链传动的设计

链传动的设计第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五链传动的主要优点是：没有滑动；工况相同时，传动尺寸比较紧凑；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；效率较高，可以达到η≈98%；能在温度较高、湿度较大的环境中使用等；需要时轴间距离可以很大。链传动的缺点是：只能用于平行轴间的传动；瞬时速度不均匀，高速运转时不如带传动平稳；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；工作时有噪声；制造费用比带传动高等。链传动的应用：链传动主要用于要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。广泛用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、纺织等各种机械的动力传动中。目前，最大传递功率达到5000kW，最高速度达到40m/s，最大传动比达到15，最大中心距达到8m。由于经济及其他原因，链传动的传动功率一般小于100kW，速度小于15m/s，传动比小于8。第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.1.2链的分类按照工作性质的不同：传动链、起重链、曳引链。最常用的是传动链。传动链主要用来传递动力，通常都在中等速度(20m/s)以下工作。起重链主要用在起重机械中提升重物，其工作速度不大于0.25m/s。曳引链主要用在运输机械中移动重物，其工作速度不大于2m/s－4m/s。传动链主要分为：套筒链、套筒滚子链(简称滚子链)、齿形链和成型链。图11.3滚子链结构图11.4双排链结构第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五滚子链的链板一般做成8字形，以使它的各个横截面具有接近相等的抗拉强度，同时也减少了链的重量和运动时的惯性力。节距P是链的基本特性参数。滚子链的节距是指链在拉直情况下，相邻滚子外圆中心之间的距离。套筒和销轴间的接触面积称为铰链承压面，它的投影面积A为当传递大功率时，可以用双排链或多排链。把一根以上的单列链并列、用长销轴联接起来的链称为多排链。多排链的排数一般不超过3－4排，因为排数的增加会导致各排受力不均增加。当载荷大而要求排数多时，可采用两根或两根以上的双排链或三排链。第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五链的节数根据实际需要而定，通过链接头链接。当一根链的链节数为偶数时采用连接链节；当链节数为奇数时，则必须加一个过渡链节。过渡链节的链板受有附加弯矩，最好不用，但在重载、冲击、反向等繁重条件下工作时，采用全部由过渡链节构成的链，柔性较好，能减轻冲击和振动。滚子链的标记为：链号排数整链链节数标准编号

第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.2.2齿形链齿形链又称无声链，它是由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成；链齿外侧是直边，工作时链齿外侧边与链轮轮齿相啮合实现传动，其啮合的齿楔角有60ْْْْْْْ和70º两种，前者用于节距p≥9.525mm，后者用于p<9.525mm。其中楔角为60ْْْْْْْ的齿形链传动因较易制造，应用较广。齿形链既适宜于高速传动，又适宜于传动比大和中心距小的场合，其传动效率一般为95%～98%，润滑良好的传动可达98%～99%。和滚子链比较，齿形链具有工作平稳、噪声较小、允许链速较高、承受冲击载荷能力较好(有严重冲击载荷时，最好采用带传动)和轮齿受力较均匀等优点；价格较贵、重量较大并且对安装和维护的要求也较高。第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五齿形链的铰链形式主要有三种形式：圆销式、轴瓦式、滚柱式。第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.3链轮结构和材料链轮轮齿的齿形应保证链节能自由地进入和退出啮合；在啮合时应保证良好的接触，同时它的形状应尽可能地简单。链轮齿形已经标准化，链轮设计主要是确定其结构尺寸。第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五滚子链链轮齿形链链轮

(a)整体式(b)腹板式(c)组合式图11.9滚子链链轮的结构(a)整体式(b)腹板式(c)组合式11.11齿形链链轮结构第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五链和链轮的材料链轮材料应能满足强度和耐磨性的要求；在低速、轻载、平稳传动中，链轮可采用中碳钢制造；中速、中载时，采用中碳钢淬火处理，其硬度>40HRC；高速、重载、连续工作的传动，采用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火(如用15、20Cr、12CrNi3等钢淬硬至55HRC-60HRC)或中碳钢、中碳合金钢表面淬火(如用45、40Cr、45Mn、35SiMn、35CrMo等钢淬硬到40HRC－50HRC)。载荷平稳、速度较低、齿数较多时，也允许采用的铸铁制造链轮。由于小链轮的啮合次数比大链轮多，因此对材料的要求也比大链轮高。当大链轮用铸铁制造时，小链轮通常都用钢。第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.4链传动的运动特性第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五链的水平方向的加速度链的垂直方向分速度相对啮合冲击动能若链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲击，使链传动产生很大的动载荷。

第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.5链传动的受力分析工作拉力：离心拉力：垂度拉力

：紧边总拉力：松边总拉力：轴上的载荷：第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.6滚子链传动的失效形式及计算方法链传动的失效形式有：(1)铰链元件由于疲劳强度不足而破坏。(2)因铰链销轴磨损使链节距过度伸长（在标准试验条件下允许伸长率为3%），从而破坏正确啮合和造成脱链现象；(3)润滑不当或转速过高时，销轴和套筒的摩擦表面易发生胶合破坏；(4)经常起动、反转、制动的链传动，由于过载造成冲击破断；(5)低速重载的链传动，铰链元件发生静强度破坏；(6)链轮轮齿磨损。额定功率曲线

第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五额定功率确定方法对于的低速链传动，链的主要失效形式是过载拉断，应进行静强度校核。静强度安全系数应满足下列要求试验条件：两链轮安装在同一个水平面上，单列链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命15000h；链因磨损而引起链节距的相对伸长量。第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.7滚子链传动的设计步骤和主要参数的确定设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动比）、原动机种类、载荷性质以及传动用途等。设计步骤：

1．选择链轮齿数z1、z2小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时将：1)增加传动的不均匀性和动载荷；2)增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗；3)增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等；4)增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。由于链节数应选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。并优先选取17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。

第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五

2．确定传动比i链传动的传动比一般，推荐，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10（个别情况可到15）。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，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，通常包角最好不小于，传动比在3左右。3．确定计算功率4．确定链节距：在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。

5．确定中心距和链长第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五

6．链速和链轮的极限转速链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m/s。如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过20m/s－30m/s。链轮的最佳转速和极限转速。

7．计算链传动作用在轴上的力FQ第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.8齿型链传动设计齿形链的基本参数确定方法为：链轮齿数，通常，且宜取奇数齿；传动比，通常取，推荐；齿型链节距、链宽和适用小链轮转速范围；第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五图11.19齿型链传动额定功率曲线(b=1mm、z1=21、平稳载荷)第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五11.9链传动的布置、张紧和润滑链传动的合理布置两链轮的回转平面应在同一垂直平面内;两链轮中心连线最好是水平的，或与水平面成以下的倾斜角，尽量避免垂直传动。属于下列情况时，紧边最好布置在传动的上面：1)中心距和的水平传动；2)倾斜角相当大的传动；3)中心距、传动比和链轮齿数的水平传动。

图11.20传动链的布置第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五链传动的张紧方法链传动张紧的目的，主要是为了避免由于链条垂度过大产生啮合不良和链条振动现象，同时也为了增加链条的包角。张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。当两轮中心连线倾角大于60º时，一般都要设置张紧装置。最常见的张紧方法是移动链轮以增大两轮的中心距。但如中心距不可调时，也可以采用张紧轮传动。张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。不论是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分度圆直径最好与小链轮的分度圆直径相近。不带齿的张紧轮可以用夹布胶木制成，宽度应比链约宽5mm。此外还可用压板或托板张紧。对于中心距大的链传动，用托板控制垂度更为合理。第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五

链传动的润滑、护罩或链条箱

Ⅰ—人工定期润滑；Ⅱ—滴油润滑；Ⅲ—油浴或飞溅润滑；Ⅳ—压力喷油润滑图11.22建议使用的润滑油方法第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五复习思考题

1、链传动和带传动相比有什么优缺点？应用范围如何？

2、传动链有哪几种结构形式？各有何特点？

3、链传动的传动比及圆周速度不均匀性是怎样产生的？变化过程如何？

4、链传动中产生动载荷的原因有哪些？如何对其进行分析？

5、链传动中的主要作用力有哪几种？各如何计算？作用于轴上的力如何计算？

6、链传动的失效形式有哪些？极限功率曲线如何获得？

7、在设计链传动时，传动比、链轮齿数、链速和链轮的极限转速、链节距、链长度和中心距等参数如何选定？

8、如何对链传动进行合理布置及张紧？

9、如何对链传动进行润滑？

第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五SEMINARTOPIC分析链传动的特点，并由此讨论链传动这种传动形式