机械设计基础链传动课件.ppt

1、第二节 链传动,一、链传动的特点、 类型与应用 1 .链传动的组成 链传动由主动链轮1、 从动链轮2和跨绕在两链轮上的闭合链条3组成。 工作时, 通过链条上链节与链轮轮齿的相互啮合来传递运动和动力, 如图所示。,链传动,2. 链传动的特点 与带传动相比, 链传动主要有以下特点: (1) 链传动属于具有挠性件的啮合传动, 能获得准确的平均传动比, 适宜较大中心距的两平行轴间的传动； (2) 链传动张紧力小, 作用于轴上的压力较小； (3) 链传动可在多粉尘、 油污、 潮湿、 高温等恶劣环境中工作, 对链轮齿形加工误差、 链条几何形状误差要求不高； (4) 链的瞬时速度是变化的, 瞬时传动比不等于

2、常数, 传动平稳性较差, 有冲击、 振动和噪声, 不适宜高速场合。,3. 链传动的类型与应用 按用途区分, 链传动有传动链、 起重链和牵引链等。 按结构区分, 链传动有套筒链、 滚子链和齿形链等。 链传动广泛应用于矿山机械、 冶金机械、 运输机械、 机床传动及石油化工等行业。,齿形链由多排链片铰接而成（图3-2(b)）比滚子链（图3-2(a)）工作平稳、噪声小，承受冲击载荷能力强，但结构较复杂，成本较高。滚子链的应用最为广泛，本章只讨论滚子链。,滚子链（a） 齿形链（b）,图3-2,二、滚子链 1、滚子链的结构,滚子链由内链板1、 外链板2、销轴3、 套筒4和滚子5组成。 如图3 - 3所示,

3、 外链板与销轴、 内链板与套筒之间采用过盈配合, 而销轴与套筒之间为间隙配合, 可以作相对转动, 以适应链条进入和退出链轮时的屈伸； 滚子与套筒之间采用间隙配合, 以使链与链轮在进入与退出啮合时, 滚子与轮齿形成滚动摩擦, 减小链和轮齿的磨损。,1.内链板 2.外链板 3.销轴 4.套筒 5.滚子,图 3 - 3 滚子链,内、 外链板均为8字形, 且交错连接并构成铰链, 这样既可保证链板各横截面等强度, 又可以减轻链的质量, 节约材料。 相邻两滚子轴线间的距离称链为节距, 用P表示, 如图3 - 3所示。 P值愈大, 链的各部分尺寸愈大, 承载能力愈高, 且在齿数一定时, 链轮尺寸随之增大。,

4、滚子链有单排或多排结构, 如图3 - 4所示。 排数愈多, 承载能力愈高, 但制造、 安装误差也愈大, 各排链受载不均匀现象愈严重。 一般链的排数不超过4排。,单排滚子链 多排滚子链,图 3-4,滚子链的接头形式见图3 - 5。 当链节数为偶数时, 采用图3 - 5(a)所示的开口销或图3 - 5(b)所示的弹簧卡片固定；,图 3 - 5滚子链的接头形式,当链节数为奇数时, 需用一个过渡链节, 如图3 - 5(c)所示。 由于过渡链节的弯链板工作时受到附加弯曲应力, 因此应尽量避免使用奇数链节。,过渡链节 过度链节连接,图 3 5(c) 滚子链的接头形式,2、滚子链的标准,滚子链是标准件，其规

5、格由链号表示，主要参数示例于下,3、 链轮 1、链轮的齿形 链轮的齿形应能使链轮与链条接触良好, 受力均匀, 并使链节能顺利的进入和退出与轮齿的啮合。 链轮的齿形已有国家标准, 并用标准刀具以范成法加工。 根据GB 1243-85的规定, 链轮端面的齿形推荐采用“三圆弧一直线” 的形状(三段圆弧aa 、 ab 、 cd 和一段直线bc), 如图3 - 6所示。 链轮的轴向齿廓如图3 - 7所示, 齿形两侧呈圆弧状, 以便链节进入或退出啮合。,图 3-6,图 3-7,2、链轮的几何参数和尺寸 链轮的主要尺寸及计算公式见表3 - 1。 链轮齿槽尺寸见表3 - 2, 轴向齿廓尺寸见表3 - 3。,表

6、3-1链轮的几何参数和尺寸,表3-1链轮的几何参数和尺寸,表3 - 2 齿槽尺寸,表3 - 3 轴向齿廓尺寸,3、链轮的材料 一般为中碳钢淬火处理；高速重载用低碳钢渗碳淬火处理； 低速时也可用铸铁等温淬火处理；小链轮对材料的要求比大链轮高（当大链轮用铸铁时，小链轮用钢）。具体见 表3-4,表3 - 4 链轮材料及齿面硬度,4、链轮的结构 链轮的结构如图3 - 8所示, 小直径链轮可做成整体式(见图3 - 8(a)； 中等直径链轮多用孔板式(见图3 - 8(b)； 大直径链轮可制成组合式(见图3 - 8(c)、8 (d), 此时齿圈与轮心可用不同材料制造。,图 3-8,（a） （b） （c） （

7、d）,图 3-8链轮结构实物图,实心式 孔板式 齿圈组合式,三、链传动的运动特性,具有刚性链板的链条呈多边形绕在链轮上如同具有柔性的传动带绕在正多边形的带轮上，多边形的边长和边数分别对应于链条的节距p和链轮的齿数z。,1. 平均链速和平均传动比 链轮回转一周, 链移动的距离为ZP, 故链的平均速度v(m/s)为,（8-1）,式中, p为链节距, 单位为mm； z1、 z2为主、 从动链轮的齿数； n1、 n2为主、 从动链轮的转速, 单位为r/min。,由上式可得链传动的平均传动比,（8-2）,2. 瞬时链速和瞬时传动比,当主动链轮匀速转动时，链条铰链A在任一位置（以角度量）上的瞬时速度为,链

8、条前进分速度为：,链条上下运动分速度：,每一链节在主动链轮上对应中心角为 角的变化范围为,所以，主动链轮作等速回转时，链条前进的瞬时速度v周期性地由小变大，又由大变小，每转过一个节距就变化一次。与此同时，V的大小也在周期性的变化，使链节以减速上升，然后以加速下降。同样地传动比也也在周期性变化，只有在z1z2，且传动的中心距恰为节距p的整数倍时，传动比才可能在啮合过程中保持不变，恒为1。,3、链传动的运动不均匀性,四、滚子链传动的失效形式,由于链条强度不如链轮高,所以一般链传动的失效主要是链条的失效.常见的失效形式有以下几种: 1. 链条疲劳破坏 在链传动中, 由于松边和紧边的拉力不同, 使得链

9、条所受的拉力是变应力, 当应力达到一定数值, 且经过一定的循环次数后, 链板、 滚子、 套筒等组件会发生疲劳破坏。 这种疲劳破坏是闭式链传动的主要失效形式。,链板疲劳断裂,2.铰链磨损,链节在绕上链轮时，销轴与套筒之间产生相对滑动，在不能保证充分润滑的条件下，将引起铰链的磨损。磨损导致链轮节距增加，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。铰链磨损是开式链传动的主要失效形式。,3.滚子和套筒的冲击疲劳破坏 由于链传动的特点，链条工作滚子、套筒和销轴受到较大的冲击载荷，经过一定次数的冲击，最后产生冲击断裂。它的应力总循环次数一般在 以内，它的载荷一般较疲劳破坏允许的载荷要大，但比一

10、次冲击破断载荷为小。,滚子疲劳,4.链条铰链的胶合 在链轮转速过高时，润滑条件恶化，套筒与销轴间发生金属直接接触而产生很大摩擦力，其产生的热量导致套筒与销轴的胶合。,5.静力拉断 在低速重载的传动中或者链突然承受很大的过载时，链条静力拉断，承载能力受到链元件的静拉力强度的限制。,链板静力拉断 销轴断裂,五、链传动的布置、张紧及润滑,1、链传动的布置 链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响。布置时： (1) 两链轮的回转平面应在同一平面内, 否则易使链条脱落或产生不正常磨损。,合理布置,(2) 两链轮的中心线最好在水平面内, 若需要倾斜布置时, 倾角应小于45(见图3 - 9(

11、a), 应避免垂直布置(见图3- 9(b), 因为过大的下垂量会影响链轮与链条的正确啮合, 降低传动能力。,图 3 - 9 不合理布置,(3) 链传动最好紧边在上, 松边在下, 以防松边下垂量过大使链条与链轮轮齿发生干涉(见图3 - 9(c)或松边与紧边相碰。,图 3 - 9 不合理布置,2 、链传动的张紧,链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当链传动的中心距可调整时，可通过调整中心距张紧；当中心距不可调时，可通过设置张紧轮张紧。张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮有自动张紧式和定期张紧两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。如图3-10所示。,图3-10 链传动的张紧装置,3、 链传动的润滑,链传动的良好润滑能缓和冲击