第七章 链传动

1、7-2 传动链的结构特点传动链的结构特点7-1 概述概述7-3 滚子链链轮的结构设计滚子链链轮的结构设计7-4 链传动的运动特性链传动的运动特性7-5 链传动的受力分析链传动的受力分析7-6 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算7-7 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 链传动例题分析链传动例题分析7-1 概述概述 链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两链轮上的一条闭合链条所组成，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。u 与带传动比较，链传动的主要优点是： 1）无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，传动可靠。 2）所需张紧力小，作用于轴上的压力小。 3）相同工况下，结构尺寸更

2、为紧凑。 4）能在恶劣环境（多尘、高温、多油）下工作。 5）传动效率高，承载能力高。u 与齿轮传动比较，链传动的主要优点是： 1）易于实现较大中心距的传动。 2）制造与安装精度要求低，成本低。u 链传动的主要缺点是： 1）瞬时传动比和瞬时链速不恒定，传动不平稳，工作时有噪声。 2）不宜用于载荷变化大和急速反向的传动中。一、传动链的特点一、传动链的特点二二 、链的种类、链的种类概述概述三三 、链传动的应用、链传动的应用链有多种类型，按用途不同可分为传动链、起重链、牵引链三种。l 起重链主要用于起重机提升重物，链速v0.25m/s；l 牵引链主要用于运输机械移动重物，链速v24m/s；l 传动链主

3、要用于传递运动和动力，链速v15m/s，生产与应用中，传动链占主要地位。 链传动的应用范围很广。适于两轴相距较远，平均传动比准确，对平稳性要求不高，工作环境恶劣等场合。如农业机械、建筑机械、采矿、起重、自行车等的机械传动中。 通常链传动工作范围是：传递的功率P100 kW，传动比i8，链速v15m/s，中心距a56m。现代先进的链传动技术已能使优质滚子链的传递功率达5000kW，链速可达35m/s。传动链的结构特点17-2传动链的结构特点传动链的结构特点传动链是链传动中的主要元件，按链条结构不同有滚子链和齿形链两种。 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。 内链板与套筒之间、外链板与

4、销轴之间为过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜超过四排。一、滚子链套筒滚子链的结构 滚子链上相邻两销轴中心的距离称为链节距，用p表示，它是链条的主要参数。节距越大，承载能力越高。链条的接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链弹性卡片固定，多用于小节距链设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。滚子链的规格和主要参数见下表7-1传动链的结构特点传动链的结构特点表表7-1 滚子链主要尺寸和极限

5、拉伸载荷（摘自滚子链主要尺寸和极限拉伸载荷（摘自GB/T 1243-1997）注注 使用过渡链时，其极限拉伸载荷使用过渡链时，其极限拉伸载荷Flim按表列数值的按表列数值的80%计算。计算。 传动链的结构特点传动链的结构特点链号节距p/mm排距pt/mm滚子外径d1/mm内链节内宽 b1/mm销轴直径 d2/mm内链板高度h2/mm极限拉伸载荷 (单排)Flim/kN每米质量(单排)q/mm05B8.005.645.003.002.317.114.40.1806B9.52510.246.355.723.288.268.90.4008B12.7013.928.517.754.4511.8117.

6、80.7008A12.7014.387.957.853.9812.0713.80.6010A15.87518.1110.169.405.0815.0921.81.0012A19.0522.7811.9112.575.9418.0831.11.5016A25.429.2915.8815.757.9424.1355.62.6020A31.7535.7619.0518.909.5430.1886.73.8024A38.1045.4422.2325.2211.1136.20124.65.6028A44.4548.8725.4025.2212.7142.24169.07.5032A50.8058.552

7、8.5831.5514.2948.26222.410.1040A63.5071.5539.6837.8519.8460.33347.016.1048A76.2087.8347.6347.3523.8172.39500.422.60二、齿形链齿形链由一组链齿板铰接而成，噪声较小(又称无声链)。工作时靠链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声，允许链速较高(可达v = 40m/s)、承受冲击性能好，工作可靠和轮齿受力较均匀等优点；但结构复杂、装拆困难、价格较高、重量较大，并且对安装和维护的要求也较高。多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链按铰链结构不同可分为圆

8、销式、轴瓦式和滚柱式三种。齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。详细说明6 60 0。圆销式圆销式轴瓦式轴瓦式滚柱式滚柱式传动链的结构特点传动链的结构特点7-3 滚子链链轮的结构设计滚子链链轮的结构设计一、链轮的基本参数和主要几何尺寸链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数： 配用链条的节距 p、滚子的最大外径 d1、排距 pt、齿数z。 确定链轮的结构和尺寸； 选择链轮的材料和热处理方式；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dkmax。 dgdkdfdadgd链轮基本参数和主要尺寸见 链轮的轴向齿廓及尺寸见图7-5。 滚子链

9、链轮的最大与最小齿槽形状见表7-4。 由于链传动属于非共轭啮合传动，因此链轮设计有较大的灵活性。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。GB/T 1243-1997中没有规定具体的链轮齿形，只规定了最小齿槽形状与最大齿槽形状及其极限参数。凡在两个极限齿槽形状之间的各种标准齿形均可采用。链轮的结构和材料2三、链轮的结构u小直径的链轮可制成整体式；u中等尺寸的链轮可制成腹板式和孔板式；u大直径的链轮可制成组合式。链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮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。链轮材料

10、表 链轮的结构滚子链链轮的结构设计滚子链链轮的结构设计二、链轮齿形四、链轮的材料 运动特性17-4 链传动的运动特性链传动的运动特性一、链传动的速度分析在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距 p。链的平均速度为：1000601000602211pnzpnzv链传动的平均传动比为：1221zznni 主动链轮上每转一个链节对应的中心角 ，每个链节从进入啮合到脱离啮合，角是在-1/2到+1/2之间变化。011360 /Z当 =1/2时，瞬时链速最小 1min11cos()2xxvvR 销轴A圆周速度的水平分速度vx，即链速v 11cosxvR链传动的运动

11、特性链传动的运动特性111sinyvR 作上、下运动的垂直分速度max11xxvvR当 =0时，瞬时链速最大链速的变化一、链传动的速度分析 链轮的节距越大，齿数越少，的变化范围越大，速度不均匀性也越显著。链条的节距、链轮齿数与链速度不均匀性的关系。 由上述分析可知，虽然主动链轮等角速度转动，链条瞬时的前进速度却作周期性的由小变大、由大变小的变化，每转过一个链节就重复变化一次；与此同时链条在垂直方向上、下运动的速度，也作周期性变化，从而给链传动带来了速度不均匀性。链传动的运动特性链传动的运动特性一、链传动的速度分析图7-8链速的变化动画演示二、链传动的运动不均匀性链传动的不均匀性的特征，是由于围

12、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应多边形效应。因为从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx所以链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi 链传动的运动特性链传动的运动特性 由于链速vx 不是常数和角的不断变化，因而它的角速度也是变化的。 链传动在工作时，虽然主动链轮匀速转动，随着角、角变化，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比也在周期性变化，因此链传动工作不稳定，不宜用于对运动精度有较高要求的场合。式中 m 紧边链条的质量；单位为kg； ac 链条的加速度， ，单位为m/s2。 当 时，加速度最大 。 运动特性3三、链传动的动载荷1

13、、链速和从动链轮角速度的周期性变化，从而引起动载荷。链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。链条前进的加速度引起的动载荷为：c1dmaF从动链轮的角加速度引起的动载荷为：tRJFdd222d 链传动的运动特性链传动的运动特性2、链条垂直方向上、下运动的速度vy周期性变化， 产生垂直方向的动载荷。3、链节进入链的瞬间，链作直线运动，链轮作圆周运动， 链节与轮齿以一定相对速度啮合，而使链节与轮齿冲击 产生动载荷。12 221max111180sin2paRz J 从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量，单位为kgm2。21111cos)sinxdvd RaRdtdt （受力分析17

14、-5 链传动的受力分析链传动的受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。 因此链传动的张紧力比带传动中要小得多。链的紧边拉力为： 1ecfFFFF链的松边拉力为： fc2FFF其中：Fe为有效圆周力：vPF1000eFc为离心力引起的拉力：2cqvF 在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条的质量(kg/m)。Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。 链传动的受力7-6 7-6 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算1链板的疲劳破坏 链工作时处于变应力

15、作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳断裂。正常润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。一、链传动的主要失效形式一、链传动的主要失效形式2滚子、套筒的冲击疲劳破坏 链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定的循环次数，滚子、套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。3销轴与套筒的胶合 润滑不好或速度过高时，销轴和套筒的工作表面由于瞬时温度过高而发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。4链条铰链磨损 链在进入和退出啮合时，销轴与套筒之间发生相对滑动，使铰链磨损，链节增长，容易引起跳齿或脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易

16、引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。5链条静力拉断 在低速（v80p。滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算链条节距 p由链条型号确定。P0为在特定条件下，单排链所能传递的额定功率(图7-11)单位为kW； 为了使链条松边有合理的垂度，实际中心距应略小于理论中心距，减小量为a=(0.0020.004)a。若中心距不可调节而又没张紧装置时，a应取小值。实际中心距为设计计算4链条的长度以链节数Lp来表示，链节数为：0212210p)2(22apzzzzpaL计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的中心距为：21222121p)2(8)2()2(4zzzzLzzLpap四、低速链传动

17、的静强度计算对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。详细说明6作用于轴上载荷Fp滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算 链传动作用在轴上的载荷简(称压轴力)可近似取为Fp1.2Fe 式中 Fe为链传动的有效圆周力，单位为N。aaa布置张紧和润滑17-7 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置一、链传动的布置 1）两链轮的回转平面应在同一垂直平面内否则易使链条脱落和产生不正常的磨损。 2）两链轮中心连线最好是水平的，或与水平面成45以下的倾角，尽量避免垂直传动，以免下方链轮啮合不良或脱离啮合。二、链传动的张紧

18、二、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。 张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。 链传动各种布置形式的评价见表7-10（1）当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧程度。常用的张紧方法有：1）利用张紧装置。（见下图7-13） 张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。 对于中心距大的链传动，用压板或托板张紧控制垂度更为合理。（2）当中心距不可调时，可以采用以下方法。2）缩短链长。最好拆除成对的链节。图7-13张紧装置a)靠弹簧自动张紧 b) 靠自重自动张紧 c) 靠螺旋调节装置张紧 d) 靠托板张

19、紧链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑布置张紧和润滑2三、链传动的润滑三、链传动的润滑 润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。 对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入MoS2、WS2等添加剂。 对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。 良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 链传动推荐润滑方式由图7-

20、12确定，具体的润滑方法和要求见表7-11。实验条件：l单排链水平布置，载 荷平稳；l小链轮的齿数z1=19， 链长Lp=100节，工作 寿命为15000h；l推荐润滑方式润滑；l链条因磨损而引起的 链节距相对伸量不超 过3%。 额定功率曲线是在推荐的润滑方式下得到的，当不满足推荐方式时，应降低额定功率P0。 根据小链轮的转速n1，由此图可查出各种型号链在链速v0.6m/s情况下允许传递的额定功率P0。当所设计链传动不符合上述规定的实验条件时，由图查出的额定功率P0应进行修正。 图7-11 A系列滚子链的额定功率曲线（v0.6m/s） 解:（1）选择链轮齿数z1、z2 假设链速v = 0.63

21、 m/s，查表7-6得，故选取z1=25；大链轮齿数z2 = iz1 = 2.525=62.5；取z2= 63例题7-1 设计一带式输送机驱动装置低速级用的滚子链传动（图7-14）。已知小链轮轴功率P = 4.3kW，小链轮转速n1=265r/min，传动比i=2.5，工作载荷平稳，链传动中心距可调，两链轮中心连线与水平面夹角近于30。 （2）确定计算功率Pca查表7-7得KA=1，则 Pca = KAP = 1 4.3kW = 4.3kW例题例题7-1 （3）确定链节数Lp 初选中心距a0=40p，则链节数为取Lp = 124节2201221022 4025636325124.9222240

22、pazzzzpppLpapp 节例题例题7-1（4）确定链节距p 由式（7-15），链传递的功率为由图7-11，按小链轮转速估计，链工作在功率曲线的左侧，查表7-8 选取单排链，查表7-9，Kp=1 0cazLPPPK K K1.081.081251.341919zzK0.260.261241.058100100pLLK04.3kW3.03kW1.34 1.058 1P 由P0 = 3.03kW和小链轮的转速n1=265r/min查图7-11选取链号为12A，再由表7-1查得链节距p =19.05mm。由于点（n1，P0）在功率曲线的左侧，与所选系数Kz、 KL一致。例题例题7-1（5）确定中

23、心距中心距减小量 a =（0.0010.002）a =（0.0020.004）753.19mm = 1.513.01mm实际中心距取22212121228422219.056325632563251241248753.194222PPzzzzzzpaLLmmmm753.19mm(1.51 3.01)mm751.68 750.18mmaaa 750amm （6）验算链速v与原假设链速v = 0.63 m/s相符。1 125 265 19.05m/s2.1 m/s60 100060 1000z n pv（8）润滑方式的选择 根据链节距p = 19.05mm，v=2.1m/s，由图7-12选用选用润

24、滑方式II（滴油润滑）。（7）计算作用于轴上压轴力Fp100010004.3N2048N2.1ePFvpeF1.2F =1.2 2048 N = 2458N（9）链条标记 由计算结果，采用单排12A滚子链，节距为19.05mm，链节数为124节，其标记为： 12A1124 GB/T 12431997 (10) 链轮几何尺寸计算及结构设计（略）例题例题7-1名称符号计算公式备注基本参数链轮齿数Z根据设计决定，见表7-配用链条的节 距P见表7-1滚子外径d1排 距pt主要尺寸分度圆直径D齿顶圆直径da可在damax与damin 范围内任意选取，但选用时，应考虑采用展成法加工有可能发生顶切分度圆弦齿高ha见表7-4齿根圆直径df齿侧凸缘(或排间槽)直径dgh2内链板高度，见表7-1/sin(180 / )dpzmax11.25addpdmin11.6(1)addpdzmax10.8(0.625)0.5ahpdzmin10.5(0.5)ahpd1fddd2180co