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鏈輪是鏈條式傳動的重要零件，其主要作用是通過鏈輪嚙合來傳遞動力，帶動鏈傳動的其他零件旋轉(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。按照傳動形式分為直齒輪傳動鏈輪、蝸桿傳動鏈輪、帶傳動鏈輪和無極鏈輪。
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力，無中心齒輪鏈輪系則通過一個或幾個固定的中心齒輪來傳遞動力。本文主要介紹無極形式的無中心齒圓弧鏈輪，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，內(nèi)齒圈由一個與外齒圈嚙合的小齒輪和一個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，在無極鏈輪中，外齒圈和中心軸之間不存在相對運(yùn)動，只有一個相對速度v和一個角速度ω。當(dāng)外齒圈和中心軸嚙合時，兩個相對速度方向相反，從而實(shí)現(xiàn)了無極鏈輪的傳動。
鏈輪轉(zhuǎn)速
在無極形式的無中心齒圓弧鏈輪中，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)速決定。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。在無極形式的無中心齒圓弧鏈輪中，鏈條要同時帶動兩個無極軸旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度受到鏈輪轉(zhuǎn)速、鏈條轉(zhuǎn)速和鏈條長度三個因素影響。
無極鏈輪齒數(shù)
無極鏈輪齒數(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。無極鏈輪齒數(shù)過多會使傳動比減小，影響傳遞動力，所以設(shè)計(jì)時一般根據(jù)需要選擇合適的鏈輪數(shù)量。
由于無極鏈輪齒數(shù)的增加會使鏈輪直徑變大，在工業(yè)應(yīng)用中可以適當(dāng)減少鏈輪直徑來增大傳動比。無極鏈輪齒數(shù)太多會增加制造成本和維修成本，而過少則會導(dǎo)致傳動效率降低，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，鏈條和齒輪都不會發(fā)生相對位移，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)時須要保證鏈條和齒輪不發(fā)生相對位移。
在考慮了鏈條和齒輪的轉(zhuǎn)動慣量后，鏈輪軸的轉(zhuǎn)速比可取為0.65,所以鏈條與鏈輪之間不會發(fā)生相對位移。鏈條和鏈輪之間也不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。
