第9章链传动2015

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 9-6 滚子链传动的计算滚子链传动的计算9-4 链传动的运动特性链传动的运动特性 9-7 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 9-5 链传动的受力分析链传动的受力分析 9-1 链传动的特点和应用链传动的特点和应用组成：组成：链轮、环形链条链轮、环形链条作用：作用：链条链节与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之链条链节与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同间的同 向传动。向传动。特点：特点：1. 链轮传动没有弹性滑动和打

2、滑，链轮传动没有弹性滑动和打滑， 能保持准确的平均传能保持准确的平均传动比；动比；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承 的摩擦损失的摩擦损失 ；3.结构紧凑；结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；能在高温，有油污等恶劣环境下工作；5.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；缺点：缺点： 只能实现同向传动；瞬时转速和瞬时传动比不只能实现同向传动；瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性是常数，传动的平稳性 较差；磨损后易出现跳齿；有较差；磨损后易出现跳齿；有一定的冲击和

3、噪声，不宜应用于载荷变化大、高速和急一定的冲击和噪声，不宜应用于载荷变化大、高速和急速反向的传动中。速反向的传动中。工作范围：工作范围：传动比：传动比： i 8;8; 中心距：中心距： a 556 m;6 m; 传递功率：传递功率： P 100 KW;100 KW; 圆周速度：圆周速度： v 15 m/s;15 m/s; 传动效率：传动效率： 0.950.950.98 0.98 9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点 一、一、 链条链条类型类型 滚子链的组成：滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。内链板、外链板。 齿形链齿形链滚子链滚子链销轴销轴滚子滚子外链板外链

4、板套筒套筒内链板内链板链条材料：链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性和碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性和耐冲击性。耐冲击性。套筒滚子链的剖面结构：套筒滚子链的剖面结构：滚子滚子套筒套筒销轴销轴内链板内链板外链板外链板 链条的主要参数节距链条的主要参数节距p：节距节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大，越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型：结构类型：单排链和多排链。单排链和多排链。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，常用的是常用的是A系

5、列系列.pppt双排滚子链双排滚子链 164 .25 链号数p 链条长度以链节数表示。链节数最好取链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数偶数，以便链，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为若链节数为奇数奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。滚子链的标记：滚子链的标记：标记实例：标记实例： 08A-1 88 GB1243.1-83 A系列，节距12.7mm,单排，87节链号链号国标号国标号排数排数链节数链节数过渡链

6、节过渡链节 Zpd180sin( (一一) )基本参数及主要尺寸基本参数及主要尺寸 滚子链链滚子链链轮的参数轮的参数链轮的节距：链轮的节距：p -p -弦长弦长 分度圆直径：分度圆直径：d1ddf=d- -d1 齿顶圆直径：齿顶圆直径：daZctgpda18054.0齿根圆直径：齿根圆直径：只规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数，实际齿形介于只规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数，实际齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿设计具有很大的最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿设计具有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮合，灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮

7、合，并便于加工。并便于加工。链轮主要尺寸计算公式：链轮主要尺寸计算公式：9-3 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料 reridf360360 Z Z p链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径孔板式孔板式-中等直径中等直径 链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径 组合式组合式-大直径，齿圈可更换。大直径，齿圈可更换。孔板式孔板式-中等直径中等直径链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径 链轮的材料链轮的材料 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度强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮由于小链轮的工作情况较

8、大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。通常采用较好的材料制造。材料与热处理：材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。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。 作者： 潘存云教授 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，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zP，故链的平均速，故链的平均速度和平均传动比为：

9、度和平均传动比为：一、链传动的速度分析一、链传动的速度分析 9-4 链传动的运动特性链传动的运动特性 smpnzz/10006060221一、链传动的速度分析一、链传动的速度分析 10006011pnzv1221zznni链条的平均线速度：链条的平均线速度：平均传动比为：平均传动比为：R1 11分度圆瞬时线速度：分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿链条的瞬时线速度沿AB方向，方向，111RvAABcos11Rvx链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。其大小为：其大小为：9-4 链传动的运动特性链传动的运动特性 R1sin111Rvy在链条垂直方向的分量为：在链条垂直方

10、向的分量为： :18010时当z为相位角：为相位角：10101800180zz1:0 时当链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比都作周期性变化。变化范围xAB180z1180z1R1R1 1111min180coszRvvxx11maxRvvxx0min11yyvv111max11180sinzRvvyy11111180cosRvzRx1111180sin0zRvy链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速分量链速分量:1 同理，对于从动轮，也有：同理，对于从动轮，也有：xAB180z1180z1R1R1 1上式表明，当主动链轮作等速转上式表

11、明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随动时，从动链轮随、的变化的变化作周期性的变速转动。作周期性的变速转动。cos22Rvxcos22Rvx链传动的瞬时传动比：链传动的瞬时传动比：coscos1221RRis链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速是变化的，链传动在工作时，会产生振动和动载荷！链传动在工作时，会产生振动和动载荷！这种特性被称为链传动的这种特性被称为链传动的多边形效应多边形效应。1tJJdd2二、链传动的动载荷二、链传动的动载荷 链传动中的多边形效应造成链条和从动链轮都是链传动中的多边形效应造成链条和从动链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。周期性的变速运动，从而引起动

12、载荷。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：c1dmaF从动链轮的角加速度引起的动载荷为：从动链轮的角加速度引起的动载荷为：JM2d2180211pzsincos21111RRdtddtdvaxc:18010时当z1211max180sinzRaccos11Rdtd n 、p 、z , 则则Fd1 tRJRMFddd22222d冲击力为： 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圆周作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速运动的链轮轮齿，将以一定

13、的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。受到冲击，并产生附加动载荷。d 链传动速度的变化，使链条和链轮具有加速度和角加链传动速度的变化，使链条和链轮具有加速度和角加速度，从而产生附加的动载荷；速度，从而产生附加的动载荷； 链节进入啮合的瞬间，与轮齿产生冲击；链节进入啮合的瞬间，与轮齿产生冲击； 链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，传动的动载链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，传动的动载荷就越大，冲击也越强烈。荷就越大，冲击也越强烈。小结 作者： 潘存云教授 v 工作拉力工作拉力Fev 离心拉力离心拉力Fcv 悬垂拉力悬垂拉力Ff上悬垂

14、点拉力上悬垂点拉力下悬垂点拉力下悬垂点拉力NvPFe 1000NqvFc 2fF fF 三。链传动的受力分析三。链传动的受力分析 为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应: 适当张紧适当张紧 f悬垂拉力悬垂拉力Ff :Ff =Kf qa10-2 N a-为中心距，为中心距，Kf -为垂度系数为垂度系数n1n2F”f =(Ky +sin ) qa 10-2 N F f = max Ff F”f FfF”fa 0.3 0.5 1 1.5 2 3 5 10 302015105321.51 0.5 0.3f /a %Kf Ff” aFff 紧边拉力为：紧边拉力为

15、：F1 = Fe + Fc + Ff N松边拉力为：松边拉力为：F2 = Fc + Ff Nn1n2F1F1F2F280 60 =0 20 40 70 作者： 潘存云教授 9-6 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算一、失效形式一、失效形式1.1.链的疲劳破坏链的疲劳破坏: :在工作过程中，链条上的各个元件都在变应在工作过程中，链条上的各个元件都在变应力作用下工作，经过一定的循环次数后，链板将会因疲劳而断裂；力作用下工作，经过一定的循环次数后，链板将会因疲劳而断裂；套筒、滚子表面将会因为冲击而产生疲劳点蚀；套筒、滚子表面将会因为冲击而产生疲劳点蚀；链条的疲劳强度链条的疲劳强度是决定链传动承

16、载能力的主要因素。是决定链传动承载能力的主要因素。2.链条铰链的磨损：铰链中的销轴和套筒既承受较大的压力又存链条铰链的磨损：铰链中的销轴和套筒既承受较大的压力又存在相对转动，导致铰链磨损。在相对转动，导致铰链磨损。磨损是开式链传动的主要失效形式。磨损是开式链传动的主要失效形式。铰链磨损后，其结果是链节距增加，链条总长度增加，从而使链铰链磨损后，其结果是链节距增加，链条总长度增加，从而使链的松边垂度发生变化，同时增加了运动的不均匀性和动载荷，引的松边垂度发生变化，同时增加了运动的不均匀性和动载荷，引起跳齿。起跳齿。3.链条铰链的胶合：链速较高，铰链收到的冲击增大，铰链中的链条铰链的胶合：链速较高

17、，铰链收到的冲击增大，铰链中的销轴和套筒在高压下直接接触，同时两者相对转动产生摩擦热，销轴和套筒在高压下直接接触，同时两者相对转动产生摩擦热，从而导致胶合。从而导致胶合。胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速。胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速。4.链条静力拉断：在低速（链条静力拉断：在低速（vv7 而又润滑不当而又润滑不当P0降低降低3060%传动不可靠！传动不可靠！1.5 71530%推荐的润滑方式推荐的润滑方式0.20.3 0.40.6 0.8 12345681020链速链速v(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7链链节节距距p(mm)人

18、工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑油浴或油浴或 飞溅润滑飞溅润滑压力喷压力喷 油滑润油滑润 作者： 潘存云教授 链传动的参数选择链传动的参数选择1. 1.链轮齿数链轮齿数Z1Z1和和Z2Z2（1 1）小链轮齿数）小链轮齿数Z1Z1少，可以减小外廓尺寸；少，可以减小外廓尺寸；（2 2）但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入）但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周力增大，和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周力增大，从总体上增加链条和链轮的磨损。从总体上增加链条和链轮的磨损。（3 3）小链轮齿数）小链轮齿数Z

19、1Z1也不宜取的过大，在传动比给定的情况小，也不宜取的过大，在传动比给定的情况小，Z Z2 2也相应地增大，传动的总体尺寸增大；易发生跳齿和脱链，也相应地增大，传动的总体尺寸增大；易发生跳齿和脱链，缩短了链条的使用寿命缩短了链条的使用寿命。通常通常z z1 1 9 9，而，而z z2 2 114 114，此外，由于链节数一般为偶数，故，此外，由于链节数一般为偶数，故链轮链轮齿数齿数最好选用与链节数互质的奇数，以减少同一链节与轮齿周最好选用与链节数互质的奇数，以减少同一链节与轮齿周期性啮合的机会，使磨损趋于均匀。期性啮合的机会，使磨损趋于均匀。 p与与d 之间的关系：之间的关系：大链轮的齿数大链

20、轮的齿数: z2 =i z1P+pzpd180sin 得：链条铰链磨损后，节距将边长，链轮节圆将向齿顶移动。p一定时一定时: z d 越容易发生跳齿和脱链现象。越容易发生跳齿和脱链现象。一般取：一般取： z2 114Zpd180sin由：d180zpd+d一般一般 链节数为偶数，为使链节数为偶数，为使磨损均匀，磨损均匀，链轮齿数最好取与链轮齿数最好取与链节数互为质数的链节数互为质数的奇数。奇数。优选数列：优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95, 114 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v2m/s且载

21、荷平稳时且载荷平稳时 2.传动比的选择传动比的选择 传动比过大时，由于链条在小链轮上的包角过小，将传动比过大时，由于链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，每个轮齿承受的载荷增加，加速轮齿减少啮合齿数，每个轮齿承受的载荷增加，加速轮齿的磨损，因而易出现跳齿或加速齿的磨损。的磨损，因而易出现跳齿或加速齿的磨损。 作者： 潘存云教授 4 4、中心距和链节数、中心距和链节数一般取：一般取： a=(3050)pamax= 80p（2）中心距过大，松边垂度过大，传动时造成松边颤动。）中心距过大，松边垂度过大，传动时造成松边颤动。（1）中心距过小，单位时间内链条的绕转次数增多，链条）中心距过小，单位时间

22、内链条的绕转次数增多，链条屈伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损屈伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳；中心距小，链条在小链轮上的包角小，每个齿和疲劳；中心距小，链条在小链轮上的包角小，每个齿所受的载荷增大，易出现跳齿和脱链所受的载荷增大，易出现跳齿和脱链链条节数：链条节数：21221222zzapzzpaLp2122212128224zzzzLzzLpapp中心距：中心距：计算结果应圆整，计算结果应圆整，并取偶数！并取偶数！为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。按带传动公式导出此式若中心距不能调整，而又没有张紧装置时，应将计算中心距减小25mm,这样可使链条有小的初垂度，保持莲传动的张紧。 3 3、链的节距、链的节距 2 2）高速重载时，应选用小节距多排链高速重载时，应选用小节距多排链。链的节距越大，其承载能力越高，但总体尺寸增大，多变性效链的节距越大，其承载能力越高，但总体尺寸增大，多变性效应显著，振动、冲击和噪声也严重。应显著，振动、冲击和噪声也严重。确定节距的原则：确定节距的原则：1 1）为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选用较小节为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选用较小节 距的单排链；距的单排链；3 3）中心距小，传动比大时，应选用小节距多排链中心距小，传动比大时，应选用小