学号:
工学院
毕业设计
题 目:
带传动与链传动强度分析
作 者
届 别
机械设计制造及其自动化
教授
系 别 机械与电子工程系 专 业 指导老师 完成时间
职 称
2013年5月
摘 要
带传动与链传动是当今应用最为广泛的传动方式,它主要应用于机械领域,当然在其它非机械领域也有十分广泛的应用。由于原动机运动形式的单一性、简单性与工作机运动形式的多样性、复杂性的矛盾,传动机械作为原动机和工作机的连接部分,为工作机提供形式多样的运动形式,是机器不可或缺的一部分。
近年来带与链传动产品在保证一定强度条件下也逐步向轻薄方向发展。对带传动与链传动的研究已经得到了广泛的关注,但针对此类研究的总结还较少。因此,对带传动与链传动的强度分析是重要的。
关键词:设计计算 带传动与链传动 强度分析
Abstract
Belt drive and chain drive is the drive for the widely application, it is mainly used in mechanical field, of course, is widely used in other field of machinery. Since the original motivation of exercise in the form of a single, simple and working machine movement forms of diversity, complexity of contradictions, transmission machinery as the original motivation and work machine connecting part, provide the movement in the form of diverse forms of work for the machine, is a part of the machine is indispensable.
In recent years, belt and chain drive products in a certain strength condition also gradually to the light direction of development. Study on the belt drive and chain drive has been widespread concern, but for this kind of research summary is less. Therefore, it is important to strength analysis of belt drive and chain drive.
Keyword: Design and calculation Belt drive and chain drive Strength analysis
摘 要 ..................................................................................................................................................... II Abstract .................................................................................................................................................. III 第一章 绪 论 ..................................................................................................................................... 1 1.1 国内外对本课题的研究动态 ...................................................................................................... 1 1.2 依据和意义 .................................................................................................................................. 1 第二章 带传动与链传动分析 ............................................................................................................. 3 2.1 2.2
传动原理与特点 ...................................................................................................................... 3 传动类型与应用 ...................................................................................................................... 3
第三章 带传动与链传动受力分析 ..................................................................................................... 4 3.1 3.2
带传动的受力分析 .................................................................................................................. 4 链传动的受力分析 .................................................................................................................. 6
第四章 带传动与链传动的设计计算 ............................................................... 错误!未定义书签。 4.1带传动的设计计算 .................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.1确定计算功率 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.2选择带的型号 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.3确定带轮的基准直径 .......................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.4验算带的速度 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.5确定中心距a和v带基准长度 .......................................................... 错误!未定义书签。 4.1.6.计算小轮包角 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.7.确定v带根数 z................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.8.确定带的张紧力 .................................................................................. 错误!未定义书签。 4.1.9计算作用在轴上的压力Q .................................................................. 错误!未定义书签。 4.2
链传动的设计计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。 致 谢 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章 绪 论
1.1 国内外对本课题的研究动态
带传动与链传动以其传动原理可分为摩擦式传动、牵引式传动、啮合式传动的三种不一样的形式。既牵引式传动就是将轮与带和链条固连,利用牵引力从而实现机构的正反转来进行运动和动力传递。这种传动承载的能力大,加、卸载迅速,也没有时间滞后,无打滑。一般应用与空间设备、精密机床、精密装配机械、精密光学仪器、精密夹具、机器人、扫描仪上。而摩擦式传动机理与平板胶带传动相似,就是利用带与带轮的摩擦力驱动负载。一般应用于食品、汽车生产线上的车身喷漆、塑料元件组装、塑料薄膜的封装,印刷设备。啮合式传动根据啮合原理大概可以化分为穿孔带传动和同步钢带传动两种类型。穿孔带传动与链传动类似,是在钢带上加工出精确定位孔,来配合链轮进行啮合传动。而穿孔带传动主要应用于定时装置、定位托架、数据标定等精密传动中。同步结合平带传动于同步链传动优点,是将橡胶同步带与钢带固连,从而实现无滑动和无形变或者微小形变的精密传动。
1.2 依据和意义
带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在较大的轴间距和多轴之间传递动力,而且其造价比较低廉、不需要润滑、维护较容易等特点,在近代的机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动可以过载打滑、运转时候噪声低,但传动比不是很准确;同步带传动就可以保证传动同步,但它对载荷变动的吸收能力稍微差一点,而且高速运转时候会有噪声。 带传动除用以传递动力外,有时也用来输送物料、进行零件的整列等。
链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 而链传动具有许多优点,与带传动相比,无弹性滑动和打滑现象,而平均传动则比准确,且工作可靠,效率高;传递功率大,过载能力强,在相同工况下的传动尺寸小;所需张紧力小,作用于轴上的压力小;且能在高温、潮湿、有污染的恶劣环境中工作。 链传动的缺点包括:仅能用于两个平行轴之间的传动;成本较高,易磨损,易伸长,传动平稳性差,运转时候会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声,不宜用在急速反向的传动中。
带传动与链传动是当今应用最为广泛的传动方式,它主要应用于机械领域,当然在
其它非机械领域也有十分广泛的应用。由于原动机运动形式的单一性、简单性和工作机运动形式的多样性、复杂性的矛盾,传动机械作为原动机和工作机的连接部分,为工作机提供形式多样的运动形式,是机器不可或缺的一部分。带传动与链传动作为重要的传动机械,从简单的动力传递到复杂的生产线都有广泛应用。随着机械设备不断向高精度、高速度、大功率、长寿命、低成本、低噪声和紧凑化发展,近年来带与链传动产品在保证一定强度条件下也逐步向轻薄方向发展。对带传动与链传动的研究已经得到了广泛的关注,但针对此类研究的总结还较少。本文的目的是对这些研究做一个总结,同时指出钢带传动研究中还需要进一步研究的方面,为以后的研究打下基础。
第二章 带传动与链传动分析
2.1 传动原理与特点
带传动原理是以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件,靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力,带传动的特点一是有过载保护作用;二是有缓冲吸振作用;三是运行平稳无噪音;四是适于远距离传动;五是制造、安装精度要求不高
链传动是由主动链轮与从动链轮环绕在链轮上的链条组成,链为中间挠性件 作时通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。链传动与其他传动相比,主要有以下特点,一是与带传动相比,没有滑动现象,能保持准确的平均传动比,链条不需太大的张紧力,对轴压力较小,传递的功率较大,效率较高,低速时能传递较大的圆周力。二是与齿轮传动相比,链传动的结构简单,安装方便,成本低廉,传动中心距适用范围较大,中心距最大可达十多米,能在高温、多尘、油污等恶劣的条件下工作。三是由于链条进入链轮后形成多边形折线,从而使链条速度忽大忽小地周期性变化,并伴有链条的上下抖动。因此链传动的瞬时传动比不恒定,传动平稳性较差,工作时振动、冲击、噪声较大 宜用于载荷变化很大、高速和急速反转的场合。
2.2 传动类型与应用
带传动有四种.一是平型带传动,他最简单,适合于中心距a较大的情况;二是V 带传动三是多楔带传动,可以适于传递功率较大要求结构紧凑场合;三是同步带传动可以啮合传动,高速、高精度,适于高精度仪器装置中带比较薄,比较轻。
链传动根据用途的不同,链传动分为传动链、起重链和牵引链。传动链主要用来传递动力,起重链主要用在起重机中提升重物,牵引链主要用在运输机械中移动重物。 根据结构的不同,常用的传动链又可分为滚子链和齿形链。滚子链结构简单、磨损较轻,故应用较广。齿形链虽传动平稳、噪声小,但结构复杂、重量较大且价格较高,主要用于高速传动和运动精度要求较高的传动中。
带与链传动主要用在中心距较大,要求平均传动比准确以及工作环境恶劣的场才,目前在农业、矿山、建筑、石油、化工和起重运输等机械中得到广泛的应用。
第三章 带传动与链传动受力分析
3.1 带传动的受力分析
图1 图2
由于带以初拉力F0张紧的套在两个带轮上,在F0的作用下,带与带轮的接触面上产生正压力。未工作时,带的两边的拉力相等,都等于F0 (图1)。工作时,主动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向一致,从动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反。所以主动边(下边)被拉紧,拉力由F0,增加到F1。从动边(上边)被放松,拉力由F0减少到F2(图2),即形成了紧边,松边。F1称为紧边拉力, F2称为松边拉力。如果近似的认为带在工作时的总长度不变,则带的紧边拉力的增加量,应等于松边拉力的减少量,即
F1-F0=F0-F2或F1+F2=2F0 (1)
在图2中,取绕在主动轮上的带为分离体 主动轮的直径为d1,按力矩平衡条件可得
Ff=F1-F2
紧边拉力与松边拉力之差就是带传动传递的圆周力 为有效拉力Fe,它在数值上等于任意一个带轮接触弧上的摩擦力总和Ff,即
Fe=Ff=F1-F2 (2)
将公式(1)与(2)代入公式(3)中可得
F1=F0+Fe/2
F2=F0-Fe/2 (3)
带传动传递的功率为P=Fe/1000 (4) 当摩擦力达到极限值时,带的紧边拉力F1 与松边拉力F2的关系可用柔韧体摩擦的欧拉公式来表示,即
F1
由公式(5)可得带在带轮上的包角为
=F2efa1 (5)
dd2-dd1
ad-dd1
α2≈1800+600⨯d2
a
α1≈1800-600⨯
}
(6)
将公式(3)代入公式(5)整理后,可得出带所能传递的最大有效拉力Femax为
Femax=2Fo
(1)初拉力F0
ee
fa1
-1+1
(7)
fa1
最大有效拉力Femax与下列几个因素有关,初拉力、包角和摩擦系数。
Femax与F0成正比。F0越大,则带与带轮间的正压力越大,传动时的摩擦力就越大,Femax也就越大。但F0过大,将导致带的磨损加剧和带的拉应力增大,带的寿命将降低,同时增大轴和轴承上的压力。若F0过小,带的工作能力不能充分发挥,工作时易跳动和打滑。 (2)包角α
Femax随α的增大而增大。因为包角增大,将使带与带轮在整个接触弧上的摩擦力总和增加,从而可提高传动能力。所以对于水平或近似水平布置的带传动,应将松边放在上边,以增大包角。由于小带轮的包角α1总是小于大带轮的包角α2,因此一般要求α1≥120°。 (3)摩擦系数f
f越大,摩擦力就越大。Femax也就越大。f与带轮的材料、表面状况及工作条件等有关。此外,欧拉公式是在忽略离心力影响下导出的,若v较大,带产生的离心力就大,这将降低带与带轮间的正压力,因而使Femax 减小。
3.2 链传动的受力分析
图3 1-小链轮 2-大链轮 3-链条
链传动在安装时,应使链条受到一定的张紧力,其张紧力是通过使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。链传动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,因而所需的张紧力比起带传动来要小得多。与带传动一样,链传动在工作过程中也有紧边和松边之别。若忽略传动中的动载荷,则链的紧边拉力F1由链传动的圆周力F、链运动所产生的离心拉力Fc和由链本身质量而产生的悬垂拉力Fy三部分组成,为:
F1=F+Fc+fy
松边拉力则由Fc和Fy两部分组成,为:
F2=Fc+Fy
链传动的圆周力F为:
F=1000p
式中:P为链传递的功率(kW); v为链的速度(m/s)。 链运动所产生的离心拉力Fc为:
Fc=qv2
式中:q为链单位长度的质量(kg/m), 由链本身质量而产生的悬垂拉力Fy为:
Fy=Kyqga
式中:a为链传动的中心距(m);
Ky为垂度系数,即下垂度为y=0.02a时的拉力系数,见表1,表中b为两链轮中心
表1
链作用于轴上的压轴力FQ可近似取为:
FQ≈F1+F2≈(1.2~1.3)F
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,造成了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。
具体来讲,链传动中的动载荷主要由以下因素产生。链速v的周期性变化产生的加速度
当销轴位于β=±dv2α==-Rϖ 1sinβdt ϕ1时,加速度达到最大值,即: 2
αmax1800ϖ12p=±R1ϖsin=±R1ϖsin=± 2Z22
1ϕ12
1
式中: R1=p 02sin180Z由上式可知,当链的质量相同时,链轮转速越高,节距越大,则链的动载荷越大。链的垂直方向分速度v'周期性变化会导致链传动的横向振动,它也是链传动动载荷中很重要的一部分。当链条的铰链啮入链轮齿间时,由于链条铰链作直线运动然而链轮轮齿作圆周运动,在两者之间的相对速度造成啮合冲击和动载荷。
由以上几种主要原因分析,造成链传动不平稳现象、冲击和动载荷,是链传动的固有特性,这个称为链传动的多边形效应。另外,由于链和链轮的制造误差、安装误差;以及由于链条的松弛,在启动、制动、反转、突然超载或卸载情况下出现的惯性冲击,也将增大链传动的动载荷。
7
学号:
工学院
毕业设计
题 目:
带传动与链传动强度分析
作 者
届 别
机械设计制造及其自动化
教授
系 别 机械与电子工程系 专 业 指导老师 完成时间
职 称
2013年5月
摘 要
带传动与链传动是当今应用最为广泛的传动方式,它主要应用于机械领域,当然在其它非机械领域也有十分广泛的应用。由于原动机运动形式的单一性、简单性与工作机运动形式的多样性、复杂性的矛盾,传动机械作为原动机和工作机的连接部分,为工作机提供形式多样的运动形式,是机器不可或缺的一部分。
近年来带与链传动产品在保证一定强度条件下也逐步向轻薄方向发展。对带传动与链传动的研究已经得到了广泛的关注,但针对此类研究的总结还较少。因此,对带传动与链传动的强度分析是重要的。
关键词:设计计算 带传动与链传动 强度分析
Abstract
Belt drive and chain drive is the drive for the widely application, it is mainly used in mechanical field, of course, is widely used in other field of machinery. Since the original motivation of exercise in the form of a single, simple and working machine movement forms of diversity, complexity of contradictions, transmission machinery as the original motivation and work machine connecting part, provide the movement in the form of diverse forms of work for the machine, is a part of the machine is indispensable.
In recent years, belt and chain drive products in a certain strength condition also gradually to the light direction of development. Study on the belt drive and chain drive has been widespread concern, but for this kind of research summary is less. Therefore, it is important to strength analysis of belt drive and chain drive.
Keyword: Design and calculation Belt drive and chain drive Strength analysis
摘 要 ..................................................................................................................................................... II Abstract .................................................................................................................................................. III 第一章 绪 论 ..................................................................................................................................... 1 1.1 国内外对本课题的研究动态 ...................................................................................................... 1 1.2 依据和意义 .................................................................................................................................. 1 第二章 带传动与链传动分析 ............................................................................................................. 3 2.1 2.2
传动原理与特点 ...................................................................................................................... 3 传动类型与应用 ...................................................................................................................... 3
第三章 带传动与链传动受力分析 ..................................................................................................... 4 3.1 3.2
带传动的受力分析 .................................................................................................................. 4 链传动的受力分析 .................................................................................................................. 6
第四章 带传动与链传动的设计计算 ............................................................... 错误!未定义书签。 4.1带传动的设计计算 .................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.1确定计算功率 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.2选择带的型号 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.3确定带轮的基准直径 .......................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.4验算带的速度 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.5确定中心距a和v带基准长度 .......................................................... 错误!未定义书签。 4.1.6.计算小轮包角 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.7.确定v带根数 z................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.8.确定带的张紧力 .................................................................................. 错误!未定义书签。 4.1.9计算作用在轴上的压力Q .................................................................. 错误!未定义书签。 4.2
链传动的设计计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。 致 谢 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章 绪 论
1.1 国内外对本课题的研究动态
带传动与链传动以其传动原理可分为摩擦式传动、牵引式传动、啮合式传动的三种不一样的形式。既牵引式传动就是将轮与带和链条固连,利用牵引力从而实现机构的正反转来进行运动和动力传递。这种传动承载的能力大,加、卸载迅速,也没有时间滞后,无打滑。一般应用与空间设备、精密机床、精密装配机械、精密光学仪器、精密夹具、机器人、扫描仪上。而摩擦式传动机理与平板胶带传动相似,就是利用带与带轮的摩擦力驱动负载。一般应用于食品、汽车生产线上的车身喷漆、塑料元件组装、塑料薄膜的封装,印刷设备。啮合式传动根据啮合原理大概可以化分为穿孔带传动和同步钢带传动两种类型。穿孔带传动与链传动类似,是在钢带上加工出精确定位孔,来配合链轮进行啮合传动。而穿孔带传动主要应用于定时装置、定位托架、数据标定等精密传动中。同步结合平带传动于同步链传动优点,是将橡胶同步带与钢带固连,从而实现无滑动和无形变或者微小形变的精密传动。
1.2 依据和意义
带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在较大的轴间距和多轴之间传递动力,而且其造价比较低廉、不需要润滑、维护较容易等特点,在近代的机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动可以过载打滑、运转时候噪声低,但传动比不是很准确;同步带传动就可以保证传动同步,但它对载荷变动的吸收能力稍微差一点,而且高速运转时候会有噪声。 带传动除用以传递动力外,有时也用来输送物料、进行零件的整列等。
链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 而链传动具有许多优点,与带传动相比,无弹性滑动和打滑现象,而平均传动则比准确,且工作可靠,效率高;传递功率大,过载能力强,在相同工况下的传动尺寸小;所需张紧力小,作用于轴上的压力小;且能在高温、潮湿、有污染的恶劣环境中工作。 链传动的缺点包括:仅能用于两个平行轴之间的传动;成本较高,易磨损,易伸长,传动平稳性差,运转时候会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声,不宜用在急速反向的传动中。
带传动与链传动是当今应用最为广泛的传动方式,它主要应用于机械领域,当然在
其它非机械领域也有十分广泛的应用。由于原动机运动形式的单一性、简单性和工作机运动形式的多样性、复杂性的矛盾,传动机械作为原动机和工作机的连接部分,为工作机提供形式多样的运动形式,是机器不可或缺的一部分。带传动与链传动作为重要的传动机械,从简单的动力传递到复杂的生产线都有广泛应用。随着机械设备不断向高精度、高速度、大功率、长寿命、低成本、低噪声和紧凑化发展,近年来带与链传动产品在保证一定强度条件下也逐步向轻薄方向发展。对带传动与链传动的研究已经得到了广泛的关注,但针对此类研究的总结还较少。本文的目的是对这些研究做一个总结,同时指出钢带传动研究中还需要进一步研究的方面,为以后的研究打下基础。
第二章 带传动与链传动分析
2.1 传动原理与特点
带传动原理是以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件,靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力,带传动的特点一是有过载保护作用;二是有缓冲吸振作用;三是运行平稳无噪音;四是适于远距离传动;五是制造、安装精度要求不高
链传动是由主动链轮与从动链轮环绕在链轮上的链条组成,链为中间挠性件 作时通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。链传动与其他传动相比,主要有以下特点,一是与带传动相比,没有滑动现象,能保持准确的平均传动比,链条不需太大的张紧力,对轴压力较小,传递的功率较大,效率较高,低速时能传递较大的圆周力。二是与齿轮传动相比,链传动的结构简单,安装方便,成本低廉,传动中心距适用范围较大,中心距最大可达十多米,能在高温、多尘、油污等恶劣的条件下工作。三是由于链条进入链轮后形成多边形折线,从而使链条速度忽大忽小地周期性变化,并伴有链条的上下抖动。因此链传动的瞬时传动比不恒定,传动平稳性较差,工作时振动、冲击、噪声较大 宜用于载荷变化很大、高速和急速反转的场合。
2.2 传动类型与应用
带传动有四种.一是平型带传动,他最简单,适合于中心距a较大的情况;二是V 带传动三是多楔带传动,可以适于传递功率较大要求结构紧凑场合;三是同步带传动可以啮合传动,高速、高精度,适于高精度仪器装置中带比较薄,比较轻。
链传动根据用途的不同,链传动分为传动链、起重链和牵引链。传动链主要用来传递动力,起重链主要用在起重机中提升重物,牵引链主要用在运输机械中移动重物。 根据结构的不同,常用的传动链又可分为滚子链和齿形链。滚子链结构简单、磨损较轻,故应用较广。齿形链虽传动平稳、噪声小,但结构复杂、重量较大且价格较高,主要用于高速传动和运动精度要求较高的传动中。
带与链传动主要用在中心距较大,要求平均传动比准确以及工作环境恶劣的场才,目前在农业、矿山、建筑、石油、化工和起重运输等机械中得到广泛的应用。
第三章 带传动与链传动受力分析
3.1 带传动的受力分析
图1 图2
由于带以初拉力F0张紧的套在两个带轮上,在F0的作用下,带与带轮的接触面上产生正压力。未工作时,带的两边的拉力相等,都等于F0 (图1)。工作时,主动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向一致,从动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反。所以主动边(下边)被拉紧,拉力由F0,增加到F1。从动边(上边)被放松,拉力由F0减少到F2(图2),即形成了紧边,松边。F1称为紧边拉力, F2称为松边拉力。如果近似的认为带在工作时的总长度不变,则带的紧边拉力的增加量,应等于松边拉力的减少量,即
F1-F0=F0-F2或F1+F2=2F0 (1)
在图2中,取绕在主动轮上的带为分离体 主动轮的直径为d1,按力矩平衡条件可得
Ff=F1-F2
紧边拉力与松边拉力之差就是带传动传递的圆周力 为有效拉力Fe,它在数值上等于任意一个带轮接触弧上的摩擦力总和Ff,即
Fe=Ff=F1-F2 (2)
将公式(1)与(2)代入公式(3)中可得
F1=F0+Fe/2
F2=F0-Fe/2 (3)
带传动传递的功率为P=Fe/1000 (4) 当摩擦力达到极限值时,带的紧边拉力F1 与松边拉力F2的关系可用柔韧体摩擦的欧拉公式来表示,即
F1
由公式(5)可得带在带轮上的包角为
=F2efa1 (5)
dd2-dd1
ad-dd1
α2≈1800+600⨯d2
a
α1≈1800-600⨯
}
(6)
将公式(3)代入公式(5)整理后,可得出带所能传递的最大有效拉力Femax为
Femax=2Fo
(1)初拉力F0
ee
fa1
-1+1
(7)
fa1
最大有效拉力Femax与下列几个因素有关,初拉力、包角和摩擦系数。
Femax与F0成正比。F0越大,则带与带轮间的正压力越大,传动时的摩擦力就越大,Femax也就越大。但F0过大,将导致带的磨损加剧和带的拉应力增大,带的寿命将降低,同时增大轴和轴承上的压力。若F0过小,带的工作能力不能充分发挥,工作时易跳动和打滑。 (2)包角α
Femax随α的增大而增大。因为包角增大,将使带与带轮在整个接触弧上的摩擦力总和增加,从而可提高传动能力。所以对于水平或近似水平布置的带传动,应将松边放在上边,以增大包角。由于小带轮的包角α1总是小于大带轮的包角α2,因此一般要求α1≥120°。 (3)摩擦系数f
f越大,摩擦力就越大。Femax也就越大。f与带轮的材料、表面状况及工作条件等有关。此外,欧拉公式是在忽略离心力影响下导出的,若v较大,带产生的离心力就大,这将降低带与带轮间的正压力,因而使Femax 减小。
3.2 链传动的受力分析
图3 1-小链轮 2-大链轮 3-链条
链传动在安装时,应使链条受到一定的张紧力,其张紧力是通过使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。链传动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,因而所需的张紧力比起带传动来要小得多。与带传动一样,链传动在工作过程中也有紧边和松边之别。若忽略传动中的动载荷,则链的紧边拉力F1由链传动的圆周力F、链运动所产生的离心拉力Fc和由链本身质量而产生的悬垂拉力Fy三部分组成,为:
F1=F+Fc+fy
松边拉力则由Fc和Fy两部分组成,为:
F2=Fc+Fy
链传动的圆周力F为:
F=1000p
式中:P为链传递的功率(kW); v为链的速度(m/s)。 链运动所产生的离心拉力Fc为:
Fc=qv2
式中:q为链单位长度的质量(kg/m), 由链本身质量而产生的悬垂拉力Fy为:
Fy=Kyqga
式中:a为链传动的中心距(m);
Ky为垂度系数,即下垂度为y=0.02a时的拉力系数,见表1,表中b为两链轮中心
表1
链作用于轴上的压轴力FQ可近似取为:
FQ≈F1+F2≈(1.2~1.3)F
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,造成了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。
具体来讲,链传动中的动载荷主要由以下因素产生。链速v的周期性变化产生的加速度
当销轴位于β=±dv2α==-Rϖ 1sinβdt ϕ1时,加速度达到最大值,即: 2
αmax1800ϖ12p=±R1ϖsin=±R1ϖsin=± 2Z22
1ϕ12
1
式中: R1=p 02sin180Z由上式可知,当链的质量相同时,链轮转速越高,节距越大,则链的动载荷越大。链的垂直方向分速度v'周期性变化会导致链传动的横向振动,它也是链传动动载荷中很重要的一部分。当链条的铰链啮入链轮齿间时,由于链条铰链作直线运动然而链轮轮齿作圆周运动,在两者之间的相对速度造成啮合冲击和动载荷。
由以上几种主要原因分析,造成链传动不平稳现象、冲击和动载荷,是链传动的固有特性,这个称为链传动的多边形效应。另外,由于链和链轮的制造误差、安装误差;以及由于链条的松弛,在启动、制动、反转、突然超载或卸载情况下出现的惯性冲击,也将增大链传动的动载荷。
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