第9章 链传动

1、第第9章章 链传动链传动 9-1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用 9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点 9-5 滚子链传动的计算滚子链传动的计算 9-4 链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析 9-6 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 9-3 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料 潘存云教授研制 9-1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用 链传动由装于平行轴上的链传动由装于平行轴上的 主动链轮、从动链轮和链主动链轮、从动链轮和链 条组成。工作时，主动轮条组成。工作时，主动轮 通过轮齿与链的啮合带动通过轮齿与链的啮合带动 从动轮旋转并传递运动。从动轮旋转并传

2、递运动。 链传动和带传动都是挠性链传动和带传动都是挠性 传动，但原理不同。链传传动，但原理不同。链传 动依靠链节与链轮轮齿的动依靠链节与链轮轮齿的 啮合，而带传动则依靠带啮合，而带传动则依靠带 与带轮之间的摩擦力。与带轮之间的摩擦力。 与带传动相比 1. 链传动无弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；链传动无弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比； 需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩 擦损失擦损失 ； 在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构紧凑；在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构紧凑； 4. 能在温度较高、

3、湿度较大、有油污、腐蚀等恶劣环境下工作；能在温度较高、湿度较大、有油污、腐蚀等恶劣环境下工作；与齿 轮传动相比 制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；与齿轮传动相与齿轮传动相 比比 (一一) 链传动的特点链传动的特点 缺点：缺点： (一一) 链传动的特点链传动的特点 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差， 磨损后易发生跳齿，有一定的冲击和噪声。磨损后易发生跳齿，有一定的冲击和噪声。 制造成本高，安装要求精确，需适当润滑与张紧。制造成本高，安装要求精确，需适当润滑与张紧。 仅适于平

4、行轴间的同向传动；仅适于平行轴间的同向传动； (二二) 链传动的应用链传动的应用 工作范围：工作范围：传动比：传动比： i 8; 中心距：中心距： a 5 6 m; 传递功率：传递功率： P 100 KW; 圆周速度：圆周速度： v 15 m/s; 传动效率：传动效率： 0.950.98 一般用在两轴相距较远，低速重载、工作环境恶劣以及一般用在两轴相距较远，低速重载、工作环境恶劣以及 其他不宜采用齿轮传动和带传动的场合。其他不宜采用齿轮传动和带传动的场合。 （二）链传动的应用（二）链传动的应用 v 按用途划分：传动链、输送链、起重链按用途划分：传动链、输送链、起重链 v 传动链用于一般机械中传

5、递运动和动力，传动链用于一般机械中传递运动和动力，v 20m/s。 v 输送链用于链式输送机中移动重物，输送链用于链式输送机中移动重物， v =24m/s v 起重链用于起重机械中悬挂和提升重物，起重链用于起重机械中悬挂和提升重物，v 0.25m/s （二）链传动的应用（二）链传动的应用 其他应用：其他应用： 矿山机械、矿山机械、 农业机械、农业机械、 石油机械、石油机械、 机床中。机床中。 传动链的类型传动链的类型 齿形链齿形链 短节距精密滚子链短节距精密滚子链( (滚子链滚子链) ) 9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点 (一一) 滚子链滚子链 1. 1. 滚子链的结构滚子链的结构 滚

6、子滚子套筒套筒销轴销轴内链板内链板外链板外链板 (一一) 滚子链滚子链 潘存云教授研制 销轴销轴 滚子滚子 外链板外链板 套筒套筒 内链板内链板 v 外链板与销轴、内链板外链板与销轴、内链板 与套筒之间分别采用过与套筒之间分别采用过 盈配合；盈配合； v 销轴与套筒之间、滚子销轴与套筒之间、滚子 与套筒之间均为间隙配与套筒之间均为间隙配 合。前者可适应链条进合。前者可适应链条进 入或退出链轮的屈伸；入或退出链轮的屈伸； 后者则可使链与链轮在后者则可使链与链轮在 进入与退出啮合时，滚进入与退出啮合时，滚 子与轮齿间为滚动摩擦，子与轮齿间为滚动摩擦， 减少链与轮齿的磨损；减少链与轮齿的磨损； v

7、内、外链板均为内、外链板均为8字型，字型， 可保证链板各横截面等可保证链板各横截面等 强度强度,并可减轻链条重量并可减轻链条重量 和运动时产生的惯性力和运动时产生的惯性力 2. 2. 滚子链和链轮的啮合参数滚子链和链轮的啮合参数 节距节距P、滚子外径、滚子外径d1、内链节内宽、内链节内宽b、排距、排距Pt p p pt 双排滚子链双排滚子链 d1 b (一一) 滚子链滚子链 v 节距节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离，是链条的主要参数。：滚子链上相邻两滚子中心的距离，是链条的主要参数。 p 越大链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。越大链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。 v 结构

8、类型：结构类型：单排链和多排链单排链和多排链。排数越多，承载能力越高，但。排数越多，承载能力越高，但 制造与安装精度要求也越高，且愈难使各排受力均匀，将大制造与安装精度要求也越高，且愈难使各排受力均匀，将大 大降低多排链的寿命，故排数不宜超过大降低多排链的寿命，故排数不宜超过4排。排。 v 滚子链已标准化，分为滚子链已标准化，分为A、B两个系列，两个系列，A系列用于重载、高系列用于重载、高 速或重要传动；速或重要传动；B系列用于一般传动。常用系列用于一般传动。常用A系列。系列。 (一一) 滚子链滚子链 (一一) 滚子链滚子链 3. 3. 滚子链的标记滚子链的标记 英制转换为米制：链号英制转换为

9、米制：链号 数数（25.4/16） 4. 4. 滚子链的接头形式滚子链的接头形式 (一一) 滚子链滚子链 潘存云教授研制 齿形链齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。链板的两侧边是直边，工作时，是由许多齿形链板用铰链联接而成。链板的两侧边是直边，工作时， 侧边与链轮齿廓相啮合，链板的成型孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减侧边与链轮齿廓相啮合，链板的成型孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减 小摩擦和磨损小摩擦和磨损 优点：优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。 缺点：缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。结构复杂、

10、价格较贵、比较重。 应用场合：应用场合：多应用于高速（链速可达多应用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的场合。）或运动精度要求较高的场合。 p 直边 直边 O 60 (二二) 齿形链齿形链 v 链轮的基本参数为：配用链条的节距链轮的基本参数为：配用链条的节距 p、套筒的最大、套筒的最大 外径外径 d1、排距、排距 pt 和齿数和齿数 z 9-3 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料 v 链轮的主要尺寸和计算公式见表链轮的主要尺寸和计算公式见表9-3 和和 表表9-4. ( (一一) ) 链轮的基本参数和主要尺寸链轮的基本参数和主要尺寸 (二二) 链轮齿形链轮齿形 v 滚子链

11、链轮的齿形已经标准化（滚子链链轮的齿形已经标准化（GB/T 1243-1997）,常用常用三圆三圆 弧一直线齿形弧一直线齿形。无需画图，只要标出基本参数和主要尺寸，。无需画图，只要标出基本参数和主要尺寸， 并注明并注明“齿形按齿形按3R GB1244-85规定制造规定制造”即可。即可。 v 国家标准只规定了最小齿槽形状与最大齿槽形状及其极限参国家标准只规定了最小齿槽形状与最大齿槽形状及其极限参 数，链轮齿形可采用在两个极限齿槽形状之间的各种标准齿数，链轮齿形可采用在两个极限齿槽形状之间的各种标准齿 形；形； v 滚子链与链轮的啮合属滚子链与链轮的啮合属非共轭啮合。非共轭啮合。因此链轮设计有较大

12、灵因此链轮设计有较大灵 活性。设计链轮齿形时应保证链节能平稳自如地进入和退出活性。设计链轮齿形时应保证链节能平稳自如地进入和退出 啮合，尽量减少啮合时链节的冲击和接触应力，而且要易于啮合，尽量减少啮合时链节的冲击和接触应力，而且要易于 加工；加工； 潘存云教授研制 d 180180 Z Z 滚子链链轮端面齿形滚子链链轮端面齿形 这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿 槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并 便于加工。 r2 b d c r3 r1 a a 三圆弧一直线齿形三圆弧一直线齿形 b g (h) r5 g b B2 B3 ptpt r5 轴面齿形轴面齿形 ：圆弧圆弧+ +直线直线 便于进入

13、或退出啮合 单排链轮轴面齿形单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形 零件工作图：零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。 直线 指采用标准刀具加工 r4 三圆弧一直线齿形三圆弧一直线齿形 链轮的结构链轮的结构 实心式实心式-小直径小直径 (三三) 链轮结构链轮结构 孔板式孔板式-中等直径中等直径 潘存云教授研制 链轮的结构链轮的结构 实心式实心式-小直径小直径 潘存云教授研制 （三）链轮结构（三）链轮结构 组合式组合式-大直径，齿圈可更换，焊接或螺纹连接。大直径，齿圈可更换，焊接或螺纹连接。 孔板式孔板式-中等直径中等直径链轮的结构链轮的结构

14、实心式实心式-小直径小直径 潘存云教授研制 （三）链轮结构（三）链轮结构 v链轮的材料应能保证轮齿具有足够的链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性耐磨性和和强强 度度，常用碳素钢、铸铁，重要链轮可用合金钢。，常用碳素钢、铸铁，重要链轮可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。 v由于由于小链轮小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小的工作情况较大链轮的恶劣些，故小 链轮通常采用较好的材料制造。详见表链轮通常采用较好的材料制造。详见表9-5，P171 (四四) 链轮的材料链轮的材料 一、链传动的运动特性一、链传动的运动特性 sm pnz pnz v

15、/ 100060 100060 22 11 1 2 2 1 z z n n i 9-4 链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析 链由许多刚性链节联接而成，当链与链轮啮合时，链呈折线链由许多刚性链节联接而成，当链与链轮啮合时，链呈折线 包在链轮上，形成一个局部正多边形。该正多边形的边长为包在链轮上，形成一个局部正多边形。该正多边形的边长为 链节距链节距P P，链轮回转一周，链移动的距离为，链轮回转一周，链移动的距离为zPzP，故链的，故链的平均平均 速度速度和和平均传动比平均传动比为：为： （一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性 因为链传动为啮合传动，链条和链轮之间没有相对滑动，因为链传

16、动为啮合传动，链条和链轮之间没有相对滑动， 所以所以平均链速平均链速和和平均传动比平均传动比都是常数；都是常数； 但是在铰链链节随同链轮转动的过程中，链条速度和从动但是在铰链链节随同链轮转动的过程中，链条速度和从动 链轮角速度并非常数，即链传动的链轮角速度并非常数，即链传动的瞬时传动比瞬时传动比并非常数并非常数 （一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性 sinsin coscos 111 111 Rvv Rvv y x 设链的紧边在传动中处于水平位置，在主动链轮上，铰链设链的紧边在传动中处于水平位置，在主动链轮上，铰链A 正在牵引链条沿直线运动，其他铰链并不直接牵引链条，因正在牵引链条沿直

17、线运动，其他铰链并不直接牵引链条，因 此，链条的运动速度完全由铰链此，链条的运动速度完全由铰链A的运动所决定。的运动所决定。 A R1 1 铰链铰链A随同主动链轮运动的随同主动链轮运动的 线速度为：线速度为：v1=R11 铰链铰链A实际用于牵引链条运实际用于牵引链条运 动的速度动的速度vx和链条上下运动和链条上下运动 的速度的速度vy为为 （一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性 是铰链是铰链A的圆周速度与水平的圆周速度与水平 线的夹角，在线的夹角，在 1/2之间变化，之间变化， 1 =360 /z1，为主动链轮上一，为主动链轮上一 个链节所对应的中心角，故个链节所对应的中心角，故 0 2

18、 cos 11 1 11 R R vx 0 0 2 sin 1 11 R vy A R1 1 v 可见，当主动轮角速度可见，当主动轮角速度 1为为 常数时，每转过一个链节，常数时，每转过一个链节， 链的瞬时速度周期性地由小链的瞬时速度周期性地由小 变大，又由大变小。链的节变大，又由大变小。链的节 距越大，齿数越少，距越大，齿数越少， 角的角的 变化范围越大，链速的变化变化范围越大，链速的变化 也就越大。也就越大。 v 链速链速 vx 忽快忽慢的变化及忽快忽慢的变化及 vy 忽上忽下的变化，使传动不平稳，并产生有忽上忽下的变化，使传动不平稳，并产生有 规律的振动。规律的振动。 v 同理，同理，v

19、y 的大小由的大小由 R1 sin （向上）到（向上）到 0，又由，又由 0 到到 R1 sin （向下）（向下）周周 期性地变化。期性地变化。 （一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性 同理，对于从动轮，铰链同理，对于从动轮，铰链C正在被直正在被直 线链条拉动，并由此带动从动链轮转线链条拉动，并由此带动从动链轮转 动，也有：动，也有： cos 222 x v Rv cos cos cos 2 11 2 2 R R R v x 链传动的瞬时传动比：链传动的瞬时传动比： cos cos 1 2 2 1 R R i 链速分量作周期性变化， 从而使链条上下抖动。 由于链速是变化的， （一）链传动

20、的运动特性（一）链传动的运动特性 故：从动链轮转速：故：从动链轮转速： C （一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性 v上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随 、的变化作周期性的变速转动。的变化作周期性的变速转动。 v只有当只有当 Z1=Z2，且传动的中心距为节距的整数倍，且传动的中心距为节距的整数倍时，时， 才有才有: i = 1 v 链传动在工作时，会产生振动和动载荷！链传动链传动在工作时，会产生振动和动载荷！链传动 的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条的不均匀性的特征，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

21、称为链传形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传 动的动的多边形效应多边形效应 链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性 的变速运动，从而引起动载荷。的变速运动，从而引起动载荷。 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 c1d maF 2 180 2 1 1 p z sincos 2 1111 RR dt d dt dv a x c : 180 1 0 时当 z 1 2 11max 180 sin z Rac cos 11 R dt d (二二) 链传动的动载荷链传动的动载荷 （二）链传动的动载荷（二）链传动的动载荷 t JJ

22、 d d 2 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 JM 2d n 、p 、z , 则则Fd1 tR J R M F d d d 2 22 2 2d 冲击力为：冲击力为： 潘存云教授研制 v n 、p , 则则相对冲击动载荷相对冲击动载荷 d 当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直 线运动的链节铰链和以角速度线运动的链节铰链和以角速度作作 圆周运动的链轮轮齿，将以一定的圆周运动的链轮轮齿，将以一定的 相对速度突然相互啮合，从而使链相对速度突然相互啮合，从而使链 条和链轮受到冲击，并产生附加动条和链轮受到冲击，并产生附加动 载荷。载荷。 d 冲击载荷

23、冲击载荷 （二）链传动的动载荷（二）链传动的动载荷 小结小结 链传动速度的变化，使链传动速度的变化，使 链条和链轮具有加速度链条和链轮具有加速度 和角加速度，从而产生和角加速度，从而产生 附加的动载荷；附加的动载荷； 链节进入啮合的瞬间，链节进入啮合的瞬间， 与轮齿产生冲击；与轮齿产生冲击； 链轮的转速越高，节距链轮的转速越高，节距 越大，齿数越少，传动越大，齿数越少，传动 的动载荷就越大，冲击的动载荷就越大，冲击 也越强烈。也越强烈。 （三）链传动的受力分析（三）链传动的受力分析 N v P F e 1000 NqvFc 2 悬垂拉力悬垂拉力 Ff 主要取决于传动的布置方式及链在工作时允许的

24、主要取决于传动的布置方式及链在工作时允许的 垂度。若允许的垂度过小，则必须以很大的悬垂拉力拉紧，垂度。若允许的垂度过小，则必须以很大的悬垂拉力拉紧， 从而增加链的磨损和轴承载荷；允许垂度过大，则又会使链从而增加链的磨损和轴承载荷；允许垂度过大，则又会使链 和链轮的啮合情况变坏。悬垂拉力的求法见图和链轮的啮合情况变坏。悬垂拉力的求法见图9-9 如果不考虑动载荷，链在传动中的主要作用力有：如果不考虑动载荷，链在传动中的主要作用力有： v工作拉力工作拉力 Fe v离心拉力离心拉力 Fc v悬垂拉力悬垂拉力 Ff （三）链传动的受力分析（三）链传动的受力分析 由此可得紧边拉力和松边拉力由此可得紧边拉力

25、和松边拉力 fe FFF c1 F 紧边拉力紧边拉力 松边拉力松边拉力 f FF c2 F 一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式 9-5 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算 链的疲劳破坏链的疲劳破坏：中、低速时，链板首先产生疲劳破坏；高：中、低速时，链板首先产生疲劳破坏；高 速时，套筒滚子产生冲击疲劳破坏；链条的疲劳强度是决定速时，套筒滚子产生冲击疲劳破坏；链条的疲劳强度是决定 链传动承载能力的主要因素。链传动承载能力的主要因素。 链条铰链的磨损链条铰链的磨损：链在进入和退出啮合时，销轴和套筒之：链在进入和退出啮合时，销轴和套筒之 间发生相对滑动，使铰链磨损，链节增长，容易引起跳齿或

26、间发生相对滑动，使铰链磨损，链节增长，容易引起跳齿或 脱链。磨损是开式链传动的主要失效形式。脱链。磨损是开式链传动的主要失效形式。 链条铰链的胶合链条铰链的胶合：高速大负荷工况下，发生于销轴与套筒：高速大负荷工况下，发生于销轴与套筒 的工作表面。胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速。的工作表面。胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速。 一、链传动的主要失效形式一、链传动的主要失效形式 链条静力拉断链条静力拉断：在低速（：在低速（v2 a 2 a =(3050)p 两轮轴在同一水平两轮轴在同一水平 面，紧边在上、下面，紧边在上、下 均可，最好在上。均可，最好在上。 (一一) 链传动的布置链传动的布置 传动参数传动参数正确布置正确布置不正确布置不正确布置 潘存云教授研制 i 、a 为任意值为任意值 两轮轴在同一铅垂两轮轴在同一铅垂 面内，下垂量增大面内，下垂量增大 会减少下链轮的有会减少下链轮的有 效啮合齿数，降低效啮合齿数，降低 传动能力，为此应传动能力，为此应 采用：采用： 1)1)中心距可调；中心距可调； 2)2)设张紧装置；设张紧装置； 3)3)上下两轮错开。上下两轮错开。 传动参数传动参数 正确布置正确布置 不正确布置不正确布置 说说 明明 i 60p 两