机械设计课件 链传动讲解

1、链传动链传动 链传动的特点及应用链传动的特点及应用 传动链的结构特点传动链的结构特点 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料 链传动的运动特性链传动的运动特性 链传动的受力分析链传动的受力分析 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 1 1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用 1、组成、组成 2、作用、作用 3、工作原理、工作原理：依靠链条链节与链轮轮齿啮合来传递：依靠链条链节与链轮轮齿啮合来传递 运动和动力，它实质是中间挠性件的啮合传动。运动和动力，它实质是中间挠性件的啮合传动。 4 4、 链传动的特点链传动的特点 优点优点（与摩擦

2、型带传动相比）（与摩擦型带传动相比） 无弹性滑动、打滑现象，平均传动比为常数；无弹性滑动、打滑现象，平均传动比为常数； 传动效率传动效率高（啮合传动），高（啮合传动），=97%=97%98%98%； 传动功率较大，传动功率较大，P100KWP100KW，在传递功率相同，传动比为常，在传递功率相同，传动比为常 数的条件下，链传动结构紧凑；数的条件下，链传动结构紧凑； 初张紧力小，对轴上的径向压力较小，轴、轴承的寿命高；初张紧力小，对轴上的径向压力较小，轴、轴承的寿命高； 适用于高温、低速及恶劣条件下工作。适用于高温、低速及恶劣条件下工作。 与齿轮传动相比与齿轮传动相比 安装容易，成本低；安装容易

3、，成本低； 适应较大的中心距，重量轻。适应较大的中心距，重量轻。 缺点缺点 由于链条绕在链轮上时，链条成多边形，因此，瞬时传动由于链条绕在链轮上时，链条成多边形，因此，瞬时传动 比和瞬时链速不为常数，运动不均匀，传动不平稳，同时比和瞬时链速不为常数，运动不均匀，传动不平稳，同时 产生冲击、噪音；产生冲击、噪音； 不宜用在高速、载荷变化较大，急速反向的场所；不宜用在高速、载荷变化较大，急速反向的场所； 只适用于平行两轴之间的同向传动。只适用于平行两轴之间的同向传动。 应用应用 要求工作可靠、平均传动比精确，瞬时传动比不精确的场要求工作可靠、平均传动比精确，瞬时传动比不精确的场 合；合； 平行两轴

4、，中心距平行两轴，中心距a a较大场合；较大场合； 不宜用带传动和齿轮传动的场合，如摩托车；不宜用带传动和齿轮传动的场合，如摩托车； 用于低速重载和恶劣的工作条件，如挖掘机。用于低速重载和恶劣的工作条件，如挖掘机。 5 5、 传动链的种类传动链的种类 按用途分类按用途分类 输送链输送链：用于运输机械：用于运输机械 起重链起重链：用于起重机械：用于起重机械 传动链传动链：常用，传递的功率一般在：常用，传递的功率一般在100KW100KW以下，链速一般以下，链速一般 不超过不超过15m/s15m/s，推荐使用的最大传动比，推荐使用的最大传动比i imax max=8 =8。 传动链传动链分为分为滚

5、子链和齿形链滚子链和齿形链等等，其中滚子链使用最广，齿形链，其中滚子链使用最广，齿形链 使用较少。使用较少。 1、滚子链 外链板与销轴外链板与销轴 内链板与套筒内链板与套筒 销轴与套筒销轴与套筒 套筒与滚子套筒与滚子 2 2 传动链的结构特点传动链的结构特点 链条的主要参数链条的主要参数 滚子外经滚子外经d dr r 内链节内宽内链节内宽b b1 1 节距节距p p 排数排数 排距排距p p1 1 链条长度链条长度 接头形式接头形式 链节数为偶数时，接头可用开口销（大节距）或弹簧卡片链节数为偶数时，接头可用开口销（大节距）或弹簧卡片 （小节距）；（小节距）； 链节数为奇数时，接头采用过渡链节。

6、由于过渡链节的链板链节数为奇数时，接头采用过渡链节。由于过渡链节的链板 要受附加弯矩的作用，一般不用奇数链节。要受附加弯矩的作用，一般不用奇数链节。 滚子链的标记 链号链号排数排数x x整链链节数整链链节数 标准编号标准编号 例例：08A1x88 GB 1243.18308A1x88 GB 1243.183表示，表示，A A系列、节距系列、节距p=p=链号数链号数 x25.4/16mm=12.7mmx25.4/16mm=12.7mm、单排、单排、8888节的滚子链。节的滚子链。 2 2、 齿形链齿形链 由一组齿形链板按一定顺序交错连接而成，传递平稳、寿命长，由一组齿形链板按一定顺序交错连接而成

7、，传递平稳、寿命长， 但成本高、重量大、结构复杂，一般只适宜于高速场合。但成本高、重量大、结构复杂，一般只适宜于高速场合。 3 3 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料 1 1、链轮的基本参数及主要尺寸、链轮的基本参数及主要尺寸 链轮的基本参数：配用链条的节距链轮的基本参数：配用链条的节距p p，套筒的最大外径，套筒的最大外径d1d1，排，排 距距p1p1以及齿数以及齿数 z z。 链轮的主要尺寸：链轮的主要尺寸： 2 2、链轮齿形、链轮齿形 链轮齿形：链轮齿形：三圆弧一三圆弧一 直线直线。 用相应的标准刀具加用相应的标准刀具加 工时，链轮齿形工时，链轮齿形 在工作图上不画在工作图上不

8、画 出，只需注明链出，只需注明链 轮的基本参数和轮的基本参数和 主要尺寸，并注主要尺寸，并注 明明“齿形按齿形按 GB1244-85GB1244-85制造制造”。 3、 链轮结构 实心式实心式 腹板式腹板式 整体式整体式 组合式结构组合式结构 4、链轮的材料 链轮的材料要求：足够的耐磨性和强度。链轮的材料要求：足够的耐磨性和强度。 由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，所由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，所 受冲击也较严重，故小链轮应采用较好的材料制造。受冲击也较严重，故小链轮应采用较好的材料制造。 链轮常用的材料和应用范围。链轮常用的材料和应用范围。 4 链传动的

9、运动特性 4.1 链传动的运动不均匀 性 平均链速：平均链速： 平均传动比：平均传动比： 100060100060 2211 pnzpnz v 1 2 2 1 z z n n i 假定假定：主动边始终处于水平位置，链节对应的中心角为：主动边始终处于水平位置，链节对应的中心角为1 1， 1 1=360=3600 0/z/z1 1。 链轮转动时，只有销轴的轴心是沿着链轮分度运动，若主动链链轮转动时，只有销轴的轴心是沿着链轮分度运动，若主动链 轮以等角速度轮以等角速度1 1转动时，则销轴的轴心作等速圆周运动，转动时，则销轴的轴心作等速圆周运动， 其圆周速度其圆周速度v v1 1=R=R1 11 1。

10、 将将v v1 1分解成沿着链条前进方向的水平速度分解成沿着链条前进方向的水平速度v v和作上下运动的垂直和作上下运动的垂直 分速度分速度vv： coscos 111 Rvvsinsin 111 Rvv 式中式中 为主动轮上最后进入啮合的链节铰链的销轴的圆周速为主动轮上最后进入啮合的链节铰链的销轴的圆周速 度度v v1 1与水平线的夹角，链节铰链在主动轮上的相位角，与水平线的夹角，链节铰链在主动轮上的相位角， 分析分析：当当 时，时， 当当=0 =0 时，时， v v：v vmin minv vmax maxv vmin min，呈周期性变化； ，呈周期性变化； vv：vvmax maxv v

11、min minv vmax max，呈周期性变化。 ，呈周期性变化。 可见可见，链条作忽上忽下、忽快忽慢的运动，工作不平稳，有规，链条作忽上忽下、忽快忽慢的运动，工作不平稳，有规 律的振动。律的振动。 22 11 2 1 1 0 11min 180 cos z Rvv 1 0 11max 180 sin z Rvv 11max Rvv0 min vv 同理，可求得从动链轮的角速度为同理，可求得从动链轮的角速度为 式中式中 链节铰链在从动轮上的相位角，链节铰链在从动轮上的相位角，- - 1801800 0/z/z2 21801800 0/z/z2 2 cos cos cos 2 11 2 2 R

12、 R R v 瞬时传动比瞬时传动比i iS S 随着随着和和的不断变化，链传动的瞬时传动比也是不断变化的不断变化，链传动的瞬时传动比也是不断变化 的。当主动链轮以等角速度回转时，从动链轮的角速度将的。当主动链轮以等角速度回转时，从动链轮的角速度将 周期性地变动，导致运动不均匀，当周期性地变动，导致运动不均匀，当pp、zz、nn时，运时，运 动不均匀动不均匀。 。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多边形效 应应。 当当z z1 1=z=z2 2，且中心距为节距的整数倍时，且中心距为节距的整数倍时，i iS S=1 =1 无无多

13、边形效应多边形效应。 cos cos 1 2 2 1 R R iS 4.2 链传动的动载荷 1 1、产生原因、产生原因 由于瞬时链速和由于瞬时链速和2 2瞬 瞬的周期性变化引起的； 的周期性变化引起的； 垂直链速垂直链速vv的周期性变化；的周期性变化； 链条链节和链轮轮齿啮合的瞬时产生冲击。链条链节和链轮轮齿啮合的瞬时产生冲击。 2、动载荷大小、动载荷大小 链条前进的加速度引起的动载荷链条前进的加速度引起的动载荷F Fd1 d1 式中式中 m m紧边链条的质量紧边链条的质量 从动链轮的角加速度引起的动载荷从动链轮的角加速度引起的动载荷F Fd2 d2 式中式中 J J从动系统转化到从动轮轴上的

14、转动惯量。从动系统转化到从动轮轴上的转动惯量。 当当pp、zz、nn时，传动的动载荷就越大。时，传动的动载荷就越大。 dt d R J Fd 2 2 2 maFd 1 sin 2 11 R dt dv a 小结小结：链传动运动不均匀性产生的根本原因、对传动的影响和：链传动运动不均匀性产生的根本原因、对传动的影响和 改善措施改善措施 1 1根本原因根本原因 链传动中，链条呈多边形运动；当链传动中，链条呈多边形运动；当pp、zz、nn时，多边时，多边 形效应形效应。 2 2对传动的影响：传动不平稳，由于有动载荷，必然引起冲对传动的影响：传动不平稳，由于有动载荷，必然引起冲 击、振动、噪声，磨损击、

15、振动、噪声，磨损，寿命，寿命。 3 3改善措施改善措施 合理的选择参数：较小的合理的选择参数：较小的p p、较多链轮齿数，控制链速。、较多链轮齿数，控制链速。 必要时采用张紧装置；必要时采用张紧装置； 链传动通常放在低速级。链传动通常放在低速级。 5 链传动的受力分析 1 1、张紧力及张紧的目的、张紧力及张紧的目的 张紧力：使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力获得。张紧力：使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力获得。 目的：使松边不致过松，以免影响正常退出啮合和产生振动、目的：使松边不致过松，以免影响正常退出啮合和产生振动、 跳齿或脱链。跳齿或脱链。 2 2、链条的受力、链条的受力 有效圆周力有效圆

16、周力F F1 1 离心拉力离心拉力F FC C v P F1000 1 2 qvFc 悬垂拉力悬垂拉力F Ff f （由链条本身重量引起），与链条的松边垂度（由链条本身重量引起），与链条的松边垂度 及传动的布置方式有关。及传动的布置方式有关。 式中式中 K Kf f垂度系数垂度系数，对水平布置，对水平布置，k kf f=6=6， 对于倾斜角小于对于倾斜角小于4040的传动，可取的传动，可取k kf f=4=4；大于；大于4040的传动，可的传动，可 取取k kf f=2=2；垂直传动，可取；垂直传动，可取k kf f=1=1。 式中式中 g g为重力加速度，为重力加速度，a a为中心距。为中心

17、距。 链条紧边所受拉力链条紧边所受拉力 链条松边所受拉力链条松边所受拉力 qgakF ff fc FFFF 1 fc FFF 3 3、作用在轴上的载荷、作用在轴上的载荷Q Q 可近似地取为可近似地取为QFQF1 1+2F+2Ff f。离心拉力对它没有影响，不应计算。离心拉力对它没有影响，不应计算 在内。在内。 又由于垂度拉力不大，故近似取又由于垂度拉力不大，故近似取Q1.2KQ1.2KA AF F1 1 式中式中 K KA A工作情况系数，平稳载荷取工作情况系数，平稳载荷取1.01.01.21.2，中等冲击，中等冲击 取取1.21.21.41.4，严重冲击取，严重冲击取1.41.41.7(1.

18、7(动力机平稳、单班工动力机平稳、单班工 作的取小值，动力机不平稳、三班工作的取大值作的取小值，动力机不平稳、三班工作的取大值) )。 6 6 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算 6.1 6.1 链传动的失效形式链传动的失效形式 链的疲劳破坏链的疲劳破坏 链条铰链的磨损链条铰链的磨损 链条铰链的胶合链条铰链的胶合 链条静力拉断链条静力拉断 6.2 6.2 滚子链传动的额定功率滚子链传动的额定功率 1 1、额定功率曲线、额定功率曲线 链传动的各种失效形式都在一定条件下限制了它的承载能力。链传动的各种失效形式都在一定条件下限制了它的承载能力。 因此，在选择链条型号时，必须考虑各种失效形式产生

19、的原因此，在选择链条型号时，必须考虑各种失效形式产生的原 因及条件，从而确定其能传递的额定功率因及条件，从而确定其能传递的额定功率P P0 0。 2 2、标准实验条件、标准实验条件 小链轮齿数系数小链轮齿数系数k kz z 链长系数链长系数k kL L 多排链系数多排链系数k kP P 工作情况系数工作情况系数K KA A 设计计算1 一、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。 上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

20、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。 0 由链板疲劳强度限定 由滚子、套筒冲击 疲劳强度限定 由销轴和套筒胶合限定 额定功率 P0/kW 小链轮转速n1 /(r/min) 额定功率曲线 失效图片 3 3、链传动推荐的润滑方式、链传动推荐的润滑方式 4 4、计算准则、计算准则 v0.6m/sv0.6m/s的中、高速，利用功率曲线作为计算准则；的中、高速，利用功率曲线作为计算准则； 低速（低速（v0.6m/sv0.6m/s）：静强度准则）：静强度准则 6.3 6.3 滚子链传动的设计步骤和方法滚子链传动的设计步

21、骤和方法 原始数据原始数据 传动的功率传动的功率P P，小链轮和大链轮的转速，小链轮和大链轮的转速n n1 1、n n2 2（或传动比），（或传动比）， 原动机种类，载荷性质以及传动用途等原动机种类，载荷性质以及传动用途等 设计内容设计内容 确定节距确定节距p p、z z1 1、z z2 2、链条排数、节数、中心距，链轮结构尺、链条排数、节数、中心距，链轮结构尺 寸，润滑方法。寸，润滑方法。 设计步骤设计步骤 1 1、选择链轮齿数、选择链轮齿数z z1 1、z z2 2或传动比或传动比 （1 1）传动比的选择）传动比的选择 i i不能太大：不能太大：ii，结构尺寸大，小链轮上的包角，结构尺寸大

22、，小链轮上的包角1 1，啮合齿数减少，容，啮合齿数减少，容 易跳齿或加速链轮的磨损。易跳齿或加速链轮的磨损。 通常通常i8i8，推荐，推荐i=2i=23.53.5； 当当v2m/sv2m/s，且载荷平稳时，且载荷平稳时，i i可达可达1010。 （2 2）选链轮齿数）选链轮齿数z z1 1、z z2 2 小链轮齿数小链轮齿数z z1 1对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，因此对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，因此z z1 1不能过大，不能过大， 也不能过小，也不能过小，过小会引起过小会引起 传动的不均匀性和动载荷增大；传动的不均匀性和动载荷增大； 链条进入和退出啮合时，链节距间的相对

23、转角增大，使铰链的磨损加剧；链条进入和退出啮合时，链节距间的相对转角增大，使铰链的磨损加剧； 链传递的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。链传递的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。 z z1 1过大会引起过大会引起 z z2 2会更大，增大了传动的尺寸和质量；会更大，增大了传动的尺寸和质量； 链条节距的伸长，而易脱链。链条节距的伸长，而易脱链。 销轴和套筒磨损后，链节距的增长量销轴和套筒磨损后，链节距的增长量pp 和节圆的外移动量和节圆的外移动量dd的关系为的关系为 当节距当节距P P一定时，齿高就一定，也就是说一定时，齿高就一定，也就是说 允许的节圆外移量允许的节圆外移量dd就一定

24、，齿数越就一定，齿数越 多，允许不发生脱链的节距增长量多，允许不发生脱链的节距增长量pp 就越小，链的使用寿命就越短。就越小，链的使用寿命就越短。 通常通常17z17z1 1120120，由于链节数是偶数，由于链节数是偶数， 为使磨损均匀，链轮齿数一般应取与为使磨损均匀，链轮齿数一般应取与 链节数互为质数的奇数，并优先选用链节数互为质数的奇数，并优先选用 1717、1919、2121、2323、2525、3838、5757、7676、 9595、114114。 zdp 0 180sin 2 2、确定计算功率、确定计算功率 Pca=KAP 3 3、链的节距及链排数、链的节距及链排数 在一定条件下

25、，在一定条件下，pp，承载能力，承载能力，多边形效应，多边形效应，振动、冲，振动、冲 击、噪音击、噪音。 选择原则选择原则：在保证承载能力的条件下，为使结构紧凑、寿命：在保证承载能力的条件下，为使结构紧凑、寿命 长，应选取小节距的单列链。长，应选取小节距的单列链。 高速重载：小节距的多列链高速重载：小节距的多列链 低速重载：大节距、单列链低速重载：大节距、单列链 高速轻载：小节距、单列链高速轻载：小节距、单列链 从经济上考虑从经济上考虑： 中心距小、传动比大时，选小节距多排链；中心距小、传动比大时，选小节距多排链； 中心距大、传动比小时，选大节距单排链。中心距大、传动比小时，选大节距单排链。

26、由于链传动的实际工作条件与实验条件不完全一致，因此，必须对进行修由于链传动的实际工作条件与实验条件不完全一致，因此，必须对进行修 正正P P0 0， 根据根据P P0 0和小链轮转速和小链轮转速n n1 1，查出合适的链节距和排数。，查出合适的链节距和排数。 4 4、链传动的中心距和链节数、链传动的中心距和链节数 （1 1）初定中心距）初定中心距a a0 0 a a0 0不能过大，也不能过小，不能过大，也不能过小，过小会引起过小会引起 当链速一定时，单位时间内链条绕转次数增加，链条曲伸次数和应当链速一定时，单位时间内链条绕转次数增加，链条曲伸次数和应 力循环次数增加，链条的寿命、疲劳强度降低；

27、力循环次数增加，链条的寿命、疲劳强度降低； 小链轮包角小链轮包角1 1，啮合齿数，啮合齿数，每个轮齿所受载荷，每个轮齿所受载荷，容易脱链。，容易脱链。 a a0 0中心距过大中心距过大 结构尺寸大；结构尺寸大； 从动边垂度过大，工作时从动边颤动。从动边垂度过大，工作时从动边颤动。 一般一般a a0 0=(30=(3050)p50)p，有张紧装置或托板时，有张紧装置或托板时，a a0max 0max可大于 可大于80p80p；对中心距；对中心距 不能调整的传动，不能调整的传动，a a0max 0max30p 30p。 PLz A kkk PK P 0 （2 2）确定链节数）确定链节数L LP P

28、 L LP P应圆整为整数，最好取偶数。应圆整为整数，最好取偶数。 （3 3）实际中心距）实际中心距 5 5、链传动作用在轴上的力（压轴力）、链传动作用在轴上的力（压轴力）Q Q Q1.2KQ1.2KA AF F1 1 0 2 12210 22 2 a pzzzz p a LP 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz L zz L p a PP 6.4 低速链传动的静力强度计算低速链传动的静力强度计算 对于链速对于链速v0.6m/sv0.6m/s的低速链传动，按中、高速链传动的设计方的低速链传动，按中、高速链传动的设计方 法确定出各参数，最后按静强度校核，法确定出各参数，最后按静强度校核， 式中式中 F FQ Q单排链的极限拉伸载荷；单排链的极限拉伸载荷；z zp p链排数；链排数；K KA A 工作情况系数；工作情况系数； F F1 1链的工作拉力。链的工作拉力。 84 1 fcA pQ FFFK zF