机械设计链传动
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机械设计链传动1. 简介链传动是一种常见的机械传动方式,通过链条将动力传递给另一个旋转的部件。
它具有承载能力强、传动效率高等优点,在各种机械装置中广泛应用。
本文将介绍链传动的原理、应用、设计要点以及注意事项。
2. 链传动的原理链传动的基本原理是通过链条将动力从驱动轮传递到从动轮。
链条由一系列相互连接的链接构成,链接之间可以通过铰链或滚动接触来实现。
驱动轮通过牙齿或凸缘将链条拉动,从而使链条转动并传递动力到从动轮。
链传动的主要工作原理是链条的曲线作用,使驱动轮和从动轮之间的线速度比保持恒定。
链条的曲率半径和链条张力是实现这一目标的关键因素。
3. 链传动的应用链传动在各种机械装置中都有广泛应用。
常见的应用包括:•自行车:自行车的齿轮传动就是通过链条实现的,链条将骑手的踩踏力量传递到后轮上。
•汽车发动机:汽车发动机常采用链条传动来驱动凸轮轴,实现气门的开闭。
•工业机械:在一些重型或高扭矩的机械设备中,链传动常被用于传递动力。
4. 链传动的设计要点在设计链传动时,需要考虑以下几个要点:4.1 链条选型选择适合应用的链条是设计链传动的第一步。
链条的选型应根据传动功率、工作速度和工作环境等因素进行综合考虑。
常见的链条类型有滚子链、螺旋伞齿链、平行销链等。
4.2 驱动轮和从动轮的设计驱动轮和从动轮的设计应根据链条的特点和工作条件进行合理选择。
轮齿的几何参数、材料和热处理方法都会影响链传动的性能。
4.3 张紧机构设计链条在工作中会有一定的松弛,因此需要设计合适的张紧机构来保持链条的张紧度。
常见的张紧机构包括张紧轮和张紧器。
4.4 寿命和维护性考虑在设计链传动时,需要考虑链条的寿命和维护性。
合理的设计可以延长链条的使用寿命,并减少维护工作的频率和难度。
5. 注意事项在使用链传动时,需要注意以下几个方面:•定期检查链条的张紧度,及时进行调整和维护。
•避免链条过紧或过松,过紧会增加链条和轮齿的磨损,过松会导致传动精度降低。
机械设计基础中的链传动设计链传动是机械设计中常见的一种传动方式,它通过链条的运动来传递动力和运动,广泛应用于各种机械设备中。
本文将从链条的结构和工作原理、链传动的分类、链传动设计的基本步骤以及链传动的应用等方面进行讨论。
一、链条的结构和工作原理链条是由若干个链接件组成的,每个链接件上都有一个或多个齿形部件,称为齿,链环的链接是通过链销连接的。
链条的主要组成部分有外链板、内链板、链销、链轴套等。
链条的工作原理是通过链轮的转动来带动链条的运动,从而实现动力和运动的传递。
二、链传动的分类根据链条的结构和用途不同,链传动可以分为滚动链传动和摩擦链传动两种类型。
1. 滚动链传动:滚动链传动是利用链轮上的齿与链条的齿咬合,通过滚动来传递动力。
滚动链传动具有传动效率高、承载能力大、寿命长等优点,广泛应用于工程机械、冶金机械等重载设备中。
2. 摩擦链传动:摩擦链传动是通过链条与链轮之间的摩擦力来传递动力。
摩擦链传动适用于转速较高、负载较小的场合,它具有结构简单、传动平稳等优点,在轻载设备和精密仪器中得到广泛应用。
三、链传动设计的基本步骤链传动的设计需要遵循一定的步骤,以下是链传动设计的基本步骤:1. 确定传动比和传动方式:根据机械设备的工作要求,确定所需的传动比和传动方式,即输入轴和输出轴的转速比。
2. 选择链条类型和规格:根据传动比和传动方式,选择适合的链条类型和规格,包括链条的强度、寿命、长度等参数。
3. 计算链轮参数:根据链条的规格和传动比,计算链轮的齿数和模数等参数,确保链轮与链条的匹配性。
4. 确定链条张紧方式:根据机械设备的特点和工作条件,选择适合的链条张紧方式,保证链条的工作稳定性。
5. 进行链条安装和调试:按照设计要求安装链条,进行链条的初始张紧和调试工作,确保链传动系统正常工作。
四、链传动的应用链传动广泛应用于各个行业的机械设备中,以下是链传动的一些常见应用:1. 工程机械:链传动被广泛应用于挖掘机、铲车、推土机等工程机械中,用于实现各种工作装置的动力传递。
机械设计中的链传动设计链传动是一种常见的机械传动方式,广泛应用于各种机械设备中。
它通过链条和齿轮的配合传递动力和扭矩。
在机械设计中,链传动设计的合理性对于机械设备的性能和寿命起着重要作用。
本文将从链传动的基本原理、链条选型、齿轮设计、链条的安装与维护等方面进行详细的论述。
一、链传动的基本原理链传动是通过链条将动力传递给齿轮,再由齿轮将动力传递给机械设备。
链传动的基本原理可概括为链条通过齿轮的齿槽来传递动力,并保持传动轴的同步运动。
链传动具有以下特点:1. 高传动效率:链条与齿轮之间使用齿槽咬合,可以减小传动中的滑动损失,提高传动效率。
2. 可靠性高:链条经过热处理和表面处理,具有较高的抗疲劳和抗磨损性能,能够在恶劣工况下长时间可靠地工作。
3. 转矩传递能力强:链条由多个螺旋连接件组成,能够承受较大的拉力和扭矩,适用于大功率传动。
二、链条选型链条的选型对于链传动设计至关重要。
根据不同的应用场景和工作条件,需要选择适合的链条类型及规格。
1. 常用链条类型常见的链条类型包括滚子链、齿形链和平板链。
滚子链适用于高速和重载的传动,齿形链适用于中等速度和负载的传动,平板链适用于低速和轻载的传动。
2. 链条规格选择链条规格的选择需要考虑传动功率、转速、工作环境等因素。
一般情况下,传动功率越大,链条的齿数和链节数越多,链条的厚度和宽度也越大。
在选型过程中,还需要注意链条的合理张紧,以保证传动的稳定性和寿命。
三、齿轮设计齿轮作为链传动的核心部件之一,其设计也是机械设备中的关键环节。
齿轮设计需要考虑传动比、齿轮模数、齿数等因素。
1. 传动比的确定传动比由齿轮的齿数确定,可以通过传动比公式计算得出。
传动比越大,输出转速越低,输出扭矩越大。
2. 齿轮模数的选择齿轮的模数是齿轮设计中的重要参数,它决定了齿轮的大小和齿数。
齿轮模数的选择需要满足传动比和齿轮的结构强度要求。
3. 齿数的确定齿数的确定需要考虑传动比、齿轮的直径和齿轮的结构强度。
第四章 链传动
4-1 链传动的特点、类型及应用 一、组成:主动轮、从动轮、链条
特点:兼有挠性传动的啮合传动的特点。
与带传动及齿轮传动相比较,其特点有
1)平均传动比准确,工作可靠(由于是啮合传动,没有打滑、弹性滑动现象)。
2)传动效率高,闭式0.95
0.98η=。
3)压轴力较小。
4)能在温度较高,多灰尘、湿度较大及有腐蚀等恶劣条件下工作。
5)中心距适用范围较大。
6)工况相同时,比带传动结构紧凑。
缺点:1)瞬时传动比不恒定,传动不平稳。
2)工作时有噪声。
3)不宜在载荷变化很大和急速反方向的传动中工作。
4)只限于平行轴传动。
5)成本高(与带传动比)。
二、类型
按齿形结构分:滚子链
齿形链:040/0.980.990.950.98m s
η≤=一般取。
按用途分:传动链,1220/v m s ≤ 起重链,0.25/v m s ≤
牵引链,驱动输送带的运输机械24/v m s ≤ 三、滚子链 传动的结构,主要参数,几何尺寸 1、结构 2、参数:
1)链条节距p :滚子链上相临两销轴中心的距离称为节距。
2)齿数:小链轮齿数min 2
17120Z Z ≥
3)链排数: 123
,p Z Z Z ≤确定后,P ↑,承载力↑,但链轮直径↑,为此,可
用多排小节距来减小链轮直径。
4)包角12,αα
5)链长L ,链条节数p L ,p L 易取偶数。
p L L P =⋅。
6)传动比12
1221
,
n Z i i n Z =
= 7)链速:低速0.6/v m s ,中速0.68/v m s =,高速8/v m s 。
8)滚子链链轮
11-7 链传动的失效形式与设计准则 1、受力分析
(1)静载荷 1)工作拉力w F
紧边受有工作拉力,1000w P F N v
=
2)离心拉力,
7/c F v m s ,不可忽视。
该拉力作用在链条全长上,
2
c F qv N =
3)垂直拉力y F
水平传动时,链条本身的重量产生垂直拉力y F ,数值较小,
()0.1
0.15y w F F N ≈
4)压轴力0Q
紧边总拉力 w y c F F F F =++ 松边总拉力 y c F F F =+
由于离心拉力不作用在链轮轴上,故链传动作用于轴上的压力: ()
010002 1.2 1.3w y P
Q F F N v
=+≈
(2)动载荷
当0β=时,链速1v 最大,1max 11v R ω= 当1
Z π
β=
时,链速1v 最小,1min 111
cos
v R Z π
ω=
1Z 越小,1v 波动越大,动载荷越大。
2、失效形式
(1)疲劳破坏:正常润滑,铰链元件受到变应力的反复作用,因疲劳强度不足而破坏。
链板:疲劳断裂。
滚子套筒:冲击疲劳断裂(在啮合瞬间) 销轴表面接触疲劳破坏(在啮合过程中)
(2)磨损:链条与轮齿的接触表面,发生磨损,结果导致→链节距过度伸长,发生脱
链现象。
(3)胶合:高速、重载,致使润滑不良,铰链的接触表面严重发热,在一定压力下使
金属表面发生粘着,随着链条的运动使金属从表面上撕落的现象。
(4)破断:低速重载,经常起动、制动、反转,由于过载,冲击可能在发生疲劳失效
之前产生破断失效。
3、设计准则:在一定的使用寿命、润滑良好的条件下,避免上述各种失效。
(1)许用功率曲线:在特定条件下,119,100p Z L ==,单列、水平、平稳、润滑正常,
测得的许用功率0P ,寿命约15000h
①遇到下列情况时,0P 应降低
a. 1.5/v m s ≤,润滑不良,降至()00.3
0.6P
1.5/v m s ≤,无润滑不良,降至()00.15
0.3,15000P h 且寿命
b. 1.5/7/m s v m s ≤≤,润滑不良,降至 ()00.15
0.3P
c. 7/v m s ≥,必有充分良好的润滑,否则不用。
②当要求工作寿命低于15000h 时,0P 可高些。
(2)计算功率c P
实际使用中,当与特定实验条件下不同时, 0c A Z L P P K P P K K K =≤ A K -工作情况系数,表11-10 z K -小链轮齿数系数,表11-11 L K -链长系数,图11-14 P K -多排链系数,表11-12
(3)静强度校核
当0.6/v m s ,链传动的主要失效形式是过载破断,由式11-26。
求得紧边的最大总
拉力。
静强度安全系数 max
7p A Z Q S K F =
≥
p Z -链排数
Q -单排链的极限拉伸载荷,表5-5 max F -链的紧边总拉力 链传动的设计计算 1、参数选择 1)1,v n
为控制振动,噪声11
68/601000
Z Pn v m s =≤⨯,
(极限值12~15/m s ) max v
v 时,应减小P ,即改用小节距,多排链
0.6/v m s ,校核静强度 2)传动比i
一般17i =,推荐2 3.5i =
i 过大,1α过小。
同时啮合的齿数少,(每个齿承载力大)磨损严重,链条寿命缩小。
3)齿数12,Z Z
1Z 多,可减少传动比不均匀性及动载荷,减小冲击和磨损,提高寿命。
12,Z Z 最好互为质数,或是不能整除链条节数的数。
4)节距P ,链排数p Z
P ↑,抗拉强度↑,啮合冲击↑
尽量选取小节距单排链
高速重载选取小节距多排链
载荷大,a 小,i 大,取小P ,多p Z 5)链条节数,p L a
p L 易取偶数 a ,p L ↓↓,磨损↑
a ↑,抗振能力↑,寿命↑,太大,颤动,不平稳。
()2080a P =
最适宜()30
50a P =
计算值2
'
012210222p a Z Z Z Z P L P a π+-⎛⎫=++ ⎪⎝⎭
0a -初定中心距
计算出'
p L ,圆整为相近的偶数p L ,将p L 代回上式,实际中心距为:
1242p Z Z P a L +⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦设计内容:型号即节距P ,节数p L ,排数p Z ,a ,12,Z Z ,轮材料,结构、尺寸。
例11-2
解:1、选12,Z Z
表11-13 设3
8/v m s =,取121Z =,21 3.32169.3Z iZ ==⨯=,取奇数
269Z =。
2、确定链节数p L
初定中心距040a P =,
2
'
0122102
022240216969212
126.462402p a Z Z Z Z P L P a a P P P ππ+-⎛⎫
=++ ⎪
⎝⎭
+-⎛⎫
=++= ⎪⎝⎭
取126p L = 3、计算功率c P
c 1.31114.3A P K P KW =⋅=⨯=,表11-10
4、计算许用功率0P c 0z P 14.3
11.93
1.11 1.081
L P P KW K K K =
==⨯⨯
表11-11,z 1.11K =,初级形数 图11-14, 1.08L K =,链长 表11-12,
11
P P K Z ==,多排链
5、选取P ,链号
据10730/min,11.93n r P KW ==,由图11-13查得19.05P mm =, 链号121126,
1243.183A GB -⨯-,油浴润滑
6、验算v 112119.05730
4.87/601000601000
Z Pn v m s ⨯⨯=
==⨯⨯
7、实际链长,L a
12619.05
2.41000
1000
p L P L m ⋅⨯=
=
=
124219.05216912642757.5p Z Z P a L mm
+⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦+⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦= 8、计算压轴力0Q
()
()010001.2 1.3100011
1.2 1.3 4.87
27102936P Q v
N
≈⨯=⨯
= 链传动的布置和张紧 1、布置
1)两轴应平行,两轮应位于同一平面 2)两轴心连线水平或
45
3)紧边在上边,避免链节垂落到链轮上影响脱链(即咬链),或紧边与松边相碰。
①30,2a P i ≤≥,水平传动 ②倾角大的传动
③60, 1.5a P i ≥≤和125Z ≤的水平传动 尽量避免垂直布置。