机械传动论文范文

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第1篇

链传动这部分的教学目标应该是：学生掌握链传动的优缺点、应用范围、常见类型、套筒滚子链和套筒链的结构构成；掌握链传动速度不均匀性产生的原因、传动比计算方法、动载荷产生的原因；掌握链传动工作拉力、离心拉力、垂度拉力及轴上载荷的计算方法；掌握链传动主要参数的确定方法、参数大小对性能的影响过程；掌握链传动的设计过程和步骤；弄清链轮的结构特点、链传动的空间布置方法、方法、张紧方法；了解齿形链的设计方法。根据上述教学目标，笔者构建了链传动设计部分的教学逻辑：1．讲解链传动的优缺点。应明确链传动的优缺点是通过与皮带传动和齿轮传动相比较而得出的，链传动是典型的介于皮带传动和齿轮传动之间的一种传动形式；2．讲解链传动的结构构成特点。链的类型有三种，即传动链、起重链、曳引链三种。最常用的是传动链，传动链主要用来传递动力，传动链又可分为套筒链、套筒滚子链（简称滚子链）、齿形链和成型链。滚子链是最为常用的一种传动链，讲解其结构时要结合结构示意图进行讲解，并说明每一部分的功能；3．讲解链轮的结构。这里要分成滚子链链轮和齿形链链轮两种链轮来讲解。要结合链轮的结构图，说明滚子链轮的齿形为什么是“三圆弧一直线”结构，齿形链链轮为什么要做成直边的齿形，说清楚链轮的几个主要结构参数，以及如何计算这些几何参数，说清楚链和链轮的常用材料是什么；4．讲解链传动的运动特性。这部分要通过示意图和公式推导，证明链传动时为何会产生速度的变化、为何会产生加速度、为何会产生冲击载荷，以及这些参数的计算表达，进而揭示链传动规律性变化的运动特性本质；5．讲解链传动的受力分析。受力分析要结合前面的运动分析及前面的皮带传动的有关公式推导过程进行讲解，结合示意图，说清楚工作拉力、离心拉力、垂度拉力的产生原因及公式计算方法；6．讲解传动链的传动失效形式。这部分要结合链传动的过程中，各元件的运动方式、受力分析进行讲解，指出影响每一种失效形式的因素有哪些及如何影响；7．讲解功率曲线及链传动选型方法。这部分要结合链传动的失效形式进行讲解，说明功率曲线的由来，如何根据功率曲线进行实际选型，以及如何进行链传动的静强度计算；8．讲解链传动设计步骤。设计步骤其实就是最为重要的设计思想，是实际设计过程需要遵守的设计流程。这部分的讲解可以结合一个设计题目进行讲解，通过设计过程，让学生弄懂链传动的设计步骤。这部分的教学还要告诉学生如何选择诸如链轮齿数、传动比、链节距、中心距、链节数等参数，说明这些参数的数值过大或过小会产生什么样的性能影响；9．讲解链传动的布置和张紧。这部分要说明为什么链传动与带传动的布置方法会有所区别，讲清楚链传动的张紧意义与皮带传动的区别，讲解张紧方法及注意事项。按照上述的教学逻辑，教师将可以实现知识点上的教学连续性和相互关联性，便于实施层层递进的教学过程，方便学生的学习和掌握。

二、链传动设计部分几个重点内容的教学方法

链传动的教学内容虽然很多，但关键是要抓住最为关键的几部分，其他部分难度不大，可望迎刃而解。链传动这部分的教学难点和重点包括：链传动的运动特性、链传动的受力及失效形式、链传动的结构与参数选择。为了提高上述几个难点部分的教学效果，笔者采用了以下的教学方法。

（一）结合示意图和公式推导深入分析链传动的运动特性讲解过程中先结合链传动的动画，让学生看清楚，链传动是如何工作的。在此基础上，结合图2进行讲解。从图2可以看出，当链绕在链轮上时，这一段链条将曲折成正多边形的一部分。因此链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距p，边数相当于链轮齿数z。轮子每转一周，带子转过的长度应为np，当两链轮转速分别为n2和n3时，存在关系式。

（二）结合公式推导讲解链传动的受力及失效形式讲解链传动的受力分析时，应结合皮带传动的受力分析讲解。首先要说明链传动与皮带传动的不同在于，链传动是一种啮合传动，它不是靠摩擦力实现动力传递的。因此，它的工作拉力可以直接应用功率P（kW）和链速ν（m／s）进行计算。计算公式为。和皮带传动一样，链传动也存在离心拉力，计算方法与皮带传动的离心拉力完全一样，离心拉力Fc的大小取决于每米链长的质量q和链速ν，可以用下面的方程进行计算。和皮带传动不同的是，链传动由于不需要很大的张紧力，所以松边一般会有比较大的垂度，加之链的质量较大，会产生垂度拉力Ff。这一定要结合图3进行讲解。可以看出，这个力学模型是一个高度简化的处理方法，将铰接的链节看作一个刚体，从中间对称断开，而将链与链轮啮合处看作是自由铰接点，采用力矩平衡的方法建立力学平衡关系，并推导出垂度拉力的计算公式。该力学平衡关系。

（三）深入分析链传动的参数选择及确定方法这部分的讲解要结合链传动的设计步骤进行。一般来说，设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动比）、原动机种类、载荷性质及传动用途等。设计步骤可以归纳为：选择链轮齿数z1、z2，确定传动比i，确定链传动的型号，确定链节距，确定中心距和链长，链速和链轮的极限转速，计算链传动作用在轴上的力FQ等7个环节。这些环节说到底就是确定有关参数。在讲解选择大小链轮齿数时，关键是小链轮齿数的选择，大链轮齿数根据传动比自然就同时产生了。要说清楚小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时：1．增加传动的不均匀性和动载荷；2．增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗；3．增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等；4．增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。可以看出，若Δp不变（磨损量一定），则链轮齿数愈多，分度圆直径的增量Δd就愈大，所以链节愈向外移，链从链轮上脱落下来的可能性也就愈大，链的使用期限也就愈短。因此，链轮最多齿数限制。在讲解传动比的确定方法时，说明链传动的传动比一般i≤8，推荐i＝2～3．5，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10（个别情况可到15）。要说清楚传动比过大和过小会产生什么样的问题。比如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，但传动比过小则会使得传动的变速效果降低。设计时如何最终确定合适的传动比，一定要综合考虑。链传动的型号确定很简单，就是根据额定功率和小链轮的转速－功率曲线即可确定。但在确定过程中，教师一定要告诉学生，确定的型号并不是唯一的，可以根据自己面对的实际设计要求进行一定的调整。比如说，如果动载荷不是一个关键的问题，希望链传动的链条数少一些，可以选择上一级大型号的链传动；如果希望链的动载荷小一些，可以选择低一级的链传动型号。当然，这时可能需要采用多排链传动。从而让学生掌握如何灵活地在应用中选择链传动型号。链节距是链传动十分重要的参数。在讲解过程中，教师要告诉学生，链节距越大，链和链轮齿各部分尺寸也愈大，链的拉曳能力也越大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加，并讲清楚为什么会有上述因果关系。要告诉学生，在设计时，在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。中心距的选择同样也是一个权衡的过程，因为当链速不变，中心距小、链节数少的传动，在单位时间内同一链节的屈伸次数势必增多，因此会加速链的磨损。中心距大、链较长，则弹性较好，抗震能力较高，又因磨损较慢，所以链的使用寿命较长。但中心距如果太大，又会发生松边上下颤动的现象，使传动运行不平稳。因此，实际设计时，推荐的最适宜的中心距a＝（30～50）p。但要告诉学生，这样的确定方法只是一种近似的方法，关键是实际工作中要不断摸索。比如可以采用类比法、实验法等以经验为驱动的方法，通过实践逐渐掌握最佳的中心距确定方法。链速的确定要结合前面关于链传动的动载荷现象进行讲解，因为链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m／s。如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过20m／s～30m／s。每一种型号的链都存在一个最佳转速和极限转速，可以通过有关手册查到，告诉学生尽可能在最佳速度下设计，但不是绝对的。链轮轴上的受力FQ计算只要应用公式就可以算出来。但要告诉学生，为了减少链传动过程中链轮轴上的力，应该尽量减少链的松边垂度，并介绍减少垂度的有关方法。在上述有关设计步骤和参数确定方法讲完后，教师要结合一个链传动的设计例题进行强化，让学生真正掌握设计过程及每一步应该解决的问题。

三、结束语

第2篇

从客观现实来看，我国矿山机械事故的发生概率大，最根本的原因在于对齿轮机械的故障分析水平低。从另一方面来看，由于井下工程建设生产的环境十分恶劣，对工程生产会产生直接的影响，与此同时在生产的建设过程中，对人的身体也会产生直接伤害。在井下的生产中，机械的使用通常是在白天进行的，而工人也是以三班倒形式进行轮流工作，这些客观因素都会直接导致机械更容易出现故障，如果不能做到及时的维护，那么对日常工作将产生极其恶劣的影响。

1传动齿轮失效的成因分析

现代井下运输基本上都依靠齿轮运输作为主要的运输基础支持。而齿轮的常见性问题成因则主要分为以下几点。

1）磨损。井下煤矿运输，主要由于地质条件的影响，其工作量十分大，这样就导致齿轮经常处于高负荷状态下工作。而这些都会加重工作的负担，导致在生产中产生较大影响。而齿轮磨损，则成为了最主要的损伤形式之一。在进行基层生产的过程中，通过层面的生产使用方法，也会加重齿轮的使用寿命。而在运输中，过长的皮带运输机制，也大大加重了工作负担。因此在井下运输中，齿轮的消耗是十分快的，而在建设过程中，齿轮的磨损，也会直接影响到生产的可持续性。

2）表面金属疲劳。金属疲劳顾名思义是齿轮表面或内部出现的一种材料损伤情况，对于持续性的高效率生产，齿轮的金属内部构造会产生一定的拉伤，主要成因就是因为在生产的过程中，生产力超过了齿轮的额定荷载上线，从而导致内部出现裂纹，而生产过程中，这些裂纹就会导致齿轮的断裂，严重损害了井下生产传动系统的安全性。

3）塑性流动。塑性变形会导致严重的飞边现象产生，对周边的生产等也会产生影响。由于齿面失去了部分的作用效果，在使用中就会导致出现人字形的鱼尾状皱纹，并导致整体结构的滑动。

4）断裂问题。断裂意味齿轮都将失去使用作用。在生产中，齿轮发生断裂的原因有很多，断裂导致的问题则影响严重。其中最主要的断裂原因分别为疲劳损伤断裂、负荷断裂、磨损断裂以及淬炼断裂等。出现以上问题的主要因素在于，制造加工的过程中没有严格按照相关质量标准进行浇筑制造。导致在生产后，齿轮中出现较大的缺陷，在使用中引起了一系列的严重影响。其次在安装的使用过程中，没有选择较大的使用标准，导致在生产的过程中，齿轮长时间处于超高负荷的生产之中。

2提高矿用机械齿轮使用时间的主要措施

针对矿山机械的日常使用中，由于极易出现磨损问题，在日常的使用中，需要从以下几点进行注意，并在使用中进行及时维护，才能够确保安全生产。

1）应用短圆柱型的滚子，辅助齿轮进行传动运输，保证在齿轮的日常运行中，能够安全有效地进行生产，而在这一类的生产中，需要通过对技术上的科研改进，进而确保整体生产的有效性。在生产过程中，煤矿的机械齿轮其转动控制作用，对于缓解机械生产中的消耗，都有较高的减缓作用，这样对煤矿的日常生产都能够有效降低其生产的成本。在生产的过程中，通过对煤矿机械齿轮的有效控制，能够在现代技术的带动下，为工作提供有效的生产形势。

2）利用短圆柱滚子的结构特点，在使用转轮进行外圈固定的过程中，不仅能够有效增强滚柱的结构稳定性，同时也能够更好地促进柱子的良好性，而采取轮齿的钻孔排距，在运输的过程中，由于阻力的调控，也能够在一定的运输量上降低功率的损耗。这样不仅减少了对工程施工的施工要求，在电损耗上，也有效地减少了对齿轮的消耗。在减少齿轮损耗的过程中，采取有效的系统运输装置，能够在延续煤矿机械的运转中，提供更为有效的电能损耗减免效益，其减少的频率与安装调试过程中的使用情况呈现一定的正比例关系。在使用的过程中，从煤矿机械的齿轮油能否保证滚子顺畅性进行分析，内圈和轴距之间，其圆柱式滚子，能够更好地保证施工的质量标准。

3）煤矿运输机械的齿轮中短圆柱滚子的数量。在对煤矿机械的短圆柱滚子型号的确定过程中，针对运输的特点进行型号确定，其选择需要遵循以下几点。首先，煤矿机械的齿轮从短圆柱滚子的数量进行确定，归纳其中可能出现的诸多失误，并以此来完成整体机械的模型设计。在设计的过程中，分析煤矿机械的齿轮短圆柱滚子数量，以对其中的典型性进行确定。矿山机械的功率通常较高，所以在进行工作的运行过程中，其负荷也比较大，所以在进行型号的选择上，一般需要控制在k＝10的基础以上，其中k＝10是满足基本使用定律的根本。为保证在生产张轴承的承重效应符合工作需求，需要对不符合的零部件进行取缔。

4）针对机械齿轮的处理。不论在何种环境下使用大型机械，对齿轮的都是保证机械正常运行的根本所在。而针对煤矿井下操作环境中的恶劣性，对齿轮的更为重要，在进行齿轮的过程中，从齿轮和轴承的抗震性、抗冲击性、精准性等多个方面进行考虑后，方可进行精密，保证轴承的承受力，在日常的操作范围之内。井下作业过程中，由于大量的粉尘、潮湿空气，对金属元器件的损伤要远远高于地面。与此同时，地下的电离平衡与地面不同，这都会直接影响到工作面的生产作业，而在生产作业的过程中，恶劣的环境也会加重这一生产的机械部件。所以及时有效的工作，对机械零部件的使用寿命，以及井下生产都有不错的促进作用。大型矿井下，对机械工作量大的设备，应当保持其齿构件在生产工作中的结构稳定性，这样才能够确保生产工作的有序进行。

3结语

第3篇

关键词：煤矿机械；传动齿轮；失效；有效措施

在煤矿产业中，传动齿轮应用非常广泛，是煤矿机械的一个重要组成部分，但是煤矿的运输重量一般都很大，在施工过程中，很容易导致超重现象，长时间高强度的工作就会导致传动齿轮出现问题，导致机器瘫痪，影响煤矿的施工作业，降低生产效率，甚至造成安全隐患。

1传动齿轮的工作环境及工作特点

煤矿的生产作业一般都是在矿井中进行的，传动齿轮的工作环境大多都是在地下进行生产作业，井下的环境比较复杂恶劣，所以传动齿轮要适应井下复杂的结构情况，因此相对而言传动结构也复杂一点。由于煤矿是重型产业，要求传动齿轮具有比较高的承载能力和性能，矿井一般空间不是很大，所以传动齿轮还要满足体积小，抗冲击能力强等特点，传动要求高效率，尽量减少过程中能量的损失。

2传动齿轮失效的表现形式

2.1传动齿轮磨损失效

磨损的程度分为很多种，一般分为：正常的磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损以及腐蚀性磨损等。一般性的磨损不会对齿轮的传动造成重大的影响，比如正常的磨损，这是齿轮传动过程中必然存在的，在齿轮的使用寿命中，不会造成齿轮失效，这个磨损是经过时间慢慢磨损的，不影响齿轮的正常转动；对于中度磨损，这个要比正常的磨损速度快一点，在齿轮传动工作的过程中，可能会发出噪音，由于磨损的程度比较大，损失机械能，会降低齿轮工作的效率；破坏性磨损，这个磨损的程度就很大了，齿轮表面会形成严重的损伤，严重影响传动齿轮工作的效率，破坏了齿轮的结构，大大缩短齿轮的使用寿命；磨料性磨损是指在齿轮中间进入了一些颗粒，增大了齿轮间的摩擦系数，摩擦力增大，加速了齿轮的磨损，可能会出现齿轮停止转动的现象；腐蚀性磨损就是在齿轮转动的过程中与周围的化学物质发生的反应，发生了齿轮表面的腐蚀，严重影响齿轮的工作效率。

2.2传动齿轮疲劳失效

在加工过程中，齿轮的表面肯定存在初始裂纹，加之传动齿轮工作的过程中应力的反复作用下，造成材料的疲劳，当作用的应力超出了材料的疲劳极限时，裂纹就会延伸扩张，加速齿轮的损坏，出现齿轮失效。

2.3传动齿轮胶合失效

齿轮的转动需要油的帮助，在强重力作用下，齿轮间的油不能及时的补充，造成两个齿轮接触面的油膜挤破，两个金属齿轮直接接触在一起，在高速运转的情况下，温度上升，可能造成齿轮的胶合，出现失效。

2.4传动齿轮断裂失效

齿轮的断裂意味着彻底不能工作，断裂分为疲劳断裂，高负荷断裂以及淬性断裂等。疲劳断裂就是齿轮在弯曲应力的反复作用下，出现裂痕，当应力超出了齿轮的疲劳极限时，裂痕继续扩张，导致断裂；高负荷断裂是指在高强度的作业状态下，负荷已经超出了齿轮的额定负荷导致的破坏性断裂，或者由于腐蚀使得齿轮部分点出现点蚀，导致断裂等；淬性断裂是指传动齿轮经过热处理时产生了过大的内应力，产生裂纹，外界的压应力与弯曲应力的作用下，产生疲劳，当超过它的疲劳极限时就会促使裂纹延伸，导致淬性断裂，这种断裂的特点就是初始断裂的部位颜色会有点深，这是氧化的结果。

3传动齿轮出现失效的具体原因

设计阶段：由于齿轮工作环境的特殊性，决定了煤矿机械齿轮设计的特殊性，在设计阶段，可能忽视了传动齿轮在矿井工作的特殊性，按照传统的设计来设计煤矿机械传动齿轮，造成传动齿轮不能满足矿井下高强度，环境复杂的要求，达不到韧度、抗冲击和耐疲劳的要求，这是导致传动齿轮失效的自身原因之一。齿轮的制造加工阶段：即使齿轮的设计没有问题，若在制造加工方面不合格，齿轮一样会失效，如果质量把控不严格，锻造时化学成分超标或者化学成分有残留，降低了齿轮的性能，不能满足工作的需要。例如：在加工过程中C的含量超标，就会增加齿轮的脆性，容易发生断裂，造成失效。齿轮的安装使用阶段：不正确的安装方式同样会导致传动齿轮的失效，安装的位置出现偏差，影响整个传动齿轮的安全，同时，传动齿轮的工作需要油的不断补充，一旦缺少油就会增大摩擦力，降低齿轮工作的效率，增加磨损，导致传动齿轮的失效。

4避免传动齿轮失效的有效措施

根据上述传动齿轮出现时效的形式和失效的原因，制定防止传动齿轮失效的有效措施，避免失效问题的出现。

4.1齿轮设计阶段控制

设计阶段要充分的对煤矿齿轮的工作环境进行研究考察，只有充分了解齿轮的工作环境和工作性能的需要，才能对齿轮提出合理化的设计。根据煤矿齿轮工作的特殊性，优化齿轮的设计方案，满足齿轮抗冲击力、耐疲劳性以及承载力的要求，进行精确的计算，在符合国家标准的前提下，选择适合煤矿特殊工作的材料，尤其是钢材的选用尤为重要，这直接影响着齿轮的强度，最好经过研究确定选材，确定油等，以免后期工作出现漏洞。

4.2齿轮工艺制造阶段控制

选材好工艺也好才能保证传动齿轮的质量，要严格控制齿轮制造过程中的质量，改善制造工艺，提高工艺质量。传动齿轮的表面不能过于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齿轮要比表面光滑的齿轮使用寿命更长，这个粗糙度应该根据实验来确定，合理的控制粗糙度，将齿轮的性能提升到最佳状态。

4.3齿轮安装阶段控制

齿轮的安装看起来很简单，其实有比较高的要求，对于传动齿轮的平衡度、垂直度都是有要求的，而且这个标准还很严格，稍微有一点偏差就会影响整体的性能，所以，在安装阶段应该有专业人士来进行指导，运用专业的工具辅助安装，最大限度的减少齿轮间的摩擦，降低损耗，提高工作效率，延长使用寿命。

4.4齿轮使用及维护阶段控制

在传动齿轮的使用过程中，应尽量不要超过传动齿轮的额定负荷量，油也要及时补充，保证传动齿轮是在油的辅助下工作，此外，油不能掺入杂质，保持纯净，杂质进入齿轮间会增大摩擦系数，影响齿轮的正常工作。设备的使用过程中应该定期维护保养，并检查传动齿轮，及时发现问题并处理问题，对于可能发生的问题做到及早预防，防患于未然，防止出现传动齿轮的失效问题。

5结束语

煤矿产业是我国比较重要的一部分，煤矿的产量决定于煤矿机械的工作效率，影响着经济的发展，传动齿轮在煤矿机械中发挥着重要的作用，保证传动齿轮的正常工作是保证煤矿机械正常工作的重要前提，传动齿轮失效是齿轮常见的问题，我们必须对其进行研究，找到避免失效的有效措施，每个阶段严格把关，将失效概率降到最低，提高生产效率。

参考文献

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[3]蔚海文.煤矿机械传动齿轮失效形式及对措[J].山西焦煤科技，2011，4：50-53.