第七章链传动

§7-2传动链的结构特点§7-1概述§7-3

滚子链链轮的结构设计§7-4链传动的运动特性§7-5链传动的受力分析§7-6滚子链传动的设计计算§7-7链传动的布置、张紧和润滑第七章链传动

链传动例题分析§7-1概述链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两链轮上的一条闭合链条所组成，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。

与带传动比较，链传动的主要优点是：

1）无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，传动可靠。

2）所需张紧力小，作用于轴上的压力小。

3）相同工况下，结构尺寸更为紧凑。

4）能在恶劣环境（多尘、高温、多油）下工作。

5）传动效率高，承载能力高。与齿轮传动比较，链传动的主要优点是：

1）易于实现较大中心距的传动。

2）制造与安装精度要求低，成本低。

链传动的主要缺点是：

1）瞬时传动比和瞬时链速不恒定，传动不平稳，工作时有噪声。

2）不宜用于载荷变化大和急速反向的传动中。一、传动链的特点二、链的种类概述三、链传动的应用链有多种类型，按用途不同可分为传动链、起重链、牵引链三种。起重链主要用于起重机提升重物，链速v≤0.25m/s；牵引链主要用于运输机械移动重物，链速v≤2~4m/s；传动链主要用于传递运动和动力，链速v≤15m/s，生产与应用中，传动链占主要地位。链传动的应用范围很广。适于两轴相距较远，平均传动比准确，对平稳性要求不高，工作环境恶劣等场合。如农业机械、建筑机械、采矿、起重、自行车等的机械传动中。通常链传动工作范围是：传递的功率P≤100kW，传动比i≤8，链速v≤15m/s，中心距a≤5~6m。现代先进的链传动技术已能使优质滚子链的传递功率达5000kW，链速可达35m/s。传动链的结构特点1§7-2传动链的结构特点传动链是链传动中的主要元件，按链条结构不同有滚子链和齿形链两种。◆滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。◆内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；◆滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。多排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，故排数不宜超过四排。一、滚子链套筒滚子链的结构滚子链上相邻两销轴中心的距离称为链节距，用p表示，它是链条的主要参数。节距越大，承载能力越高。链条的接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链弹性卡片固定，多用于小节距链设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。滚子链的规格和主要参数见下表7-1传动链的结构特点表7-1滚子链主要尺寸和极限拉伸载荷（摘自GB/T1243-1997）注使用过渡链时，其极限拉伸载荷Flim按表列数值的80%计算。

传动链的结构特点链号节距p/mm排距pt/mm滚子外径d1/mm内链节内宽

b1/mm销轴直径d2/mm内链板高度h2/mm极限拉伸载荷

(单排)Flim/kN每米质量(单排)q/mm05B8.005.645.003.002.317.114.40.1806B9.52510.246.355.723.288.268.90.4008B12.7013.928.517.754.4511.8117.80.7008A12.7014.387.957.853.9812.0713.80.6010A15.87518.1110.169.405.0815.0921.81.0012A19.0522.7811.9112.575.9418.0831.11.5016A25.429.2915.8815.757.9424.1355.62.6020A31.7535.7619.0518.909.5430.1886.73.8024A38.1045.4422.2325.2211.1136.20124.65.6028A44.4548.8725.4025.2212.7142.24169.07.5032A50.8058.5528.5831.5514.2948.26222.410.1040A63.5071.5539.6837.8519.8460.33347.016.1048A76.2087.8347.6347.3523.8172.39500.422.60二、齿形链齿形链由一组链齿板铰接而成，噪声较小(又称无声链)。工作时靠链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声，允许链速较高(可达v=40m/s)、承受冲击性能好，工作可靠和轮齿受力较均匀等优点；但结构复杂、装拆困难、价格较高、重量较大，并且对安装和维护的要求也较高。多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。详细说明圆销式轴瓦式滚柱式传动链的结构特点§7-3滚子链链轮的结构设计一、链轮的基本参数和主要几何尺寸链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数：

◆配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。◆确定链轮的结构和尺寸；◆选择链轮的材料和热处理方式；链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。链轮基本参数和主要尺寸见

链轮的轴向齿廓及尺寸见图7-5。滚子链链轮的最大与最小齿槽形状见表7-4。由于链传动属于非共轭啮合传动，因此链轮设计有较大的灵活性。设计链轮齿形时应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，尽量减少啮合时链节的冲击和接触应力，而且要易于加工。GB/T1243-1997中没有规定具体的链轮齿形，只规定了最小齿槽形状与最大齿槽形状及其极限参数。凡在两个极限齿槽形状之间的各种标准齿形均可采用。链轮的结构和材料2三、链轮的结构小直径的链轮可制成整体式；中等尺寸的链轮可制成腹板式和孔板式；大直径的链轮可制成组合式。

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。链轮材料表

链轮的结构滚子链链轮的结构设计二、链轮齿形四、链轮的材料

运动特性1§7-4链传动的运动特性一、链传动的速度分析在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距p。链的平均速度为：链传动的平均传动比为：主动链轮上每转一个链节对应的中心角，每个链节从进入啮合到脱离啮合，β角是在-φ1/2到~+φ1/2之间变化。当β=±φ1/2时，瞬时链速最小

销轴A圆周速度的水平分速度vx，即链速v

链传动的运动特性

作上、下运动的垂直分速度当β=0时，瞬时链速最大链速的变化一、链传动的速度分析链轮的节距越大，齿数越少，β的变化范围越大，速度不均匀性也越显著。链条的节距、链轮齿数与链速度不均匀性的关系。

由上述分析可知，虽然主动链轮等角速度转动，链条瞬时的前进速度却作周期性的由小变大、由大变小的变化，每转过一个链节就重复变化一次；与此同时链条在垂直方向上、下运动的速度，也作周期性变化，从而给链传动带来了速度不均匀性。链传动的运动特性一、链传动的速度分析图7-8链速的变化动画演示二、链传动的运动不均匀性链传动的不均匀性的特征，是由于围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效应。因为从动链轮的角速度为：所以链传动瞬时传动比为：

链传动的运动特性由于链速vx

不是常数和γ角的不断变化，因而它的角速度也是变化的。

链传动在工作时，虽然主动链轮匀速转动，随着γ角、β角变化，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比也在周期性变化，因此链传动工作不稳定，不宜用于对运动精度有较高要求的场合。式中m——紧边链条的质量；单位为kg；

ac——链条的加速度，，单位为m/s2。当时，加速度最大。

运动特性3三、链传动的动载荷1、链速和从动链轮角速度的周期性变化，从而引起动载荷。

链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。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：

链传动的运动特性2、链条垂直方向上、下运动的速度vy周期性变化，产生垂直方向的动载荷。3、链节进入链的瞬间，链作直线运动，链轮作圆周运动，链节与轮齿以一定相对速度啮合，而使链节与轮齿冲击产生动载荷。

J——从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量，单位为kg﹒m2。受力分析1§7-5链传动的受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。

因此链传动的张紧力比带传动中要小得多。链的紧边拉力为：链的松边拉力为：其中：Fe为有效圆周力：Fc为离心力引起的拉力：在上述各式中，P

为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条的质量(kg/m)。Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。

链传动的受力§7-6滚子链传动的设计计算1．链板的疲劳破坏链工作时处于变应力作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳断裂。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素。一、链传动的主要失效形式2．滚子、套筒的冲击疲劳破坏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。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。3．销轴与套筒的胶合润滑不好或速度过高时，销轴和套筒的工作表面由于瞬时温度过高而发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。4．链条铰链磨损链在进入和退出啮合时，销轴与套筒之间发生相对滑动，使铰链磨损，链节增长，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，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。5．链条静力拉断在低速（v<0.6m/s）传动或过载传动时，链所受的拉力超过链的拉伸极限载荷，链条会被拉断。失效图片额定功率曲线§7-6滚子链传动的设计计算二、滚子链传动额定功率曲线上图曲线1-4为润滑良好时各种失效形式所限定的的单排链的极限功率曲线，曲线5为单排链的额定功率曲线图。

在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度；转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。

1-链传动铰链磨损限定

2-链板疲劳强度限定

3-套筒、滚子冲击疲劳强度限定

4-铰链胶合限定

5-额定功率曲线

6-润滑不良工况环境恶劣，由磨损限定功率P/kW小链轮转速n1/(r/min)三、滚子链传动的设计方法和步骤滚子链传动的设计计算

设计链传动时，一般已知的条件为：传递的功率P、载荷性质、工作条件、小链轮和大链轮的转速n1、n2（或传动比i）。设计内容为：确定链轮的齿数z1和z2，链节距p、排数n、中心距a、润滑方式等。1．传动比i

通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。链传动的传动比一般i≤8，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10，推荐传动比i=2～3.5。如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，每个轮齿所受的载荷增大，并加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，且使外廓尺寸增大。2．链轮齿数Z1、Z2选择小链轮齿数Z1─→计算大链轮齿数Z2=iZ1。2．链轮齿数Z1、Z2详细说明3．确定计算功率Pca计算功率Pca是根据传递的额定功率P，并考虑工作情况来确定的。KA为链传动的工作情况系数见表7-7。4．选择链的型号、确定链的节距和链排数链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。设计一般尽量选取小节距的链。滚子链传动的设计计算小链轮齿数Z1过少─→小链轮齿数Z1过大─→增大了传动的尺寸和质量。高速重载时，可选用小节距的多排链；当载荷大，中心距小，传动比大时，选用小节距的多排链；当速度不高，中心距大，传动比i小时，选用大节距的单排链较为经济。传动不平稳。设计计算3考虑到链传动的实际工作条件与标准实验条件的不同，引入修正系数，链所需传递的功率按下式确定：式中：Kz为小链轮齿数系数；KL为链长系数；KP为多排链系数；链条型号可根据功率P0和小链轮转速n1由额定功率曲线选取。5．链传动的中心距和(长度)链节数若中心距过小，则小链轮上的包角也小，每个轮齿所受的载荷增加；且链速一定时，单位时间内链节的曲伸次数和应力变化次数增加，使链寿命降低。若中心距过大，则易使链条抖动，且结构尺寸增大。设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p，当有张紧装置时，可选a0>80p。滚子链传动的设计计算链条节距p由链条型号确定。P0为在特定条件下，单排链所能传递的额定功率(图7-11)单位为kW；

为了使链条松边有合理的垂度，实际中心距应略小于理论中心距，减小量为Δa=(0.002~0.004)a。若中心距不可调节而又没张紧装置时，Δa应取小值。实际中心距为设计计算4链条的长度以链节数Lp来表示，链节数为：计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的中心距为：四、低速链传动的静强度计算对于链速v＜0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。详细说明6．作用于轴上载荷Fp滚子链传动的设计计算链传动作用在轴上的载荷简(称压轴力)可近似取为Fp≈1.2Fe式中Fe为链传动的有效圆周力，单位为N。布置张紧和润滑1§7-7链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置

1）两链轮的回转平面应在同一垂直平面内否则易使链条脱落和产生不正常的磨损。

2）两链轮中心连线最好是水平的，或与水平面成45°以下的倾角，尽量避免垂直传动，以免下方链轮啮合不良或脱离啮合。二、链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。

链传动各种布置形式的评价见表7-10（1）当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧程度。常用的张紧方法有：1）利用张紧装置。（见下图7-13）张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。对于中心距大的链传动，用压板或托板张紧控制垂度更为合理。（2）当中心距不可调时，可以采用以下方法。2）缩短链长。最好拆除成对的链节。图7-13张紧装置a)靠弹簧自动张紧b)靠自重自动张紧c)靠螺旋调节装置张紧d)靠托板张紧链传动的布置、张紧和润滑布置张紧和润滑2三、链传动的润滑润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入MoS2、WS2等添加剂。对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。链传动的布置、张紧和润滑链传动推荐润滑方式由图7-12确定，具体的润滑方法和要求见表7-11。实验条件：单排链水平布置，载荷平稳；小链轮的齿数z1=19，链长Lp=100节，工作寿命为15000h；推荐润滑方式润滑；链条因磨损而引起的链节距相对伸量不超过3%。

额定功率曲线是在推荐的润滑方式下得到的，当不满足推荐方式时，应降低额定功率P0。根据小链轮的转速n1，由此图可查出各种型号链在链速v>0.6m/s情况下允许传递的额定功率P0。当所设计链传动不符合上述规定的实验条件时，由图查出的额定功率P0应进行修正。图7-11A系列滚子链的额定功率曲线（v>0.6m/s）

解:（1）选择链轮齿数z1、z2

假设链速v=0.6~3m/s，查表7-6得，故选取z1=25；大链轮齿数z2=iz1=2.525=62.5；取z2=63例题7-1设计一带式输送机驱动装置低速级用的滚子链传动（图7-14）。已知小链轮轴功率P=4.3kW，小链轮转速n1=265r/min，传动比i=2.5，工作载荷平稳，链传动中心距可调，两链轮中心连线与水平面夹角近于30。（2）确定计算功率Pca查表7-7得KA=1，则

Pca=KAP=14.3kW=4.3kW例题7-1（3）确定链节数Lp

初选中心距a0=40p，则链节数为取Lp=124节例题7-1（4）确定链节距p

由式（7-15），链传递的功率为由图7-11，按小链轮转速估计，链工作在功率曲线的左侧，查表7-8

选取单排链，查表7-9，Kp=1

由P0=3.03kW和小链轮的转速n1=265r/min查图7-11选取链号为12A，再由表7-1查得链节距p=19.05mm。由于点（n1，P0）在功率曲线的左侧，与所选系数Kz、

KL一致。例题7-1（5）确定中心距中心距减小量

Δa

=（0.001~0.002）a=（0.002~0.004）753.19mm=1.51~3.01mm实际中心距取（6）验算链速v与原假设链速v=0.6~3m/s相符。（8）润滑方式的选择根据链节距p=19.05mm，v=2.1m/s，由图7-12选用选用润滑方式II（滴油润滑）。（7）计算作用于轴上压轴力Fp（9）链条标记由计算结果，采用单排12A滚子链，节距为19.05mm，链节数为124节，其标记为：

12A—1—124GB/T1243—1997

(10)链轮几何尺寸计算及结构设计（略）例题7-1名称符号计算公式备注基本参数链轮齿数Z根据设计决定，见表7-配用链条的节距P见表7-1滚子外径d1排距