第九章 链传动

1、 本章主要介绍本章主要介绍 链传动的类型、工作原理、特点及应用，链传动的类型、工作原理、特点及应用，重点分析滚子链传重点分析滚子链传 动的运动不均匀性、失效形式、滚子链传动的设计计算方法以及动的运动不均匀性、失效形式、滚子链传动的设计计算方法以及 主要参数选择主要参数选择；介绍链传动的润滑和张紧的方法。介绍链传动的润滑和张紧的方法。 链传动组成：装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的链传动组成：装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的 环形链条。环形链条。 工作原理：靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。工作原理：靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。动画动画 分类：按结构不同分滚子链传动和

2、齿形链传动。分类：按结构不同分滚子链传动和齿形链传动。 按用途不同：传动链按用途不同：传动链 - - 常用在一般机械传动常用在一般机械传动 起重链起重链 - - 起重机和运输机械起重机和运输机械 输送链输送链 / ( / (其他类型其他类型) )详细说明详细说明 特点和应用特点和应用 与与带传动带传动相比：相比： 优点：优点：1)1)能保持准确的平均传动比；能保持准确的平均传动比； 2) 2)传动效率高传动效率高 - - 可达可达 = 0.95= 0.950.980.98% %； 3) 3)作用在轴上的压力较小作用在轴上的压力较小 不需要很大的张紧力；不需要很大的张紧力； 4) 4)相同条件下

3、结构紧凑；相同条件下结构紧凑； 5) 5)能在高温、低速重载能在高温、低速重载等恶劣环境等恶劣环境条件下工作。条件下工作。 缺点：瞬时速度不均匀，传动平稳性较差，有噪声。缺点：瞬时速度不均匀，传动平稳性较差，有噪声。 与与齿轮传动齿轮传动相比：相比： 优点：优点：1)1)制造和安装精度要求不高；制造和安装精度要求不高； 2)2)成本低，适于远距离传动；成本低，适于远距离传动； 3)3)结构简单。结构简单。 缺点：不能保持恒定传动比，传动中有周期性动载菏，啮合冲击缺点：不能保持恒定传动比，传动中有周期性动载菏，啮合冲击 ，急速反向转动性能差。，急速反向转动性能差。 应用：广泛应用于各种机械动力传

4、动。最大功率达应用：广泛应用于各种机械动力传动。最大功率达3600kw3600kw ，最高速度达到，最高速度达到40m/s40m/s，最大传动比达到，最大传动比达到1515，最大中心距达到，最大中心距达到8m. 8m. 一般的链传动：传递功率一般的链传动：传递功率100kw,100kw,速度速度12-15m/s,12-15m/s,传动比传动比88。 内链板内链板 套筒套筒 外链板外链板 销轴销轴 过盈配合连接过盈配合连接 销销 轴轴 套套 筒筒 套套 筒筒 滚滚 子子 间隙配合连接间隙配合连接 链板形状链板形状“”字形字形- - 为了等强度，减轻重量和惯性力要求。为了等强度，减轻重量和惯性力要

5、求。 （一）滚子链（一）滚子链 1 1、滚子链结构：、滚子链结构：1.1.滚子，滚子，2.2.套筒，套筒，3.3. 销轴，销轴，4.4.内链板，内链板，5.5.外链板。外链板。- -已标准化。已标准化。 可做成多排：一根以上的单列链并列，可做成多排：一根以上的单列链并列， 排数越多排数越多, ,传动能力越大。但制造安装精度传动能力越大。但制造安装精度 要求也高要求也高, ,各排链受力不均匀各排链受力不均匀- -降低寿命。降低寿命。 链条装配关系：链条装配关系： 滚子链结构滚子链结构 动画演示动画演示 2 2、滚子链的接头形式：为了得到环形链条，采用不同接头、滚子链的接头形式：为了得到环形链条，

6、采用不同接头 偶数链节时：用弹簧卡片或钢丝锁销固定。偶数链节时：用弹簧卡片或钢丝锁销固定。 奇数链节时：用过渡链节。奇数链节时：用过渡链节。 5 5、链的规格：、链的规格： 链条标准代号链条标准代号GB/T 1243.1-1983GB/T 1243.1-1983。 08A 1 08A 1 88 GB1243.1-83 88 GB1243.1-83 链号（链号（A A或或B B）排数排数 链节数链节数 标准号标准号 A A系列、节距系列、节距= =链号链号25.4/16mm=12.7mm25.4/16mm=12.7mm、单排、单排、8888节。节。 3 3、链长：用链节数表示，链条节数尽可能取偶

7、数。、链长：用链节数表示，链条节数尽可能取偶数。 4 4、滚子链和链轮啮合的基本参数：、滚子链和链轮啮合的基本参数：P P、d d1 1、b b1 1。 节距节距 P P：滚子链的主要参数，节距越大，传递的功率越大。：滚子链的主要参数，节距越大，传递的功率越大。 滚子链滚子链连接形式连接形式 表表9-1 9-1 详细内容详细内容 表表9-1 9-1 链的规格和主要参数。链的规格和主要参数。 （二）齿形链：（二）齿形链： 组成：彼此用铰链连接起来的齿形链板组成：彼此用铰链连接起来的齿形链板 组成。组成。 齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰 接而成。工作时链齿板与

8、链轮轮齿相啮合而接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而 传递运动。传递运动。 特点特点: :与滚子链相比，工作平稳，噪声较小，允许链速较与滚子链相比，工作平稳，噪声较小，允许链速较 高，承受冲击载荷能力较好和轮齿受力较均匀。但结构复杂，装高，承受冲击载荷能力较好和轮齿受力较均匀。但结构复杂，装 拆困难，价格较高，重量较大。拆困难，价格较高，重量较大。 齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生 侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿 形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结形链导向性好，工作可靠；外导板齿形

9、链的链轮结 构简单。构简单。 按铰链结构不同：圆销铰，轴瓦和滚柱铰链式按铰链结构不同：圆销铰，轴瓦和滚柱铰链式 表表9-29-2 链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准化。链轮设计链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准化。链轮设计 主要是确定其结构及尺寸，选择材料和热处理方法。主要是确定其结构及尺寸，选择材料和热处理方法。 （一）链轮的基本参数、主要尺寸（一）链轮的基本参数、主要尺寸 基本参数：配用链条的节距基本参数：配用链条的节距p p、滚子外、滚子外 径径d d1 1、排距、排距p p1 1、内链节内宽、内链节内宽b b1 1和链轮齿数和链轮齿数z z。 链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔

10、的直链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直 径应小于其最大许用直径径应小于其最大许用直径d dkmax kmax 表表9-49-4。主。主 要尺寸要尺寸根据根据表表9-39-3的计算公式计算。的计算公式计算。 p p d d 1 d a d e r 1 d z 360 a h （二）链轮齿形：（二）链轮齿形： 常用链轮齿形：是一种三圆弧一直线常用链轮齿形：是一种三圆弧一直线 的齿形。齿廓上的的齿形。齿廓上的a-aa-a、a-ba-b、c-dc-d线段为线段为 三段圆弧，半径依次为三段圆弧，半径依次为 r r1 1、r r2 2和和 r r3 3；b-cb-c 线段为直线段。线段为直线段。 齿形：标

11、准只规定了链轮最大齿槽形齿形：标准只规定了链轮最大齿槽形 状和最小齿槽形状状和最小齿槽形状(r(r3 3r r1 1和齿沟角和齿沟角) )表表9-59-5。 轴向齿廓尺寸：轴向齿廓尺寸：图图9-79-7及表及表9-69-6。绘制。绘制 链轮工作图时无需会出其齿形，只须注明链轮工作图时无需会出其齿形，只须注明 何种齿形。何种齿形。 （三）链轮的结构（三）链轮的结构 整体式整体式 - - 小直径；小直径； 腹板式腹板式 - - 中直径中直径 - - 便于搬运便于搬运, ,装拆和减重装拆和减重, ,在腹板上开孔；在腹板上开孔； 组合式组合式 - - 大直径大直径 - - 齿圈和齿芯可用不同材料。齿圈

12、和齿芯可用不同材料。 （四）链轮的材料（四）链轮的材料 要求：轮齿具有足够的耐磨性和强度。故链轮齿面一般经过要求：轮齿具有足够的耐磨性和强度。故链轮齿面一般经过 热处理，使之达到一定的硬度。常用材料见表热处理，使之达到一定的硬度。常用材料见表9-79-7。 由于工作中，小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击也由于工作中，小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击也 较严重，因此对材料要求比大链轮高。较严重，因此对材料要求比大链轮高。 （一）链传动的运动不均匀性（一）链传动的运动不均匀性 链传动的运动：由于链条节距为链传动的运动：由于链条节距为 p p，链传动可看成边长为链传动可看成边长为p p的正多边

13、形的正多边形 轮子上的带传动。轮子上的带传动。 链条平均速度：边长链条平均速度：边长 相当于相当于p p, ,边数边数z z。链轮每转一。链轮每转一 周周, ,链条移动的距离为链条移动的距离为pzpz。 设设n n1 1，n n2 2为转速，则链为转速，则链 条的平均速度为：条的平均速度为： m/s 100060 pnz 100060 pnz 2211 1 2 2 1 12 z z n n i 链传动的平均传动比：链传动的平均传动比： 但事实上，链传动的瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。但事实上，链传动的瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。 sinRsinv cosRcosv 1111y 111x

14、1 当链节进入主动轮时：当链节进入主动轮时： 圆周速度圆周速度 x x : :链条前进速度链条前进速度 y1 y1: :使链条上下运动的分量 使链条上下运动的分量 : :在运动过程中是变化的在运动过程中是变化的 变化范围是：变化范围是： z1800z180 60 2 000 1 1 z 3 之之间间， max1y1y minxx 0 z 180 0 R 0 min1y1y 11maxxx 可见，主动链轮可见，主动链轮1 1= C= C，链条前进速度由小变大，又由大，链条前进速度由小变大，又由大 变小变小。pzpz变化变化引起惯性力，引起冲击振动。引起惯性力，引起冲击振动。 设链的紧边传动时处于

15、水平位置，主动轮以等角速度设链的紧边传动时处于水平位置，主动轮以等角速度1 1转转 动，则其分度圆圆周速度为动，则其分度圆圆周速度为1 1 = R = R1 11 1。 详见链传动的速度波动详见链传动的速度波动 可知，瞬时传动比不能得到恒定可知，瞬时传动比不能得到恒定 值。值。链传动工作不稳定。链传动工作不稳定。 由瞬时传动比由瞬时传动比 cosR cosR i 1 2 2 1 应用：当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链应用：当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链 传动的瞬时传动比都是周期性变化的，传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运因此链传动不宜用于对运 动

16、精度有较高要求的场合。动精度有较高要求的场合。 链传动的多边形效应链传动的多边形效应： 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，这一现象称了正多边形这一特点所造成的，这一现象称。 从动轮：从动轮： 链条前进速度相等，则链条前进速度相等，则 从动轮的角速度为：从动轮的角速度为： 由于由于 C C，和和角的不断变化，角的不断变化，2 2 也是变化的。也是变化的。 coscos 21 cos/cos 2112 RR 可见，可见，愈高、愈高、p p 愈大、愈大、z z1 1 愈少，转动动载荷就越大。愈少，转动

17、动载荷就越大。 2 p z 180 sinRa z 180 2 1 1 2 11max 1 时时，当当 链条的加速度链条的加速度: : sinRcosR dt d dt d a 2 1111 x c a a、链条前进的加速度引起的动载荷为：、链条前进的加速度引起的动载荷为：F Fd1 d1 = = mamac c b b、从动链轮角加速度引起的动载荷为：、从动链轮角加速度引起的动载荷为： dt d R J F 2 2 2d (2) (2)链沿垂直方向分速度的周期性地变链沿垂直方向分速度的周期性地变 化，使链产生横向振动。化，使链产生横向振动。 (3) (3)链节进入链轮的瞬时链节进入链轮的瞬时

18、, ,链与轮齿将受链与轮齿将受 到冲击到冲击, ,并产生附加动载荷。并产生附加动载荷。 (4)(4)若链张紧不好、链条松弛，在起动、若链张紧不好、链条松弛，在起动、 制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯 性冲击，使链传动产生很大的动载荷。性冲击，使链传动产生很大的动载荷。 （二）（二）链传动的动载荷链传动的动载荷 在工作时产生动载荷的主要原因：在工作时产生动载荷的主要原因： (1)(1)链速和从动轮角速度周期性变化链速和从动轮角速度周期性变化产生附加的动载荷。产生附加的动载荷。 fce1 FFFF 主要作用力有：主要作用力有： (1)(1)紧边拉力：紧边

19、拉力： 有效拉力有效拉力: : (2)(2)松边拉力：松边拉力： (3)(3)离离 心心 力：力： (4)(4)悬垂拉力：悬垂拉力： fc2 FFF /P1000Fe 2 c qF 2 f f 2 f f 10)sinK(F 10qaKF 安装链传动时，只需不大的张紧力，目的主要是使链松边安装链传动时，只需不大的张紧力，目的主要是使链松边 的垂度不致过大，否则会产生振动、跳齿和脱链。的垂度不致过大，否则会产生振动、跳齿和脱链。 链传动受力分析：链在工作中紧边链传动受力分析：链在工作中紧边 和松边拉力不等。和松边拉力不等。 轴上力：轴上力：F FQ Q = =（1.15-1.31.15-1.3）

20、F Fe e - - 有冲击和振动时取大值。有冲击和振动时取大值。 轴上力轴上力F FQ Q 用于轴的结构设计和轴承选用等。 用于轴的结构设计和轴承选用等。 式中：式中：P -P -功率；功率；- -链速；链速；q -q -单位长度链条的质量，表单位长度链条的质量，表9-19-1 ；a -a -中心距；中心距；K Kf f - -垂度系数。垂度系数。详见图详见图9-119-11 （一）滚子链传动的失效形式：（一）滚子链传动的失效形式： (1) (1)链板疲劳破坏：链板疲劳破坏： 在变应力作用下，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳在变应力作用下，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳 断裂，或套

21、筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀等。断裂，或套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀等。 是正常润滑条件下，限定承载能力的主要因素。是正常润滑条件下，限定承载能力的主要因素。 (2) (2)滚子套筒的冲击疲劳破坏：滚子套筒的冲击疲劳破坏： 多发生于中、高速闭式链传动。多发生于中、高速闭式链传动。 (3) (3)销轴与套筒的胶合：销轴与套筒的胶合： 润滑不当或高速时润滑不当或高速时 - - 限定链传动极限速度。限定链传动极限速度。 (4) (4)链条铰链磨损：链条铰链磨损： 磨损后链节边长，松边垂度变化，增大动载荷，发生振动，磨损后链节边长，松边垂度变化，增大动载荷，发生振动， 引起跳齿或脱链。引起跳齿或脱链

22、。 (5) (5)过载拉断：过载拉断： 常发生于低速重载或严重过载的传动中。常发生于低速重载或严重过载的传动中。 详见链传动的失效形式详见链传动的失效形式 （二）滚子链传动的额定功率：（二）滚子链传动的额定功率： (1) (1)极限传动功率曲线极限传动功率曲线 链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条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。铰链的胶合以及链条的静力拉断。图为润滑良好的单排链的额定图为润滑良好的单排链的额定 功率曲线图。功率曲线图。 可见，承载能力取决于可见，承载能力取决于 1)1)润滑好、中等速度时润滑好、中等速度时 -

23、- 疲劳强度疲劳强度- 2- 2线；线； 2)2)随转速随转速多边形效多边形效 应应时时- - 滚子、套筒冲击疲滚子、套筒冲击疲 劳劳- 3- 3线；线； (2) (2)额定功率额定功率P P0 0曲线曲线 - - 许用传动功许用传动功 率曲线率曲线 为避免出现上述各种失效形式为避免出现上述各种失效形式 ，给出了滚子链在特定实验条件下的，给出了滚子链在特定实验条件下的 额定功率曲线。额定功率曲线。 3)3)转速越高转速越高铰链胶合铰链胶合 - 4 - 4线。线。 当实际使用条件与试验条件不符时，当实际使用条件与试验条件不符时，P P0 0乘修正系数。乘修正系数。 单排链传动的计算功率为：单排链

24、传动的计算功率为： OAPLZca PKKKKP)( 当不能保证推荐的润滑方式时，当不能保证推荐的润滑方式时，P P0 0应降到对应数值。应降到对应数值。 当当11.5m/s.5m/s，润滑不良，润滑不良，(0.3-0.6)P(0.3-0.6)P0 0；无润滑，；无润滑，0.5P0.5P0 0。 当当1 1.5m/s .5m/s 7m/s 7m/s 7m/s，润滑不良时，则传动不可靠，不宜采用。，润滑不良时，则传动不可靠，不宜采用。 标准实验条件：标准实验条件： 两链轮安装在水平轴上两链轮安装在水平轴上, ,两链轮共面两链轮共面;z;z1 1=19=19，i=3i=3，Lp=100Lp=100

25、节节, , 无过渡链节，单排水平布置，载荷平稳，按推荐方式润滑，寿命无过渡链节，单排水平布置，载荷平稳，按推荐方式润滑，寿命 15000h15000h，链速，链速0.6m/s0.6m/s时，确定额定功率时，确定额定功率P P0 0。 额定功率曲线额定功率曲线 （三）滚子链传动的设计步骤和方法（三）滚子链传动的设计步骤和方法 设计滚子链传动时原始数据为：设计滚子链传动时原始数据为：P P，n n1 1和和 n n2 2（或传动比（或传动比i i），）， 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。 设计计算方法：设计计算方法： 1)1)选择选择z z1 1和和z z2

26、 2或或i i z z1 1对链传动的平稳性和使用寿命影响较大。对链传动的平稳性和使用寿命影响较大。z z1 1少，尺寸小。少，尺寸小。 z z1 1过少：运动不均匀性和动载荷过少：运动不均匀性和动载荷；转角增大使链条磨损加；转角增大使链条磨损加 剧；圆周力增大剧；圆周力增大摩擦消耗功率增大，加速损坏。摩擦消耗功率增大，加速损坏。但但z z1 1不能过大不能过大 z z1 1：z z2 2更大，增大传动尺寸，铰链磨损后容易引起更大，增大传动尺寸，铰链磨损后容易引起脱链脱链， 将缩短使用寿命。将缩短使用寿命。 为此，选为此，选z z1 1参考参考表表9-89-8范围选择，范围选择，z z1 19

27、9，推荐，推荐z z1 129-2i29-2i。 Z Z2 2 = iz = iz1 1120120（限定的最大齿数）。（限定的最大齿数）。 由于链节数最好选偶数由于链节数最好选偶数, ,考虑磨损均匀考虑磨损均匀, ,链轮齿数应取与链节链轮齿数应取与链节 数互为质数的奇数数互为质数的奇数, ,并优先并优先:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114。 传动比传动比i i ：一般链传动：一般链传动 i6 i6，链速，链速6,120,120,推荐推荐 i=2 i=23.53.5。 2) 2)确定计算功率确定计算功率 P

28、 Pca ca = K = KA AP P， P P 传递功率，传递功率，K KA A 工作情况系数，工作情况系数，表表9-99-9。 3)3)链的节距链的节距p p p p的大小反映链条和链轮各部分尺寸。的大小反映链条和链轮各部分尺寸。p p大，尺寸大，尺寸，传动能，传动能 力力,但传动速度不均匀但传动速度不均匀, ,动载荷和噪声动载荷和噪声。设计时，满足条件下。设计时，满足条件下 取小取小p p的单排链，对高速、的单排链，对高速、i i大时大时- -取小取小p p的多排链。（的多排链。（速度波动速度波动） p p根据根据P P0 0和和n n1 1， ，由图 由图9-139-13并结合表并

29、结合表9-19-1的滚子链规格参数选取的滚子链规格参数选取 。由于实际工作条件与实验条件不完全一致，对。由于实际工作条件与实验条件不完全一致，对P P0 0修正。修正。 式式中中， PLZ ca KKK P P 0 4) 4)链传动的中心距链传动的中心距a a和链节数和链节数L Lp p a a过小，链条应力循环次数过小，链条应力循环次数磨损和疲劳磨损和疲劳；包角；包角同同 时啮合齿数时啮合齿数出现跳齿和脱链；出现跳齿和脱链； a a过大过大, ,垂度垂度易颤动。一般初选易颤动。一般初选a a0 0=(30-50)p=(30-50)p，a a0max 0max80p 80p。 有张紧装置或托板

30、时，可大于有张紧装置或托板时，可大于80p80p。 7) 7)链速和链轮的极限速度链速和链轮的极限速度 提高链速受动载荷限制提高链速受动载荷限制, ,一般一般12m/s.12m/s.特制可提高到特制可提高到20-30.20-30. 根据根据a a0 0、p p，链节数，链节数L Lp p： 0 2 12210 P a P 2 zz 2 zz P a2 L 2 12 P 2 21 P 21 P 2 zz L8 2 zz L 2 zz L 4 P a 理论中心距：理论中心距： 实际中心距：实际中心距：a=aa=aa a，因有垂度，一般，因有垂度，一般a=(0.002-0.004)aa=(0.002-0.004)a 5) 5)小链轮毂孔最大直径：确定链与链轮的小链轮毂孔最大直径：确定链与链轮的p p和和z z1 1后由表后由表9-39-3或或 表表9-49-4定出链轮的结构和定出链轮的结构和d dkmax kmax等各部分尺寸。 等各部分尺寸。 6) 6)压轴力压轴力F FP P 链传动作用在轴上的力链传动作用在轴上的力 F FP PKKFP FPF Fe e， ，Fe Fe 有效圆周力；有效圆周力；K KFP FP 压轴系数，水平传动取压轴系数，水平传动取 1.151.15；垂直传动取；垂直传动取1.051.05。 （四）低速链传动