第九章 链传动

链传动CHAPTER9链传动的特点和应用SECTION1组成：链轮、环形链条作用：通过链与两链轮轮齿之间的啮合，实现平行轴之间的同向传动。9-1链传动的特点和应用一、链传动的组成和作用优点：与带传动相比1、没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2、张紧力小，压轴力小，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：

1、仅适用于平行轴的同向转动传递2、瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差；3、有一定的冲击和噪声。4、传动效率：η≈0.95~0.98二、特点和应用9-1链传动的特点和应用工作参数范围：

传动比：i≤8；中心距：a≤5~6m;传递功率：P≤100KW；圆周速度：v≤15m/s。二、特点和应用应用范围:1、不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。2、用于a较大，要求平均i不变，而不宜采用齿轮或带传动场合。广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车。9-1链传动的特点和应用二、特点和应用9-1链传动的特点和应用二、特点和应用9-1链传动的特点和应用三、链的种类1、传动链：一般机械传动，v≤20m/s传动链3、起重链：提升重物，v≤0.25m/s起重链2、输送链：移动重物，v=2~4m/s输送链传动链有滚子链和齿形链等类型。齿形链应用较少，本课程重点介绍滚子链。9-1链传动的特点和应用SECTION2传动链的结构特点2、结构：销轴和套筒间、套筒和滚子间均为间隙配合，自由滚动，方便润滑，减小摩擦和磨损内、外链板呈“8”字形，等强度并降低质量和惯性力过盈配合外链节过盈配合1、滚子链组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。一、滚子链9-2链传动的结构特点

间隙配合内链节间隙配合销轴滚子外链板套筒内链板9-2链传动的结构特点

2、结构：一、滚子链ppt双排滚子链3、双排链和多排链：链的承载能力与排数成正比。但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。一、滚子链9-2链传动的结构特点

多排滚子链3、双排链和多排链：链的承载能力与排数成正比。但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。一、滚子链9-2链传动的结构特点

4、链条的接头处的固定形式用开口销固定，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链一、滚子链9-2链传动的结构特点

设计时，链节数以取为偶数为宜，避免使用过渡链节，导致承载能力下降。过渡链节5、过渡链节：链节数为基数时，闭合处链板弯折一、滚子链9-2链传动的结构特点

1）节距p（主要参数）：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。p6、滚子链的基本参数一、滚子链2）滚子外径d13）内链节内宽b14）排距ptd1b1滚子链所有元件均需热处理，以提高强度、耐磨性能和耐冲击性能9-2链传动的结构特点

pt7、标准滚子链滚子链标记：例：08A-1-88GB/T1243-2006A系列、节距p=12.7mm，单排，88节滚子链已标准化，分为A系列（美国）、B系列（欧洲），我国常用A系列（表9-1）。一、滚子链链号排数整链链节数标准编号9-2链传动的结构特点

注：链号数乘以25.4/16mm即为节距齿形链又称无声链，它是一组两齿链板左右交错铰接而成。工作时通过链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。二、齿形链9-2链传动的结构特点

与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速、大传动比和小中心距等要求较高的传动装置中。齿形链上设有导板（内导板或外导板），以防止链条工作时发生侧向窜动。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。二、齿形链9-2链传动的结构特点

SECTION3滚子链链轮的结构和材料国标仅规定了齿形参数的最大值和最小值。各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。滚子链链轮的齿形齿侧圆弧半径：re

滚子定位圆弧半径：ri

滚子定位角：α

d1dreriα一、链轮齿形1、齿形参数9-3滚子链链轮的结构和材料

一、链轮齿形9-3滚子链链轮的结构和材料

因此，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。1、链轮的基本参数分度圆直径d：pd1ddadf齿顶圆直径da齿根圆直径：df=d-d1

2、链轮主要尺寸9-3滚子链链轮的结构和材料

二、链轮的基本参数和尺寸其余尺寸见表9-3360˚z

配用链条的节距：p滚子最大外径d1排距pt齿数z9-3滚子链链轮的结构和材料

二、链轮的基本参数和尺寸3、轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合bf1bbf2bf3ptptra多排链轮轴面齿形bar5ba单排链轮轴面齿形直线rx详见表9-4二、链轮的基本参数和尺寸9-3滚子链链轮的结构和材料

整体式链轮1、小直径的链轮可制成整体式；三、链轮的结构9-3滚子链链轮的结构和材料

孔板式链轮1、小直径的链轮可制成整体式；2、中等尺寸的链轮可制成孔板式；三、链轮的结构9-3滚子链链轮的结构和材料

组装式链轮1、小直径的链轮可制成整体式；2、中等尺寸的链轮可制成孔板式；3、大直径的链轮可制成组装式。5、链轮的结构型式三、链轮的结构9-3滚子链链轮的结构和材料

链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。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。表9-5三、链轮的材料9-3滚子链链轮的结构和材料

链传动的工作情况分析SECTION4一、链传动的运动特性平均传动比为：1R19-4链传动的工作情况分析1、链传动的平均传动比由于链条的挠性和链节的刚性，链条缠绕在链轮上时呈多边形形态。故链轮转一周，链条转过长度为zp(mm)设主、从动轮转速为n1、n2，则链条的平均线速度v（m/s）：（2）前一个铰链（滚子）进入啮合到后一个铰链进入啮合，链轮转过的角度是2、链条的瞬时速度及瞬时传动比（1）链节和链轮啮合后，铰链（滚子）的速度为链条前进方向和垂直前进方向两个分速度合成。即链条的瞬时速度是变化的可以看出：O一、链传动的运动特性1）滚子和链轮的啮合过程（假设紧边水平）9-4链传动的工作情况分析O11R12）主动轮牵引下的链条的瞬时速度：前进方向速度：垂直方向速度：滚子进入啮合时，其线速度为主动轮节圆的线速度：v1=Rω1滚子跟随链轮转动时，其后尚未进入啮合的链条具有两个速度分量：其中，β变化范围为：一、链传动的运动特性2、链条的瞬时速度及瞬时传动比Avxv1vy1β链条的速度随β变化成周期性变化，转速越高、节距越大、齿数越少，链速变化范围越大9-4链传动的工作情况分析一、链传动的运动特性2、链条的瞬时速度及瞬时传动比2）主动轮牵引下的链条的瞬时速度：O11R1当β=0时，当β=±180°/z时，关键点的链条速度：9-4链传动的工作情况分析3）瞬时传动比：链条以前进方向速度vx带动从动轮转动，虽然ω1恒定，但因β、γ变化，使得ω2周期性变化，瞬时传动比也是变化的。i瞬时恒定的条件：γ

≡

β，即：z1=z2O1C2γR2一、链传动的运动特性2、链条的瞬时速度及瞬时传动比9-4链传动的工作情况分析vxv2vy2所以从动轮铰链C的圆周速度为：链传动的传动比的变化与链条绕在链轮上的多边形特征（齿数和节距）有关。此现象称为多边形效应O1Avxv2vy22γR23、链传动的多边形效应一、链传动的运动特性9-4链传动的工作情况分析二、链传动的动载荷1、产生动载荷的主要原因1）链速变化引起的惯性力链条前进方向的加速度：惯性力：Fd1=mac9-4链传动的工作情况分析二、链传动的动载荷2）从动轮因角加速度引起的惯性力J：从动系统转化到从动轮轴上的转动惯量，kgm2ω2：从动轮的角速度，rad/s3）链条的垂直分速度周期性变化（大小、方向）链条横向振动。主动轮匀速转动，但从动轮存在角加速度：1、产生动载荷的主要原因9-4链传动的工作情况分析链轮转速越高，节距越大，齿数越少，链传动的惯性力就越大。运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。4）链节与轮齿的冲击载荷链节与链轮轮齿啮合时，链节作直线运动，链轮轮齿以角速度ω作圆周运动，两者存在一定的相对速度，使链节和轮齿受到冲击，并产生附加动载荷。dω

思考：链传动为什么布置在低速级?二、链传动的动载荷1、产生动载荷的主要原因2、链传动动载荷的影响因素9-4链传动的工作情况分析三、链传动的受力分析1、张紧：与带传动不同，安装链传动时，通过保持松边适当垂度而在紧边产一定张紧力，避免不正常啮合、跳齿或脱链。fn1n2F’fF”f9-4链传动的工作情况分析三、链传动的受力分析2、紧边拉力1）有效圆周力FeP：传递的功率，kWv：链速，m/s2）离心力引起的拉力Fcq：链条单位长度的质量，kg/m链传动工作时，存在紧边和松边，其紧边拉力为：9-4链传动的工作情况分析Ff=[F’f

，F”f]

maxf潘存云教授研制n1n2F’fF”fαa3）悬垂拉力Ff：与布置方式、垂度大小等有关三、链传动的受力分析F’f

=Kf

qa×10-2

N

a—中心距，Kf—为垂度系数，与a及链轮中心线与水平线夹角α有关F”f=(Kf

+sinα)qa×10-2

N

其中：2、紧边拉力9-4链传动的工作情况分析链传动工作时，存在紧边和松边，其紧边拉力为：潘存云教授研制0.30.511.523510302015105321.510.50.3f/α/(%)KfFf”aF’ffα

80˚

60˚

α=0˚

20˚

40˚

70˚

3、松边拉力为：F2=Fc+Ff（N）垂度系数Kf3）悬垂拉力Ff：2、紧边拉力三、链传动的受力分析9-4链传动的工作情况分析滚子链传动的设计计算SECTION5一、失效形式1、链条元件在交变应力下的疲劳破坏2、铰链磨损。由套筒和销轴之间在压力下的相对转动产生。磨损后，节距p增大，垂度增大，动载荷增大甚至跳齿或脱链3、胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）摩擦生热4、静力拉断：

v<0.6m/s下，过载拉断9-5滚子链传动的设计计算

二、链传动的额定功率1、极限功率曲线曲线1：链板疲劳强度限定的极限功率；曲线2：滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线3：铰链胶合限定的极限功率1、中等速度时，链传动承载能力取决于链板的疲劳强度；2、转速较高时，动载荷增大，承载能力取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度；3、转速很高，胶合限制了链传动的承载能力。9-5滚子链传动的设计计算

321极限功率曲线n1P2、额定功率曲线用额定功率Pc限制链传动实际工作能力，保证工作可靠性。二、链传动的额定功率7.工作环境温度在-5～70℃的范围内；功率曲线的试验条件:1.两链轮安装在水平平行轴上2.小链轮的齿数z1=254.链节数Lp=1209.平稳运转，无过载、冲击或频繁启动；10.清洁的环境，合适的润滑6.工作寿命为15000h3.无过渡链节的单排滚子链5.传动比i=38.两链轮共面，链条保持规定的张紧度；当实际工作条件不同时，额定功率应修正。考虑因素包括：1）工作情况2）主动链轮齿数3）链传动排数9-5滚子链传动的设计计算

2、额定功率曲线二、链传动的额定功率三、参数选择1、链轮齿数z1和z21）过少z少—运动不均匀性和动载荷增大—垂直分速度和功率消耗增大同时啮合齿数少，磨损加剧规定：zmin=92）过多（1）在一定传动比下，小链轮和大链轮的齿数同比例增多，总体尺寸加大9-5滚子链传动的设计计算

2）过多磨损前：磨损后：p→p+Δp即：当Δp相同时，z↑，Δd↑，链节外移(爬齿)越多，脱链可能性增大规定：zmax=150前轮：z多自行车链磨损后脱链从哪轮开始？（2）更容易跳齿、脱链三、参数选择1、链轮齿数z1和z23）均匀磨损：Lp为偶数→链轮齿数应采用与Lp互质的奇数。9-5滚子链传动的设计计算

2、传动比ia一定时，i↑—小链轮包角α1↓—同时啮合齿数少—磨损↑—跳齿↑因此：，通常：i=2～3.5且α1≥120°3、中心距v一定：a↓—Lp↓—屈伸次数↑—磨损↑d一定：a↓—α1↓—同时啮合齿数↓—磨损↑a↑↑—松边上下颤动，传动不平稳。a↓三、参数选择amax=80p因此：，a=（30~50）p9-5滚子链传动的设计计算

4、链节距p和排数p↑链传动尺寸↑—承载能力↑多边形效应↑、动载↑、振动和噪音↑、寿命↓因此，尽量采用小节距单排链条。v大、功率大a小、i大三、参数选择9-5滚子链传动的设计计算

a大、i小：大节距、单排链；小节距、多排链；四、滚子链传动的设计计算1、已知条件和设计内容已知条件：工作条件，传动位置和总体尺寸，传递的功率P，n1，n2或传动比i设计内容：链号，链接数Lp，齿数z1、z2，链轮材料和几何尺寸，中心距a，压轴力Fp，润滑方式和张紧装置2、设计步骤和方法1）选择链轮齿数z1和z2并确定传动比i2）计算当量单排链的计算功率PcaKA：工况系数（表9-6）；Kz：主动链轮齿数系数（图9-13）；Kp：多排链系数，双排：取1.75，三排：取2.59-5滚子链传动的设计计算

四、滚子链传动的设计计算1、已知条件和设计内容2）计算当量单排链的计算功率Pca9-5滚子链传动的设计计算

四、滚子链传动的设计计算2、设计步骤和方法3）根据Pca和n1确定链号，从而确定节距p。应保证：Pca≤Pc9-5滚子链传动的设计计算

20Ap=31.754）计算链节数和中心距链节数：最大中心距：计算结果应圆整为偶数四、滚子链传动的设计计算初选中心距a0=（30～50）pf1为中心距计算系数（表9-7）当两链轮齿数相等时，链传动的最大中心距为：9-5滚子链传动的设计计算

4）计算链节数和中心距四、滚子链传动的设计计算9-5滚子链传动的设计计算

四、滚子链传动的设计计算5）计算平均链速v，确定润滑方式（图9-14）6）计算链传动的压轴力FpFe：有效圆周力，N；Kfp：压轴力系数，水平传动1.15；垂直传动取1.059-5滚子链传动的设计计算

链速v(m/s)链号人工定期润滑滴油润滑油浴或飞溅润滑压力喷油滑润链传动的布置、张紧