為 (17-34) 可見鏈輪轉速愈高，鏈節(jié)距愈大，鏈的加速度也愈大，動載荷就愈大。 同理， 變化使鏈產(chǎn)生上、下抖動，也產(chǎn)生動載荷。 另外，鏈節(jié)進入鏈輪的瞬時，鏈節(jié)與鏈輪齒以一sin2ddsin2dd21111dtdtva212180sin22sin22112111211maxpzdda1v 鏈傳動鏈傳動定的相對速度嚙合，鏈與鏈輪將受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加動載荷。這種現(xiàn)象，隨著鏈輪轉速的增加和鏈節(jié)距的加大而加劇，使傳動產(chǎn)生振動和噪聲。 動載荷效應使鏈
35、傳動不宜用于高速。鏈傳動的受力分析鏈傳動的受力分析 不考慮動載荷，鏈傳動中的主要作用力有：有效拉力F 式中，P為傳遞功率；v為鏈速。離心拉力FcvPF2cqvF 鏈傳動鏈傳動 式中，q為每米鏈長質(zhì)量。當v 7m/s時Fc可以忽略。懸垂拉力Fy， 水平傳動（圖17-25）時， 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)。qgaKafqgaaqgafFf8421yafKf81fk 鏈傳動鏈傳動17-25 鏈傳動鏈傳動 當兩鏈輪中心連線與水平面一段斜角時，同樣用上式計算懸垂拉力，只是給出的 不同。各種傾角下的 值見表17-13。 不考慮動載時，鏈的緊邊拉力 和松邊拉力 分別為 鏈傳
36、動是嚙合傳動，作用在軸上的載荷 不大，可近似按下式計算 (17-35) fkfkyc2yc1FFFFFFFQF1F2FFKFAQ2 . 1 鏈傳動鏈傳動式中， 工作情況系數(shù)，平穩(wěn)載荷1.01.2；中等沖擊1.21.4；嚴重沖擊1.41.7（動力機平穩(wěn)、單班工作時取小值，動力機不平穩(wěn)、三班工作時取大值）。滾子鏈傳動的設計計算滾子鏈傳動的設計計算1滾子鏈傳動的主要失效形式（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， 導致實際節(jié)距p逐漸加大，鏈在鏈輪上的位置逐漸 移向齒頂，引起脫鏈失效。AK 鏈傳動鏈傳動（3）套筒與滾子承受有沖擊載荷，經(jīng)過一定次數(shù)的沖 擊產(chǎn)生沖擊疲勞。（4）
37、高速或潤滑不良的鏈傳動，銷軸與套筒的工作表 面會因溫度過高而膠合。（5）低速重載或有較大瞬時過載的鏈傳動，鏈條可能 被拉斷。 鏈傳動中，一般鏈輪的壽命遠大于鏈條的壽命。因此，鏈傳動傳動能力的設計主要針對鏈條進行。2額定功率曲線 在一定使用壽命和潤滑良好的條件下，鏈傳動各種失效形式限定的額定功功率曲線如圖17-26所示。 鏈傳動鏈傳動17-26 鏈傳動鏈傳動 圖中1為鏈疲勞強度限定曲線，在潤滑良好、中等 速度的鏈傳動中鏈的壽命由該曲線限定； 滾子、套筒沖擊疲勞強度限定的曲線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條件下的額定功率曲線。 試驗條件為： 19
38、、 120節(jié)； 單排鏈水平布、置載荷平穩(wěn)、工作環(huán)境正常、按推 薦的潤滑方式潤滑；1zpL 鏈傳動鏈傳動17-27 鏈傳動鏈傳動 鏈條因磨損而引起的相對伸長量 3%； 使用壽命15000h。 使用時與上述條件不同時，需作適當修正。由此得鏈傳動計算功率 (17-36) 式中，P為傳遞功率； 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見表17-14； 為多排鏈排數(shù)系數(shù)，見表17-15； 為鏈長系數(shù)，見表17-4； 為額定功率，見圖17-27。 對于v0.6m/s的低速鏈傳動，為防止過載拉斷，應進行靜強度校核。靜強度安全因數(shù)應滿足下式0PKKkLpzPKPAcPPpKZKLK0P 鏈傳動鏈傳動 (17-37) 式中， 為鏈排
39、數(shù)；Q為單排鏈的極限拉伸載荷，見表17-11。3主要參數(shù)的選擇（1）傳動比 一般傳動比i7，當 v2m/s且載荷平穩(wěn)時可10，推薦i23.5。傳動比過大則鏈在小鏈輪上包角過小，將加速輪齒的磨損。（2）鏈輪齒數(shù)z 鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少。齒數(shù)過少，會增加的pZ84yAPFFKQzS 鏈傳動鏈傳動運動不均勻性和動載荷；會加大內(nèi)、外鏈板的相對轉角，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。建議在動力傳動中，滾子鏈的小鏈輪齒數(shù)選取如下： 從限制大鏈輪齒數(shù)和減小傳動尺寸考慮，傳動比大的鏈傳動應選取較少的鏈輪齒數(shù)。當鏈速很低時，允許最少齒數(shù)為9。 大鏈輪齒數(shù)不宜過多。因鏈節(jié)磨損后，鏈節(jié)距將
40、2523m/s82119m/s831715m/s36 . 0111zvzvzv 鏈傳動鏈傳動由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dP/sin(180/z)愈大，鏈愈容易移向齒頂而脫鏈。（見圖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）鏈速v 鏈速應不超過12m/s，否則會出現(xiàn)過大的動載荷。對高精度的鏈傳動，鏈節(jié)距較小，鏈輪齒數(shù)較多，用合金鋼制造的鏈條，鏈速允許到2030m/s。（4）鏈節(jié)距P maxZ 鏈傳動鏈傳動17-28 鏈傳動鏈傳動 鏈節(jié)距越大，雖然使鏈的拉曳能
41、力愈大，但鏈速不均勻性及振動、噪聲也越大。故承載能力足夠時宜選用小節(jié)距的單排鏈，高速重載時，可選小節(jié)距多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈；速度不太高、中心距大、傳動比小時選大節(jié)距單排鏈。（5） 中心距和鏈長 當鏈速不變時，中心距小、鏈節(jié)數(shù)少的傳動，在單位時間內(nèi)同一鏈節(jié)的屈伸次數(shù)勢必增多，因此會加速鏈的磨損。中心距太大，會引起從動邊垂度過大，傳動時造成松邊顫動，使傳動不平穩(wěn)。若中心距不受其它條件限制，一般可取a(3050)p，最大中心距 鏈傳動鏈傳動 80p，最小中心距受小鏈輪包角的限制，通常取 (17-38)鏈的長度常用鏈節(jié)數(shù) 表示 (17-39) 式中，a為鏈傳動的中心
42、距。 鏈節(jié)數(shù)必須為整數(shù)，最好為偶數(shù)。 用下式可以求出實際中心距maxapizaipizai)1(33.04)1(2.041min1min當pLapzzpazzLp21221222 鏈傳動鏈傳動 (17-40)鏈傳動的合理布置和潤滑鏈傳動的合理布置和潤滑1.鏈傳動的合理布置 鏈傳動的合理布置應該考慮以下幾方面的問題。 首先兩鏈輪的回轉平面應在同一平面內(nèi)，否則易使 鏈條脫落，或不正常磨損。 其次兩鏈輪的連心線最好在水平面內(nèi)，若需要傾斜 布置時，傾角也應避免大于45（圖17-29a）。應避免垂直布置（圖17-29b），因為過大的下垂量會影2122212128224zzzzLzzLpapp 鏈傳動鏈傳
43、動17-29 鏈傳動鏈傳動 響鏈輪與鏈條的正確嚙合，降低傳動能力。 鏈傳動最好緊邊在上、松邊在下，以防松邊下垂量 過大使鏈條與鏈輪輪齒發(fā)生干涉（圖17-29c）或松邊 與緊邊相碰。2.鏈傳動的張緊裝置張緊的主要目 保證鏈條有穩(wěn)定的從動邊拉力以控制松邊的垂度，使嚙合良好，防止鏈條過大的振動。 當兩輪的連心線傾斜角大于60時，通常應該設有張緊裝置。張緊方法常用移動鏈輪增大中心距； 鏈傳動鏈傳動當中心距不可調(diào)時，可用張緊輪定期或自動張緊（圖17-30a、b）。 張緊輪應裝在靠近小鏈輪的松邊上。 張緊輪可為有齒與無齒兩種。其分度圓直徑要與小鏈輪分度圓直徑相近。無齒的張緊輪可以用酚醛層壓布板制成，寬度應比鏈寬約寬5mm。還可用壓板、托板張緊（圖17-30c），特別是中心距大的鏈傳動，用托板控制垂度更合理。3.鏈傳動的潤滑 鏈傳動的良好潤滑能緩和沖擊、減小摩擦、減輕磨損，不良的潤滑就會降低鏈傳動使用壽命。 鏈傳動鏈傳動17-30 鏈傳動鏈傳動 鏈傳動的潤滑方法可根據(jù)圖17-31選取。 潤滑時應設法在鏈傳動關節(jié)的縫隙中注入潤滑油，并應均勻分布在鏈寬上。潤滑油應加在松邊，因為鏈節(jié)處于松弛狀態(tài)時潤滑油容易進入摩擦面。 鏈傳動鏈傳動17-31
機械原理與機械設計：第十七章 帶傳動和鏈傳動
