机械设计第十四章链传动

1、14.1 概述概述14.2 链传动的零件和材料链传动的零件和材料14.3 链传动的运动特性链传动的运动特性14.4 链传动链传动的受力分析的受力分析14.5 滚子链传动的计算滚子链传动的计算14.6 齿轮链传动的计算齿轮链传动的计算14.7 链传动的合理布置和张紧方法链传动的合理布置和张紧方法14.8 链传动的润滑，护罩或链条箱链传动的润滑，护罩或链条箱*链传动的结构由主动链轮、从动链轮和链条。链条作为中间挠性件，通过链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。*链传动链传动的的优点：优点：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.950.98）；输送链条不

2、需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。*链传动链传动的缺点：的缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。*按用途不同，链可分为：按用途不同，链可分为：* 传动链传动链在各种机械传动装置中用于传递运动和动力在各种机械传动装置中用于传递运动和动力；* 起重链起重链主要用在起重机械中提升重物；主要用在起重机械中提升重物；* 曳引链（输送链）曳引链（输送链）在运输机械中用于移动重物在运输机械中用于移动重物。*按链条结构形式不同，链可分为

3、：按链条结构形式不同，链可分为：* 滚子链；滚子链；* 套筒链；套筒链；* 弯板滚子链弯板滚子链* 齿形链齿形链* 铰卷式平顶链铰卷式平顶链* 焊接弯板链焊接弯板链* 板式链板式链*链传动广泛应用于农业、矿山、冶金、建筑、运输、起重机和石油等各种机械中。通常链传动传递的功率P100 kW，最高5000 kW；链速15 ms，最高40ms；传动比i6，最高15，常用i =23.5为宜，amax=8m;开式=0.900.93；闭式=0.970.98 。*14.2.1 传动链*传动链主要有下列几种形式：套筒链、套筒滚子链（简称滚子链）、齿形链和成型链。*1.套筒链和滚子链*组成：组成：内链板l、外链

4、板2、*销轴3、套筒4及滚子5。配合配合关系：关系：销轴与外链板，套筒与内链板分别用过盈配合联接。滚子与套筒，套筒与销轴之间为间隙配合节距节距：链条上相邻两销轴的中心距称为链的节距，用P 表示，它是链传动的主要参数之一。节距越大，链传递的功率越大，但链及其他结构尺寸越大，运动越不平稳。排排数数-多排链承载能力与排数成正比，但排数越多受力也越不均匀。对应的排距用Pt表示。*链节数链节数-当链节数为偶数时，链条的两端正好是外链板与内链板相联接，在此处可用弹簧卡片或开口销来固定。当链节数为奇数时，则需要采用过渡链节过渡链节的链板 受有附加弯矩，使强度降低，应尽量避免使用。 滚子链已标准化，分为A，B

5、两系列，常用的是A系列。A系列滚子链用于重载、高速和重要的场合，其主要参数见下表。B级用于一般传动。 链条长度链条长度L L= =PLPLp/1000 p/1000 *1.1.齿形齿形按按(GBl244(GBl24485) )规定制造，规定制造，其其端面端面 齿齿形、轴向形、轴向齿齿*廓廓如图所示。如图所示。 2. 2.主要齿形特点主要齿形特点三三弧一直线齿弧一直线齿形：形：aa,ab,cd为圆弧，cb为直线。当选用这种齿形时，按标准齿形只需注明链轮的基本参数和主要尺寸，如齿数z、节距p、滚子直径d、分度圆直径dl、齿顶圆直径d a及齿根圆直径df，并注明“齿形按3R GBTl24485制造制

6、造”。 3.3.分度圆：分度圆：链轮上能被链条节距p等分的圆称为链轮的分度圆。 分度圆直径：分度圆直径： 4.4.链轮链轮的结构的结构：（a）：整体式适用于小直径的链轮；（b）：孔板式适用于中等尺寸的链轮；（c）：组合式大直径的链轮常采用可更换的齿圈，齿圈可以焊接或用螺栓联接在轮芯上。 链轮：链轮：链轮材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。传动中因小链轮的啮合次数多于大链轮，磨损较严重，所选用的材料应优于大链轮。低速、轻载、传动平稳可采用中碳钢中碳钢制造；制造；齿数多时也可采用 B 200Mpa的铸铁制造。的铸铁制造。中速、中载可采用中碳钢淬火处理，中碳钢淬火处理，HRC4050。高速、重载

7、、连续工作可采用低碳钢或低碳合金钢表面低碳钢或低碳合金钢表面渗碳淬火处理，渗碳淬火处理，HRC5560。或中碳钢表面淬火处理，。或中碳钢表面淬火处理， HRC4050。14.2.3 常用材料常用材料 链条：链条：链条是标准件，各零件采用碳钢合金钢制造，并经热处理提高强度和耐磨性。*14.3.1 传动比，链速和速度不均匀性传动比，链速和速度不均匀性* 因为链是由钢性链节通过销轴铰接而成，当链条与链轮啮合时，链条便呈一多边形分布在链轮上。设z1，z2，nl，n2分别为小轮、大轮的齿数和转速，p为链条节距。*1.1.平均速度和平均传动比平均速度和平均传动比 平均速度：平均速度： 链传动链传动的平均的

8、平均传动比：传动比：（1 1）主动轮）主动轮瞬时速度瞬时速度sincos111111RRRA链条链条水平瞬时速度水平瞬时速度链条上下垂直速度链条上下垂直速度2.2.瞬时速度和瞬时传动比瞬时速度和瞬时传动比 铰链在主动轮上的相位角，即链条铰链的圆周铰链在主动轮上的相位角，即链条铰链的圆周速度与水平线的夹角。速度与水平线的夹角。1111360 22z， 1 1小链轮的分齿角，即一个轮齿对应的中心角。小链轮的分齿角，即一个轮齿对应的中心角。 当当 1 1=0=0时，水平链速最大，垂直链速最小；时，水平链速最大，垂直链速最小； 当当 1 1= = 1 1/2/2时，水平链速最小，垂直链速最大。即时，水

9、平链速最小，垂直链速最大。即111min11max180zRRcos0180min111maxzRsin（2 2）从）从动轮瞬时速度动轮瞬时速度coscoscoscos121221ddRRi22180180zz铰链在从动轮上的相位角。铰链在从动轮上的相位角。（3 3）瞬时）瞬时传动比传动比coscos1122RR链传动链传动的运动的运动特性特性：在链传动中，链呈多边形运动，链条速度和瞬时传动比发生周期性波动，链条忽快忽慢忽上忽下，所造成的运动不平稳现象。这种链传动所固有的特性称为链传动的多边形效应。 （1）水平速度在max min内程周期性变化 尽管1=常数，水平速度不均，链轮每转一个链节，水

10、 平速度重复变化一次。（2）垂直速度在max0 min变化，链条忽上忽下。（3）瞬时传动比不断变化 随着销轴中心位置的不同，主动轮和从动轮上的相位角不断变化，导致瞬时传动比不断变化。 结果分析：结果分析：14.3.2 14.3.2 链传动链传动的动载荷的动载荷动载荷度变化与从动轮相连的零件速常数常数，链传动产生的原因：22链条产生动载荷常数）1（c1maFd（m为 紧边链条的质量）时）2当(2sin21dd121max21cpatac221max1pmFd从从动动轮轮系系产产生生动动载载荷荷常常数数）（22 (N) dd222tRJFd（ J为 从动轮系转化到从动轮上的转动惯量）冲击和动载荷冲

11、击和动载荷速度速度与链节啮合瞬间的相对与链节啮合瞬间的相对）链轮轮齿产生动载荷）链轮轮齿产生动载荷（s3 结论：结论：链轮链轮转速越高，节距越大（相同直径链轮齿数转速越高，节距越大（相同直径链轮齿数越少），质量越大，则冲击和附加动载荷就越大。越少），质量越大，则冲击和附加动载荷就越大。冲击，动载荷冲击，动载荷， ,mp*如不计动载荷时，链传动中主要作用力有：*（1）工作拉力F1：* 作用作用于主动边于主动边* *P功率（KW） V链速（V/m）*（2） 离心拉力：* F2=qV2 作用作用于全链长于全链长 * q每米链长质量（kg/m）* V7m/s时可不考虑F2。VPF10001*（3）垂度

12、拉力：* 作用于链全长 （N）*F3是由于链下垂时，重力引起的拉力，*Kf垂度系数*a中心距*紧边拉力 F=F1+F2+F3*松边拉力 F=F1+F2*（4）.作用于轴上载荷FQ 一般取FQ1.2 KA F1 ，KA工作情况系数。qgakafqgaFf)/(83 （2 2）有效拉力）有效拉力FePFe1000 （3 3）离心拉力）离心拉力Fc2qFc （4 4）紧边拉力）紧边拉力F1fecFFFF1 （5 5）松边拉力）松边拉力F2fcFFF2 （6 6）压轴力）压轴力FQefeQFKFFFA2 . 12 KA工况工况系数系数 （1 1）垂度拉力）垂度拉力Ff)(81 afKqgaKFfff链

13、传动的受力分析公式总结链传动的受力分析公式总结* 链传动链传动的主要失效的主要失效形式形式;*（1）链板疲劳：）链板疲劳：正常润滑及中速的主要失效形式*（2）链节的磨损：）链节的磨损：磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿。*（3）冲击疲劳破坏：）冲击疲劳破坏：反复起制动、反转或受众多冲击载荷时，动载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒最终产生冲击断裂*（4）胶合（重载高速）：）胶合（重载高速）：铰链元件接触面之间的胶合*（5）轮齿的过度磨损）轮齿的过度磨损*（6）当低速重载V0.6m/s，可能发生过载拉断、塑性变形等静强度破坏（1）额定功率曲线额定功率曲线的组成的组成：* 1为由链板

14、疲劳限定的功率；* 2为滚子、套筒冲击疲劳破坏限定的功率曲线；* 3为销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；* 4为铰链磨损限定的功率曲线。*（在良好的润滑条件下）*若润滑不好或工况恶劣，其功率较良好的润滑下低得多。 (2)为避免上述失效，在特定的试验条件下经试验确定数据绘制而成。特定实验条件：*z1=19，LP =100，单排链、水平布置、载荷平稳、按推荐的润滑方式润滑、工作寿命为15 000 h，链条因磨损引起的相对伸长量不超过3。当链传动的工作条件与上述条件不相同时，应加以修正。 *设计时，应满足的条件是： *( KZ小链轮齿数系数)*当工作点落在曲线顶点左侧时查表中的KZ左侧时表示为链板疲

15、劳mzAKKPKP0*当工作点落在曲线顶点右侧时，查表中的KZ ， 右侧时表示套筒与滚子冲击疲劳*当V0.6m/s时属低速链，主要失效为：过载拉断按静强度计算*静强度条件为：*式中：F1紧边拉力（N） * Q链板的拉伸极限载荷（N）* ZP链的排数 * KA工况系数8431FFKQZSAP*1. 传动比传动比* 一般少于等于9，通常取i =23.5。传动比增大，则链条在小链轮上的包角减小，使同时啮合的齿数减少，这样单个齿上的载荷就增大，从而加速了磨损。导致“跳齿”，所以，通常限制，i8， 1120*2. 链轮齿数链轮齿数 （1）Z1不能过少：*当Z1少时 重量轻，但传动不均性和动载荷增大；当P

16、一定时加速轮与链的破坏。使链节间的相对转角增大则磨损大；*（2）Z2不能过大：*当Z2过大时重量大，且Z过多容易脱链，*所以，Z2需加以限制*结论结论：*(1)齿数过多，过少均不好，必须限制齿数，两面限制。 (2)考虑到，为了使轮齿和链条的各链节能均匀磨损，链轮的齿数最好成绩选：质数或不能整除链节数的数。3. 3. 链链和链轮的极限转速和链轮的极限转速* v大，则动载荷大，故通常限制v12m/s，如果链和轮的质量好，最高可达2030m/s。4. 4.链节距链节距* 链接距大，则承载能力大，但是，质量大，速度不均匀大，动载荷增加。所以，应合理选择链节距。设计时，在满足使用要求的前提下，应选取较小

17、的链节距。*5.中心距和链长中心距和链长* 链传动的中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时受力的齿数也少，从而使单个齿上的载荷增大，限制了传动比。另外链条长度减小，当链轮转速不变时，单位时间内同一链节循环工作次数将增多，从而加速链条的失效。若中心距过大，由于链条重量而使从动边产生的垂度也增大，则链易发生颤动，且结构不紧凑。*中心距初选值中心距初选值：* * 最大最大中心距：中心距： 为了保证小链轮上的包角大于120，且小链轮与大链轮不会相碰，应限制最小中心距。pizaipizai) 1(33. 04) 1(2 . 041min01min0时时，时时，对于水平布置的传动，为了保证松边垂度f =0.02a,一般中心距设计为可调的，可调量为aa)004. 0002. 0(实际中心距一般小于理论中心距aaa0LP必须圆整为整数LP，最好为偶数。 *实际中心距实际中心距 链条长度链条长度L1000pLLp 链条的链条的长度：长度：链条的长度常以链节数LP表示 典例分析： P，载荷性质，工作条件，n1，n2 求Z1、Z2 P，列数，a，润滑方式等。* 14.7.1 链传动链传动的的合理合理布置布置 （1）两链轮的回转平面应布置在同一垂直平面内，否则容易“脱链”和影响正常啮合，产生不正常磨损。*（2）两轮中心线最好是水平或与水平面夹角小于45*（3）尽量紧边在上* 14.7.2 14.