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1、会计学1机械设计基础带传动与链传动解析机械设计基础带传动与链传动解析9-1 9-1 带传动的类型、特点带传动的类型、特点带传动的类型、特点带传动的类型、特点 带传动通常由带传动通常由主动轮主动轮、从动轮从动轮和张紧在两带轮上的封闭和张紧在两带轮上的封闭环形带环形带组成。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。拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。第1页/共59页
2、 第2页/共59页 一、带传动的类型一、带传动的类型 根据传动原理不同，带传动可分为根据传动原理不同，带传动可分为摩擦型摩擦型和和啮合型啮合型。最常。最常用的是摩擦型。摩擦型带传动根据带的截面形状分为平带、用的是摩擦型。摩擦型带传动根据带的截面形状分为平带、V带、带、圆带、多楔带等。圆带、多楔带等。平圆带平圆带：截面为圆形，主要用于小功率传动，如家用器械。截面为圆形，主要用于小功率传动，如家用器械。平带平带：截面形状为扁平型，内表面为工作面。截面形状为扁平型，内表面为工作面。V带带：截面形状为等腰梯形，两侧面为工作面，截面形状为等腰梯形，两侧面为工作面，V带与轮槽槽底不接触。带与轮槽槽底不接触
3、。V带利用了锲形摩擦原理，在张紧力相同的情况下，带利用了锲形摩擦原理，在张紧力相同的情况下，V带的摩擦力带的摩擦力 比平带大，具有较大的牵引力，最为常用。比平带大，具有较大的牵引力，最为常用。多楔带多楔带：在平带基体上有若干纵向楔形凸起，其工作面是楔形的侧面。在平带基体上有若干纵向楔形凸起，其工作面是楔形的侧面。它兼有平带的弯曲应力小和它兼有平带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用于结带的摩擦力大等优点，常用于结构构 紧凑、传递功率大及速度较高的场合。紧凑、传递功率大及速度较高的场合。第3页/共59页 第4页/共59页二、带传动的几何尺二、带传动的几何尺寸寸 带传动主要用带传动主要用于两轴
4、平行、且回于两轴平行、且回转方向相同的场合转方向相同的场合开口传动开口传动。如图所示，当带处于规定的张紧力时，两带轮轴线间的距如图所示，当带处于规定的张紧力时，两带轮轴线间的距离离中心距中心距a。带与带轮接触弧所对的中心角称为带与带轮接触弧所对的中心角称为包角包角。相同条件下，包角越大，带的摩擦力和传递的功率也越大。包角是带传动的一个重要参数。第5页/共59页 设d1、d2分别为小轮、大轮的直径，L为带长，则小轮包角 因因角较小，以角较小，以sin(d2d1)/2a已知带长时，由上式可得中心距带长 第6页/共59页 三、带传动的张三、带传动的张紧紧 由于带传动中的传动带不是完全的弹性体，工作一
5、段时间后，会因伸长变形而产生松弛现象，张紧力减小，带的传动能力随之下降。故带传动必须具有将带再度张紧的装置。带传动常用的张紧方法是：带传动常用的张紧方法是：调节中心距调节中心距、张紧轮张紧轮第7页/共59页 四、带传动的特点四、带传动的特点1、优点：、优点：1）适用于中心距较大的传动；2）具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动；3）过载时带与带轮间会出现打滑，防止零件损坏；4）结构简单、成本低廉。2、缺点：、缺点：1）传动的外廓尺寸较大；2）需要张紧装置；3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4）带的寿命较短；5）传动效率较低，平带传动0.96，V带传动0.95；6）有静电效应，不适宜高温
6、、易燃、易爆的场合。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=525 m/s，传动比i7 效率 0.900.95第8页/共59页 9-2 9-2 带传动的受力分析和运动特性带传动的受力分析和运动特性带传动的受力分析和运动特性带传动的受力分析和运动特性一、带传动的受力分析一、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。静止时，带两边的拉力都等于静止时，带两边的拉力都等于预拉力预拉力F0。传动时，带与带轮之间产生摩擦，带两边的拉力就不再相等。传动时，带与带轮之间产生摩擦，带两边的拉力就不再相等。设带的总长度不变，则紧边拉力的增加量
7、（F1F0）应等于松边拉力的减少量（F0F2），即F1F0F0F2F1F22F0F0F0F0F0从动轮从动轮主动轮主动轮n1n2F1F2F1F2绕进主动轮一边的带被进一步拉紧，称为绕进主动轮一边的带被进一步拉紧，称为紧边紧边，由，由F0增大到增大到F1；绕进从动轮一边的带则相应被放松，称为绕进从动轮一边的带则相应被放松，称为松边松边，由，由F0减小为减小为F2；第9页/共59页 紧边拉力紧边拉力F1与松边拉力与松边拉力F2之差称为带传动的之差称为带传动的有效拉力有效拉力F，也就是，也就是所传递的所传递的圆周力圆周力，即，即圆周力F（N）、带速v（m/s）和传递功率P（kW）之间的关系为 在一定
8、初拉力下，若带所传递的圆周力超过带与带轮间的极限摩在一定初拉力下，若带所传递的圆周力超过带与带轮间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑打滑。F F1F2P Fv/1000打滑使带磨损加剧、传动效率降低，以致传动失效。打滑使带磨损加剧、传动效率降低，以致传动失效。第10页/共59页设计：潘存云dFNF1F2F+dFFf dFNdddld2d2取一小段弧进行分析：正压力：dFN 两端的拉力：F 和F+dF 力平衡条件：忽略离心力，水平力、垂直力分别平衡摩擦力：f dFN 积分得 紧边和松边的拉力之比为 第11页/共
9、59页 带在出现打滑趋势而未打滑的临界状态时，带的紧边拉力F1与松边拉力F2之间的关系满足欧拉公式，即 由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所由此可知，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，因小带轮包角能传递的功率，因小带轮包角1小于大带轮包角小于大带轮包角2，故计算带圆，故计算带圆周力时应取周力时应取1。F1/F2=e f联立上式，得带与带轮间的摩擦因数带轮上的包角自然对数的底，e 2.718第12页/共59页 V带传动与平带传动的预拉力相等时（即带压向带轮的压力同为Q），他们的法向力N却不同。显然，f f，故在相同条件下，V带能传递较大的功率。平带的极限摩擦
10、力为 NfQfV带的极限摩擦力为 V带轮轮槽的楔角当量摩擦系数第13页/共59页 二、带传动的应力分二、带传动的应力分析析带传动工作时，会产生带传动工作时，会产生拉应力拉应力、离心拉应力离心拉应力和和弯曲拉应力弯曲拉应力。1、拉应、拉应力力2、离心拉应、离心拉应力力3、弯曲拉应力、弯曲拉应力紧边拉应力紧边拉应力 MPa 松边拉应力松边拉应力 MPa1F1/A2F2/A带的横截面积 cFc/Aqv2/A带每米长的质量，kg/m带速，m/s MPa 带绕过带轮时，因弯曲而产生弯曲应力带绕过带轮时，因弯曲而产生弯曲应力b，只存在于带与带轮相接触的部分。只存在于带与带轮相接触的部分。b2YE/d带截面
11、的中性层到最外层的距离，mm带的弹性模量，MPa带轮直径，mm第14页/共59页 如图所示为带的应力分布情况，各个截面应力的大小用该处引出的径向线的长短来表示。最大应力发生在紧边与小轮的接触处，其值为max1cb1疲劳曲线方程也适用于经受变应力的带，即带的应力循环总次数为带轮数，一般k2，即带每绕转一整周完成两个应力循环第15页/共59页三、带传动的弹性滑动和传动比三、带传动的弹性滑动和传动比 带为弹性体，受力后会产生弹性伸长。带传动工作时，紧边和松边的拉力不等，因而产生的弹性伸长也不同。由于带的弹性和拉力差引起的带在带轮上的滑动由于带的弹性和拉力差引起的带在带轮上的滑动弹性滑动弹性滑动。弹性
12、滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是因为过载引起的全面滑动，应当避免；弹性滑动是带传动的固有特性，不可避免。带在绕过主动轮时，作用在带上的拉力减小，弹性伸长量也带在绕过主动轮时，作用在带上的拉力减小，弹性伸长量也相应减小。因而带一方面随主动轮绕进，另一方面相对主动轮向相应减小。因而带一方面随主动轮绕进，另一方面相对主动轮向后收缩，因此，带的速度后收缩，因此，带的速度v低于主动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度v1，造成两者之，造成两者之间发生相对滑动。而带在绕过从动轮时，情况正好相反，间发生相对滑动。而带在绕过从动轮时，情况正好相反，带的速带的速度度v大于从动轮的圆周速度大于从动轮的圆周速度v
13、2。第16页/共59页 带的弹性滑动使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，带的弹性滑动使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，其降低率可用其降低率可用滑动率滑动率来表示，即来表示，即因而得带传动的实际传动比一般12，其值甚小，在一般传动计算中可不考虑。例例91 一平带传动，传递功率一平带传动，传递功率P15kW，v=15m/s；带在小轮上；带在小轮上的包角的包角1170，带的厚度，带的厚度4.8mm、宽度、宽度b100mm；带的密；带的密度度 1103kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数，带与轮面间的摩擦系数f0.3。求：求：（1）传递的圆周力；）传递的圆周力；（2）紧边、松边拉力；）紧边、松
14、边拉力；（3）由于离心力在带中引起的拉力；）由于离心力在带中引起的拉力；（4）所需的预拉力；）所需的预拉力；（5）作用在轴上的压力。）作用在轴上的压力。in1/n2d2/d1（1）第17页/共59页解：解：（1）传递的圆周力 （2）紧边、松边拉力 F11694N，F2694N （3）由于离心力引起的拉力 这种平带每米长的质量q1b0.10.00481103/(102)3 0.48kg/mFcqv20.48152108N第18页/共59页 （4）所需的预拉力 F0（F1F2）/2 带的离心力使带与带轮间的压力减小、传动性能降低，为了补偿这种影响，所需预拉力应为（5）作用在轴上的压力 F0（F1
15、F2）/2 Fc （1694694）/2108 1300N第19页/共59页 9-3 9-3 普通普通普通普通V V带传动的计算带传动的计算带传动的计算带传动的计算 V带有普通V带、窄V带、宽V带、大锲角V带、齿形V带等多种类型，其中普通V带应用最为广泛。一、一、V带的规带的规格格 V带的截面结构如带的截面结构如图所示。由图所示。由强力层强力层、填填充物充物、和、和外包层外包层组成。组成。强力层（抗拉体）是承受负载拉力的主体，其上下的橡胶填充物分别承受弯曲时的拉伸和压缩，外壳用橡胶帆布包围成型。强力层由帘布或线绳组成，其材料可用化学纤维或棉织物。通常通常V带制成无接头的环形，在弯曲时带中长度和
16、宽度均不带制成无接头的环形，在弯曲时带中长度和宽度均不变的中性层称为变的中性层称为节面节面，带的节面宽度称为，带的节面宽度称为节宽节宽bd。第20页/共59页 锲角锲角为为40、相对高度、相对高度h/bd约为约为0.7的的V带称为带称为普通普通V带带。普。普通通V带已标准化，按截面尺寸的不同，分为七种型号，见表带已标准化，按截面尺寸的不同，分为七种型号，见表91。在在V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V带的节面宽度带的节面宽度bd相对应的带轮直径称相对应的带轮直径称为为基准直径基准直径d，其标准系列值见表，其标准系列值见表92。V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称带在规定的张紧
17、力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为为基准长度基准长度Ld，其标准系列值见表，其标准系列值见表93。相对高度相对高度h/bd约为约为0.9的的V带称为带称为窄窄V带带。窄。窄V带是用合成纤维带是用合成纤维绳作强力层的新型绳作强力层的新型V带，其结构及截面尺寸见表。带，其结构及截面尺寸见表。型号 宽度b（mm）高度h（mm）可代替的普通V带 3V 9.5 8 A、B型 5V 16.0 13.5 B、C、D型 8V 25.4 23 D、E、F型 与普通V带相比，当高度相同时，窄V带的宽度约缩小1/3，而承载能力可提高到1.52.5倍，适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。这种胶带在国外已得
18、到迅速发展。第21页/共59页二、单根普通二、单根普通V带的许用功率带的许用功率带传动的主要失效形式为带传动的主要失效形式为带在带轮上打滑带在带轮上打滑和和疲劳破坏疲劳破坏。带传动的设计准则是：带传动的设计准则是：在保证带不打滑的条件下，具有一定的疲劳寿命。在保证带不打滑的条件下，具有一定的疲劳寿命。为保证带传动不出现打滑，以f代替f 得单根普通V带能传递的功率为使带具有一定的疲劳寿命，应使max1cb1故得带传动在既不打滑又有一定寿命时单根普通V带能传递的功率 在载荷平稳，包角1 （即i1）、带长Ld为特定长度、强力层为化学纤维线绳结构的条件下，由此式求得单根普通V带所能传递的功率P0，见表
19、94。1 b1 c第22页/共59页 实际工作条件与上述特定条件不同时，应对实际工作条件与上述特定条件不同时，应对P0 值加以修正。值加以修正。修正后即得实际工作条件下，单根普通修正后即得实际工作条件下，单根普通V带所能传递的的功率带所能传递的的功率许用功率许用功率P0，故，故式中式中P0功率增量，考虑传动比功率增量，考虑传动比i1时，带在大轮上的弯曲应力时，带在大轮上的弯曲应力 较小，故在寿命相同条件下，可增大传递的功率。较小，故在寿命相同条件下，可增大传递的功率。Kq带的材质系数，对于化学纤维线绳结构强力层取带的材质系数，对于化学纤维线绳结构强力层取Kq 1，对于其他材质和结构的强力层取对
20、于其他材质和结构的强力层取Kq0.75；K包角系数，考虑包角系数，考虑 1 1180时对传动性能的影响，见表时对传动性能的影响，见表 97；KL长度系数，考虑带长不为特定长度时对传动性能的影长度系数，考虑带长不为特定长度时对传动性能的影 响，见表响，见表 93。P0（P0 P0）Kq K KL第23页/共59页 三、单根普通三、单根普通V带型号和根数的确定带型号和根数的确定 设设P为传动的额定功率，为传动的额定功率，kW；KA为工作情况系数，见表为工作情况系数，见表95，则计算功率为则计算功率为 根据计算功率根据计算功率Pc和小轮转速和小轮转速n1，按图，按图97选择普通选择普通V带的型号。带
21、的型号。V带根数计算如下：带根数计算如下：带的根数应圆整为整数，为使各带受力比较均匀，带的根数不带的根数应圆整为整数，为使各带受力比较均匀，带的根数不宜太多，通常宜太多，通常z10。否则应改选。否则应改选V带型号，重新设计。带型号，重新设计。PcKAP 第24页/共59页 四、主要参数的选四、主要参数的选择择1、带轮直径和带速、带轮直径和带速 小轮直径d1表92所示的最小直径dmin。若d1过小，则带的弯曲应力将过大而导致带的寿命降低；反之，则传动的外廓尺寸增大。根据传动比算出大轮 直径 对V带轮，d1、d2为带轮基准直径，应符合带轮直径尺寸系列，见表92。带速 一般应使v在525m/s的范围
22、内，v过小则传递的功率小，过大则离心力大。第25页/共59页2、中心距、带长和包角、中心距、带长和包角初步确定中心距a0 初定V带基准长度 根据初定的L0，由表93选取相近的基准长度Ld，再按下式近似计算所需的中心距考虑到安装、调整和张紧的需要，中心距的变动范围为：（a0.015）Ld（a0.03）Ld小轮包角计算公式一般应使一般应使1 120，否则可加大中心距或增设张紧轮。，否则可加大中心距或增设张紧轮。0.7（d1 d2）a0 2（d1 d2）第26页/共59页 3、预拉力、预拉力 保持适当的预拉力是带传动正常工作的首要条件。预拉力不足，会出现打滑；预拉力过大，将增加轴和轴承上的压力，并降
23、低寿命。单根普通V带合宜的预拉力可按下式计算4、作用在带轮轴上的力、作用在带轮轴上的力设计支承带轮的轴和轴承时，需直到FQ。第27页/共59页 五、设计步骤五、设计步骤已知：P，n1，n2或 传动比 i，传动位置要求、工作条件。设计内容：带的类型，根数，长度，传动中心距，带轮基准直径 及结构尺寸等。1、计算功率、计算功率Pc PcKAP 2、选取、选取V带型号带型号 根据根据Pc、n1 3、小轮基准直径d1及大轮基准直径d24、验算带速v5、确定中心距a和带的基准长度Ld6、验算小轮包角，、验算小轮包角，一般应使一般应使1 1207、确定带的根数z，通常z108、确定初拉力F0和作用在轴上的压
24、力FQ第28页/共59页 例92 设计某液体搅拌机的V带传动。选用异步电动机，其额定功 率P2.2kW，转速n11430r/min，从动轴转速n2340r/min，三班制工作。解：解：（1）计算功率计算功率Pc，由表，由表95查得查得KA1.2（2）根据Pc2.64kW、n11430r/min，选取A型（3）小轮基准直径d1及大轮基准直径d2（4）验算带速vd2n1d1（1 ）/n2 1430100（10.02）/340 412mm由表92，取d1100mm由表92，取d2400mm在525m/s范围内，带速合适PcKAP 1.22.22.64kW第29页/共59页（5）确定中心距a和带的基准
25、长度Ld初步选取中心距a0450mm，符合0.7（d1 d2）a0 2（d1 d2）初定V带长度由表93选用基准长度Ld 1833mm，再计算实际中心距（6）小带轮包角）小带轮包角1=1735mm499mm=146120第30页/共59页（7）V带根数zP0 1.28kW，P0 0.18kW，采用棉帘布强力层取采用棉帘布强力层取Kq0.75，K0.90，KL 1.01 取z3根（8）作用在轴上的压力由表91查得 q0.10kg/m，2.66110N=630N第31页/共59页9-4 V带轮结构设计带轮结构设计 一、设计要求一、设计要求 质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀，高
26、速时要经动平衡，轮槽表面要经过精细加工（表面粗糙度一般为3.2），以减小带的磨损。各轮槽尺寸与角度要有一定的精度，以使载荷分布较均匀。铸铁、铸钢和钢板冲压件 小功率用铸铝或塑料 二、带轮材料二、带轮材料 第32页/共59页三三、结结构构尺尺寸寸1）实心式 dd2.5d d为轴的直径2）腹板式 dd350mm3）孔板式）孔板式 d1100 dd350mm4）轮辐式）轮辐式 dd350mm第33页/共59页9-5 带的张紧与维护带的张紧与维护一、带的张紧方法一、带的张紧方法1.定期张紧法 2.加张紧轮法张紧轮位置：松边常用内侧靠小轮 二、带的维二、带的维护护 安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）
27、带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒不能新旧带混用，以免载荷分布不均匀防护罩定期张紧安装时两轮槽应对准，处于同一平面第34页/共59页9-6 同步带传动简介同步带传动简介同步带同步带是以钢丝为强力层，是以钢丝为强力层，外面包覆聚氨酯或橡胶组成。外面包覆聚氨酯或橡胶组成。它是横截面为矩形、带面具它是横截面为矩形、带面具有等距横向齿的环形传动带。带有等距横向齿的环形传动带。带轮轮面也制成相应的齿形，工作轮轮面也制成相应的齿形，工作时靠带齿与轮齿啮合传动。由于时靠带齿与轮齿啮合传动。由于带与带轮无相对滑动，能保持两带与带轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步。轮的圆周速度同步。优点
28、：1）传动比恒定；2）结构紧凑；3）由于带薄而轻、强力层强度高，故带速可达40m/s，传动比可达10，传的功率可达200kW；4）效率较高，约为0.98。缺点：带及带轮价格较高，制造安装要求高第35页/共59页9-7 链传动的特点和应用链传动的特点和应用 链传动链传动由主动链轮、从动由主动链轮、从动链轮和绕在两链轮上的封闭链链轮和绕在两链轮上的封闭链条组成。靠链节和链轮轮齿之条组成。靠链节和链轮轮齿之间的啮合来传递运动和力。间的啮合来传递运动和力。优点优点：1）没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2）需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减少轴 承的摩擦损失；3）能在较高温度、有油污
29、等恶劣环境条件下工作；4）制造和安装精度较低；5）中心距较大时其传动结构简单。缺点缺点：瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。目前，链传动广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。第36页/共59页9-8 链条和链轮链条和链轮一、链条一、链条传递动力用的链条，按结构的不同主要有传递动力用的链条，按结构的不同主要有滚子链滚子链和和齿形链齿形链。滚子链由滚子链由内链板内链板、外链板外链板、轴销轴销、套筒套筒、滚子滚子所组成。所组成。内链板与套筒为过盈配合、外链板与轴销铆接；滚子与套筒、套筒与轴销均为间隙配合。当链条啮入和啮出时，内外链节作相对转动
30、；同时，滚子沿链轮轮齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均制成8字形，以减轻重量并保持链板各横截面的强度大致相等。滚子链上相邻两滚子中心的距离滚子链上相邻两滚子中心的距离链的链的节距节距，以，以p表示，它表示，它是链条的主要参数。节距越大，链条各零件的尺寸也大，所能传是链条的主要参数。节距越大，链条各零件的尺寸也大，所能传递的功率也越大。递的功率也越大。第37页/共59页 滚子链可做成滚子链可做成单排链单排链和和多排链多排链，如双排链或三排链。如双排链或三排链。滚子链已标准化，分为滚子链已标准化，分为A和和B两两个系列。常用的是个系列。常用的是A系列系列，主要参数，主要参数和规格见表和规格
31、见表99。链条长度以链节数来表示。链节数最好为偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用开口销或弹簧锁紧。若链节数为奇数，则需采用过渡链节。过渡链节在链条受拉时，还要承受附加的弯曲载荷，通常避免采用。第38页/共59页O60 齿形链齿形链由许多齿形链板用铰链连接而成由许多齿形链板用铰链连接而成优点优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷：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。的能力高。缺点缺点：结构复杂、价格较贵、较重。：结构复杂、价格较贵、较重。应用场合：多应用于高速（链速可达40 m/s）或运动精度要求较高的场合。齿形链板的两侧是直边
32、，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。第39页/共59页二、链轮二、链轮 国家标准仅规定了链轮齿槽的齿面圆弧半径国家标准仅规定了链轮齿槽的齿面圆弧半径re、齿沟圆弧半径、齿沟圆弧半径ri和齿沟角和齿沟角 的最大和最小值。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和的最大和最小值。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。图b所示的端面齿形由三段圆弧（aa、ab、cd）和一段直线（bc）组成。这种“三圆弧一直线”齿形基本上符合上述齿槽形状范围，具有较好的啮合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aad
33、180 z z 第40页/共59页bg(h)r5gr4bB2B3ptptr5 链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便链节进入和退出啮合。在链轮工作图上不必绘制端面齿形，但需画出其轴面齿形，以便车削链轮毛坯 链轮上被链条节距p等分的圆称为分度圆，其直径用d表示。对于三圆弧一直线齿形，若已知节距p和齿数z时，链轮主要尺寸计算式为第41页/共59页 链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢（Q235，Q275，20，35，45）、铸铁（HT200）、铸钢（ZG310570）。重要的链轮可采用合金钢。链轮的
34、结构链轮的结构实心式孔板式组合式第42页/共59页9-9 链传动的运动特性和受力分析链传动的运动特性和受力分析一、链传动的运动特一、链传动的运动特性性 链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。设z1、z2为两链轮的齿数；p为节距（mm）；n1、n2为两个链轮的转速（r/min），则链条线速度（简称链速）为故传动比 以上两式求得的链速和传动比都是平均值。实际上，由于多边形效应，瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。第43页/共59页 当主动轮以角速度当主动轮以角速度1回转时，链回转时，链轮分度圆的圆周速度为轮分度圆的圆周速度为d1 1/2，则位于，则位于分度圆上的链条铰链的速度
35、也是分度圆上的链条铰链的速度也是d1 1/2。它在沿链节中心线方向的分速度，。它在沿链节中心线方向的分速度，即链条线速度即链条线速度 式中为啮入过程中链节铰链在主动轮上的相位角，角的变化范围为当当 0时，链速最大时，链速最大vmax d1 1/2 即链轮每转过一齿，链速就时快时慢地变化一次。即使即链轮每转过一齿，链速就时快时慢地变化一次。即使1 为常数，瞬时链速和瞬时传动比都作周期性变化。为常数，瞬时链速和瞬时传动比都作周期性变化。同理，链条在垂直方向的分速度也作周期性变化，从而使同理，链条在垂直方向的分速度也作周期性变化，从而使链条上下抖动，产生振动和动载荷。链条上下抖动，产生振动和动载荷。
36、第44页/共59页第45页/共59页二、链传动的受力分二、链传动的受力分析析 安装链传动时，只需不大的张紧力，主要是使链的松边垂安装链传动时，只需不大的张紧力，主要是使链的松边垂度不致过大，否则会产生振动、跳齿和脱链。若不考虑传动中度不致过大，否则会产生振动、跳齿和脱链。若不考虑传动中的动载荷，作用在链上的力有：的动载荷，作用在链上的力有：圆周力圆周力（即有效拉力）（即有效拉力）F，离心离心拉力拉力Fc和和悬垂拉力悬垂拉力Fy。围绕在链轮上的链节在运动中产生的离心拉力Fc qv2式中，q链的每米长质量，kg/m，见表99；v链速，m/s 悬垂拉力可用求悬索拉力的方法近似求得 Fy Kyqga式
37、中，g重力加速度，g9.8m/s2；a链传动中心距，m；Ky垂度系数，水平布置，Ky6，垂直布置，Ky=1，倾斜布置时，倾斜角小于40，Ky4，倾斜角大于40，Ky2链的紧边拉力 F1 F Fc Fy 松边拉力 F2FcFy作用在轴上的压力 FQ（1.21.3）F第46页/共59页9-10 链传动的主要参数及其选择链传动的主要参数及其选择一、链轮齿数一、链轮齿数 为使链传动的运动平稳，小链轮齿数不宜过少。对滚子链，可按链速由表910选取z1，然后按传动比确定大链轮齿数 z2 i z1。为避免跳齿和脱链现象的发生，大链轮齿数不宜过大，一般应使 z2 120。一般链条节数为偶数，而链轮齿最好选奇数
38、，这样可使磨损较均匀。二、链的节距二、链的节距 节距越大，承载能力越强，但传动平稳性降低，引起的动载荷也越大，因此，设计时应尽可能选用小节距的单排链，高速重载时可选用小节距多排链。第47页/共59页三、中心距和链的节数三、中心距和链的节数 若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则链条抖动。一般可取中心距a（3050）p，最大中心距amax80p。链条长度用链的节数Lp表示。按带传动求带长的公式可导出。由此算出链的节数，需圆整为整数，最好取为偶数。运用上式可解得由节数Lp求中心距a的公式 为了便于链条的安装和调整，中心距一般设计成可调的。若中心距为固定
39、的，则实际中心距应比计算中心距小25mm，以便链条的安装和保证合理下垂量。第48页/共59页9-11 滚子链传动的计算滚子链传动的计算一、失效形式一、失效形式1、链板疲劳破坏链板疲劳破坏：链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经：链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。2、滚子套筒的冲击疲劳破坏滚子套筒的冲击疲劳破坏：链传动的啮入冲击首先由滚子和：链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定
40、的循环次数，滚子、套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定的循环次数，滚子、套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。式链传动中。3、销轴和套筒的胶合销轴和套筒的胶合：润滑不动或速度过高时发生，销轴和套：润滑不动或速度过高时发生，销轴和套筒的工作表面发生胶合。筒的工作表面发生胶合。4、链条铰链磨损链条铰链磨损：铰链磨损会使节距增大而产生跳齿或脱链，：铰链磨损会使节距增大而产生跳齿或脱链，开式传动或润滑不良时极易发生。开式传动或润滑不良时极易发生。5、过载拉断过载拉断：发生在低速重载或严重过载时的传动中。：发生在低速重载
41、或严重过载时的传动中。第49页/共59页二、功率曲线图二、功率曲线图 链传动由多种失效形式。在一定的使用寿命下，从一种失效形式出发，可得出一个极限功率表达式。为了清楚，常用线图来表示。如图所示的极限功率曲线中：1在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率；2链板疲劳强度限定的极限功率；3套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率；4铰链胶合限定的极限功率；图中阴影部分为实际使用的区域。若润滑密封不良及工作情况恶劣时，磨损很严重，极限功率大幅度下降，如图中虚线所示。第50页/共59页 如图所示为如图所示为A系列滚子链在系列滚子链在特定条件下制定的特定条件下制定的功率曲线图功率曲线图。特定条件：1）两轮共
42、面；2）小轮齿数z119；3）链长Lp100节；4）载荷平稳；5）按推荐的方式润滑；6）工作寿命为15000小时；7）链条因磨损而引起的相 对伸长量不超过3；8）单排链。若润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将图中P0值降低：当链速v1.5m/s时，将降低到50；当1.5m/s7m/s而又不润滑时，传动不可靠。第51页/共59页三、链传动的计算三、链传动的计算 实际工作条件与上述特定条件不同时，应对P0加以修正。故实际工作条件下链条所能传递的功率，即许用功率P0可表示为P0 P0 Kz KLKp式中Kz小链轮齿数z119时的修正系数，见表912；KL链长Lp100时的修正系数，见表912；K
43、p多排链系数。设计链传动时应使Pc P0 P0 Kz KLKp式中计算功率Pc KA P，KA工作情况系数，见表911；P为名义功率。根据以上公式算出实际功率P0，再根据 小轮转速n1 由图918选出链号。第52页/共59页例93 用P5.5kW，n11450r/min的电动机，通过一级链传动驱 动一液体搅拌机，载荷平稳，传动比为i3.2，试设计此 链传动。解解：（1）假定v38m/s，由表910，选z121，大链轮齿数z2i z1 3.22167.2，取z267。实际传动比i67/213.19，误差远小于5，故允许。（2）链条节数，初定中心距a040p。选取Lp126。（3）计算功率由表91
44、1查得KA1.0，故 Pc KA P 1.05.55.5kW第53页/共59页 （4）链条节距 估计此链传动工作位于图918所示曲线的左侧 （即可能出现链板疲劳破坏）。由表912得采用单排链，Kp1.0由图918查得当，n11450r/min时，08A链条能传递的功率为6.8kW（4.67kW），故采用08A链条，节距p12.7mm。第54页/共59页 （5）实际中心距 将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距。可取aa040p4012.7508mm（6）验算链速符合原来假定（7）选择润滑方式 按p12.7mm，v6.45m/s，由图919查得应采用油浴或飞溅润滑。（8）作用在轴上的压力第55页/共59页9-12 链传动的润滑和布置链传动的润滑和布置一、链传动的润滑一、链传动的润滑 合宜的润滑能显著降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。链传动的润滑有：1）人工定期用油壶或油刷给油；2）用油杯通过油管向松边内外链板间隙处滴油 3）油浴润滑或飞溅润滑 4）用油泵经油管向链条连续供油第56页/共59页二、链传动的布置二、链传动的布置 链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内；一般采用水平或接进水平的布置，并使松边在下边。第57页/共59页弹簧自动张紧 重力自动张紧托架张紧张紧轮定期张紧第58页/共59页