机械设计基础第九章 链传动

1、101 概述概述 一、链传动工作原理与特点一、链传动工作原理与特点 链传动由主动链轮链传动由主动链轮1 1、从动链轮、从动链轮2 2和中间挠性件和中间挠性件( (链条链条)3)3组组成通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。成通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。双排双排三排三排1 1、工作原理：两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动、工作原理：两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。力和运动。2 2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。装置等。3 3、特点：、特点：优点：优点：平均速比

2、平均速比i i准确，无滑动准确，无滑动 结构紧凑，轴上压力结构紧凑，轴上压力Q Q小小 传动效率高传动效率高=98% =98% 承载能力高承载能力高P=100KW P=100KW 可传递远距离传动可传递远距离传动amaxamax=8m =8m 成本低。成本低。缺点：缺点：瞬时传动比不恒定瞬时传动比不恒定传动不平稳传动不平稳 传动时有噪音、冲击传动时有噪音、冲击 对安装精度要求较高。对安装精度要求较高。4 4、应用：、应用：适于两轴相距较远；适于两轴相距较远；不宜齿轮传动；不宜齿轮传动；要求传动比准确但不要求瞬时传动比准确的场合；要求传动比准确但不要求瞬时传动比准确的场合；工作条件恶劣等；工作条

3、件恶劣等；农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等；摩托车、自行车等；中低速传动：中低速传动：传动比传动比88；P100KWP100KW；V15m/sV15m/s；传动效率为传动效率为0.95-0.980.95-0.98二、链传动的主要类型二、链传动的主要类型 按工作特性分：起重链，按工作特性分：起重链，牵引链，传动链牵引链，传动链 按传动链接形式分：按传动链接形式分：套筒链；滚子链；套筒链；滚子链；齿形链；成型链齿形链；成型链 滚子链滚子链齿形链齿形链1.1.滚子链的结构滚子链的结构 滚子链由内链板滚子链

4、由内链板1 1、外链板、外链板2 2、套简、套简3 3、销轴、销轴4 4和滚子和滚子5 5组成。组成。内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合；套筒与销铀、内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合；套筒与销铀、滚子与套筒间均为间隙配合。内、外链板交错联接而构成铰链。滚子与套筒间均为间隙配合。内、外链板交错联接而构成铰链。相邻两滚子轴线间的距离称为链节距，用相邻两滚子轴线间的距离称为链节距，用P P表示，链节距表示，链节距F F是传是传动链的重要参数。动链的重要参数。当传递功率较大时，可采用双排链或多排链。当多当传递功率较大时，可采用双排链或多排链。当多排链的排数较多时，各排受载不易均匀，因此实

5、际运用排链的排数较多时，各排受载不易均匀，因此实际运用中排数中排数般不超过般不超过4 4。链条在使用时封闭为环形，当链节数为偶数时，正好是链条在使用时封闭为环形，当链节数为偶数时，正好是外链板与内链板相接，可用开口销或弹簧卡固定销轴，外链板与内链板相接，可用开口销或弹簧卡固定销轴，如图如图9.5a9.5a、b b所示；所示；若链节数为奇数，则需采用过渡链节，如图若链节数为奇数，则需采用过渡链节，如图9.5c9.5c所所示。由于过渡链节的够板要受附加的弯矩作用，一般应示。由于过渡链节的够板要受附加的弯矩作用，一般应避免使用，最好采用偶数节。避免使用，最好采用偶数节。2.2.滚子链的标准滚子链的标

6、准 我国目前使用的滚子链的标准为我国目前使用的滚子链的标准为GB1243.1GB1243.119971997，分为，分为A A、B B两两个系列，常用的是个系列，常用的是A A系列。其主要参数见表系列。其主要参数见表9.19.1 滚子链的标记方法为：链号滚子链的标记方法为：链号排数排数链节数链节数 标准代标准代号。号。例如：例如：A A系列滚子链，节距为系列滚子链，节距为19.05mm19.05mm，双排，链节数为，双排，链节数为100100，其标记方法为其标记方法为 12A12A2 2 100100 GB1243.1-1997 GB1243.1-19973.3.链轮链轮链轮轮齿的齿形应便于链

7、条顺利地进入和退出啮合，使其链轮轮齿的齿形应便于链条顺利地进入和退出啮合，使其不易脱链，且应该形状简单，便于加工。国家标准不易脱链，且应该形状简单，便于加工。国家标准GB/T1243-GB/T1243-19971997规定了滚子链链轮端面齿形，如图规定了滚子链链轮端面齿形，如图9.69.6所示。齿槽各部分尺所示。齿槽各部分尺寸的计算公式列于表寸的计算公式列于表9.29.2中。中。）链轮齿）链轮齿形形链轮的齿形用标准刀具加工，在其工作图上一般不链轮的齿形用标准刀具加工，在其工作图上一般不绘制端面齿形，只需注明按绘制端面齿形，只需注明按GB/T1243-1997GB/T1243-1997齿形制造和

8、检齿形制造和检验即可。但为了车削毛坯，需将轴向齿形画出，轴向齿验即可。但为了车削毛坯，需将轴向齿形画出，轴向齿形的具体尺寸参见机械设计手册。形的具体尺寸参见机械设计手册。）链轮的主要参数）链轮的主要参数节距节距P齿数齿数Z分度圆直径（公称直径）分度圆直径（公称直径）齿顶圆直径齿顶圆直径 ZPd/180sin/)18054. 0(ZtgPDa）链轮的结构型式）链轮的结构型式 ）链轮的材料）链轮的材料 要求：要求：1）强度；）强度；2）耐磨；）耐磨；3）耐冲击）耐冲击链轮轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，常用材料为中碳链轮轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，常用材料为中碳钢钢(35(35、4545钢钢)

9、 )，不重要场合则用，不重要场合则用Q235Q235钢，高速重载时采用合金钢，高速重载时采用合金钢，低速时大链轮可采用铸铁。由于小链轮的啮合次数多，小钢，低速时大链轮可采用铸铁。由于小链轮的啮合次数多，小链轮的材料应优于大链轮，并应进行热处理。链轮的材料应优于大链轮，并应进行热处理。一、链的运动不均匀性一、链的运动不均匀性103 链传动的运动特性链传动的运动特性 1000601000602211PnZPnZVVm当链轮转速为当链轮转速为n1、n2时时 链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀这就造成链运动速度的不均匀

10、, ,作有规律的周期性的波动。作有规律的周期性的波动。 常数122112zznni主动轮：主动轮：1圆周速度：圆周速度：2111dWV cos2cos111dWVVsin2sin111dWVV链条速度：链条速度： 链条垂直速度：链条垂直速度： 链节进入啮合后：链节进入啮合后：作周期性变化作周期性变化 前进前进V Vmin Vmax Vmin 此外，链条在垂直方向上的分速度此外，链条在垂直方向上的分速度 也作周期性也作周期性变化，使链条上下抖动。变化，使链条上下抖动。用同样的方法对从动轮进行分析可知，从动轮的角速用同样的方法对从动轮进行分析可知，从动轮的角速度度是变化的，所以链速和链传动的瞬时传

11、动比是变化的，所以链速和链传动的瞬时传动比( () )也是变化的。也是变化的。由上述分析可知，链传动工作时不可避免地会产由上述分析可知，链传动工作时不可避免地会产生振动、冲击，引起附加的动载荷，因此链传动不适生振动、冲击，引起附加的动载荷，因此链传动不适用于高速传动。用于高速传动。104 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算 一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏2）链节磨损后伸长）链节磨损后伸长 3）冲击破坏）冲击破坏 4）胶合）胶合 5）轮齿过度磨损）轮齿过度磨损 6）过载拉断）过载拉断 二、链传动的承载能力二、链

12、传动的承载能力 1.极限功率曲线极限功率曲线 链传动的每一种失效形式都限制了链链传动的每一种失效形式都限制了链传动的传递功率。图传动的传递功率。图9 97 7所示为在一定寿所示为在一定寿命范围内和命范围内和润滑良好的条件下，各种失效润滑良好的条件下，各种失效形式形式所限定的极限功率曲线所限定的极限功率曲线( (图中图中n n1 1为小链为小链轮的工作转速轮的工作转速) )。其中：其中：l.l.是铰链磨损限定的极限功率曲线；是铰链磨损限定的极限功率曲线；2.2.是链板疲劳强度限定的极限功率曲线；是链板疲劳强度限定的极限功率曲线；3.3.是套筒和滚子的冲击疲劳强度限定的极功率曲线；是套筒和滚子的冲

13、击疲劳强度限定的极功率曲线；4.4.是铰链胶合限定的极限功率曲线。考虑是铰链胶合限定的极限功率曲线。考虑定的安全系数得到曲定的安全系数得到曲 线；线； 5.5.它是实际使用的极限功率曲线；它是实际使用的极限功率曲线；当润滑很差、工况恶劣时磨损很严重，其极限功率大幅度下降，如当润滑很差、工况恶劣时磨损很严重，其极限功率大幅度下降，如图中虚线图中虚线6 6所示。所示。2.2.额定功率曲线额定功率曲线图所示为图所示为A A系列滚子链的额系列滚子链的额定功率曲线，它是在特定条件定功率曲线，它是在特定条件下经试验和分析得出的不同规下经试验和分析得出的不同规格链条所能传递的额定功率格链条所能传递的额定功率

14、P P特定条件为：特定条件为：1.1.两链轮轴水平安装两链轮轴水平安装. .小链轮齿数为小链轮齿数为19193.3.传动比为传动比为3 34.4.中心距为中心距为40405.5.载荷平稳，单排链，工作寿命为载荷平稳，单排链，工作寿命为1500015000三、三、链传动的主要参数选择及步骤链传动的主要参数选择及步骤 1、链的节距和排数、链的节距和排数 计算功率计算功率 Pca = KA.P (KW) KA工况系数工况系数单排链所能传递的功率单排链所能传递的功率 atPLZcaKKKKPP 0KZ小链轮齿数系数小链轮齿数系数 KPt：多排链系数多排链系数Ki传动比系数传动比系数选型：由选型：由P0

15、、n1 图图9.9定链型号定链型号A和链节距和链节距PK Ka a：中心距系数：中心距系数2、链轮齿数、链轮齿数Z1、Z2及及i Z2过多过多外壳尺寸大、重量加大；容易脱链外壳尺寸大、重量加大；容易脱链 必须限制齿数，两面限制必须限制齿数，两面限制 17min1 ZZ120max212ZiZZ为磨损均匀，为磨损均匀，Z应取与链节数互为质数的奇数应取与链节数互为质数的奇数 为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数Z1Z1不不宜小于宜小于1717；滚子链的传动比不宜大于，一般推荐滚子链的传动比不宜大于，一般推荐2-3.52-3.53 3、链节数与中心

16、距、链节数与中心距 初选初选a a0 0 一般推荐：初选一般推荐：初选a a0 0=(30-50P)=(30-50P)，a amaxmax=80P =80P 算算L LP P（链节数）（链节数）0212021)2(22aPZZPaZZPLLP求中心距求中心距aa（实际）（实际） 4 4、小链轮孔径、小链轮孔径d dkmaxkmax1.1.链轮齿链轮齿形形2. .链轮的主要参数链轮的主要参数节距节距P齿数齿数Z分度圆直径（公称直径）分度圆直径（公称直径）齿顶圆直径齿顶圆直径 3. 3. 链轮的结构型式链轮的结构型式 4. .链轮的材料链轮的材料 要求：要求：1）强度；）强度；2）耐磨；）耐磨；3

17、）耐冲击）耐冲击四、链轮的设计四、链轮的设计zpd0180sin105 链传动的布置、张紧与润滑链传动的布置、张紧与润滑 一、布置一、布置 1. 1.链传动只能布置在垂直平面内，不能链传动只能布置在垂直平面内，不能布置在水平或倾斜平面内布置在水平或倾斜平面内 2.2.两轮中心线最好水平或水平面夹角小两轮中心线最好水平或水平面夹角小于于4545 链传动的布置对传动的工作状况和链传动的布置对传动的工作状况和使用寿命有较大影响。通常情况下链传使用寿命有较大影响。通常情况下链传动的两轴线应平行布置，两链轮的回转动的两轴线应平行布置，两链轮的回转平面应在同一平面内，否则易引起脱链平面应在同一平面内，否则

18、易引起脱链和不正常磨损。链条应使主动边和不正常磨损。链条应使主动边( (紧边紧边) )在上，从动边在上，从动边( (松边松边) )在下，以免松边垂在下，以免松边垂度过大时链与轮齿相干涉或紧、松边相度过大时链与轮齿相干涉或紧、松边相碰。碰。二、二、 张紧：（方法不同于带）张紧：（方法不同于带） 张紧不取决于工作能力，而会由垂度大小决定张紧不取决于工作能力，而会由垂度大小决定 三、润滑与防护三、润滑与防护 1）润滑）润滑 润滑方式按图选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。润滑方式按图选取，注意链速越高，润滑方式要求也越高。 2）防护）防护 封闭护罩封闭护罩安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要安全、环境清洁、防尘、减小噪音和润滑需要 例例10-1 10-1 试设计一滚子链传动。已知电动机功率试设计一滚子链传动。已知电动机功率P P10.0KW10.0KW，主动链轮转速主动链轮转速n n1 1960r960rminmin，从动链轮转速，从动链轮转速n n2 2320r320rminmin，载荷，载荷平稳。平稳。解：解：1 1选择链轮齿数选择链轮齿数计算传动比：计算传动比：332096021nni 估计链速估计链速3-8m3-8