浙大机械设计考研辅导课件第四章 链传动

1、浙江大学专用 第四章第四章 链传动链传动4-1 链传动的组成、特点和应用链传动的组成、特点和应用4-2 链条和链轮链条和链轮4-4 滚子链传动的失效分析和设计计算滚子链传动的失效分析和设计计算4-3 链传动的运动特性和受力分析链传动的运动特性和受力分析4-5 链传动的润滑和布置链传动的润滑和布置带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。浙江大学专用 组成：组成：链轮、环形链条链轮、环形链条作用：作用：靠链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同靠链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同 向传动。向传动。4-1

2、链传动的组成、特点和应用链传动的组成、特点和应用浙江大学专用 特点：特点：与带传动相比1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑，链轮传动没有弹性滑动和打滑， 能保持准确的平均传动比能保持准确的平均传动比；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；与传齿轮动相比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： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳瞬时转速和瞬时传动

3、比不是常数，传动的平稳性性 较差，有一定的冲击和噪声。较差，有一定的冲击和噪声。应用：应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机机 床及摩托车中。床及摩托车中。浙江大学专用 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 浙江大学专用 销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同

4、时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等4-2 链条和链轮链条和链轮一、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、内链板、外链板。滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 齿形链齿形链滚子链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合销轴销轴滚子滚子外链板外链板套筒套筒内链板内链板内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。浙江大学专用 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。碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。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

5、链板内链板外链板外链板浙江大学专用 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，常用的是两个系列，常用的是A系列系列.pppt双排滚子链双排滚子链 浙江大学专用 链链 号号08A 12.70 14.38 7.95 13800 0.60表表139 A系列滚子链的主要参数系列滚子链的主要参数节距节距P 排距排距pt 滚子外径滚

6、子外径d1 极限载荷极限载荷Q(单排单排) 每米长质量每米长质量q(单排单排) mm mm mm N kg/m10A 15.875 18.11 10.16 21800 1.0012A 19.05 22.78 11.91 31100 1.0016A 25.40 29.29 15.88 55600 2.6020A 31.75 35.76 19.05 86700 3.8024A 38.10 45.44 22.23 124600 5.6028A 44.45 48.87 25.40 169000 7.5032A 50.80 58.55 28.58 222400 10.1040A 63.50 71.55

7、39.68 347000 16.1048A 76.20 87.83 47.63 500400 22.60浙江大学专用 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。过渡链节过渡链节浙江大学专用 齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚

8、动，可减小摩擦和磨损。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。优点：优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承 受冲击载荷的能力高。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40 m/s）或运动）或运动 精度要求较高的场合。精度要求较高的场合。p直边直边O60 浙江大学专用 Zpd180sin二、二、 链轮链轮标准参数：标准参数： 滚子链链滚子链链轮的参数轮的参数齿面圆弧半径：齿面圆弧半径：r re e 齿

9、沟圆弧半径：齿沟圆弧半径： r ri i 齿沟角：齿沟角： minmin 、maxmax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：pd1dreri360360 Z Z df=d- -d1 齿顶圆直径：齿顶圆直径：dadfZctgpda18054.0齿根圆直径：齿根圆直径：各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线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，并便于加工。国标规定最大值和最小值：国标规定最大值和最小值： 链轮主要尺寸计算公式：链轮主要尺寸计算公式：浙江大学专用 d180180 Z Z 滚子链链轮端面齿形滚

10、子链链轮端面齿形端面齿形端面齿形 ：三圆弧一直线三圆弧一直线 这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aa浙江大学专用 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零件工作图：零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。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

11、和耐磨性。直线指采用标准刀具加工r4浙江大学专用 链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径浙江大学专用 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-小直径小直径浙江大学专用 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-小直径小直径浙江大学专用 smpnzz/100060602214-3 链传动的运动特性和受力分析链传动的运动特性和受力分析一、链传动的运动分析一、链传动的运动分析 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：d1211分

12、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，2111dvAAB180z1180z1cos2111dvx为相位角：为相位角：10101800180zz111min10180cos2180zdvz时，链速最小，当2011maxdv 时，链速最大，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。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。变化范围d1其大小为：其大小为：浙江大学专用 链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：sin2111dvy也作周期性

13、变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，链传动在工作时，产生振动链传动在工作时，产生振动和动载荷！和动载荷！d1211AB180z1180z1d1cos2112dvx对轮对轮2因此由因此由coscos1221,ddi浙江大学专用 二、链传动的受力分析二、链传动的受力分析为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应:y作用在链作用在链上的力有：上的力有：圆周拉力圆周拉力: 离心拉力离心拉力:悬垂拉力悬垂拉力:紧边拉力为：紧边拉力为：F1 = F + Fc + Fy N松边拉力为：松边拉力为：F2 = Fc + Fy NF = 1000P/ v NF

14、c= qv2 NFy=Kyqga N q为米长质量为米长质量a-为中心距，为中心距，=90 Ky= 1g- 为重力加速度，为重力加速度，Ky为下垂量为下垂量y=0.02a时的垂度系数。时的垂度系数。其值与链轮中心线与水平夹角有关=0 Ky= 7=75 Ky= 2.5=60 Ky= 4=30 Ky= 6适当张紧适当张紧 n1n2-有效拉力有效拉力 F1F1F2F2浙江大学专用 实际使用区域实际使用区域一、失效形式一、失效形式1.1.链板疲劳破坏；链板疲劳破坏；2.2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3.3.销轴与套筒铰链的胶合；销轴与套筒铰链的胶合；4.4.链条铰链磨损；链条

15、铰链磨损；5.5.过载拉断。过载拉断。二、功率曲线图二、功率曲线图4321极限功率曲线极限功率曲线n1P对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。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；其极限功率急剧下降；密封润滑不良密封润滑不良其极限功率急剧下降；4-4 滚子链传动的失效分析和设计计算

16、滚子链传动的失效分析和设计计算浙江大学专用 1015 20406080 100150 200400 600800100015002000 40006000小链轮转速小链轮转速n1(r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率功率p0(kw)48A单排单排A系列系列滚子滚子链的链的功率功率曲线曲线 链号 节距08A 12.710A 15.87512A 19.0516A 25.420A 31.7524A 38.128A 44.4532A 50.840A 63.548A 76.240A32A28A24A20A16A12A10A

17、08A浙江大学专用 上述功率曲线的特定条件上述功率曲线的特定条件: 1.两轮共面两轮共面;2. 小链轮的齿数小链轮的齿数z1=19 3. 链节数链节数 Lp=1004.载荷平稳载荷平稳;7. 链条因磨损而引起的相对伸长量链条因磨损而引起的相对伸长量3%5. 按推荐的润滑方式按推荐的润滑方式 6. 工作寿命为工作寿命为15000 h当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。值降低。链速链速 v m/s1.5vv7 而又润滑不当而又润滑不当P0降低降低50%传动不可靠！传动不可靠！1.5 725%推荐的润滑方式推荐的润滑方式0.20.3 0.4

18、0.6 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 浙江大学专用 表表 13-11 修正系数修正系数kz和和kL小链轮齿数系数小链轮齿数系数Kz位于功率曲线顶点左侧时位于功率曲线顶点左侧时（链板疲劳）（链板疲劳）链长系数链长系数KL位位 置置位于功率曲线顶点右侧时位于功率曲线顶点右侧时（滚子套筒冲击疲劳）（滚子套筒冲击疲劳）表表 13-12 多排链系数多排链系数kn排排 数数1234 56Km1.

19、01.72.53.34.04.6三、链传动的计算三、链传动的计算 nLzKKKP00P 当实际工作条件与特定条件不同时，应对当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正：值加以修正：许用功率：许用功率：19z11.0819z11.5100Lp0.26100Lp0.5zKKnLK1.计算准则计算准则浙江大学专用 链传动的设计准则：链传动的设计准则： nLzcKKKPP00P 计算功率：计算功率：Pc=KAP，KA为工作情况系数，为工作情况系数，P为名义功率。为名义功率。0PKKKPnLzc或：表表 13-13 工作情况系数工作情况系数KA载载 荷荷 种种 类类载载 荷荷 平平 稳稳 1.0

20、 1.2中中 等等 冲冲 击击 1.3 1.4 较较 大大 冲冲 击击 1.5 1.7原原 动动 机机电动机或汽轮机电动机或汽轮机内内 燃燃 机机当当v 0.6 m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验算静力强度安全系数：需验算静力强度安全系数：SFKQA1Q极限载荷，极限载荷，F1是紧边拉力，是紧边拉力，S是安全系数：是安全系数：S=48浙江大学专用 p与与d 之间的关系：之间的关系：1)1)链轮的齿数链轮的齿数大链轮的齿数大链轮的齿数: z2 =i z1d+dP+p1180sin zpd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

21、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 120因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。一般一般链节数为偶数，链轮齿数最好取链节数为偶数，链轮齿数最好取奇数奇数， 以使以使磨损均匀。磨损均匀。表表 13-10 小链轮的齿数小链轮的齿数z1链速链速 v m/s 0.633 38 8齿数齿数z1 17 21 25Zpd180sin由：d分度圆直径节距增长量 , 节圆外移量d180zp2.2.参数选择参数选择浙江大学专用 2)2)链的节距链的节距。一般取：一般取： a=(3050)p节距越大，节距越大，啮合瞬间的冲击也越大。啮合瞬间

22、的冲击也越大。-p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。根据相对原理，当链轮以运动时，链节以进入轮齿而产生冲击。3)3)中心距中心距a 过小过小 同时啮合的齿数同时啮合的齿数a 过大过大链条容易抖动。链条容易抖动。amax= 80p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。d1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。 浙江大学专用 4-5 链传动的布