链轮的基础知识

5.1 带传动概述
带传动是机械传动系统中用以传递运动和动力的常用 传动装置之一。带传动是由带和带轮组成的绕性传动。按 其工作原理分为摩擦型带传动和啮合型带传动。摩擦型带 传动靠带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力。啮 合型带传动靠带齿与带轮齿之间的啮合实现传动。
a）摩擦式
图5.1 带传动的组成
b）啮合式
带传动概述
带传动的类型和应用
一、带传动特点
➢ 传动带具有良好的弹性，能缓冲和吸振，传动平稳，噪声 小；
➢ 过载时，带和带轮面间发生打滑，可防止其他零件损坏； ➢ 带传动结构简单，制造、安装和维护均较方便； ➢ 可用于中心距较大的两轴间的传动； ➢ 带传动不能保证准确的传动比（一般i＝3～5），对轴和轴
时不得与腐蚀性物体接触；
➢ 带传动应加防护罩。
图5.21 V带轮的安装位置
5.6 链传动概述
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，如图5.22所示。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5.22 链传动的组成
5.7 滚子链和链轮 滚子链的结构和标准
滚子链有单排/双排和 多排。单排滚子链的结构 如图5.24所示，它由内链 板1/外链板2套筒3/销轴4 和滚子5组成。
传递功率：P Fv 1000
打滑：
当V带即将打滑时，紧 边拉力F1和松边拉力F2之间 的关系：
F1 e fv F2
柔韧体摩擦的 欧拉公式
初拉力
松 边 拉 力 紧 边 拉 力
图5.6 带传动受力情况
5.2 带传动的工作情况分析
带传动的受力分析
假设带工作时其总长不变，则： F1－F0=F0－F2，即：
一、同步带的参数
1）节距pb
2）模数 m
图5.16 同步齿形带传动
5.4 同步带传动简介 同步带的参数、型式、尺寸和标记
二、同步带的型式、尺寸和标记
5.4.3 梯形齿同步带传动的设计
5.5 V带传动的张紧和维护 带传动的张紧
一、调整中心距
a）
b）
c）
图5.15 调整中心距
5.5 V带传动的张紧和维护 带传动的张紧
P1 (P1 P1)K KL
P1 ——单根V带的基本额定功率； P1 ——功率增量 K ——包角修正系数
K L ——带长修正系数
5.3 普通V带的传动设计计算
5.3.3 V带型号与根数的确定
V带的截面形状可由计算功率PC和小带轮转速n1查图 5.12得到，其中：
Pc K A P
P——传动的额定功率；
二、功率曲线图（详见图5.30）
滚子链传动的设计计算
一、链传动的平均速度及传动
1) 平均速度
vav
z1 pn1 60 1000
z2 pn2 60 1000
2) 链传动的平均传动比
iav
n1 n2
z2 z1
机械设计基础——第5章 带传动 和 链传动
39
5.8 滚子链传动的设计 滚子链传动的设计计算
二、功率计算 1) 当v≥0.6m/s时
K A——工作情况系数；
V带根数z（参见表5.8）：
z
Pc P
Pc (P1 P1)K KL
zmax
5.3 普通V带的传动设计计算 5.3.4 主要参数的选择
一、带轮基准直径和带速
小带轮的基准直径：dd1 dmin
大带轮的基准直径：d d 2 id d1
带速（5～25m/s）：v dd1n1
随着紧松边拉力差的增大，带的弹性滑动区域扩展至 带与带轮的整个接触面时，即发生打滑。打滑是由于 过载引起的，是可以避免的。
在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力 的总和有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接 触面间摩擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的 相对滑动，这种现象称为打滑。
2) 传动比i 滚子链的传动比不宜大于7，一般推荐i=2～3.5。
5.8 滚子链传动的设计 滚子链传动的设计计算
四、中心距a和链节数L
一般取中心距a0=(30～50p)，推荐a0=40p，最大中心距
amax=80p。
Lp
2 a0 p
z1
z2 2
z2 z1
2
2
p a0
链条总长为L=pLp ，由Lp计算理论中心距a：
5.2 带传动的工作情况分析
带传动的应力分析
紧边拉应力
1
F1 A
一、由拉力产生的拉应力
二、由离心力产生的拉应力
松边拉应力
2
F2 A
c
qv2 A
三、弯曲应力
b
2E
ha dd
5.2 带传动的工作情况分析 带传动的应力分析
带在工作时的应力分布如图5.11所示。
防止疲劳破坏条件：
max 1 c b1 ≤ [ ]
轮缘——用于安装V带轮的部分 ； 带轮 轮毂——带轮与轴相联接的部分 ；
轮辐——轮缘与轮毂相联接的部分。
根据带轮直径的大小，普通V带轮有实心轮，辐板式轮， 孔板式轮、椭圆辐轮四种典型结构（教材图5.5）。
P h1 290 3 nA

5.2 带传动的工作情况分析
带传动的受力分析
圆周力： F=F1－F2
带传动的应用
摩擦带传动适 用于要求传动 平稳、传动比 要求不准确、 中小功率的远 距离传动。
机械设计基础——第5章 带传动 和 链传动
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5.1.2 普通V带的结构和标准
V带由顶胶、抗拉体、底胶和包布四部分组成（图5.4）。 带绕在带轮上时产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短， 内外层之间必有一长度不变的中性层，其宽度b p称为节宽。 V带轮上与b p相应的带轮直径d d 称为基准直径。与带轮 基准直径相应的带的周线长度称为基准长度，用Ld表示。 两带轮轴线间的距离a称为中心距。
a
p 4
L
p
z1
z2 2
L
p
z1
2
z2
2
8
z2 z1
2
2
5.9 链传动的布置、张紧和维护 链传动的布置
机械设计基础——第5章 带传动 和 链传动
0
机械设计基础
本章主要内容
5.1 带传动概述 5.2 带传动的工作情况分析 5.3 普通V带的传动设计计算 5.4 同步带传动简介 5.5 V带传动的张紧和维护 5.6 链传动概述 5.7 滚子链和链轮 5.8 滚子链传动的设计 5.5 链传动的布置、张紧和维护
承的压力较大，传动的效率较低，带速一般为5～25m/s ➢ 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
二、带传动的类型及应用 按传动带的截面形状分 （1）平带： 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。
（2）V 带： 截面形状为梯 形，两侧面为 工作表面。
（3）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。 可传递很大的功率。 （4）圆形带： 横截面为圆形。 只用于小功率传动。
图5.13 带传动的几何关系
5.3 普通V带的传动设计计算 主要参数的选择
三、小轮包角（一般不低于120º）
1
180
dd2
a
dd1
57.3
四、初拉力
F0
500Pc zv
2.5 K
1 qv2
5.3 普通V带的传动设计计算 5.3.5 带传动作用在轴上的压力FQ
图5.14 带作用在轴上的压力
轮子链链轮是链传动的主要零件。国家标准规定了滚 子链链轮端面齿形，如图5.27所示。齿槽各部分的尺寸计 算公式见表5.11。
图5.27 链轮端面齿形
5.8 滚子链传动的设计 链传动的失效形式
常见的失效形式： ➢ 链板疲劳破坏 ➢ 链条铰链的胶合 ➢ 过载拉断 ➢滚子和套筒的冲击破坏 ➢ 链条铰链磨损
图5.11 带的应力分布
5.3 普通V带的传动设计计算 5.3.1 带传动的失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式： ➢带在带轮上打滑和疲劳破坏（脱层、撕裂或拉断）
传动的设计准则： ➢ 保证带在工作中不打滑
➢ 满足一定的使用寿命
5.3 普通V带的传动设计计算
单根V带的基本额定功率
将包角为180º（i=1）、特定基准长度、载荷平稳时 单根普通V带所能传递的额定功率P1称为单根V带的基本 额定功率。实际工作条件下，单根V带的额定功率［P1］
（5）齿形带（同步带）：
（6）齿孔带 ：
按用途分 （1）传动带 传递动力用 （2）输送带 输送物品用。
带传动的特点
能吸收振动，缓和冲击,传动平稳，噪音小； 过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过 载保护作用； 结构简单，制造、安装和维护方便，成本低； 带与带轮之间存在一定的弹性滑动； 由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力； 带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； 带的寿命较短，需要经常更换； 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
相邻两滚子轴线间的距 离称为链节距，用p表示， 链节距p是传动链的重要参 数。区别排距Pt。
图5.24 滚子链
5.7 滚子链和链轮 滚子链的结构和标准
链条在使用时封闭为环形，当链节数为偶数时，可用开 口销或弹簧卡固定销轴，如图5.26a、b所示；
图5.26 滚子链接头形式
5.7 滚子链和链轮 滚子链链轮
5.8 滚子链传动的设计 功率曲线图
一、极限功率曲线图
图5.25 极限功率图
1——铰链磨损限定的极限功率曲线； 2——链板疲劳强度限定的极限功率曲线； 3——套筒和滚子的冲击疲劳强度限定的极限功率曲线； 4——铰链胶合限定的极限功率曲线； 5——实际使用的极限功率曲线
5.8 滚子链传动的设计
功率曲线图
5.4 同步带传动简介
同步带传动的特点和应用
同步带的特点
➢无相对滑动，带长不变，传动比恒定； ➢带的柔性好，可用直径较小的带轮，传动结构紧凑， 能获得比较大的传动比； ➢带薄而轻，强力层强度高，适用于高速传动，速度 可达40m/s；
➢主要缺点是制造、安装精度要求较高，成本高。
5.4 同步带传动简介 同步带的参数、型式、尺寸和标记
60 1000
5.3 普通V带的传动设计计算 5.3.4 主要参数的选择
二、中心距和带长
0.7(dd1 dd 2 ) a0 2(dd1 dd 2 )
L0
2a0
1.57(d d 1
dd2)
(dd2 dd1)2 4a
a
a0
Ld
2
L0
amax a 0.03Ld
amin a 0.015 Ld
二、采用张紧轮装置
a)
b)
图5.20 采用张紧轮
5.5 V带传动的张紧和维护 带传动的安装与维护
➢ 安装V带时，先将中心距缩小后 将带套入，然后慢慢调整中心距， 直至张紧；
➢ 安装时，两带轮的轴线应平行， 误差不得超过20’，见图5.20；
➢ 新旧不同的V带不能同时使用； ➢ 带工作温度不应超过60ºC，工作
FQ
2zF0 cos 2
2
zF0
s
in
1
2
5.3 普通V带的传动设计计算
带传动的设计任务及步骤
设计任务：合理选择参数，确定带的截型、长度、根 数及带轮材料、结构和尺寸。
设计步骤（例5.1）：
➢ 选择普通V带截型； ➢ 确定带轮基准直径，并验算带速； ➢ 确定带长和中心距； ➢ 计算轴上压力等。 ➢ 验算小带轮包角； ➢ 确定带的根数；
v1
d1n
i n1 d 2
n2 d1 (1 )
图5.7 带传动的弹性滑动
v1 v2 dd1n1 dd 2n2 1 dd 2n2
v1
dd1n1
dd1n1
一般带传动的滑动系数 0.01 ~ 0.02，因值很小， 非精确计算时可以忽略不计。
弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。 打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免 的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要 传递圆周力，就必然会发生弹性滑动。
校核时：P≤P0KZKLKm/KA 设计时：P0= KAP/（KZKLKm） 2) 当v ＜ 0.6m/s时，按静强度校核
S=Qm/(KAF)≥ [S]
5.8 滚子链传动的设计 滚子链传动的设计计算
三、链传动主要参数的选择
1) 齿数z1/z2 ➢小链轮齿数z1不宜过小(一般应大于17) ➢大链轮齿数z2=iz1， z2不宜过多，通常z2＜120
➢ 节宽bp(中性层 ) ➢ 截面高度h
➢ 相对高度h/bp ➢基准直径dd ➢基准长度Ld
图5.4 V带的结构
楔角为40°、相对高度约为0.7的V带 称为普通V带，现已经标准化。包括七 个型号： Y，Z，A，B，C，D，E 。
5.1 带传动概述
V带轮的材料和结构
V带轮的常用材料：铸铁（ HT150 、HT200）、铸钢、 铝合金、塑料等。
F1+F2=2F0
则V带传动不打滑条件下所能传递的最大圆周力：
e fv 1 Fmax 2F0 e fv 1 Fmax 和紧边拉力F1的关系：
Fm a x
F1
1
1 e fv
5.2 带传动的工作情况分析 5.2.2 带传动的弹性滑动与传动比
弹性滑动： 滑动率ε： 传动比i：
v1 v2 d1n1 d2n2