机械设计基础之链传动Chains

1、Chains 机械设计（机械设计（）（零件）（零件） 第八章 链传动 第一 项第二 项 第二 项 Chains 1.链传动结构及工作原理 一、概述 工作原理：工作原理：以链条为中间挠性件的啮合传动，靠链与链以链条为中间挠性件的啮合传动，靠链与链 轮轮齿啮合来传递动力和运动。轮轮齿啮合来传递动力和运动。 链传动由主、从动链轮1、2和连接它们的链条3所组成， 用以传递两平行轴之间的运动和动力。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 2链传动的特点 优点优点 可获得准确的平均传动比； 传动效率高； 可作两轴中心距较大的传动； 作用于轴和轴承的载荷较带传动为小。 第一 项第二 项 第二 项 Cha

2、ins 缺点缺点 运转时瞬时传动比是变化的，冲击、振动和噪声 较大，安装精度要求较高； 只能传递平行轴间的运动和动力。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 3.链传动的应用 农业机械农业机械 轻工、化工机械轻工、化工机械 起重、运输机械起重、运输机械 汽车、机床汽车、机床 采矿机械采矿机械 工作范围：工作范围： 传动比：传动比： i 8;8;中心距：中心距： a 56 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 1要求平均传动比准确，两轴距离较大且不易采用齿轮传动。 2工作条件沉重、温度变化较大，工作环

3、境较脏的场合。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 输送链输送链:在输送机械中用来在输送机械中用来 输送物料或机件输送物料或机件 起重链起重链:在起重机械中用来在起重机械中用来 提升重物提升重物 1、传动链、传动链分类：按用途分类：按用途 传动链传动链:在机械中用来传递在机械中用来传递 运动运动和和动力动力 二.传动链分类及结构 v20m/s v0.25m/s v=24m/s 传动链传动链 起重链起重链 曳引链曳引链 第一 项第二 项 第二 项 Chains 2、传动链的、传动链的分类（按结构）分类（按结构） 1 1）滚子链和套筒链）滚子链和套筒链 p h dz b1 b2 d 内链板外

4、链板 销轴 套筒 滚子 滚子作用：减小摩擦，磨损滚子作用：减小摩擦，磨损 第一 项第二 项 第二 项 Chains 主要参数（表18-1）： 1）基本参数 p尺寸p = 链号25.4/16（mm） 2）链节数Lp整数，一般为。 3）排数zp 单排链 排数承载 但：， zp3-4 多排链 节距节距P：链条上相邻两滚子中心的距离。：链条上相邻两滚子中心的距离。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 滚子链规格以及标号 A系列：美国标准系列系列：美国标准系列 B系列：英国标准系列系列：英国标准系列 链号数链号数X 25.4 16 =节距值节距值 滚子链已： GB1243.183 链号排数链节数

5、标准编号 例： 08A187 GB243183 ？ A系列、节距p=12.7mm，单排，87节 第一 项第二 项 第二 项 Chains 表表181 A系列系列滚子链的规格和主要参数滚子链的规格和主要参数 48A 76.20 87.83 47.63 47.35 23.80 72.39 500.4 22.60 链链 号号 08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3.96 12.07 13.8 0.60 节距节距P 排距排距pt 滚子滚子 链节链节 销轴销轴 链板链板 极限载荷极限载荷 米长质量米长质量 外径外径d1 内宽内宽b1 直径直径d2 高度高度h2 Q (单排单排) q(单排

6、单排) mm mm mm mm mm mm KN kg/m 10A 15.875 18.11 10.16 9.40 5.08 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 9.53 30.18 86.7 3.80 24A 38.10 45.44 22.23 25.22 11.10 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 2

7、5.22 12.70 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55 28.58 31.55 14.27 48.26 222.4 10.10 40A 63.50 71.55 39.68 37.85 19.84 60.33 347.0 16.10 06B 9.525 10.24 6.35 5.72 3.28 8.26 8.9 0.40 05B 8.00 5.64 5.00 3.00 2.31 7.11 4.4 0.18 08B 12.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8 0.70 第一 项第二 项 第二 项 Chains 第一 项第二 项 第二

8、项 Chains 接头形式： 偶数节： 冲击和振动 奇数节： 第一 项第二 项 第二 项 Chains 接头形式： 连接链节： 弹簧卡片 潘存云教授研制潘存云教授研制 第一 项第二 项 第二 项 Chains 2）齿形链 承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳“” 带外导板 带内导板 圆销式 轴瓦式 滚柱式 铰链形式： 第一 项第二 项 第二 项 Chains 滚子链链轮非共轭啮合 常用“”。 “齿形按3R GB1244-85规定制造” 端面齿形不需画出，轴向齿形需画出. z p d 180 sin 分度圆直径： 三、链轮 齿形基本要求：齿形基本要求：自由啮入、啮出，啮合时良好接触自由啮入、啮出

9、，啮合时良好接触 360 /z 第一 项第二 项 第二 项 Chains 链轮主要尺寸 Z p d 180sin 分度圆直径：分度圆直径： df=d- -dr（滚子直径） （滚子直径） 齿顶圆直径：齿顶圆直径： 0.54cot180 a dpZ 齿根圆直径：齿根圆直径： 链轮主要尺寸计算公式：链轮主要尺寸计算公式： 第一 项第二 项 第二 项 Chains 滚子链轮滚子链轮结构结构 实心式实心式 孔板式孔板式 轮辐式轮辐式 组合式组合式 （小直径）（小直径） （中等直径）（中等直径） （中等直径）（中等直径） （大直径）（大直径） 轮芯可用一般钢材或铸铁以节省贵重钢材。采用可拆联接的组合式链轮

10、的另一优点 是轮齿失效后只需更换齿圈即可。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 链轮材料 可用灰铸铁(不低于HT200)，热处理后硬度为260- 280HB。 较多的是用优质碳钢和合金钢如15-50号钢、15Cr 、20Cr、40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、45Mn、 ZG310-570钢等，热处理后硬度均在40HRC和 40HRC以上。 高速轻载时可用夹布胶木，以使传动平稳和减少噪 声。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 三、链传动的运动特性 平均链速和平均传动比平均链速和平均传动比 瞬时链速和瞬时传动比瞬时链速和瞬时传动比 链条的加速度和动载荷链条的加速度和动载荷

11、 第一 项第二 项 第二 项 Chains 整条链：挠性体 单个链节：刚性体 链条绕上链轮时，链节与链轮轮齿啮合，形 成正多边形一部分。链条与链轮分度圆在运动中 交替呈现相割和相切。 链轮转一周，链条转过长度为zp 平均链速：sm pnzpnz v/ 100060100060 2211 平均传动比： const z z n n i 1 2 2 1 12 瞬时链速瞬时链速 和从和从 动轮角速度动轮角速度 2及及 瞬时传动比瞬时传动比i都是都是 变化的变化的 三、链传动的运动特性 第一 项第二 项 第二 项 Chains 瞬时链速和瞬时传动比瞬时链速和瞬时传动比 链传动工作时，每一瞬时的链速和传动

12、比都是变化的。为了便于阐明，使链条的主动边 处于水平位置。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 当 190 180z1 时，得最小链速度 vh1min0.5d11cos(180z1 ) 当 190时，得最大链速 vh1max0.5d11 链传动工作时，链条沿 x 方向的速度是变化的. 第一 项第二 项 第二 项 Chains 瞬时传动比 iinsd2sin2(d1sin1) 分析：分析： 1、如果中心距 a 与节距 p 之比即 ap 为整倍数，则在 190 180z1 而 290 180z2 时得最大瞬时传动比 iins,maxd2cos(180z2 )(d1cos(180z1) 2、在

13、 190而 290 时得最小瞬时传动比 iins,mind2d1 不均匀系数 1(iins,max - iins,min)iins,max2(1 - 1i2)(2z12) 只有当只有当 i1,中心距中心距 a 与节距与节距 p 之比即之比即 ap 为整倍数时，才能为整倍数时，才能 iins,maxiins,mini ，即瞬时传动比才等于平均传动比而为常数即瞬时传动比才等于平均传动比而为常数。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 链条的加速度和动载荷链条的加速度和动载荷 链条的加速度 在1=90180/z1 时 , 加速度达极限值，即 acmax,min=(dvh1/dt)max,min=

14、0.5d112sin(180/z1) 0.5d112/z1=0.512p 应当指出，在链条沿水平方向速度发生变化的同时，链 条沿垂直方向的分速度vy1 也在发生变化，即链沿垂直 方向不断地上升和下降。 链传动工作时不可避免地产生动载荷，动载荷的大小正 比于加速度值。链轮齿数越少，节距越大，则产生的 动载荷就越大，设计时务需注意。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 13-5 链的受力、失效和许用功率链的受力、失效和许用功率 p与带传动相似，链传动工作时，链的两边形成紧边和 松边。紧边和松边所受的拉立分别为F1和F2： F1=Ft+Fc+Ff , F2=Fc+Ff 具体说明 F1为有效圆周

15、力(有效拉力)(N)， Fc 为离心拉力(N)， (其中q为单排链每米质量 kg/m )，当 v7m/s 时, Fc可忽略不计; Ff为悬垂拉力(N)，Ff是由链边自重而产生的，一般不 大，可近似取为 Ff0.1Ft 。 2 c Fqv 链的受力：链的受力： 1 1000 () P FN v PkW vm/s ff Fk qga kf垂度系数 a-为中心距 第一 项第二 项 第二 项 Chains 二、链的失效二、链的失效 链的疲劳破坏链的疲劳破坏 链是在变应力下工作的，导致链板可能发生疲劳断裂或套筒、滚子表面产生疲 劳点蚀。 滚子和套筒冲击破坏滚子和套筒冲击破坏 链传动工作时不可避免地发生冲

16、击和振动，导致滚子和套筒发生冲击破坏，也 属一种疲劳破坏。 销轴与套筒的接触工作表面胶合销轴与套筒的接触工作表面胶合 在冲击和振动载荷下，销轴与套筒的接触表面之间难以形成边续油膜，导致摩 擦严重产生高温，在载荷作用下造成胶合。 销轴与套筒的接触工作表面磨损销轴与套筒的接触工作表面磨损 在润滑不良情况下，销轴与套筒的接触表面会因摩擦导致磨损，磨损后链条的 节距变大，破坏了链条与链轮的正确啮合，且易发生“脱链”现象 链条静力拉断链条静力拉断 在低速(链速v0.6m/s 。 对各种节距的单排A系列滚子链进行试 验并考虑安全裕度所得到的许用功率 曲线。试验条件是： 第一 项第二 项 第二 项 Chai

17、ns 修正的许用功率P 若所设计的滚子链传动其工况、小链轮齿数、链长、排数不符 规定的试验条件时，则应分别予以修正，P值按下式确定 P=KAP/(KzKLKp) 1、P为所设计的链传动欲传递的名义功率(KW)； 2、 KA 为工况系数； 3、Kz 为小链轮齿数系数，当传动工作处于如图18-11所示许 用曲线凸峰的左侧(受制于链板疲劳断裂，取表18-3中的Kz 值 ；当传动工作处于凸峰右侧(受制于滚子、套筒冲击疲劳破坏) ，取表18-3中的 Kz值； 4、KL 为链长系数（表18-4)；链传动受制于链板疲劳断裂时 ，用表18-4中的KL值，受制于滚子、套筒冲击破坏时，用表 中的KL值； 5、Kp

18、 为排数系数（表18-5）。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 表格表格 链板疲劳断裂链板疲劳断裂 滚子套筒冲击疲劳滚子套筒冲击疲劳 链板疲劳断裂链板疲劳断裂 滚子套筒冲击疲劳滚子套筒冲击疲劳 第一 项第二 项 第二 项 Chains 滚子链传动的设计方法 已知传动比已知传动比i、功率、功率P、转速、转速n1 确定链轮齿数确定链轮齿数 选定链型号、排数、确定链节距选定链型号、排数、确定链节距 确定中心距和链长确定中心距和链长 计算轴向力计算轴向力 若低速，验静载荷，若低速，验静载荷， 若高速，验极限速度若高速，验极限速度 初定中心距初定中心距a0 计算链节距并圆整计算链节距并圆整Lp

19、圆整后理论中心距圆整后理论中心距a 实际中心距实际中心距a=a-D Da=a-(0.20.4%)a结构设计结构设计 a pzzzz p a Lp 2 1221 22 2 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz L zz L p a pp 滚子链传动主要参数的确定滚子链传动主要参数的确定 第一 项第二 项 第二 项 Chains 3 3、参数选择、参数选择 a一定时，i a 同时啮合齿数少 磨损 跳齿 8 2 1 n n i ，通常：1120，i = 23.5 传动比：传动比： i 6 - 一般情况下一般情况下 2 i 3.5 - 推荐值推荐值 6 i 10 -当当v3 amin a

20、amax = 80p 2 1221 22 2 zz a pzz p a Lp 按上式算得的Lp 应圆整为整数， 最好取偶数， 第一 项第二 项 第二 项 Chains v12m/s 3）由式1810a； 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz L zz L p a pp 然后根据圆整后的链节数代入下式算 得传动的理论中心距a: 为使链条松边具有合理的垂度利于链与链轮顺利啮合，安装时应使 实际中心距 较理论中心距小25mm。对中心距可调节的链传动取 小值；对中心距不可调节和没有张紧装置的链传动取大值。 第一 项第二 项 第二 项 Chains 七、链传动的布置七、链传动的布置 第一 项

21、第二 项 第二 项 Chains 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 a =(3050)p i=23 两轮轴在同一水两轮轴在同一水 平面，紧边在上、平面，紧边在上、 在下均能正常工在下均能正常工 作。作。 常见链传动的合理布置常见链传动的合理布置 a 60p i 2 a 30p 两轮轴不在同一水两轮轴不在同一水 平面，松边应在下平面，松边应在下 面。否则松边下垂面。否则松边下垂 量增大后链条与链量增大后链条与链 轮容易卡死。轮容易卡死。 竖竖 直直 布布 置置 倾倾 斜斜 布布 置置 第一 项第二 项 第二 项 Chains 1、两轮在同一水平面上，链条紧边在

22、上、在下均可，但 紧边在上较好 2、两轮轴线不在同一水平面上，链条松边不应在上面， 否则松边垂度增大会造成链条与链轮轮齿发生干扰，破坏 正常啮合 3、两轮轴线在同一水平上，松边不应在上面，否则链条 垂度逐渐增大，引起松边和紧边相碰 4、两轮轴线在同一铅垂面内时，链条因磨损垂度增大， 使与下面链轮的啮合齿数减少，降低了传动能力。为此采 用以下措施：中心距可调；设张紧装置；上下两轮错开， 使不在同一铅垂面内 链传动的布置链传动的布置 第一 项第二 项 第二 项 Chains 链传动的张紧链传动的张紧 张紧的目的：张紧的目的：调节松边垂度、增大包角、补偿磨损调节松边垂度、增大包角、补偿磨损 张紧方法

23、：张紧方法：调整中心距、用张紧轮、去掉链节调整中心距、用张紧轮、去掉链节 松边外侧靠近从动轮处松边外侧靠近从动轮处 第一 项第二 项 第二 项 Chains 链传动的润滑链传动的润滑 润滑的作用：润滑的作用：降低摩擦、减少磨损、散热降低摩擦、减少磨损、散热 润滑方式：润滑方式：润滑油、润滑脂定期润滑润滑油、润滑脂定期润滑 第一 项第二 项 第二 项 Chains 第一 项第二 项 第二 项 Chains 第一 项第二 项 第二 项 Chains 例题 设计一用于离心压缩机的系列滚子链传动， 室温工作，电动机转速n1=970r/min，压缩 机转速n2=330r/min，传递功率P=9.7kw。

24、 要求链传动的中心距不超过800mm，两轮 轴线在同一水平面上。 A系列滚子链设计步骤 第一 项第二 项 第二 项 Chains 1 平均传动比i i=n1/n2=z1/z2, n1和n2 为原始数据 i=970/330=2.94 2 小链轮齿数z1根据i查表13-6确定z1=25 3 大链轮齿数z2根据i和z1按式z2=i z1确定z2=73 4 初定中心距a0按式(13-11)取定 a0=40p 5 链节数Lp按式(13-12)确定，算得的Lp圆数为整数，最 好为偶数Lp =130 第一 项第二 项 第二 项 Chains 6 许用功率P 按式(18-7)确定，式中P为原始数据，KA查表13-2取 定，KZ查表13-3取定，KL查表13-4取定，KP查表 13-5取定