机械设计第九章

1、第九章第九章 链传动链传动电子科技大学电子科技大学 机械电子工程学院机械电子工程学院 凌丹凌丹本章内容本章内容v链传动的特点、类型和应用链传动的特点、类型和应用v传动链的结构特点传动链的结构特点v滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料v链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析v滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算v链传动的布置张紧、润滑与防护链传动的布置张紧、润滑与防护1. 链传动的组成链传动的组成链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动2. 链传动的特点链传动的特点v 与带传动相比与带传动相比 链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比； 需要

2、的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减少轴承的摩擦损失； 结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。链传动的特点链传动的特点v 与齿轮传动相比，与齿轮传动相比， 链传动的制造和安装精度要求较低； 中心距较大时其传动结构简单。v 缺点：瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，缺点：瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。工作中有一定的冲击和噪声。3. 链传动的应用链传动的应用v 适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、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

3、。石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。v 链传动传递的动率一般在链传动传递的动率一般在100kW以下，链速不超过以下，链速不超过15m/s，最大，最大传动比传动比8，传动效率，传动效率0.950.98。4. 链传动的类型链传动的类型传动链传动链 一般机械传动一般机械传动 起重链起重链 提升重物，提升重物，v0.25m/s 输送链输送链 移动重物，移动重物，v=24m/s 输送链输送链起重链起重链传动链传动链输送链输送链输送链链节输送链链节本章内容本章内容v链传动的特点、类型和应用链传动的特点、类型和应用v传动链的结构特点传动链的结构特点v滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构

4、和材料v链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析v滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算v链传动的布置张紧、润滑与防护链传动的布置张紧、润滑与防护A 滚子链滚子链B 套筒链套筒链C C 弯板链弯板链 D D齿形链齿形链传动链的类型传动链的类型v滚子链是由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子所组滚子链是由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子所组成，也称为套筒滚子链。成，也称为套筒滚子链。 1. 滚子链滚子链v 内链板与套筒之间、外链板与销内链板与套筒之间、外链板与销轴之间采用过盈配合。轴之间采用过盈配合。v 辊子与套筒之间，套筒与销轴之辊子与套筒之间，套筒与销轴之间均为间隙配合。间均为间隙配合。v 套

5、筒可绕销轴自由转动。套筒可绕销轴自由转动。v 滚子是活套在套筒上的，工作时，滚子是活套在套筒上的，工作时，滚子沿链轮齿廓滚动，这样就可滚子沿链轮齿廓滚动，这样就可以减轻齿廓的磨损。以减轻齿廓的磨损。v 内外链板均做成内外链板均做成8 8字形，以减轻重字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致量，并保持各横截面的强度大致相等。相等。各部分的配合关系各部分的配合关系滚子链的基本参数滚子链的基本参数链节距链节距v滚子链上相邻两滚子中心的距离称为链的节距，以滚子链上相邻两滚子中心的距离称为链的节距，以p表示，它是链条的主要参数。表示，它是链条的主要参数。 内链板高度内链板高度销轴直径销轴直径滚子直径滚

6、子直径内链节内宽内链节内宽链的承载能力与其排数成正比。链的承载能力与其排数成正比。各排承载不均匀，排数不宜过多。各排承载不均匀，排数不宜过多。多排链多排链滚子链的接头型式滚子链的接头型式v 链的长度用链节数表示。链的长度用链节数表示。v 当链节数为偶数时，接头处可用开口销或弹簧卡片来固定。当链节数为偶数时，接头处可用开口销或弹簧卡片来固定。链节数最好取为偶数。链节数最好取为偶数。v 当链节数为奇数时，需采用过渡链节。当链节数为奇数时，需采用过渡链节。内导板齿形链内导板齿形链外导板齿形链外导板齿形链2. 齿形链齿形链2. 齿形链齿形链齿形链齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成是由许多齿形链板用铰

7、链联接而成。优点优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。承受冲击载荷的能力高。缺点缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合应用场合：多应用于高速（链速可达多应用于高速（链速可达40m/s40m/s）或）或运动精度要求较高的场合。运动精度要求较高的场合。本章内容本章内容v链传动的特点、类型和应用链传动的特点、类型和应用v传动链的结构特点传动链的结构特点v滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料v链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析v滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算v链传动的布置张紧、润滑

8、与防护链传动的布置张紧、润滑与防护d d180180 Z Z 1.1.滚子链链轮齿形滚子链链轮齿形r r2 2b bd dc cr r3 3r r1 1a aa a端面齿形端面齿形: :三圆弧一直线三圆弧一直线 bg(h)r5gbB2B3ptptr5轴面齿形轴面齿形 ：圆弧：圆弧+ +直线直线 便于进入或退出啮合便于进入或退出啮合单排链轮单排链轮轴面齿形轴面齿形多排链轮多排链轮轴面齿形轴面齿形直线r42. 链轮的基本参数链轮的基本参数链条的节距链条的节距 p套筒的最大外径套筒的最大外径 d1排距排距 pt齿数齿数z链轮的基本尺寸链轮的基本尺寸分度圆直径分度圆直径齿顶圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿

9、根圆直径齿高齿高确定的最大轴凸缘直径确定的最大轴凸缘直径3. 链轮的结构形式链轮的结构形式v实心式、孔板式、组合式实心式、孔板式、组合式潘存云教授研制采用胀紧联接的链轮采用胀紧联接的链轮本章内容本章内容v链传动的特点、类型和应用链传动的特点、类型和应用v传动链的结构特点传动链的结构特点v滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料v链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析v滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算v链传动的布置张紧、润滑与防护链传动的布置张紧、润滑与防护v链是由刚性链节通过销轴铰链是由刚性链节通过销轴铰接而成，当链绕在链轮上时，接而成，当链绕在链轮上时，其链节与相应的链轮齿啮合

10、其链节与相应的链轮齿啮合后，这一段链条将曲折成正后，这一段链条将曲折成正多边形的一部分。多边形的一部分。v该正多边形的边长等于链条该正多边形的边长等于链条的节距的节距p，边数等于链轮齿，边数等于链轮齿数数z。链轮每转一转，随之。链轮每转一转，随之转过的链长为转过的链长为zp。一、链传动的运动分析一、链传动的运动分析vn1链的平均速度链的平均速度v为：为：m/s1000601000602211 pnzpnzv链传动的平均传动比链传动的平均传动比i为：为：1221zznni 链传动的平均链速和平均传动比均为常数。链传动的平均链速和平均传动比均为常数。1. 平均速度和平均传动比平均速度和平均传动比v

11、n1w w1AvAd1112Advw2. 瞬时链速瞬时链速xvyv1111coscos2sinsin2xAyAdvvdvvwww w1AvAd1xvyvz36022 的变化范围的变化范围2. 瞬时链速瞬时链速112Advw1111coscos2sinsin2xAyAdvvdvvww22 的变化范围的变化范围wwsin2sincos2cos1111dvvdvvAyAx2. 瞬时链速瞬时链速时22cos211minwdvx时0211maxwdvx 虽然主动轮做匀速圆周运动，链条的前进虽然主动轮做匀速圆周运动，链条的前进速度是呈周期性变化的。速度是呈周期性变化的。 链轮的节距越大，齿数越少，链速的变

12、化就越大。链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。 从动轮的从动轮的水平方向的速度分量水平方向的速度分量瞬时传动比：瞬时传动比：wwcoscos1122RRvxwwcoscos1221RRi3. 3. 链传动的多边形效应链传动的多边形效应 链条进入链轮后形成多边形折线，造成链条链条进入链轮后形成多边形折线，造成链条的瞬时速度发生周期性的变化及链条的上下抖动。的瞬时速度发生周期性的变化及链条的上下抖动。因此，链传动的瞬时传动比不恒定。这种速度不因此，链传动的瞬时传动比不恒定。这种速度不均匀的现象，称为均匀的现象，称为链传动的多边形效应链传动的多边形效应。9.5 滚子链传动的设计计算 链传动的

13、失效形式链传动的失效形式 链传动的额定功率链传动的额定功率 链传动的参数选择链传动的参数选择 滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算v链传动的主要失效形式有以下几种：链传动的主要失效形式有以下几种：1)链板的疲劳破坏 链在松边拉力和紧边拉力的反复作用链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。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润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。素。2)滚子套筒的冲击疲劳破坏 链传动的啮入冲击首先由滚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

14、定的循环子和套筒承受。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。多发生于中、高速闭式链传动中。一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式 3) 链条铰链磨损 铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或铰链磨损后链节变长，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，极脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。4) 销轴与套筒（链条铰链）的胶合 润滑不当或速度过高润滑不当或速度过高时

15、，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。传动的极限转速。5) 过载拉断 这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。动中。一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式 v链板疲劳断裂链板疲劳断裂v套筒、滚子表面疲劳点蚀套筒、滚子表面疲劳点蚀一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式 链板开裂链板开裂链板静力拉断链板静力拉断销轴断裂销轴断裂实际使用区域实际使用区域4321极限功率曲线极限功率曲线n1P曲线曲线1-1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极

16、限功率；曲线曲线2-2-链板疲劳强度限定的极限功率；链板疲劳强度限定的极限功率；曲线曲线3-3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线曲线4-4-铰链胶合限定的极限功率；铰链胶合限定的极限功率；密封润滑不良密封润滑不良二、链传动的额定功率二、链传动的额定功率链传动的额定功率曲线链传动的额定功率曲线三、链传动的参数选择三、链传动的参数选择1.链轮齿数链轮齿数 小链轮齿数小链轮齿数z z1 1对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。齿数少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会导致：齿数少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会

17、导致： 1 1）传动的不均匀性和动载荷增大；）传动的不均匀性和动载荷增大； 2 2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，使）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，使铰链的磨损加剧；铰链的磨损加剧； 3 3）链传递的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。）链传递的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。 为使链传动的运动平稳，小链轮齿数不宜过少。对于滚为使链传动的运动平稳，小链轮齿数不宜过少。对于滚子链，可按链速由下表选取子链，可按链速由下表选取zl l。然后按传动比确定大链轮齿。然后按传动比确定大链轮齿数，数，z2=i zl 。 但如但如z1选得太大时，大链轮齿数选得太大时，大

18、链轮齿数z2将更大，除增大了传将更大，除增大了传动的尺寸和质量外，也易于因链条节距的伸长而发生跳齿动的尺寸和质量外，也易于因链条节距的伸长而发生跳齿和脱链现象，同样会缩短链条的使用寿命。大链轮齿数不和脱链现象，同样会缩短链条的使用寿命。大链轮齿数不宜过多，一般应使宜过多，一般应使z2114。 2 2、链的节距、链的节距v链的节距链的节距p的大小，反映了链条和链轮齿各部分尺的大小，反映了链条和链轮齿各部分尺寸的大小。寸的大小。v在一定条件下，链的节距越大，承载能力就越高，在一定条件下，链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，于是振动、冲击、但传动的多边形效应也要增大，于是振动、

19、冲击、噪声也越严重。噪声也越严重。v设计时，为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选取设计时，为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选取较小节距的单排链较小节距的单排链。速度高、功率大时，则选用。速度高、功率大时，则选用小小节距的多排链节距的多排链。3 3、中心距和链的节数、中心距和链的节数v中心距过小中心距过小，链速不变时，单位时间内链条绕转次，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。加剧了链的磨损和疲劳。v中心距小中心距小，链条在小链轮上的包角变小，同时啮合，链条在小链轮上的包角变小，同时啮合的链轮齿

20、数也减少的链轮齿数也减少 ，每个轮齿所受的载荷增大，且，每个轮齿所受的载荷增大，且易出现跳齿和脱链现象。易出现跳齿和脱链现象。v中心距太大中心距太大，会引起从动边垂度过大，传动时造成，会引起从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。松边颤动。v因此在设计时，若中心距不受其它条件限制，因此在设计时，若中心距不受其它条件限制，一般可取中心距一般可取中心距a=（3050）p ，最大中心距，最大中心距amax 80p。有张紧装置或托板时，。有张紧装置或托板时， amax 可大于可大于80p；对中心距不能调整的传动，；对中心距不能调整的传动， amax 30p。v链条长度以链节数链条长度以链节数Lp（节距（节

21、距p的倍数）来表示。的倍数）来表示。与带传动相似，链节数与带传动相似，链节数 Lp与中心距与中心距a之间的关系之间的关系为为21221)2(22 zzapzzpaLp v计算出的计算出的Lp应圆整为整数，最好取偶数。然后应圆整为整数，最好取偶数。然后根据圆整后的链节数计算理论中心距根据圆整后的链节数计算理论中心距a，即，即2122212128224 zzzzLzzLpapp四、链传动的计算四、链传动的计算v滚子链传动的设计步骤：滚子链传动的设计步骤： 选择链轮齿数z1和z2； 确定计算功率Pc； 选择链号(确定链节距p)； 计算链传动实际中心距a和链节数Lp； 验算链速v； 选择润滑方式； 计算链传动的压轴力FQ； 链轮结构设计。本章内容本章内容v链传动的特点、类