机械设计CAI电子教案：第9章 链传动

1、第9章链传动9-1链传动的特点及应用 9-2传动链的结构特点 9-6滚子链传动的计算9-4链传动的运动特性 9-7链传动的布置、张紧和润滑 9-3滚子链链轮的结构和材料 9-5链传动的受力分析 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制9-1链传动的特点和应用组成：链轮、环形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同 向传动。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 特点：与带传动相比1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑， 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 的摩擦损失 ；3.结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相

2、比5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单。缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性 较差，有一定的冲击和噪声。应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机 床及摩托车中。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 工作范围：传动比： i 8中心距： a 56 m传递功率： P 100 kw圆周速度： v 15 m/s传动效率： 0.950.98 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制销轴与外链板铆牢，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

3、横截面的强度大致相等9-2传动链的结构特点 一、 链条类型 滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 齿形链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合潘存云教授研制销轴滚子外链板套筒内链板内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 链条材料：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：潘存云教授研制滚子套筒销轴内链板外链板扬州大学专用 作者： 潘存云教授 链条的主要参数节距p：节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 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：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系

4、列，常用的是A系列.p潘存云教授研制潘存云教授研制ppt双排滚子链 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制表91A系列滚子链的规格和主要参数 48A 76.20 87.83 47.63 47.35 23.80 72.39 500.4 22.60 链 号08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3.96 12.07 13.8 0.60 节距P 排距pt 滚子 链节 销轴 链板 极限载荷 米长质量 外径d1 内宽b1 直径d2 高度h2 Q (单排) q(单排) / mm / mm /mm /mm /mm /mm / kN /(kg/m)10A 15.875 18

5、.11 10.16 9.40 5.08 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 9.53 30.18 86.7 3.80 24A 38.10 45.44 22.23 25.22 11.10 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 25.22 12.70 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55

6、 28.58 31.55 14.27 48.26 222.4 10.10 40A 63.50 71.55 39.68 37.85 19.84 60.33 347.0 16.10 06B 9.525 10.24 6.35 5.72 3.28 8.26 8.9 0.40 05B 8.00 5.64 5.00 3.00 2.31 7.11 4.4 0.18 08B 12.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8 0.70 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则

7、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。潘存云教授研制滚子链的标记：标记实例： 08A-1 87 GB1243.1 83 A系列，节距12.7mm,单排，87节链号国标号排数链节数过渡链节扬州大学专用 作者： 潘存云教授 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，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成。优点：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。缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合：多应用于高速（链速可达40 m/s）或运动 精度要求较高的场合。p潘存云教授研

8、制直边直边O60 潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 应用实例：潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 (一)基本参数及主要尺寸 滚子链链轮的参数齿面圆弧半径：re 齿沟圆弧半径： ri 齿沟角： min 、max链轮的节距：p 弦长 分度圆直径：潘存云教授研制d1ddf=d-d1 齿顶圆直径：da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： 链轮主要尺寸计算公式：9-3滚子链链轮的结构和材料

9、reridf360 z p扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制表9-2链轮毂孔最大许用直径 dkmax / mm11 13 15 17 19 21 23 258.00 10 13 16 20 25 28 31 349.525 11 15 20 24 29 33 37 4212.70 18 22 28 34 41 47 51 5715.875 22 30 37 45 51 59 65 7319.05 27 36 46 53 62 72 80 8825.40 38 51 61 74 84 95 109 12031.75 50 64 80 93 108 122 137 15

10、238.10 60 79 95 112 129 148 165 18444.45 71 91 111 132 153 175 196 21750.80 80 105 129 152 177 200 224 24963.50 103 132 163 193 224 254 278 31076.20 127 163 201 239 276 311 343 372zP/mm扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制表9-3链轮主要尺寸计算公式一览 名 称 代号 计算公式 备 注 分度圆直径 d d=p/sin(180/z) 齿顶圆直径 da damax=d+1.25p-d1 damin=d+(

11、1-1.6/z)p-d1 da=p0.54+ cot(180/z) 若为三圆弧一直线齿形，则有：分度圆弦齿高 ha hamax=(0.625-0.8/z)p-0.5d1 hamin=0.5 (p-d1) z 若为三圆弧一直线齿形，则有：ha=0.27 p 齿根圆直径 df df =d-d1 齿侧凸缘圆直径或排间槽dz pcot(180/z)-1.04h2-0.76 mmdg h2内链板高度 ha是为简化放大齿形的绘制而引入的辅助尺寸hamin相应damin hamax相应damax 可在damax、damin 范围内任意选取，但选用damax时，应考虑才用展成法加工有发生顶切的可能性。注：da

12、 、 dg取整数，其它尺寸精确到0.01 mm扬州大学专用 作者： 潘存云教授 表9-4链轮的结构尺寸计算公式 倒角宽 ba ba=(0.10.15)p 倒角半径 rx rx p 名 称 代 号 计 算 公 式 备 注 齿宽 双排、三排 bn 0.91b1 0.93b1 单排 0.93b1 0.95b1 四排以上 0.88b1 0.93b1 链轮齿总宽 bfn bfn = (n-1)pt+bf1 倒角深 h h=0.5 p 齿侧凸缘（或排间距）圆角半径ra ra 0.04 p p 12.7 mm p 12.7 mm P 12.7 mm时，经制造厂同意，也可以使用p 12.7 mm时的齿宽。b1

13、为内链节内宽。 仅适用于B型 n排数 潘存云教授研制bf1bf2bf3ptptr5扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制d180 z 滚子链链轮端面齿形（二）链轮齿形 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端面齿形 ：三圆弧一直线 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制bg(h)r5g潘存云教授研制bB2B3ptptr5轴面齿形 ：圆弧+直线 便于进入或退出啮合单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。 齿面需经

14、热处理以提高接触强度和耐磨性。直线指采用标准刀具加工r4扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制链轮的结构实心式小直径潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 孔板式中等直径潘存云教授研制潘存云教授研制链轮的结构实心式小直径潘存云教授研制潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制组合式大直径，齿圈可更换。潘存云教授研制孔板式中等直径链轮的结构实心式小直径潘存云教授研制潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 链轮的材料 链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。材 料 热处理 热处

15、理后硬度 应用范围 15、20 5060HRC z25 的链轮40、50、ZG310-570 淬火、回火 4050HRC 无剧烈振动及冲击的链轮15Cr、20Cr 5060HRC渗碳、淬火、回火有动载荷及传递角大功率的重要链轮Z50的从动链轮渗碳、淬火、回火功率小于6kW、速度较高、要求传动平稳和噪声小的脸轮夹布胶木扬州大学专用 作者： 潘存云教授 一、链传动的速度分析 链条的平均线速度：平均传动比为：R1 11分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿AB方向，AB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。其大小为：9-4链传动的运动特性 潘存云教授研制R1链条的瞬时线速度沿

16、垂直方向的分量为：扬州大学专用 作者： 潘存云教授 为相位角：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。变化范围xAB180z1180z1潘存云教授研制R1R1 1链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速分量:1扬州大学专用 作者： 潘存云教授 同理，对于从动轮，也有：xAB180z1180z1潘存云教授研制R1R1 1上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随、的变化作周期性的变速转动。链传动的瞬时传动比：链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，链传动在工作时，会产生振动和动载荷！只有当z1=z2时，才有

17、: i=1这种特性被称为链传动的多边形效应。1扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制速度不均匀系数：z11413121110987654321051015202530354045/(%)链速不均匀系数变化曲线xAB180z1180z1R1R1 1链轮齿数越少， ，速度波动越明显。 动画演示1扬州大学专用 作者： 潘存云教授 二、链传动的动载荷 链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。链条前进的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： n 、p 、z , 则Fd1 冲击力为：扬州大学专用 作者： 潘存云教授 v n 、p , 则相对冲击动

18、载荷d当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。潘存云教授研制d 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应:f潘存云教授研制作用在链上的力有圆周拉力: 离心拉力:悬垂拉力:F = 1000P/ v NFc= qv2 NFf =Kf qa10-2 N q米长质量a为中心距，Kf 为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关,见下页适当张紧 n1n2有效拉力 9-5链传动的受力分析 F”f =(Ky +sin ) qa 10-2 N F f= Ff F”f

19、max FfF”fa扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制0.3 0.5 1 1.5 2 3 5 10 302015105321.51 0.5 0.3f / /(%)Kf Ff”aFff 紧边拉力为：F1 = F + Fc + Ff N松边拉力为：F2 = Fc + Ff Nn1n2F1F1F2F280 60 =0 20 40 70 垂度系数Kf 取值扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制实际使用区域9-6滚子链传动的设计计算一、失效形式1.链板疲劳破坏；2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3.销轴与套筒铰链的胶合；4.链条铰链磨损；5.过载拉断。二、功率曲线图4321极限功率曲

20、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1正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功 率； 曲线2链板疲劳强度限定的极限功率； 曲线3滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率； 曲线4铰链胶合限定的极限功率。其极限功率急剧下降；密封润滑不良其极限功率急剧下降；扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制10152040608010015020040060080010001500200040006000小链轮转速n1 / (r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率P0/kW48A单排A系列

21、滚子链的功率曲线 链号 节距08A 12.710A 15.87512A 19.0516A 25.420A 31.7524A 38.128A 44.4532A 50.840A 63.548A 76.240A32A28A24A20A16A12A10A08A扬州大学专用 作者： 潘存云教授 上述功率曲线的特定条件: 1.两轮共面;2. 小链轮的齿数z1=193;链节数 Lp=100;4.载荷平稳;7. 链条因磨损而引起的相对伸长量不大于3%。5. 按推荐的润滑方式;6. 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p0值降低。链速 v /(m/s)1.5v7 而又润滑不当p0降低30%60%传动不可靠！1.5 715%30%推荐的润滑方式0.20.30.40.60.812345681020链速v/(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7链节距p/mm人工定期润滑滴油润滑潘存云教授研制油浴或 飞溅润滑压力喷 油滑润 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 p与d之间的关系：1.链轮的齿数和传动比 大链轮的齿数: z2 =i z1p+p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: z d 越容易发生跳齿和脱链现象。一般取： z2 120因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮