庄闲最稳公式打滚子链传动的设计


时间:2020-11-05 23:33

  滚子链传动的设计_电子/电路_工程科技_专业资料。浙江科技学院毕业设计 链传动的工作原理与特点 2.1 链传动的组成和工作原理 链传动由主动链轮1、从动链轮2和中间挠性件链条3组成,通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合 传递运动和动力。 图2.1

  浙江科技学院毕业设计 链传动的工作原理与特点 2.1 链传动的组成和工作原理 链传动由主动链轮1、从动链轮2和中间挠性件链条3组成,通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合 传递运动和动力。 图2.1 链传动 2.1.1 链传动的特点与应用 链传动的主要优点是:与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑,能保持准确的平均传动比;需 要的张紧力、作用于轴的压力也小,可减少轴承的摩擦损失;结构紧凑;能在温度较高、有污染等恶劣 环境场合下工作。与齿轮传动相比,链传动的制造和安装精度要求比较低;中心距较大时其传动结构简 单。 链传动的主要缺点是:瞬时链速和链传动比不是常数,因此传动平稳性较差,工作中有一定的冲击 和噪声。 目前,链传动广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是很高的农业、矿业、起重、冶金、运 输、石油、化工、机械中。 2.1.2 链传动的基本结构 链传动主要有链条和链轮两部分组成。 链条长度以链节数来表达。 链节数最好取偶数, 以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相连接, 接头处可用卡簧或开口销锁紧。若链节数为奇数时,则需采用过渡链节。在链条受拉时,过渡链节还要 承受附加的弯曲载荷,因此通常应避免采用。短节距精密滚子链(简称滚子链)传动使用最广,而齿形 1 浙江科技学院毕业设计 链应用于要求较高的传动。 国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径 、齿沟圆弧半径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。链轮轴面齿形两侧呈圆弧状,以便于链节进入和退出啮合。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,故所用材料一般应优于大链轮。 常用的链轮材料有碳素钢(如 Q235、45、Q275、ZG310-570 等)、灰铸铁(如 HT200)等。重要的链轮可采 用合金钢。 小直径链轮可制成实心式; 中等直径的链轮可制成孔板式; 直径较大的链轮可设计成组合式, 若轮齿因磨损而失效,可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。 2.1.3 链条的基本类型 链按照用途不同,可分为起重链、曳引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物, 其工作速度? ≤0.25m/s;曳引链主要用于链式输送机中提升重物,其工作速度? ≤4m/s;传动链用于 一般机械中传递运动和动力,通常工作速度? ≤15m/s。 传动链有齿形链和滚子链两种。 齿形链利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的,是用销轴将多对具有 60°角的工作面的 链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落,链条上装有内导片或 外导片。 啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。 故又称无声链传动。 齿形链允许的工作速度可达 40m/s, 但制造成本高,重量大,故多用于高速或运动精度要求较高的场合。 套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒 上,滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动,因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链 可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在 动力传动中应用较广。 套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节自由进入或退出啮合, 在啮入时冲击很小, 在啮合时接触 良好。 2.2 链传动的失效形式 链轮和链条相比,链轮的强度高,使用寿命较长,所以链传动的失效,主要是链条的失效,其主要失效 形式是: (1) 链条疲劳破坏: 2 浙江科技学院毕业设计 链传动时,由于链条在松边和紧边所受的拉力不相同,所以链条工作处于交变拉应力状态中。经过 一定的应力循环次数后,链条元件由于疲劳强度不足而破坏,链板将发生疲劳断裂,或套筒、滚子表面 出现疲劳点蚀。在润滑良好的链传动时,疲劳强度决定链传动能力的主要因素。 (2) 链条铰链的磨损: 链传动时,销轴与套筒的压力较大,彼此又产生相对转动,因而导致铰链摩损,使链的实际节距变 长(内、外链节的实际节距、是指相邻两滚子间的中心距,它随使用中磨损情况不同而变化) ,铰链磨 损后,由于实际节距的增长主要出现在外链节,内链节的实际节距几乎不受磨损影响而保持不变,因而 增加了各链节的实际节距的不均匀性, 使传动更加的不平稳。 链的实际节距因磨损而伸长到一定程序时, 链条与轮齿的啮合情况变坏, 从而发生爬高和跳齿现象, 磨损是润滑不良的开式链传动的主要失效形式。 造成链传动寿命大大降低。 (3) 链条铰链胶合: 在润滑不当或链轮转速过高时,链条铰链的销轴和套筒的工作表面会因润滑油膜破坏,在高温,高 压下直接接触导致两表面粘结,相对运动使粘结部位撕开,形成表面撕开而损坏,称为胶合.因而要限制 链传动的极限转速,不宜过高。 (4) 链条冲击破断: 对于因张紧不好而有较大松边垂度的链传动,在反复起动、制动或反转时所产生的巨大冲击,将会 使销轴、套筒、滚子等元件不到疲劳时就产生冲击破断。 (5) 链条的过载拉断: 低速重载的链传动在过载时,因静强度不足而被拉断。 3 浙江科技学院毕业设计 第三章 滚子链传动工作原理 3.1 滚子链的结构参数 3.1.1 滚子链的构造 滚子链是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。其组成零件包括滚子 1、套筒 2、销轴 3、 内链板 4 和外链板 5。 图3.1 链传动基本结构 滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合:内链板与套筒、外链板与销轴之间为过盈配合。滚子链 分为单排链、双排链和多排链。多排链承载能力更大,但各排受载均匀不好,通常不应该超过 3 排或 4 排,双排链结构应用较多。为了形成链节首尾相连的环形链条,要用接头加以联接。滚子链的接头形式 如图所示。 图 3.2 滚子链的接头形式 当链节数为偶数时,接头处采用开口销(a)或弹簧锁片(b)来固定。当链节数为奇数时,需另增加一 个过渡链节(c)才能构成环形,形成链的薄弱环节。应尽可能避免使用奇数链节。 3.1.2 滚子链的基本参数 4 浙江科技学院毕业设计 滚子链主要参数是节距 p 、滚子外径 d1 和内链节内宽 b1 ,对于多排链还有排距 p t 。节距 p 是滚子 链的基本参数。当节距增大时,链条中各零件的尺寸都会相应的增大,传动能力也随之增大。 3.1.3 滚子链的标记 3.2 滚子链传动的基本参数 3.2.1 链轮齿数 为降低动载荷, 提高链传动的平稳性, 小链轮齿数应该稍微多一些为好。 但小链轮齿数也不宜过多, 否则 i 会很大,从而使链传动较早发生跳齿失效。 链条工作一段时间后,磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄,在拉伸载荷 F 的作用下,链条的节 距伸长。链条节距变长后、链绕上链轮时节圆 d 向齿顶移动。 一般链条节数为偶数以避免使用过渡接头。 为使磨损均匀, 提高寿命, 链轮齿数最好与链节数互质, 若不能保证互质,也应使其公因数尽可能小。 3.2.1 链的节距 链的节距越大,理论上承载能力越高。但节距越大,由链条速度变化和链节啮入链轮产生冲击所引 起的动载荷也越大,反而使链承载能力和寿命降低。因此,设计时应尽可能选用小节距的链,重载时选 取小节距多排链的实际效果往往比选取大节距单排链的效果更好。 3.2.3 中心距和链长 链传动中心距过小,则小链轮上的包角小,同时啮合的链轮齿数就少;若中心距过大,则容易易使 5 浙江科技学院毕业设计 链条抖动。一般可取中心距 a =(30~50) p ,最大中心距 ≤80 p。 链条长度用链的节数表示。 按带传动求带长的公式可导出由此算出的链节数须圆整为整数, 最好取 为偶数。 运用上式可解得中心距 a 的公式。 为便于安装链条和调节链的张紧程度,一般应将中心距设计成可调节的;或者应有张紧装置。 3.3 链轮的结构 3.3.1 链轮的主要尺寸 链轮的主要尺寸包括齿数 z 、分度圆直径 d 、齿顶圆直径 d a 、齿根圆直径 d f 、节距多边形以上齿 高 ha 、齿宽 b f 1 、齿侧凸缘直径 d g 等 图3.3 链轮的主要尺寸 3.3.2 链轮的形状与结构 通常,链轮是由齿圈、轮毂和轮辐三部分组成。常见链轮形状有:1.单片式单排链轮。2.单凸缘式 单双排链轮。3.双凸缘式单排链轮。 链轮的结构大致有: 6 浙江科技学院毕业设计 1.整体结构。一般应用在标准链条 p =38.1以下的单、双排,单、双凸缘链轮的加工。 2.焊接结构。主要应用在中、大规格单、双凸缘链轮的加工。加工时,凸缘都采用棒料车成凸形。 齿圈部分可采用板材切割后加工外径与轴孔, 孔一端车出焊接破口套入凸缘部分进行焊接。 焊接时要两 端焊。 3.铸造链轮。主要应用在大型链轮的加工,加工时只加工齿圈、凸缘两端面、外径和内径及键槽, 然后再加工齿形。环链轮都是铸造的。铸造链轮的材料一般有两种,铸铁和铸钢如HT150、HT200和 ZG310-570。 4.锻造链轮。主要应用在受力较大的中、大规格链轮的生产上。锻造时,不管是单凸缘式或双凸缘 式,一般都锻成凸形,轴孔留出足够的加工余量,材料利用率较低,成本高。 3.3.3 链轮的材料选用 链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。通常,小链轮用较好的材料。一般工况下,采用45、50、 45Mn钢,经淬火、回火处理,齿面硬度40~50HRC。重要工况下,采用15Cr、20Cr材料,经表面渗碳、淬 火和回火处理,齿面硬度55~60HRC;或40Cr、35CrMo材料,经淬火、回火处理,齿面硬度40~50HRC。简 单工况下,采用35钢经正火处理,齿面硬度160~200HBS;或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理,齿 面硬度50~60HRC。 3.3.4 链轮齿形的几何形状与设计原则 1.链轮齿形的几何形状: 常见链轮的几何形状有三圆弧一直线形、 两圆弧一直线形、 两圆弧凸齿形、 一圆弧一直线形、齿槽中心有偏移的直线.设计原则:链轮齿形设计主要应满足三方面要求:即啮合要求、使用要求、工艺性与精度要求。 (1)保证链条能顺利的啮入与啮出,不会有干涉现象。 (2)具有足够的容纳链条节距伸长的能力。 (3)具有合理的作用角。 (4)齿廓曲线与链传动工况相适应。 (5)有利于啮入和防止因链条跳动而掉链。 (6)加工工艺性好。 7 浙江科技学院毕业设计 3.4 链传动的润滑和布置 3.4.1 链传动的润滑 链传动的润滑至关重要。好的润滑能显著降低链条铰链的磨损,延长使用寿命。 链传动的润滑方 式大致有四种: (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)油浴润滑或用甩油盘将油甩起,以进行飞溅润滑。 (4)用油泵经油管向链条连续供油,循环油可起润滑和冷却的作用。 3.4.2 链传动的布置张紧 链传动两轴应平行,两链轮应位于同一平面;一般应采用水平或接近水平的布置,并使松边处在下 边。 链传动的张紧方法很多,最常见的是通过改变中心距来调整张紧程度。采用张紧轮张紧。 8 浙江科技学院毕业设计 图3.4 链传动的张紧装置 3.4.3 链传动中的故障与排除办法 1.前后轴的平行性与链轮的共面性 对于磨损寿命来讲,链条的性能在很大程度上取决于前后轴和链轮的安装是否正确。其要求是: 前后轴的平行度在1/300以内。 前后轮的共面性在0.5—1.0mm/米。 如果链条在运转过程中发现上述问题 应及时调整。 2. 链条张力 链条的张力与链条松边下垂距离有关。对可调中心距的水平和倾斜传动,链条松边的垂度应为中 心距的2%左石。中心线垂直传动或受震动载荷,反向传动应使链条更为张紧。 3.链条与链轮配合 如果链条与链轮配合不好,可能是链条铰链磨损,节距伸长,如有跳齿现象应及时更换链条。如 果链轮磨损也要更换,以免损坏新链条。 4.链条抖动 链条抖动的原因是链条过松、载荷过大或有一个和多个链节不灵活。 解决办法是安装链条张紧装置或可调中心距。可能的线 浙江科技学院毕业设计 产生噪音过大的原因是链轮不共面;链条松紧太大或太小;润滑不足;链条和链轮磨损;或者是链 条节距尺寸过大。 解决办法是:检查前后轴平行与链轮共面性情况加以纠正。调整中心距与张紧装置,使之获得适 当的松紧度并保证润滑到工件上。 6.链板侧磨 如果内链节链板内表面磨损严重,说明是传动没有对准。 解决办法是检查轴和链轮的对准情况。如果安装无问题,可观查在运转过程中是否由于载荷过大 变形引起刚性不足。 7.链板疲劳 当载荷过大超过链板的疲劳极限时,链板就发生疲劳破坏,在孔周围产生微小裂纹直至断裂。 解决办法是降低载荷或更换承载能力大的链条。 8.销轴磨损 通常销轴磨损是由于润滑不足造成的。要经常检查润滑油里是否有磨料或改变润滑万式。 9.销轴胶合 销轴胶合一般是供油不足造成的。如果只有一端胶合那就要检查一下轴和链轮的安装情况,轴是 否平行,链轮是否共面,在运转过程中轴和链轮是否窜动。 10.链轮齿磨损 如果链轮齿的两面都有明显磨损是传动对准不好。如果产生“弯沟”表示磨损过度应调换链轮, 也可反装链轮让磨损较轻的一面向着链条。过度磨损的链轮最好和链条一起更换。 3.5 链传动的运动特性 3.5.1 链传动的运动不均匀性 因为链是由刚性链节通过销轴铰接而成,当链绕在链轮上时,其链节与相应的轮齿啮合后,这些链 节将曲折成正多边形的一部分,该正多边的边长等于链条的节距 p ,边数等于链轮齿数 一周,随之转过的链长为 z p ,所以链的平均速度 v (m/s)为 z 。链轮每转 10 浙江科技学院毕业设计 v= z1n1 p z2 n2 p = 60 ? 1000 60 ? 1000 (3-1) 式中 z1 、 z 2 分别为主、从动链轮的齿数; 节距(mm)。 n1 、 n2 分别为主、从动链轮的转数( r / min ); p 为链的 i1 2 = n1 z = 2 n2 z1 (3-2) 式中(3-1)和(3-2)计算的链速和传动比是平均值。事实上,即使主动链轮的角速度 w1 =常数,其瞬 间链速和瞬时传动比都是变化的,而且是按每一链节的啮合过程都作周期性的变化。 图3.5 链传动的速度分析 链轮转动时,绕在链轮的链条,只有其铰链的销轴A的轴心是沿着链轮分度圆运动的,而链节其余 部分的运动轨迹均不在分度圆上。若主动链轮以角速度 w1 转动,该链节的铰链销轴A的轴心作等速圆周 运动,设链轮分度圆半径为 r1 ,则其圆周速度 v1 = r1 w1 。 设链传动在工作时, 主动边始终处于水平位置。 这样 v1 可分解为沿着链条前进方向的水平分速度 v 和作横向运动的垂直分速度 v1 ,其值分别为 v x =v1 cos ? =r1w 1 sin ? v1=v1sin? =r1w1 sin ? (3-3) (3-4) 式中 ? 是主动链轮上进入啮合的链节铰链销轴A的圆周速度 v1 与水平线的角度,从销轴A圆周速度 v1 与 11 浙江科技学院毕业设计 水平线的夹角,从销轴A进入链轮啮合位置到销轴B也进入链轮啮合位置为止, ? 角也是从 ? - ? ?1 ? 到 ? ? 2? ? ?1 ? 之间变化。( =360°/ 是主动链轮上链节距 对应的中心角)。 p ?1 z1 ?+ ? ? 2? 当?=? ?1 时, 2 v ? vmin ? r1w1 cos 180? z1 180? z1 (3-5) v1 ? v 1 min ? r1w1 sin 当 ? ? 0 时, (3-6) v1 ? v 1min ? r1w1 v1 ? v1 min ? 0 (3-7) (3-8) 由此可知,主动链轮虽然作等角速度回转,而链条前进的瞬时速度却周期性地由小变大,又有大变 小。每转过一个链节,链速的变化就重复一次,链轮的节距越大,齿数越少, ? 角的变化范围就越大, 链速的变化也就越大。于此同时,铰链销轴作横向运动的垂直分速度 v1 也在周期性的变化,导致链沿 铅垂方向产生有规律的振动。 同理可知,每一链节在从动链轮轮齿啮合的过程中,链节铰链在从动链轮的相位角 ? ,也在不断的 在 ?180? / z2 的范围内变化,所以从动链轮的角速度为 w2 ? 链从动的瞬时传动比为 r w cos ? v ? 1 1 r2 cos ? r2 cos ? w1 r2 cos ? ? w2 r1 cos ? (3-9) is ? (3-10) 可见, 随着 ? 角和 ? 角不断变化, 链传动的瞬时传动比是不断变化的。 当主动链轮以等速度回转时, 从动链轮的角速度将周期性地变动。只有在 z1 = z 2(即 r1 = r2 ) ,且传动的中心距恰好为节距 p 的整数倍 时(这时 ? 和 ? 角的变化才会时时相等) ,传动比才能在全部啮合过程中保持不变,即恒等于 1,链条 12 浙江科技学院毕业设计 的送进速度恒定,但链条的垂直分速度 v1 总是周期性变化的。 上述链传动运动的不均匀性的特征,是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点造成的, 所以称为链传动的多边形效应。 3.5.2 链传动的动载荷 链传动在工作过程中, 链条和从动链轮都是作周期性的变速运动, 因而造成和从动链轮相连的零件 也产生周期性的速度变化,从而引起了动载荷。链传动的多边形效应是产生动载荷的根本原因。动载荷 的大小与回转零件的质量及加速度的大小有关。 链条前进加速度引起的动载荷 Fd 1 ( N ) 为 Fd 1 ? mac 式中 m 为紧边链条的质量( kg ) ; (3-11) 2 ac 为链条加速度( m / s ) 。 ac = dv d = r1w 1 cos ? =-r1w 21 sin ? dt dt w2 p 180? ?? 1 z1 2 (3-12) 当 ? = ? 180? / z1 时, a c max ? ? r1w 21 sin (3-13) 式中 p 为链节距 p ? 2r1 sin(180? / z1 ) 从动链轮的角加速度引起的动载荷 Fd 2 ( N ) 为 (3-14) Fd 2 ? J dw2 ? r 2 dt 2 (3-15) 式中 J 是从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量 ( kg ?m ) ;w2 为从动链轮的角速度( rad / s rad/s); r2 为从动链轮的分度圆半径( m )。 计算结果表明,链轮的转速越高、节距越大、齿数越少,则传动的动载荷就越大。 由于链条在横向的分速度 v1 也在作周期性的变化,将使链条发生横向振动,甚至发生共振,这也 是链传动产生动载荷的重要原因之一。 13 浙江科技学院毕业设计 链节和链轮啮合瞬间的相对速度,也将引起冲击和动载荷,显然,链节距 p 越大,链轮的转速越 高,则冲击越强烈。 3.5.3 链传动的受力分析 链传动在安装时,应使链条受到一定的张紧力。链传动张紧的目的主要是松边不致下垂过多,以免 影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象,因而所需的张紧力比起带传动来要小的多。 链条在工作过程中, 紧边和松边的拉力是不等的。 若不计传动中的动载荷, 则链的紧边受到拉力 F1 是由链传递的有效圆周力 Fe 、链的离心力所引起的拉力 Fc 以及由链条松边垂边度引起的悬垂拉力 F f 三部分组成,即 F1 ? Fe ? Fc ? F f 链的松边所受拉力 F2 则由 Fc 及 F f 两部分组成,即 (3-15) F2 ? Fc ? F f 有效圆周力 Fe ( N ) 为 (3-16) Fe ? 1000 离心力引起的拉力 Fc ( N )为 P v (3-17) Fc ? qv 2 (3-18) 悬垂拉力 Ff ( N ) 的大小与链条的松边垂度及传动的布置方式有关,取 F f 和 F f 中之大者。 Ff ? K f qa ?10?2 F f ? ? K f ? sin ? ? qa ?10 ?2 (3-19a) (3-19b) 式中 p 为实际传递的的功率( kW ) ; v 为链速( m / s ) ; q 单位长度链条的重量( kg / m ); a 为链传 动的中心距( mm ); K f 为垂度因数。图中 f 为垂度, a 为两轮中心联线与水平面的倾斜角。一般链边 中点的相对垂度 f / a =1%~3%。 14 浙江科技学院毕业设计 图3.6 悬垂拉力的确定 第四章 滚子链传动设计计算 设 计一 拖动 运输 机的 滚子 链传 动 。已 知条 件为 :电 动机 驱 动(额 定功 率 P =7.5 kW , 转速 15 浙江科技学院毕业设计 n1 =1000 r / min ),从动轮转速 n2 =310 r / min ,载荷平稳,链传动中心距不应小于 500 mm 。 4.1 滚子链的设计 4.1.1 选择链轮齿数 链传动速比: i ? 由表 4-选小链轮齿数 z1 =25 。 表 4-1 齿数推荐值 n1 1000 = =3.23 n2 310 (4-1) 传动比 i 齿数 z1 1~2 31~ 27 3~4 25 ~23 5~6 21 ~17 >6 17 大链轮齿数 z2=iz1=3.23×25=81≤120,合适。 【链轮的齿数应在 17~70 范围内选择。齿数小于 17 时,旋转运动不滑顺。轻载荷时,齿数最小可以达 到 13。 另外,齿数尽量选用奇数,z1 应≥17 且 zmax≤120,优先选用以下数列: 17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。 】 4.1.2 确定计算修正功率(额定功率) 已 知 链 传 动 工 作 平 稳 , 电 动 机 拖 动 , 由 表 4-2 选 K A =1.3 , K Z =1.3 计 算 功 率 为 PC ? K AK Z P =1.3×1×7.5/1=9.75 kW Kp (4-2) PC ——链传动的输入功率,KW; K A ——工况系数; K z ——小链轮齿数系数; 16 浙江科技学院毕业设计 K p ——多排链系数,双排链时 Kp=1.75,三排链时 Kp=2.5 表 4-2 工况系数 K A 4.1.3 链条节距 p 及初定中心距 a0 (1)确定参数:根据设计功率及主动链轮转速查询得到链号,进而直接得出对应的链条节距 p 。 已得功率 PC =9.75KW,主动链轮转速 1000r/s,由表 4-3.1,4-3.2 可查出: 17 浙江科技学院毕业设计 链条型号 10A,链条节距 p =15.875; 图 4-3.1 A 系列单排滚子链的额定功率曲线 浙江科技学院毕业设计 图 4-3.2 滚子链规格和主要参数 (2)根据公式计算最小中心距: a 0 min = 0.2z1(i ? 1)p (当 i4 时) a 0 min = 0.33z1(i ? 1)p (当 i≧4 时) 已得 i=3.226, 则 a 0 min = 0.2z1(i ? 1)p =0.2×25(3.226+1) p =21.12 p 推荐 a 0 =(30~50) p ,取 a 0 =40 p 。 4.1.4 链条参数 (1)计算链节数: 实际链节数: X 0 圆整成整数 X =136 【 X 0 圆整成整数 X ,宜取偶数,以避免过渡链节。当 X 0 为奇数时,该链条的极限拉伸载荷为正常值的 80%】 (2)计算链条长度 (3)计算链速: (4)计算理论中心距 : L=2.159m v=6.615m/s (最大中心距) : X 0 =134.98 (4-3) 19 浙江科技学院毕业设计 计算得:a=626.97mm, (5)计算实际中心距: a ? a - ?a ?a ?(0.002 ~ 0.004)a 值; 计算得:a’=625.09mm,取 625mm //对中心距可调的传动, ?a 可取较大 4.1.5 计算圆周力及轴上拉力: (1)计算有效圆周力 F ? 1000P / v =1000×7.5/6.615=1134 N 水平工作,查表 4-6 取压轴力系数 K Q =1.30。 (2)作用于轴上的拉力: 对水平传动和倾斜传动(角度≦40°) : F ?(1.15 ~ 1.20)K A F 对接近垂直布置的传动(角度﹥40°) : F ? 1.05K A F (4-12) K A ——工况系数 故作用于轴上的拉力为: F ? 1.18K A F =1.18*1.3*1134N=1740N 20 浙江科技学院毕业设计 4.1.6 选择润滑方式 根据链速 v=6.615 m/s,链号 10A,按图 4-3 链传动选择油浴或飞溅润滑方式。 不同工作环境温度下的滚子链传动用润滑油粘度等级见表: 21 浙江科技学院毕业设计 链传动使用的润滑油运动粘度在运转温度下约为 20~40mm2/s。只有转速很慢又无法供油的地方, 才可以用油脂代替。 4.1.7 小链轮包角:(要求≧120°) (z2 ? z1 )p ? 1 ? 180? ? 符合要求! ?a ? 57.3? =180°- ( 8 1 ? 25 ) ? 15 . 875 ? 57 . 3 ? =154.125°≧120° ? ? 626 . 97 4.1.8 滚子链的静强度计算: 在低速重载链传动中,链条的静强度占有主要地位。通常 v0.6m/,视为低速传动。如果低速链也 按疲劳考虑,用额定功率曲线选择和计算,结果常不经济。因为额定功率曲线上各点其相应的条件性安 全系数 n 大于 8~20,比静强度安全系数大。 链条的静强度计算式为 22 浙江科技学院毕业设计 悬垂拉力 Ff ( N ) 的大小与链条的松边垂度及传动的布置方式有关,取 F f 和 F f 中之大者。 Ff ? K f qa ?10?2 F f ? ? K f ? sin ? ? qa ?10 ?2 式中 p 为实际传递的的功率( kW ) ; v 为链速( m / s ) ; q 单位长度链条的重量( kg / m ); a 为链传 动的中心距( mm ); K f 为垂度因数。图中 f 为垂度, a 为两轮中心联线与水平面的倾斜角。一般链边 中点的相对垂度 f / a =1%~3%。 取f/a=2%; Ff'=6 ? 1 ? 6.25=37.5 Ff"=(6+0) ? 1 ? 6.25=37.5 n ? 21800 ? 14 符合要求。 1.3 ? 1134 ? 1 ? 6.152 ? 37.5 23 浙江科技学院毕业设计 滚子链规格和主要参数 设计结果如下: 小链轮齿数 z1:25 大链轮齿数 z2:81 设计功率 Pd:9.75(kW) 链号:10A 链条节距 p:15.875(mm) 实际链长节数 X:136 链条长度 L:2.16(m) 链速 v:6.61(m/s) 理论中心距 a:626.97(mm) 实际理论中心距 a’:625 (mm) 有效圆周力 F :1134(N) 作用于轴上的拉力 FQ:1740 (N) 选择润滑方法:油池润滑或油盘飞溅润滑 24 浙江科技学院毕业设计 4.2 链轮设计计算 4.2.1 链轮 z1 的设计计算 1.材料选择:采用 35 钢经正火处理,齿面硬度 160~200HBS。 2.分度圆直径 d ? p / (sin180? / z )=15.875/(sin180? /25)=126.66 mm 3.齿顶圆直径 d a (4-14) da max ? d ? 1.25 p ? d1 ? 126.66 ? 1.25 ?15.875 ? 10.16 ? 136.34(mm) (查表 滚子最大直径 d1 =10.16 mm ) (4-15) d a min ? d + ?1-1.6 / z1 ? p ? d1 ? 126.66 ? ?1 ? 1.6 / 25 ? ? 15.875 ? 10.16 ? 131.36(mm) 取 d a =134(mm)。 4.齿根圆直径 d f (4-16) d f ? d ? d1 ? 126.66 ? 10.16 ? 116.5 ? mm ? (4-17) 25 浙江科技学院毕业设计 5.分度圆弦齿高 ha ha max =(0.625+0.8 / z1 ) p ? 0.5d1 ? (0.625 ? 0.8 / 25)15.875 ? 0.5 ?10.16 ? 5.35(mm) 。 ha min ? 0.5( p ? d1 ) ? 0.5 ? (15.875 ? 10.16) ? 2.86(mm) 取 ha =4.5 mm 。 6.最大齿根距离 L X (4-18) 4-19) Lx ? d cos(90? / z1 ) ? d1 ? 126.66cos(90? / 25) ? 10.16 ? 116.25(mm) 7.齿侧凸缘直径 d g (查表 h2 为内链板最大高度:15.09 mm (4-20) d g ? p cot(180? / z1 ) ? 1.04h ? 0.76 ? 15.875 cot(180? / 25) ? 1.04 ? 15.09 ? 0.76 ? 109.21 ( mm ) 8.齿侧圆弧半径 re (4-21) re max ? 0.008d 1(180 ? z12 ) ? 0.008 ? 10.16(180 ? 252 ) ? 65.43( mm ) re min (4-22) (4-23) ? 0.12d1 (2 ? z1 ) ? 0.12 ? 10.16(2 ? 25) ? 32.92( mm) 9 滚子定位圆弧半径 ri ri max ? 0.505d1 ? 0.069 3 d1 ? 5.28( mm) (4-24) (4-25) ri min ? 0.505d1 ? 0.505 ?10.16 ? 5.13(mm) 10.滚子定位角 ? ? max ? 140? ? 90? / z1 ? 136.4? (4-26) (4-27) ? min ? 120? ? 90? / z1 ? 116.4? 11 齿宽: b f 1 (是内链节内宽,查表 9.40mm) b f 1 ? 0.95b1 ? 0.95 ? 9.40 ? 8.93( mm) 12.齿侧倒角 ba 26 (4-28) 浙江科技学院毕业设计 ba ? 0.13 p ? 0.13 ?15.875 ? 2.06(mm) 13.齿侧半径 rx (4-29) rx ? p ? 15.875( mm) 14.链轮齿总宽 b fn ( n 为排数) (4-30) bfn ? (n ? 1) pt ? bf1 ? 8.93(mm) 15.轴毂厚度 h : (假设轴孔 d k 为 50 mm ,查表 4-7 K =6.4) (4-31) h =K +d k / 6 ? 0.01d ? 6.4 ? 50 / 6 ? 0.01 ? 126.66=16.00( mm ) 表 4-7 常数 K 的取值 名称 结构尺寸(参考) (4-32) h=K + 轮毂厚度 h 常数 d K 16.轮毂长度 L <50 3.2 dk +0.01d 6 50 ~100 4.8 100~ 150 6.4 >150 9.5 Lmax ? 3.3h ? 3.3 ? 16 ? 52.8(mm) Lmin ? 2.6h ? 2.6 ? 16 ? 41.6(mm) 取长度 L 为 50 mm 17 轮毂直径 d h (4-33) (4-34) d h ? d k ? 2h ? 50 ? 2 ? 16 ? 82(mm) 。 (4-35) 4.2.2 链轮 z 2 的设计计算 同理可以计算链轮 z 2 的尺寸直径分度圆 d=409.41( mm ),齿顶圆直径 d a =416 mm ,齿根圆直径 d f =399.25 mm , 分 度 圆 弦 齿 高 ha =4.5 mm , 最 大 齿 根 距 离 L X =399.17 mm , 齿 侧 凸 缘 直 径 d g =392.65 mm ,滚子定位圆弧半径 ri max =5.28 mm ; ri min =5.13 mm ,滚子定位圆 ? max =138.89°, 27 浙江科技学院毕业设计 齿侧倒角 ba =2.06 mm , 齿侧半径 rx =15.875 mm , 轴孔 d k =100 mm ? min =118.89°,齿宽 b f 8.93 mm , 链轮齿总宽 b f 1 =8.93,轴毂厚度 h =30.26 mm ,轮毂长度 L =80 mm 。轮毂直径 d h =160.52 mm 。 4.2.3 滚子链的材料的选择与处理 滚子在工作时,是和链轮啮合的,所以需要一定的强度和硬度。在此,我选择 35Cr 作为滚子的材 料。因为强度以及韧性较高的中碳含量的调制钢,强度极限比 35 号钢高 20%。工艺性能与 30Cr 相似。 35Cr 广泛用于制造齿轮、轴、滚子、螺栓以及其他重要零件上。 销轴和套筒都是在内部工作的, 我选用 35 号钢作为制造材料。 因为 35 号钢优质碳素结构钢有良好 的塑性和适当强度,工艺性能较好,多在调质状态下使用。 内外链板链板在链传动过程中主要承受交变拉伸和冲击载荷, 链节在转动时还容易侧磨, 经过一定 次的循环,链板容易疲劳拉断因此,链板的材料应具我选用 40Mn,40Mn 碳素结构钢,用于制造永受疲 劳负荷的零件,如曲轴、连杆等。 卡簧的作用是卡紧连接销,所以需要一定的弹性。我选用 65MN, 65Mn,锰提高淬透性,经热处理 后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹 簧发条,也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧。 链条销轴、套筒和滚子在交变载荷作用下承受冲击载荷磨损,这就要求这些零件具有表面耐磨、芯 部柔韧和耐疲劳性能,因此,这些零件通常都要进行表面渗碳处理。特别是标准链条的销轴、套筒和滚 子由于采用的材料都是低碳钢和低合金钢, 渗碳后既耐磨又耐疲劳, 完全可以保证标准链条使用性能的 需要。在此我对销轴进行渗碳 0.3mm 处理。 28 浙江科技学院毕业设计 第五章 结论 在本篇论文中, 我主要是对链传动的组成和工作原理以及链传动的特点和应用, 润滑和布置作了介 绍。重点介绍了链传动中的滚子链的构造和原理,并根据实际的工程输送问题,查阅机械设计手册以及 工作手册等资料,设计并计算了链条和链轮的具体尺寸参数,并绘制了相应的装配图和零件图,独立的 解决了工程实际问题。 第一章和第二章,我介绍了链传动在实际生活的广泛应用,链传动的工作原理和特点,与带传动相 比,无弹性滑动和打滑现象,平均传动比准确,工作可靠,效率高;传递功率大,过载能力强。介绍了 链传动的基本构造和基本类型,以及链传动的失效形式。 第三章 ,我重点介绍了滚子链的工作原理、结构参数,和链轮的结构,以及滚子链传动的运动不 均匀性。链传动是有多边形效应的。 第四章,我根据实际的工程机械问题,查阅机械设计手册以及工作手册,设计并计算出滚子链传动 系统,以及滚子链和链轮的各个具体的尺寸参数,并合理的布置与润滑,解决了实际工程问题。 29 浙江科技学院毕业设计 参考文献 [1] 常德功.带传动和链传动设计手册[M].北京:化学工业出版社,2001. 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