机械设计9 章 链传动

1、Chapter 9 Transmission of ChainsChapter 9 Transmission of Chains9-2 TYPES OF CHAIN DRIVES 9-1 CHARACTERISTICS AND APPLICATIONS OF CHAIN DRIVES9-3 MOVING CHARACTERISTICS OF CHAIN DRIVES9-4 APPENDED DYNAMIC LOADS OF CHAIN DRIVES9-5 FORCE ANALYSIS CHAIN DRIVES9-7 ROLLER CHAIN SPROCKETS9-6 DESIGN OF CHA

2、IN DRIVES9-8 LUBRICATION,ARRANGEMENT AND TENSIONING OF CHAIN DRIVES特点及应用特点及应用1Working Principle of Chain Drives 与带传动相比：有准确的平均传动比，压轴力小，适于低速工作。与带传动相比：有准确的平均传动比，压轴力小，适于低速工作。 CHARACTERISTICS OF CHAIN DRIVES : 与齿轮传动相比：安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。与齿轮传动相比：安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。 主要缺点：不能保持恒定的瞬时传动比。主要缺点：不能保持恒定的瞬时传动比。

3、 应用场合：两轴相距较远，要求工作可靠、转速不高，以及其它应用场合：两轴相距较远，要求工作可靠、转速不高，以及其它 不宜采用齿轮传动的场合。不宜采用齿轮传动的场合。按用途不同链分为：传动链、输送链、起重链。按用途不同链分为：传动链、输送链、起重链。9.1 CHARACTERISTICS AND APPLICATIONS OF CHAIN DRIVES传动链的结构特点传动链的结构特点1STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF CHAIN传动链的类型：滚子链传动链的类型：滚子链 、 齿形链齿形链滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、 内链板和外链板。内链

4、板和外链板。外链板外链板内链板内链板套筒套筒滚子滚子销轴销轴滚子链分为：单排链、双排链、滚子链分为：单排链、双排链、 多排链多排链一、滚子链一、滚子链 9.2 Types of chain drives传动链的结构特点传动链的结构特点1传动链的结构特点传动链的结构特点 传动链的结构传动链的结构特点特点2链条接头处的固定形式有：链条接头处的固定形式有： 开口销固定开口销固定 弹簧卡片固定弹簧卡片固定注：链节数应取注：链节数应取偶数偶数，可避免使用过渡链节。，可避免使用过渡链节。滚子链的规格和主要参数见表滚子链的规格和主要参数见表91 。 STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF

5、 CHAIN传动链的结构特点传动链的结构特点3二、齿形链二、齿形链齿形链又称无声链齿形链又称无声链特点：传动平稳无噪声、承受冲击性能好、工作可靠，特点：传动平稳无噪声、承受冲击性能好、工作可靠， 多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链分为：圆销式、轴瓦式和滚柱式齿形链分为：圆销式、轴瓦式和滚柱式齿形链上设有导板：内导板齿形链导向性好，工作可靠；齿形链上设有导板：内导板齿形链导向性好，工作可靠； 外导板齿形链的链轮结构简单。外导板齿形链的链轮结构简单。6 60 0。圆销式圆销式轴瓦式轴瓦式滚柱式滚柱式 运动特性运动特性1一、链传动的运动特性一、

6、链传动的运动特性链条包在链轮上形成正多边形链条包在链轮上形成正多边形链轮的圆周速度为：链轮的圆周速度为：1000601000602211pnzpnzv链传动的平均传动比为：链传动的平均传动比为：1221zznni链条水平运动分速度链条水平运动分速度cos11Rvx上下运动分速度上下运动分速度sin11Rvy9.3 MOVING CHARACTERISTICS OF CHAIN DREIVES运动特性运动特性2链传动的运动不均匀性链传动的运动不均匀性结论：结论：（1）链条水平运动速度和上下抖动速度是链条水平运动速度和上下抖动速度是周期性变化周期性变化的；的；（3）瞬时传动比是变化的，不宜用于运动

7、精度要求较高的场合。）瞬时传动比是变化的，不宜用于运动精度要求较高的场合。说明：链传动运动不均匀性的特征，是由于绕在链轮上的链条形成了正说明：链传动运动不均匀性的特征，是由于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。从动链轮的角速度为：从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx故链传动瞬时传动比为：故链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi（2）链轮的）链轮的节距越大节距越大，齿数越少齿数越少，转速越高转速越高，链速的变化就越大；，链速的变化就越大；9.3 MOVING CHARACTERI

8、STICS OF CHAIN DREIVES运动特性运动特性3二、链传动的动载荷二、链传动的动载荷结论：结论：1）链轮的）链轮的转速越高转速越高、节距越大节距越大、 齿数越少齿数越少，动载荷就越大；，动载荷就越大；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：tRJFdd222d 2）链节和链轮啮合瞬间的相对速度，）链节和链轮啮合瞬间的相对速度， 将引起冲击和动载荷。将引起冲击和动载荷。9.4 Appended dynamic loads of chain drives受力分析受力分析1链传动张紧

9、的目的：保证链条正常退出啮合；链传动张紧的目的：保证链条正常退出啮合； 防止产生振动、跳齿或脱链现象。防止产生振动、跳齿或脱链现象。 链的紧边拉力为：链的紧边拉力为： fce1FFFF链的松边拉力为：链的松边拉力为： fc2FFF其中：其中：Fe为有效圆周力：为有效圆周力：vPF1000e Fc为离心拉力：为离心拉力：2cqvF 式中：式中：P 为传递的功率（为传递的功率（kW)； v为链速为链速(m/s)； q为单位长度链条的质量为单位长度链条的质量(kg/m)。 Ff为悬垂拉力，与传动的布置方式有关。为悬垂拉力，与传动的布置方式有关。 链传动必须张紧链传动必须张紧9.5FORCE ANAL

10、YSIS OF CHAIN DRIVES三、链传动的受力分析三、链传动的受力分析设计计算设计计算19.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES9.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES一、一、Failure type and load-carry capacity of roller chains失效形式：链的疲劳破环；失效形式：链的疲劳破环； 链条铰链的磨损；链条铰链的磨损； 链条铰链的胶合；链条铰链的胶合； 链条静力拉断（链条静力拉断（v0.6m/s）。）。结论：中低速传动，承载能力主要取决于链板的疲劳强度；结论：中低速传动，承载能力主要取决于

11、链板的疲劳强度； 高速传动，承载能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度。高速传动，承载能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度。0由链板疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由销轴和套筒胶合限定额定功率额定功率P0/kW小链轮转速小链轮转速n1 /(r/min)（额定功率曲线）（额定功率曲线） 二、链传动的额定功率二、链传动的额定功率:设计计算设计计算1链的各种失效形式：链的各种失效形式： 9.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES9.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES设计计算设计计算1链的额定功率曲线：链的额定功率曲线： 标准实验条件：标准

12、实验条件：1、两链轮安装在水平平行轴上；、两链轮安装在水平平行轴上；2、主动链轮齿数、主动链轮齿数z1=25；3、无过渡链节的单排滚子链；、无过渡链节的单排滚子链；4、链条长、链条长120节；节；5、传动减速比、传动减速比 i=3；6、预期使用寿命、预期使用寿命15000 h；7、工作环境温度在、工作环境温度在 -5 +70度；度；8、两链轮共面；、两链轮共面；9、载荷平稳；、载荷平稳；10、合适的润滑。、合适的润滑。9.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES9.6 DESIGN OF ROLLER CHAIN DRIVES设计计算设计计算2171zDesign cal

13、culation of the roller chain drivesDesign calculation of the roller chain drives三、设计方法和步骤三、设计方法和步骤1选择链轮齿数选择链轮齿数注：通常传动比注：通常传动比 i6，推荐取，推荐取 i23.5。 链轮的齿数系列：链轮的齿数系列：17、19、21、23、25、38、 57、76、95、114。小链轮齿数小链轮齿数Z1 ：Z1过少过少运动不均匀性严重；运动不均匀性严重；Z1过大过大增大了传动的尺寸。增大了传动的尺寸。大链轮齿数大链轮齿数Z2 ：Z2= iZ1 Z2过大容易发生跳齿和脱链现象，过大容易发生跳齿

14、和脱链现象，应使应使 Z2150，一般不大于，一般不大于114 。链轮的最少齿数链轮的最少齿数zmin=9，一般，一般高速传动或承受冲击载荷时高速传动或承受冲击载荷时251z设计计算设计计算2滚子滚子链传动的设计计算链传动的设计计算2计算当量的单排链的计算功率计算当量的单排链的计算功率 PKKKPpzAcaKA为链传动的工作情况系数，见表为链传动的工作情况系数，见表96 ；3确定链条型号和节距确定链条型号和节距 链的节距越大链的节距越大 承载能力越高承载能力越高 运动不均匀性越大运动不均匀性越大结论：在满足强度的条件下，尽量选取小节距的链。结论：在满足强度的条件下，尽量选取小节距的链。链条型号

15、根据计算功率链条型号根据计算功率Pca和小链轮转速和小链轮转速 n1由额定功率曲线选取。由额定功率曲线选取。节距节距 p 由表由表91确定。确定。式中：式中：Kz为小链轮齿数系数；见图为小链轮齿数系数；见图913；KP为多排链系数，双排链时取为多排链系数，双排链时取1.75，三排链时取，三排链时取2.5 。设计计算设计计算3滚子滚子链传动的设计计算链传动的设计计算 设计计算设计计算4滚子滚子链传动的设计计算链传动的设计计算n计算链条的长度，链节数为：计算链条的长度，链节数为：0212210p0)2(22apzzzzpaL注：计算出的注：计算出的Lp0应圆整为应圆整为整数整数，取为，取为偶数偶数

16、Lp 。2112zzLpfap式中：式中：f1 为中心距计算系数，见表为中心距计算系数，见表97 。 n计算链传动的中心距：计算链传动的中心距：n初选中心距：一般取中心距初选中心距：一般取中心距 a0=(3050)p 最大取最大取a0max=80p4链传动的中心距和链节数链传动的中心距和链节数设计计算设计计算3滚子滚子链传动的设计计算链传动的设计计算 5计算链速，确定润滑方式计算链速，确定润滑方式式中：式中：KFP压轴力系数，对于水平传动压轴力系数，对于水平传动 KFP = 1.15 ； 垂直传动垂直传动 KFP = 1.05 。FpKFPFe6计算压轴力计算压轴力10006010006022

17、11pnzpnzv根据链速根据链速 v ，由图，由图914选择合适的润滑方式。选择合适的润滑方式。链轮的结构和材料链轮的结构和材料19.7 STRUCTURE AND MATERIAL OF ROLLER CHAIN SPROCETS一、链轮的参数和齿形一、链轮的参数和齿形链轮的齿形已经标准化，链轮设计的主要内容是：链轮的齿形已经标准化，链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数：链轮的基本参数： 配用链条的节距配用链条的节距 p、滚子的最大外径、滚子的最大外径 d1、排距、排距 pt、齿数、齿数z。 确定链轮的结构和尺寸；确定链轮的结构和尺寸； 选择链轮的材料和热处理方式；选择链轮的材料和热处理方

18、式；dgdkdfdadgd链轮尺寸计算公式链轮尺寸计算公式 见表见表9-3，9-4 。 链轮的结构和材料链轮的结构和材料1链轮尺寸计算公式：链轮尺寸计算公式： 9.7 STRUCTURE AND MATERIAL OF ROLLER CHAIN SPROCETS链轮的结构和材料链轮的结构和材料2链轮的齿形：链轮的齿形：三圆弧一直线的齿形三圆弧一直线的齿形 国标国标GB1244-85abcdarrr213zo2o1o3180二、链轮的结构和材料二、链轮的结构和材料 链轮的结构：整体式链轮的结构：整体式 孔板式孔板式 组装式组装式链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，整体式链轮整体式链轮孔板式链轮孔板式链轮组合式链轮组合式链轮链轮材料见表链轮材料见表95 。 9.7 STRUCTURE AND MATERIAL OF ROLLER CHAIN SPROCETS布置张紧和润布置张紧和润滑滑19.8 Arrangement Lubrication and Tension of Chain Drives一、链传动的布置一、链传动的布置 布置张紧和润布置张紧和润滑滑1二、链传动的张紧二、链传动的张紧紧的目的：避免产生啮合不良和链条的振动现象；紧的目的：避免产生啮合