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1、第 11章 鏈 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì)鏈 傳 動(dòng) 的 特 點(diǎn)鏈 傳 動(dòng) 是 在 兩 個(gè) 或 多 于 兩 個(gè) 鏈 輪 之 間 用 鏈 作 為 撓 性 拉 曳 元 件的 一 種 嚙 合 傳 動(dòng) ；鏈 傳 動(dòng) 是 一 種 應(yīng) 用 較 為 廣 泛 的 機(jī) 械 傳 動(dòng) ， 他 的 特 點(diǎn) 介 于 齒 輪傳 動(dòng) 和 皮 帶 傳 動(dòng) 之 間 。它 是 由 鏈 條 和 主 、 從 動(dòng) 鏈 輪 所 組 成 。 鏈 傳 動(dòng) 的 主 要 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 沒 有 滑 動(dòng) ； 工 況 相 同 時(shí) ， 傳 動(dòng) 尺 寸 比 較 緊 湊 ；不 需 要 很 大 的 張 緊 力 ， 作 用 在 軸 上 的 載 荷 較 小 ； 效 率 較

2、 高 ， 可 以 達(dá) 到 98% ； 能 在 溫 度 較 高 、 濕 度 較 大 的 環(huán) 境 中 使 用 等 ； 需 要 時(shí) 軸 間 距離 可 以 很 大 。 鏈 傳 動(dòng) 的 缺 點(diǎn) 是 ： 只 能 用 于 平 行 軸 間 的 傳 動(dòng) ； 瞬 時(shí) 速 度 不 均 勻 ， 高 速運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) 不 如 帶 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ； 不 宜 在 載 荷 變 化 很 大 和 急 促 反 向 的 傳 動(dòng) 中 應(yīng)用 ； 工 作 時(shí) 有 噪 聲 ； 制 造 費(fèi) 用 比 帶 傳 動(dòng) 高 等 。 鏈 傳 動(dòng) 的 應(yīng) 用 ： 鏈 傳 動(dòng) 主 要 用 于 要 求 工 作 可 靠 ， 且 兩 軸 相 距 較 遠(yuǎn) ， 以及 其

3、 它 不 宜 采 用 齒 輪 傳 動(dòng) 的 場(chǎng) 合 。 廣 泛 用 于 農(nóng) 業(yè) 、 采 礦 、 冶 金 、 起 重 、運(yùn) 輸 、 石 油 、 化 工 、 紡 織 等 各 種 機(jī) 械 的 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 中 。 目 前 ， 最 大 傳 遞 功 率 達(dá) 到 5000 kW， 最 高 速 度 達(dá) 到 40m/s， 最 大 傳 動(dòng) 比達(dá) 到 15， 最 大 中 心 距 達(dá) 到 8m。 由 于 經(jīng) 濟(jì) 及 其 他 原 因 ， 鏈 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 功 率 一 般 小 于 100 kW， 速 度 小 于 15m/s， 傳 動(dòng) 比 小 于 8。 11.1.2 鏈 的 分 類 按 照 工 作 性 質(zhì) 的 不

4、同 ： 傳 動(dòng) 鏈 、 起 重 鏈 、 曳 引 鏈 。 最 常 用 的 是 傳 動(dòng) 鏈 。 傳 動(dòng) 鏈 主 要 用 來 傳 遞 動(dòng) 力 ， 通 常 都 在 中 等 速 度( 20 m/s)以 下 工 作 。 起 重 鏈 主 要 用 在 起 重 機(jī) 械 中 提 升 重 物 ， 其 工 作 速 度 不 大 于 0.25m/s。 曳 引 鏈 主 要 用 在 運(yùn) 輸 機(jī) 械 中 移 動(dòng) 重 物 ， 其 工 作 速 度 不 大 于 2 m/s 4 m/s。 傳 動(dòng) 鏈 主 要 分 為 ： 套 筒 鏈 、 套 筒 滾 子 鏈 (簡(jiǎn) 稱 滾 子 鏈 )、 齒 形 鏈 和 成 型鏈 。 圖 11.3 滾子鏈結(jié)

5、構(gòu) 圖11.4 雙排鏈結(jié)構(gòu) 滾 子 鏈 的 鏈 板 一 般 做 成 8字 形 ， 以 使 它 的 各 個(gè) 橫 截 面 具有 接 近 相 等 的 抗 拉 強(qiáng) 度 ， 同 時(shí) 也 減 少 了 鏈 的 重 量 和 運(yùn) 動(dòng)時(shí) 的 慣 性 力 。 節(jié) 距 P是 鏈 的 基 本 特 性 參 數(shù) 。 滾 子 鏈 的 節(jié) 距 是 指 鏈 在 拉直 情 況 下 ， 相 鄰 滾 子 外 圓 中 心 之 間 的 距 離 。 套 筒 和 銷 軸 間 的 接 觸 面 積 稱 為 鉸 鏈 承 壓 面 ， 它 的 投 影 面積 A為 當(dāng) 傳 遞 大 功 率 時(shí) ， 可 以 用 雙 排 鏈 或 多 排 鏈 。 把 一 根 以

6、 上的 單 列 鏈 并 列 、 用 長(zhǎng) 銷 軸 聯(lián) 接 起 來 的 鏈 稱 為 多 排 鏈 。 多 排 鏈 的 排 數(shù) 一 般 不 超 過 3 4排 ， 因 為 排 數(shù) 的 增 加 會(huì) 導(dǎo)致 各 排 受 力 不 均 增 加 。 當(dāng) 載 荷 大 而 要 求 排 數(shù) 多 時(shí) ， 可 采 用 兩 根 或 兩 根 以 上 的 雙排 鏈 或 三 排 鏈 。 2bdA z 鏈 的 節(jié) 數(shù) 根 據(jù) 實(shí) 際 需 要 而 定 ， 通 過 鏈 接 頭 鏈 接 。 當(dāng) 一 根 鏈 的 鏈 節(jié) 數(shù) 為 偶 數(shù) 時(shí) 采 用 連 接 鏈 節(jié) ； 當(dāng) 鏈 節(jié) 數(shù) 為 奇 數(shù) 時(shí) ， 則 必 須 加 一 個(gè) 過 渡 鏈 節(jié)

7、。 過 渡 鏈 節(jié) 的 鏈 板 受 有 附 加 彎 矩 ， 最 好 不 用 ， 但 在 重 載 、沖 擊 、 反 向 等 繁 重 條 件 下 工 作 時(shí) ， 采 用 全 部 由 過 渡 鏈 節(jié)構(gòu) 成 的 鏈 ， 柔 性 較 好 ， 能 減 輕 沖 擊 和 振 動(dòng) 。 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) 11.2.2 齒 形 鏈 齒 形 鏈 又 稱 無 聲 鏈 ， 它 是 由 一 組 帶 有 兩 個(gè) 齒 的 鏈 板 左 右 交 錯(cuò) 并 列 鉸 接 而成 ； 鏈 齒 外 側(cè) 是 直 邊 ， 工 作 時(shí) 鏈 齒 外 側(cè) 邊 與 鏈 輪 輪 齒 相 嚙 合 實(shí) 現(xiàn) 傳 動(dòng)

8、 ， 其 嚙合 的 齒 楔 角 有 60體 體 體 體 體 體 體 和 70兩 種 ， 前 者 用 于 節(jié) 距 p 9.525mm， 后 者用 于 p40HRC； 高 速 、 重 載 、 連 續(xù) 工 作 的 傳 動(dòng) ， 采 用 低 碳 鋼 、 低 碳 合 金 鋼 表 面 滲 碳 淬火 (如 用 15、 20Cr、 12CrNi3等 鋼 淬 硬 至 55HRC-60HRC)或 中 碳 鋼 、 中 碳合 金 鋼 表 面 淬 火 (如 用 45、 40Cr、 45Mn、 35SiMn、 35CrMo等 鋼 淬 硬 到40HRC 50HRC)。 載 荷 平 穩(wěn) 、 速 度 較 低 、 齒 數(shù) 較 多

9、時(shí) ， 也 允 許 采 用 的 鑄 鐵 制 造鏈 輪 。 由 于 小 鏈 輪 的 嚙 合 次 數(shù) 比 大 鏈 輪 多 ， 因 此 對(duì) 材 料 的 要 求 也 比 大 鏈 輪 高 。當(dāng) 大 鏈 輪 用 鑄 鐵 制 造 時(shí) ， 小 鏈 輪 通 常 都 用 鋼 。 200 B MPa 11.4 鏈 傳 動(dòng) 的 運(yùn) 動(dòng) 特 性1 1 2 260 1000 60 1000z pn z pn 1 22 1n zi n z 1 1cosR 1min 1 1cos 2R 1 1sinR 2 2cosvR 1 22 1 coscosRi R 鏈 的 水 平 方 向 的 加 速 度 鏈 的 垂 直 方 向 分 速

10、 度 相 對(duì) 嚙 合 沖 擊 動(dòng) 能 若 鏈 條 松 弛 ， 在 起 動(dòng) 、 制 動(dòng) 、 反 轉(zhuǎn) 、 載 荷 變 化 等 情 況 下 ， 將 產(chǎn) 生 慣 性 沖 擊 ， 使 鏈 傳 動(dòng) 產(chǎn) 生 很 大 的 動(dòng) 載 荷 。 21 1 1 1sin sind da R Rdt dt 202 21 1max 1 1 1 1 180sin sin2 2 2pa R R 21 1 1 1cos cost dv da R Rdt dt 3 2k qp nE C 11.5 鏈 傳 動(dòng) 的 受 力 分 析 工 作 拉 力 ： 離 心 拉 力 ： 垂 度 拉 力 ： 緊 邊 總 拉 力 ： 松 邊 總 拉 力

11、： 軸 上 的 載 荷： 1 1000PF 1FcF 2cF qfF 1 2 4 8f fqga a qgaF k qgaff a 1 c fF F F F c fF F F 1 2Q fF F F 11.2Q AF K F 11.6 滾 子 鏈 傳 動(dòng) 的 失 效 形 式 及 計(jì) 算 方 法鏈 傳 動(dòng) 的 失 效 形 式 有 ： (1) 鉸 鏈 元 件 由 于 疲 勞 強(qiáng) 度 不 足 而 破 壞 。 (2) 因 鉸 鏈 銷 軸 磨 損 使 鏈 節(jié) 距 過 度 伸 長(zhǎng) （ 在 標(biāo) 準(zhǔn) 試 驗(yàn) 條 件 下 允 許 伸 長(zhǎng) 率為 3%） ， 從 而 破 壞 正 確 嚙 合 和 造 成 脫 鏈 現(xiàn)

12、象 ； (3) 潤(rùn) 滑 不 當(dāng) 或 轉(zhuǎn) 速 過 高 時(shí) ， 銷 軸 和 套 筒 的 摩 擦 表 面 易 發(fā) 生 膠 合 破 壞 ； (4) 經(jīng) 常 起 動(dòng) 、 反 轉(zhuǎn) 、 制 動(dòng) 的 鏈 傳 動(dòng) ， 由 于 過 載 造 成 沖 擊 破 斷 ； (5) 低 速 重 載 的 鏈 傳 動(dòng) ， 鉸 鏈 元 件 發(fā) 生 靜 強(qiáng) 度 破 壞 ； (6) 鏈 輪 輪 齒 磨 損 。額 定 功 率 曲 線 額 定 功 率 確 定 方 法 對(duì) 于 的 低 速 鏈 傳 動(dòng) ， 鏈 的 主 要 失 效 形 式 是 過 載 拉 斷 ， 應(yīng) 進(jìn) 行 靜 強(qiáng) 度 校 核 。 靜 強(qiáng) 度 安 全 系 數(shù) 應(yīng) 滿 足 下 列

13、 要 求 0Ac z pK PP Pk k 1 19z 100pL 試 驗(yàn) 條 件 ： 兩 鏈 輪 安 裝 在 同 一個(gè) 水 平 面 上 ， 單 列 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 、 使 用 壽 命15000h； 鏈 因 磨 損 而 引 起 鏈 節(jié) 距的 相 對(duì) 伸 長(zhǎng) 量 。1 48p QA z fz FS K F F F 11.7 滾 子 鏈 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 步 驟 和 主 要 參 數(shù) 的 確 定 設(shè) 計(jì) 滾 子 鏈 時(shí) 的 原 始 數(shù) 據(jù) 為 ： 傳 動(dòng) 的 功 率 、 小 鏈 輪 和 大 鏈 輪 的 轉(zhuǎn)

14、速 （ 或傳 動(dòng) 比 ） 、 原 動(dòng) 機(jī) 種 類 、 載 荷 性 質(zhì) 以 及 傳 動(dòng) 用 途 等 。 設(shè) 計(jì) 步 驟 ： 1 選 擇 鏈 輪 齒 數(shù) z1、 z2 小 鏈 輪 齒 數(shù) 對(duì) 鏈 傳 動(dòng) 的 平 穩(wěn) 性 和 使 用 壽 命 有 較 大 的 影 響 ， 鏈 輪 齒數(shù) 不 宜 過 多 或 過 少 。 過 少 時(shí) 將 ： 1)增 加 傳 動(dòng) 的 不 均 勻 性 和 動(dòng) 載 荷 ； 2)增加 鏈 節(jié) 間 的 相 對(duì) 轉(zhuǎn) 角 ， 從 而 增 大 功 率 消 耗 ； 3)增 加 鉸 鏈 承 壓 面 間 的 壓 強(qiáng)（ 因 齒 數(shù) 少 時(shí) ， 鏈 輪 直 徑 小 ， 鏈 的 工 作 拉 力 將 增

15、 加 ） ， 從 而 加 速 鉸 鏈 磨損 等 ； 4)增 加 鏈 傳 動(dòng) 的 圓 周 力 ， 從 而 加 速 了 鏈 條 和 鏈 輪 的 損 壞 。 由 于 鏈 節(jié) 數(shù) 應(yīng) 選 用 偶 數(shù) ， 所 以 鏈 輪 齒 數(shù) 最 好 選 質(zhì)數(shù) 或 不 能 整 除 鏈 節(jié) 數(shù) 的 數(shù) 。 并 優(yōu) 先 選 取 17、 19、21、 23、 25、 38、 57、 76、 95、 114。 0.63 1 1517z 38 1 21z 8 1 2325z ( ) ( )d d p p z d pz 2 確 定 傳 動(dòng) 比 i 鏈 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比 一 般 ， 推 薦 ， 在 低 速 和 外 廓 尺 寸

16、 不 受限 制 的 地 方 允 許 到 10（ 個(gè) 別 情 況 可 到 15） 。 如 傳 動(dòng) 比 過 大 ， 則 鏈 包 在 小鏈 輪 上 的 包 角 過 小 ， 嚙 合 的 齒 數(shù) 太 少 ， 這 將 加 速 輪 齒 的 磨 損 ， 容 易 出 現(xiàn)跳 齒 ， 破 壞 正 常 嚙 合 ， 通 常 包 角 最 好 不 小 于 ， 傳 動(dòng) 比 在 3左 右 。 3 確 定 計(jì) 算 功 率 4 確 定 鏈 節(jié) 距 ： 在 承 載 能 力 足 夠 條 件 下 ， 應(yīng) 選 取 較 小 節(jié) 距 的 單 排 鏈 ， 高速 重 載 時(shí) ， 可 選 用 小 節(jié) 距 的 多 排 鏈 。 一 般 ， 載 荷 大

17、、 中 心 距 小 、 傳 動(dòng) 比大 時(shí) ， 選 小 節(jié) 距 多 排 鏈 ； 速 度 不 太 高 、 中 心 距 大 、 傳 動(dòng) 比 小 時(shí) 選 大 節(jié) 距單 排 鏈 。 5 確 定 中 心 距 和 鏈 長(zhǎng) 8i 23.5i 01200Ac z pK PP Pk k (3050)a p max 80a p44ii min 1min 10.2 10.33 1a z i pa z i p 21 2 2 122 2P z z z za pL p a 6 鏈 速 和 鏈 輪 的 極 限 轉(zhuǎn) 速 鏈 速 的 提 高 受 到 動(dòng) 載 荷 的 限 制 ， 所 以 一 般 最 好 不 超 過 12 m/s。

18、如 果 鏈 和 鏈 輪 的 制 造 質(zhì) 量 很 高 ， 鏈 節(jié) 距 較 小 ， 鏈 輪 齒 數(shù) 較 多 ， 安 裝 精 度很 高 ， 以 及 采 用 合 金 鋼 制 造 的 鏈 ， 則 鏈 速 也 允 許 超 過 20m/s 30m/s。 鏈 輪 的 最 佳 轉(zhuǎn) 速 和 極 限 轉(zhuǎn) 速 。 7 計(jì) 算 鏈 傳 動(dòng) 作 用 在 軸 上 的 力 FQ 11.2Q AF K F 11.8齒 型 鏈 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 齒 形 鏈 的 基 本 參 數(shù) 確 定 方 法 為 ： 鏈 輪 齒 數(shù) ， 通 常 ， 且 宜 取 奇 數(shù) 齒 ； 傳 動(dòng)比 ， 通 常 取 ， 推 薦 ； 齒 型 鏈 節(jié) 距 、 鏈 寬

19、 和 適 用 小 鏈 輪 轉(zhuǎn) 速 范 圍 ；max 10i 7i 23.5i AC zK PP k 0CPb P 圖 11.19 齒型鏈傳動(dòng)額定功率曲線(b=1mm、z1=21、平穩(wěn)載荷) 11.9鏈 傳 動(dòng) 的 布 置 、 張 緊 和 潤(rùn) 滑鏈 傳 動(dòng) 的 合 理 布 置 兩 鏈 輪 的 回 轉(zhuǎn) 平 面 應(yīng) 在 同 一 垂 直 平 面 內(nèi) ; 兩 鏈 輪 中 心 連 線 最 好 是 水 平 的 ， 或 與 水 平 面 成 以 下 的 傾 斜 角 ， 盡量 避 免 垂 直 傳 動(dòng) 。 屬 于 下 列 情 況 時(shí) ， 緊 邊 最 好 布 置 在 傳 動(dòng) 的 上 面 ： 1)中 心 距 和 的 水

20、 平 傳 動(dòng) ； 2)傾 斜 角 相 當(dāng) 大 的 傳 動(dòng) ； 3)中 心 距 、 傳 動(dòng) 比 和 鏈 輪 齒 數(shù) 的 水 平 傳 動(dòng) 。 04560a p 1.5i 1 25z 30a p 2i圖11.20 傳動(dòng)鏈的布置 鏈 傳 動(dòng) 的 張 緊 方 法 鏈 傳 動(dòng) 張 緊 的 目 的 ， 主 要 是 為 了 避 免 由 于 鏈 條 垂 度 過 大 產(chǎn) 生 嚙 合 不 良 和鏈 條 振 動(dòng) 現(xiàn) 象 ， 同 時(shí) 也 為 了 增 加 鏈 條 的 包 角 。 張 緊 力 并 不 決 定 鏈 的 工 作 能 力 ， 而 只 是 決 定 垂 度 的 大 小 。 當(dāng) 兩 輪 中 心 連線 傾 角 大 于 6

21、0時(shí) ， 一 般 都 要 設(shè) 置 張 緊 裝 置 。 最 常 見 的 張 緊 方 法 是 移 動(dòng) 鏈 輪 以 增 大 兩 輪 的 中 心 距 。 但 如 中 心 距 不 可 調(diào)時(shí) ， 也 可 以 采 用 張 緊 輪 傳 動(dòng) 。 張 緊 輪 應(yīng) 裝 在 靠 近 主 動(dòng) 鏈 輪 的 松 邊 上 。 不 論 是 帶 齒 的 還 是 不 帶 齒 的 張 緊輪 ， 其 分 度 圓 直 徑 最 好 與 小 鏈 輪 的 分 度 圓 直 徑 相 近 。 不 帶 齒 的 張 緊 輪 可 以 用 夾 布 膠 木 制 成 ， 寬 度 應(yīng) 比 鏈 約 寬 5mm。 此 外 還 可 用 壓 板 或 托 板 張 緊 。

22、對(duì) 于 中 心 距 大 的 鏈 傳 動(dòng) ， 用 托 板 控 制 垂 度更 為 合 理 。 鏈 傳 動(dòng) 的 潤(rùn) 滑 、 護(hù) 罩 或 鏈 條 箱 人工定期潤(rùn)滑；滴油潤(rùn)滑；油浴或飛濺潤(rùn)滑；壓力噴油潤(rùn)滑圖11.22 建議使用的潤(rùn)滑油方法 復(fù) 習(xí) 思 考 題1、 鏈 傳 動(dòng) 和 帶 傳 動(dòng) 相 比 有 什 么 優(yōu) 缺 點(diǎn) ？ 應(yīng) 用 范 圍 如 何 ？2、 傳 動(dòng) 鏈 有 哪 幾 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 ？ 各 有 何 特 點(diǎn) ？3、 鏈 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比 及 圓 周 速 度 不 均 勻 性 是 怎 樣 產(chǎn) 生 的 ？ 變化 過 程 如 何 ？4、 鏈 傳 動(dòng) 中 產(chǎn) 生 動(dòng) 載 荷 的 原 因 有

23、哪 些 ？ 如 何 對(duì) 其 進(jìn) 行 分 析 ？5、 鏈 傳 動(dòng) 中 的 主 要 作 用 力 有 哪 幾 種 ？ 各 如 何 計(jì) 算 ？ 作 用 于軸 上 的 力 如 何 計(jì) 算 ？6、 鏈 傳 動(dòng) 的 失 效 形 式 有 哪 些 ？ 極 限 功 率 曲 線 如 何 獲 得 ？7、 在 設(shè) 計(jì) 鏈 傳 動(dòng) 時(shí) ， 傳 動(dòng) 比 、 鏈 輪 齒 數(shù) 、 鏈 速 和 鏈 輪 的 極限 轉(zhuǎn) 速 、 鏈 節(jié) 距 、 鏈 長(zhǎng) 度 和 中 心 距 等 參 數(shù) 如 何 選 定 ？8、 如 何 對(duì) 鏈 傳 動(dòng) 進(jìn) 行 合 理 布 置 及 張 緊 ？9、 如 何 對(duì) 鏈 傳 動(dòng) 進(jìn) 行 潤(rùn) 滑 ？ SEMINAR TOPIC分 析 鏈 傳 動(dòng) 的 特 點(diǎn) ， 并 由 此 討 論鏈 傳 動(dòng) 這 種 傳 動(dòng) 形 式 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng)如 何 從 材 料 選 取 、 幾 何 形 狀 、 熱處 理 工 藝 、 安 裝 調(diào) 試 等 方 面 進(jìn) 行全 面 考 慮 。 本章作業(yè)13-7，13-8，13-10，13-11，13-13，13-19