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鏈輪是鏈條式傳動(dòng)的重要零件，其主要作用是通過鏈輪嚙合來傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)鏈傳動(dòng)的其他零件旋轉(zhuǎn)。在工程機(jī)械中，鏈輪應(yīng)用廣泛，如起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等。鏈輪種類繁多，按照材料分為鋼結(jié)構(gòu)鏈輪、鑄鐵鏈輪和合金結(jié)構(gòu)鏈輪。按照傳動(dòng)形式分為直齒輪傳動(dòng)鏈輪、蝸桿傳動(dòng)鏈輪、帶傳動(dòng)鏈輪和無(wú)極鏈輪。
根據(jù)鏈輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為普通結(jié)構(gòu)鏈輪和無(wú)中心齒輪式結(jié)構(gòu)。普通鏈輪系通過鏈條和齒輪嚙合來傳遞動(dòng)力，無(wú)中心齒輪鏈輪系則通過一個(gè)或幾個(gè)固定的中心齒輪來傳遞動(dòng)力。本文主要介紹無(wú)極形式的無(wú)中心齒圓弧鏈輪，詳細(xì)分析了其基本工作原理和設(shè)計(jì)方法。
無(wú)極鏈輪的結(jié)構(gòu)形式
主要由內(nèi)齒圈、外齒圈和中心軸組成，其中內(nèi)齒圈位于鏈條槽中間，外齒圈位于鏈條槽兩側(cè)。中心軸由一根圓柱形軸和一根圓柱形銷孔組成，中心軸和銷孔之間通過中心孔相連接。
在無(wú)極鏈輪中，內(nèi)齒輪與外齒圈的嚙合是由內(nèi)齒圈和外齒圈共同完成的，外齒圈固定不動(dòng)，內(nèi)齒圈由一個(gè)與外齒圈嚙合的小齒輪和一個(gè)與中心軸嚙合的大齒輪組成。內(nèi)外齒輪之間的嚙合是通過銷孔來實(shí)現(xiàn)的，在無(wú)極鏈輪中，外齒圈和中心軸之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只有一個(gè)相對(duì)速度v和一個(gè)角速度ω。當(dāng)外齒圈和中心軸嚙合時(shí)，兩個(gè)相對(duì)速度方向相反，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)極鏈輪的傳動(dòng)。
鏈輪轉(zhuǎn)速
在無(wú)極形式的無(wú)中心齒圓弧鏈輪中，一般為V形或螺旋形，其轉(zhuǎn)速由中心齒輪的轉(zhuǎn)速和鏈條的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。由于沒有齒根，所以不存在嚙合齒數(shù)不足的情況，但這并不意味著鏈條可以任意長(zhǎng)。在無(wú)極形式的無(wú)中心齒圓弧鏈輪中，鏈條要同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)無(wú)極軸旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度受到鏈輪轉(zhuǎn)速、鏈條轉(zhuǎn)速和鏈條長(zhǎng)度三個(gè)因素影響。
無(wú)極鏈輪齒數(shù)
無(wú)極鏈輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)取決于鏈輪的轉(zhuǎn)速比，常用的無(wú)極鏈輪齒數(shù)為16、18、20、22、24、32,其中鏈輪的轉(zhuǎn)速比為1:1,則所需鏈輪的齒數(shù)為4。
若轉(zhuǎn)速比大于1,則需要較多的齒數(shù)，如32、40等。無(wú)極鏈輪齒數(shù)過多會(huì)使傳動(dòng)比減小，影響傳遞動(dòng)力，所以設(shè)計(jì)時(shí)一般根據(jù)需要選擇合適的鏈輪數(shù)量。
由于無(wú)極鏈輪齒數(shù)的增加會(huì)使鏈輪直徑變大，在工業(yè)應(yīng)用中可以適當(dāng)減少鏈輪直徑來增大傳動(dòng)比。無(wú)極鏈輪齒數(shù)太多會(huì)增加制造成本和維修成本，而過少則會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低，因此需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來選擇合適的齒數(shù)。
齒形設(shè)計(jì)
為了使鏈輪嚙合時(shí)，鏈條和齒輪都不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，鏈輪齒形設(shè)計(jì)要求為：
設(shè)計(jì)實(shí)例
其中m為鏈條的長(zhǎng)度，A為鏈條的節(jié)距，n為鏈輪的齒數(shù)，α為鏈輪的轉(zhuǎn)速比，H為鏈輪的包角，W為鏈條的輪邊功率。
鏈條在節(jié)距n=0.3 mm時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。因?yàn)殒溳喤c鏈條相連處具有較大的應(yīng)力，所以在進(jìn)行鏈輪設(shè)計(jì)時(shí)須要保證鏈條和齒輪不發(fā)生相對(duì)位移。
在考慮了鏈條和齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量后，鏈輪軸的轉(zhuǎn)速比可取為0.65,所以鏈條與鏈輪之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移。鏈條和鏈輪之間也不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
