FSAE链传动的设计

9.3 链传动的设计一、链传动的运动分析1、链传动的运动不均匀性 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。动画演示 链的平均速度为： 链传动的平均传动比为： 当主动链轮匀速转动时 链条铰链A点的圆周速度 前进分速度 上下运动分速度2、链传动的运动不均匀性可以看出链条的前进速度和上下抖动速度都是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。从动链轮的角速度为：链传动的瞬时传动比为：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。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。3、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：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。二、链传动的设计计算1、失效形式和额定功率 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。 右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。 2、系列滚子链的额定功率曲线滚子链额定功率曲线1-由链板疲劳强度限定； 2-由滚子、套筒冲击疲劳强度限定； 3-由销轴和套筒胶合限定左图所示为A系列滚子链的额定功率曲线，它是在标准实验条件下得出的，设计时可根据小链轮的转速n1从图中查出这种型号的链条允许传递的额定功率P0，额定功率曲线适合于链速v0.6m/s的场合。 当链传动的实际工作条件与标准实验条件不符时，应引入小链轮齿数系数Kz、链长系数KL、多排链系数KP和工作情况系数KA进行修正。额定功率曲线是在推荐的润滑方式下得到的，当不能满足推荐的润滑方式时，应 降低额定功率P0。3、滚子链传动的设计步骤和方法 .链轮齿数 小链轮齿数z1少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会导致： 1）传动的不均匀性和动载荷增大； 2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，铰链磨损加剧； 3）链传动的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。 增加小链轮齿数对传动有利，但如z1选得太大时，大链轮齿数Z2将更大，除增大了传动的尺寸和质量外，还易发生跳齿和脱链，使链条寿命降低。链轮齿数的取值范围为17z120。 小链轮的齿数可根据链速选择。 由于链节数通常是偶数，为考虑磨损均匀，小链轮齿数一般应取奇数。通常限制链传动的传动比i6，推荐的传动比i23.5。 2.确定计算功率计算功率是根据传递的功率，并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定的 3.链的节距链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。所以设计时应尽量选取小节距的单排链或多排链。考虑到链传动的实际工作条件与标准实验条件的不同，引入修正系数Kz，KL和KP，则链所需传递的功率为： 链条节距P可根据功率P0和小链轮转速n1由额定功率曲线选取。 4.链传动的中心距和链节数链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。设计时一般取中心距a0=(3050)p，最大取a0max=80p。链条的长度以链节Lp数来表示，链节数为：计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的理论中心距为：为了保证链条松边有一个合适的安装垂度f，实际中心距应比理论中心距小一些。5.小链轮毂孔最大直径根据小链轮的节距和齿数由链轮毂孔直径表确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数（增大z1或p）。6.链传动的压轴力链传动的压轴力可近似取为： 式中：Fe为链传递的有效圆周力，单位为N；KFp 为压轴力系数，对于水平传动KFp =1.15，对于垂直传动KFp =1.05。 7.低速链传动的静力强度计算对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的几率很大，故常按下式进行抗拉静力强度计算。计算安全系数式中：n为链的排数；Flim为单排链的极限拉伸载荷，详值查滚子链规格和主要参数表。Fl为链的紧边工作拉力，单位为kN。