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1、第八章 鏈傳動
鏈傳動都是撓性傳動。鏈傳動通過環(huán)形撓性元件，在兩個或多個傳動論之間傳動運(yùn)動和動力。
鏈傳動由兩軸平行的大、小鏈輪和鏈條組成。鏈傳動與帶傳動有相似之處：鏈輪與鏈條嚙合，其中鏈條相當(dāng)于帶傳動中的撓性帶，但又不是靠摩擦力傳動，而是靠鏈輪齒和鏈條之間的嚙合來傳動。鏈傳動又是的嚙合傳動。
本章主要介紹:
（2）鏈傳動的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用；介紹套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和選用設(shè)計(jì)方法；介紹鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有關(guān)鏈傳動安裝、張緊和維護(hù)等方面的知識；簡要分析了鏈傳動的運(yùn)動特性。
§8-1 鏈傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用
一、鏈傳動結(jié)構(gòu)和類型
鏈傳動由兩軸平行的大、小鏈輪和鏈條組成。鏈傳動與帶傳
2、動有相似之處：鏈輪齒與鏈條的鏈節(jié)嚙合，其中鏈條相當(dāng)于帶傳動中的撓性帶，但又不是靠摩擦力傳動，而是靠鏈輪齒和鏈條之間的嚙合來傳動。因此，鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動。
鏈的種類繁多，按用途不同，鏈可分為：傳動鏈、起重鏈和輸送鏈三類。
在一般機(jī)械傳動裝置中，常用鏈傳動，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，傳動鏈又可分為：套筒鏈、滾子鏈、彎板鏈和齒形鏈等等。在鏈條的生產(chǎn)和應(yīng)用中傳動用短節(jié)距精密滾子鏈占有支配地位 。
二、鏈傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用
主要優(yōu)點(diǎn)：與摩擦型帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的傳動比（平均傳動比），傳動效率較高（潤滑良好的鏈傳動的效率約為9798%）；又因鏈條不需要象
3、帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的壓軸力較??；在同樣條件下，鏈傳動的結(jié)構(gòu)較緊湊；同時鏈傳動能在溫度較高、有水或油等惡劣環(huán)境下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動易于安裝，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動時，結(jié)構(gòu)更顯輕便。
主要缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定傳動比，傳動的平穩(wěn)性差；工作時沖擊和噪音較大；磨損后易發(fā)生跳齒；只能用于平行軸間的傳動。
鏈傳動主要用在要求工作可靠,且兩軸相距較遠(yuǎn),以及其他不宜采用齒輪傳動的場合，且工作條件惡劣等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、采礦、起重、金屬切削機(jī)床、摩托車、自行車等。中低速傳動：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤12-15m/s，無聲鏈Vmax=40m/s。（不適
4、于在沖擊與急促反向等情況下采用）
§8-2 滾子鏈和鏈輪
一、滾子鏈
套筒滾子鏈 相當(dāng)于活動鉸鏈，由滾子；套筒；銷軸；外鏈板；內(nèi)鏈板組成。
當(dāng)鏈節(jié)進(jìn)入、退出嚙合時，滾子沿齒滾動，實(shí)現(xiàn)滾動摩擦，減小磨損。套筒與內(nèi)鏈板、銷軸與外鏈板分別用過盈配合（壓配）固聯(lián)，使內(nèi)、外鏈板可相對回轉(zhuǎn)。為減輕重量、制成“8”字形，亦有彎板。這樣質(zhì)量小，慣性小，具有等強(qiáng)度。
兩銷軸之間的中心距稱為節(jié)距，用P表示。
鏈條的節(jié)距越大，銷軸的直徑也可以做得越大，鏈條的強(qiáng)度就越大，傳動能力越強(qiáng)。節(jié)距P是鏈傳動的一個重要參數(shù)。內(nèi)外鏈板制成8字形，截面Ⅰ、Ⅱ強(qiáng)度大致相等，符合等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則，并減輕了重量和運(yùn)動慣性。
5、鏈節(jié)數(shù)LP常用偶數(shù)。接頭處用開口銷或彈簧卡固定。一般前者用于大節(jié)距，后者用于小節(jié)距。當(dāng)采用奇數(shù)鏈節(jié)時，需采用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板為了兼作內(nèi)外鏈板，形成彎鏈板，受力時產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，易于變形，導(dǎo)致鏈的承載能力大約降低20%。因此，鏈節(jié)數(shù)應(yīng)盡量為偶數(shù)。滾子鏈的接頭形式見圖5—18。
滾子鏈標(biāo)記：鏈號—排數(shù)×鏈節(jié)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)號
例如：節(jié)距為15.875mm, 單排，86節(jié)A系列滾子鏈其標(biāo)記為：
10A—1×86GB1243.1—83
套筒滾子鏈規(guī)格與主要參數(shù)見表5—11
二、鏈輪
為了保證鏈與鏈齒的良好嚙合并提高傳動的性能和壽命，應(yīng)該合理設(shè)計(jì)鏈輪的齒形和結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)剡x取鏈輪材料。
1
6、、鏈輪的尺寸參數(shù)
若已知節(jié)距P，滾子直徑和鏈輪齒數(shù)Z，鏈輪主要尺寸可接表計(jì)算。
2、鏈輪齒形
為了便于鏈節(jié)平穩(wěn)進(jìn)入和退出嚙合，鏈輪應(yīng)有正確的齒形。滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形的設(shè)計(jì)可以有較大的靈活性。因此GB1244-85中沒有規(guī)定具體的鏈輪齒形。在此推薦使用目前較流行的一種，即三園弧一直線點(diǎn)形，如圖所示。當(dāng)采用這種齒形并用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工時，鏈輪齒形在工作圖上可不畫出，只需在圖上注?quot;齒形按3R，GB1244-85規(guī)定制造"即可。鏈輪軸面齒形尺寸見表，軸面齒形有園弧和直線兩種。園弧形齒廊有利于鏈節(jié)嚙入和嚙出。
3、鏈輪結(jié)構(gòu)
小直徑鏈輪可采用實(shí)心式；中等
7、尺寸鏈輪可制成孔板式；大直徑鏈輪可采用組合式結(jié)構(gòu)，
4、鏈輪材料：一般鏈輪用碳鋼、灰鑄鐵制作，重要的鏈輪用合金鋼制造，齒面要經(jīng)過熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)多于大鏈輪，故小鏈輪的材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。
鏈輪的結(jié)構(gòu)有實(shí)心式、孔板式、組合式、和齒圈和輪心螺栓聯(lián)結(jié)式幾種。
§8-3 鏈傳動的運(yùn)動特性
整根鏈條是可以曲折的撓性體，而每一鏈節(jié)則為剛性體。鏈輪可以看作一正多邊形。因而鏈傳動的運(yùn)動情況和繞在多邊形輪子上的帶傳動很相似，如動畫所示，正多邊形的邊長即為節(jié)距P，邊數(shù)即為鏈輪齒數(shù)Z。鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈條移動距離為ZP。
設(shè)主、從動輪的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2則鏈的平均速度V
鏈傳動平均傳動比為：i
8、=n1/n2=z2/z1=常數(shù)
假設(shè)鏈的緊邊在傳動時始終處于水平位置。若主動鏈輪以等角速度回轉(zhuǎn)時，鏈條鉸鏈銷軸A的軸心作等速圓周運(yùn)動，其圓周速度為V1=ωd1/2。V1可以分解為使鏈條沿水平方向前進(jìn)的分速度Vx1（鏈速）和使鏈上下運(yùn)動的垂直分速度Vy1:
式中，β為嚙合過程中鏈節(jié)鉸鏈中心在主動輪上的相位角，β=-180/z1～＋180/ z1，同樣每一鏈節(jié)在與從動鏈輪輪齒嚙合的過程中，鏈節(jié)鉸鏈中心在從動輪上的相位角γ在±180/ z1范圍內(nèi)不斷變化。緊邊鏈條沿x方向的分速度為VX2=d2ω2/2式中, ω2為從動鏈輪的角速度。不計(jì)鏈條變形,則有vx1=vx2 于是
9、得ω2=ω1d1cosβ/ d2cosγ。瞬時傳動比為: i=ω1/ω2=d2 cosγ/ d1cosβ
通常 β≠γ 。顯然，即使主動鏈輪以等角速度回轉(zhuǎn)，瞬時鏈速、從動鏈輪的角速度和瞬時傳動比等都是隨 β、γ 作周期性變化?？梢姡捎诶@在鏈輪上的鏈條形成正多邊形，造成鏈傳動運(yùn)動的不均勻性。因此，這是鏈傳動的固有特性。
由于鏈速和從動輪角速度作周期性變化，產(chǎn)生加速度a，從而引起動載荷。
鏈條垂直方向的分速度Vy也作周期性變化，使鏈產(chǎn)生橫向振動。這是產(chǎn)生動載荷的重要原因之一。在鏈條鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合的瞬間，由于具有相對速度，造成嚙合沖擊和動載荷。鏈、鏈輪的制造、安裝誤差也會引起動載荷。由于
10、鏈條松馳，在啟動、制動、反轉(zhuǎn)、載荷突變等情況下，產(chǎn)生慣性沖擊，引起較大的動載荷。這些應(yīng)引起注意。
§8-4 滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
一、傳動的主要失效形式
鏈傳動的失效主要表現(xiàn)為鏈條的失效。鏈條的失效形式主要有：
1.鏈條疲勞破壞:
鏈傳動時，由于鏈條在松邊和緊邊所受的拉力不同，故鏈條工作在交變拉應(yīng)力狀態(tài)。經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，鏈條元件由于疲勞強(qiáng)度不足而破壞，鏈板將發(fā)生疲勞斷裂，或套筒、滾子表面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。在潤滑良好的鏈傳動時，疲勞強(qiáng)度決定鏈傳動能力的主要因素。
1、 鏈條沖擊破斷：
對于因張緊不好而有較大松邊垂度的鏈傳動，在反復(fù)起動、制動或反轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的巨大沖擊，將會
11、使銷軸、套筒、滾子等元件不到疲勞時就產(chǎn)生沖擊破斷。
2、 鏈條鉸鏈的魔損:
鏈傳動時，銷軸與套筒的壓力較大，彼此又產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，因而導(dǎo)致鉸鏈摩損，使鏈的實(shí)際節(jié)距變長。鉸鏈磨損后，增加了各鏈節(jié)的實(shí)際節(jié)距的不均勻性，使傳動不平穩(wěn)。鏈的實(shí)際節(jié)距因磨損而伸長到一定程序時，鏈條與輪齒的嚙合情況變壞，從而發(fā)生爬高和跳齒現(xiàn)象，磨損是潤滑不良的開式鏈傳動的主要失效形式。造成鏈傳動壽命大大降低。
４、鏈條鉸鏈的膠合：
在高速重載時，銷軸與套筒接觸表面間難以形成潤滑油膜，金屬直接接觸導(dǎo)致膠合。膠合限制了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。
５、鏈條的過載拉斷：
低速重載的鏈傳動在過載時，因靜強(qiáng)度不足而被拉斷。
二、功
12、率曲線圖
在規(guī)定試驗(yàn)條件下，把標(biāo)準(zhǔn)中不同節(jié)距的鏈條在不同轉(zhuǎn)速時所能傳遞的功率，稱為額定功率P0，滾子鏈額定功率曲線如教材圖5—24所示。
鏈傳動的試驗(yàn)條件：
1)、兩鏈輪安裝在水平軸上并共面；
2)、小鏈輪齒數(shù)Z1=19 鏈長LP=100節(jié)；
3)、單排鏈，載荷平穩(wěn)；
4)、按規(guī)定潤滑方式潤滑；
5)、滿載荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15000h；
6)、鏈條因摩損而引起的相對伸長量不超過3%；
7)、鏈速v>0.6m/s 。
三、鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知：P，載荷性質(zhì)，工作條件，轉(zhuǎn)速n1、n2；求：鏈輪齒數(shù)Z1、Z2，節(jié)距P，列數(shù)，中心距a，潤滑方式等。
1.
13、中、高速鏈傳動（V≧0.6m/s）
對于中、高速鏈傳動，其主要失效形式是鏈條的疲勞破壞，它可按功率曲線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)實(shí)際工作條件與上述條件不同時，應(yīng)對查得的P0值加以修正。則鏈傳動的功率P為：
P≦P0KzKiKαKpt/KA
式中：P名義功率，kW； KA為工作情況系數(shù)，查表5—15；
Kz為小鏈輪系數(shù)，查表5—16；Ki為傳動比系數(shù)，查表5—17；
Kα為中心距系數(shù)，查表5—18；Kpt為多排鏈系數(shù)，查表5—19.
2. 低速鏈傳動（V≦0.60.6m/s）
對于低速傳動，其主要失效形式為鏈條過載拉斷，必須對靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。通常是校核鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)S，其計(jì)算公式為：
14、
S=FQ/KAF≧4~8
式中：FQ為極限拉伸載荷，N。F為鏈的工作拉力，N。
P為鏈傳動的名義功率，kW;
四、鏈傳動主要參數(shù)的選擇
1． 鏈節(jié)距
鏈節(jié)距P越大，承載能力越大，但引起的沖擊，振動和噪音也越大。為使傳動平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量選用節(jié)距較小的單排鏈，高速重載時，可選用小節(jié)距的多排鏈。
2. 鏈輪齒數(shù)Z1、Z2
小鏈輪齒數(shù)少，動載荷增大，傳動平衡性差。因此需要限制小鏈輪最少齒數(shù),一般Z1MIN=17。鏈速很低時，Z1可取為9，Z1也不可過多，以免增大傳動尺寸。推薦范圍：Z1≈292i。 Z1=Iz2 鏈輪齒數(shù)ZMAX=120，因?yàn)殒溳嘄X數(shù)過多時，鏈的使用壽命將
15、縮短，鏈條稍有摩損即從鏈輪上脫落。 另外，為避免使用過度鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)LP一般為偶數(shù)，考慮到均勻摩損，鏈輪齒數(shù)Z1、Z2最好選用與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)，并優(yōu)先選用數(shù)列17、19、21、23、25、38、57、76、85、114。 通常，鏈傳動傳動比i≤6。推薦i=23.5。
3. 中心距a和鏈節(jié)數(shù)ZP:
中心距a取大些，鏈長度增加，鏈條應(yīng)力循環(huán)次數(shù)減少，疲勞壽命增加，同時，鏈的磨損較慢 ，有利于提高鏈的壽命；中心距a取大些，則小鏈輪上包角增大，同時嚙合輪齒多，對傳動有利。但中心距Q過大時，松邊也易于上、下顫動，使傳動平穩(wěn)性下降，因此，一般取初定中心距a0=（30-50）P，最大中心距ama
16、x=80p ，且保證小鏈輪包角α1≥120°。 鏈條長度常以鏈節(jié)數(shù)LP來表示，L=pLP;
Lp計(jì)算后園整為偶數(shù)。然后根據(jù)Lp計(jì)算理論中心距a:
§8-5 鏈傳動的布置、張緊和潤滑
一、鏈傳動的布置
布置鏈傳動時注意：
（1）、傳動裝置最好水平布置。 當(dāng)必須傾斜布置時，中心連線與水平面夾角應(yīng)小于45°。
（2）、應(yīng)盡量避免垂直傳動。兩輪軸線在同一鉛垂面內(nèi)時，鏈條因磨損而垂度增大，使與下鏈輪嚙合的鏈節(jié)數(shù)減少而松脫。若必須采用垂直傳動時,可考慮采取以下措施：
1）、中心距可調(diào)；
2）、設(shè)張緊裝置；
3）、上下兩輪錯開，使兩輪軸線不在同一鉛垂面內(nèi)。
4）、鏈傳動時，
17、松邊在下，緊邊在上，可以順利地嚙合。若松邊在上，會由于垂度增大，鏈條與鏈輪齒相干擾，破壞正常嚙合，或者引起松邊與緊邊相碰。
鏈傳動的垂直布置見教材圖5—26
二、鏈傳動的張緊
鏈傳動正常工作時，應(yīng)保持一定張緊程度，鏈傳動的張緊程度，合適的松邊垂度推薦為f=(0.010.02)a，a為中心距。對于重載，經(jīng)常起動，制動，反轉(zhuǎn)的鏈傳動，以及接近垂直的鏈傳動。松邊垂度應(yīng)適當(dāng)減少。
鏈傳動的張緊可采用以下方法：
1）、調(diào)整中心距，增大中心距可使鏈張緊，對于滾子鏈傳動，其中心距調(diào)整量可取為2P，P為鏈條節(jié)距。
2）、縮短鏈長，當(dāng)鏈傳動沒有張緊裝置而中心距又不可調(diào)整時，可采用縮短鏈長（即拆去鏈節(jié)
18、）的方法對因磨損而伸長的鏈條重新張緊。
3）、用張緊輪張緊，下述情況應(yīng)考慮增設(shè)張緊裝置：兩軸中心距較大；兩軸中心距過小，松邊在上面；兩軸接近垂直布置；需要嚴(yán)格控制張緊力；多鏈輪傳動或反向傳動；要求減小沖擊，避免共振；需要增大鏈輪包角等。
三、鏈傳動的潤滑
良好的潤滑可以減少鏈傳動的磨損，提高工作能力，延長使用壽命。
鏈傳動采用的潤滑方式有以下幾種：
1）、人工定期潤滑 用油壺或油刷，每班注油一次。適用于低速v≤4m/s 的不重要鏈傳動。
2）、滴油潤滑 用油杯通過油管滴入松邊內(nèi)、外鏈板間隙處，每分鐘約5～20滴。適用于v≤10m/s 的鏈傳動。
3）、油浴潤滑 將松邊鏈條浸入
19、油盤中，浸油深度為6～12mm，適用于v≤12m/s 的鏈傳動。
4）、飛濺潤滑 在密封容器中， 甩油盤將油甩起，沿殼體流入集油處，然后引導(dǎo)至鏈條上。但甩油盤線速度應(yīng)大于3m/s。
5）、壓力潤滑 當(dāng)采用 v ≥8m/s 的大功率傳動時，應(yīng)采用特設(shè)的油泵將油噴射至鏈輪鏈條嚙合處。
潤滑油牌號按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選（普通機(jī)械油），精度約為20~40st。
本章小結(jié)
（1）鏈傳動是具有中間繞性件的嚙合傳動，兼有帶傳動和齒輪傳動的特點(diǎn)。根據(jù)工作性質(zhì)，鏈傳動可分為傳動鏈、起重鏈和曳引鏈，一般機(jī)械傳動中，常用的是滾子傳動鏈。
（2）滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，其最重要的參數(shù)是鏈節(jié)距，鏈節(jié)距越大，鏈的各部分尺寸
20、也越大，承載能力也越高。鏈條的長度用鏈節(jié)數(shù)表示，為避免使用過渡鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)一般取偶數(shù)。鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的參數(shù)，常用齒廓為“三圓弧一直線”齒廓。
（3）多邊形效應(yīng)是鏈傳動的固有特性，鏈節(jié)距越大，鏈輪齒數(shù)越少，鏈輪轉(zhuǎn)速越高，多邊形效應(yīng)就越嚴(yán)重。由于多邊形效應(yīng)，鏈傳動不宜用于有運(yùn)動平穩(wěn)性要求和轉(zhuǎn)速高的場合。
（4）鏈傳動的失效主要是鏈條的失效，其承載能力受到多種失效形式的限制。如果規(guī)定鏈條的壽命，把小鏈輪在不同轉(zhuǎn)速下由于各種失效形式所限定的傳遞功率做出曲線，即得到該鏈的極限功率曲線。把特定試驗(yàn)條件下得到的極限功率曲線作適當(dāng)修改，可得到鏈的額定功率曲線，利用它可進(jìn)行鏈的選型或?qū)嶋H承載能力的校核，但應(yīng)注意實(shí)際工作條件與試驗(yàn)條件不同時的修正。
（5）鏈傳動設(shè)計(jì)可分為一般鏈速和低速兩種情況，一般鏈速（u≥ 0.6 m/s）時按功率曲線設(shè)計(jì)計(jì)算，低速（u＜0.6 m/s）時按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。
（6）鏈傳動張緊的主要目的是避免鏈條垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象，同時可增加鏈條和鏈輪的嚙合包角，常用的張緊方法有調(diào)整中心距和用張緊裝置兩種。
（7）鏈傳動的潤滑方式應(yīng)根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距按推薦的潤滑方式選擇。
08第八章 鏈傳動
