机械设计CH05-带与链

额定功率 P0/kW
小链轮转速n1 /(r/min)
额定功率曲线
失效图片
滚子链链条与链轮
五、滚子链传动的设计
1．链轮齿数
选择小链轮齿数Z1 ─→计算大链轮齿数Z2=iZ1。
小链轮齿数Z1过少─→运动不平稳严重。 小链轮齿数Z1过大─→增大了传动的尺寸和质量 。 通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。
由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期 性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。
当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比 都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。
链传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 形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。
单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。
实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。
（P0→ ）
V带传动的设计2
二、Ｖ带传动的设计与参数选择
1. 设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及 工作条件等。
2. 设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基 准直径及其它结构尺寸等。
3. 由于单根Ｖ带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的Ｖ带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。
Ｖ带传动的设计
Ｖ带传动的设计
1．V带轮设计的要求
结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。
轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。
概 述
二、链传动的特点及应用
带传动的基本理论
带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。
带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。
一、受力分析
设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1－F0＝F0－F2； 或：F1 ＋F2＝2F0；
记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带 速v决定。
或
其中：
因此，传动比为：
若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。
弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜主动轮的圆周速度v1，速度降低 的程度可用滑动率ε来表示：
6．带传动的应用
概 述
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
◆ 与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低 速情况下工作。 ◆ 与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。 ◆ 链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。 ◆ 链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不 宜采用齿轮传动的场合。
◆ 确定链轮的结构和尺寸；
◆ 选择链轮的材料和热处理方式；
链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。
链轮尺寸计算公式见
滚子链链条与链轮
二、滚子链链轮
链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直 线的齿形（如左图所示）。图中，齿廓上 的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依 次为 r1、r2和 r3；b-c线段为直线段。
链的紧边拉力为：
链的松边拉力为：
其中：Fe为有效圆周力：
Fc为离心力引起的拉力：
在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链 条的质量(kg/m)。
Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。
滚子链链条与链轮
3、链传动的受力分析
四、链传动的失效形式及滚子链传动的额定功率曲线
平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。
在一般机械传动中，应用最广的带传动是Ｖ带传动，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。
多楔带传动兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。
同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。
整体式链轮
孔板式链轮
组合式链轮
链轮材料表
滚子链链条与链轮
1、链传动运动的不均匀性
在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形 的边长等于链条的节距 p。
链的平均速度为：
链传动的平均传动比为：
链条铰链A点的前进分速度
上下运动分速度
动画演示
滚子链链条与链轮
三、链传动的工作特性
外ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ板
内链板
套筒
滚子
销轴
滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比， 但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。
1、滚子链
链条的接头处的固定形式有：
用开口销固定，多用于大节距链
弹簧卡片固定，多用于小节距链
设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可 避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承 载能力下降。
包角的概念
当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。
带传动的基本理论
带传动在工作过程中带上的应力有：
分析详见→
为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。
224
140
90
63
200
125
75
50
ddmin/mm
SPC
SPA
SPA
SPZ
C
B
A
Z
槽 型
二、带传动的应力分析
因为从动链轮的角速度为：
所以链传动瞬时传动比为：
滚子链链条与链轮
2、链传动的动载荷
链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而 引起动载荷。
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。链 节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链 轮的转速越高，则冲击越强烈。
滚子链的规格和主要参数
滚子链链条与链轮
2、齿形链
齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链 轮轮齿相啮合而传递运动。
与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠， 多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。
齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导 板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的 链轮结构简单。
详细说明
圆销式
轴瓦式
滚柱式
更多说明
滚子链链条与链轮
1、链轮的参数和齿形
链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：
链轮的基本参数： ◆ 配用链条的节距 p、滚子的最大外径 d1、排距 pt、齿数z。
（演示→ ）
带传动的基本理论
失效形式
四、带传动的失效形式和计算准则
带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。
带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
带传动的基本理论
V带传动的设计1
Ｖ带传动的设计
一、单根V带的许用功率
带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。
1、定期张紧装置
Ｖ带传动的设计
四、Ｖ带传动的张紧、安装及维护
3、采用张紧轮张紧装置
张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。
2、自动张紧装置
Ｖ带传动的设计
滚子链链条与链轮
一、传动链的类型及结构
◆ 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。 ◆ 内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； ◆ 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。
1．带传动的组成
2．传 动 原 理
摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮 一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动） 。
3．带传动的特点
结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振； 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。
一、带传动的特点、类型和应用
4．带传动的类型
各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。
2．带轮的材料
通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。
转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。
小功率时可用铸铝或塑料。
V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。
3．结构与尺寸
带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。
带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。
带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。
定义由负载所决定的传动带的有效拉力为Fe＝P/v，则显然有Fe＝Ff。
尚未工作状态
工作状态
带传动的最大有效拉力Fec有多大？
由欧拉公式可知：
欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出 了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec 。
链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条铰链的胶 合以及链条的静力拉断。
上图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在中等速 度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮 转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒 的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象， 使链条迅速失效。
概 述
5．传动带的类型
Ｖ带采用基准宽度制，即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。
传 动 带
平 带
Ｖ 带
多楔带
同步带
普通平带
片基平带
普通Ｖ带
窄Ｖ带
齿形Ｖ带
宽Ｖ带
Ｖ带的截面尺寸
概 述
在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。
2、链轮的结构和材料
◆ 小直径的链轮可制成整体式； ◆ 中等尺寸的链轮可制成孔板式； ◆ 大直径的链轮可制成组装式。
◆ 链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1244-85的规定。
链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作 情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。
◆ 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；
◆ 离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；
◆ 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。
带传动的基本理论
三、带传动的运动分析
带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。
带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。
预紧力F0↑→最大有效拉力Fec ↑
包角α↑→最大有效拉力Fec ↑
摩擦系数 f↑→最大有效拉力Fec ↑
切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！
由欧拉公式确定，即：
取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象 ，有：Fe＝Ff＝F1－F2；
因此有： F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；
链条前进的加速度引起的动载荷为：
从动链轮的角加速度引起的动载荷为：
当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动 的链节铰链和以角速度ω作圆周运动的链轮轮 齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而 使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。
滚子链链条与链轮
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松 边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。
第5章 带传动与链传动设计
5.1 概述
5.2 带传动的基本理论
5.3 Ｖ带传动的设计
5.4 滚子链链条与链轮
固联于主动轴上的带轮1(主动轮)； 固联于从动轴上的带轮3(从动轮)； 紧套在两轮上的传动带2。
概 述
啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一 起转动，并传递动力（同步带传动）。
根据带的截型确定轮槽尺寸。
带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。
（详细介绍）
Ｖ带传动的设计
三、Ｖ带带轮的结构设计
◆ 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；
张紧的目的
◆ 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才 能正常工作。
常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。