第七章 链传动

第七章链传动绪论第一篇机械原理第一章平面机构组成原理及其自由度分析第二章平面机构的运动分析第三章平面连杆机构运动学分析与设计第四章凸轮机构及其设计第五章齿轮机构及其设计第六章轮系及其传动比计算第七章其它常用机构及组合机构第八章机器人机构第九章机械的摩擦与自锁第十章机械动力学和机械的平衡第二篇机械设计第一章机械设计概论第二章机械零件的强度第三章摩擦、磨损和润滑第四章螺纹联接与螺旋传动第五章键、花键联接及其它联接第六章带传动第七章链传动第八章齿轮传动第九章蜗杆传动第十章轴第十一章滚动轴承第十二章滑动轴承第十三章联轴器和离合器第十四章弹簧第三篇机械产品的方案设计与分析第一章机械产品设计过程简介第二章机械产品的运动方案设计与分析第三章机械传动系统与控制系统设计简介第四章机械创新设计第五章机械产品设计示例第七章链传动第一节概述第二节滚子链链轮的结构和材料第三节链传动工作情况分析第四节滚子链传动的设计计算第五节

链传动的布置、张紧和润滑第一节概述链传动是用于两个或两个以上链轮之间以链作为中间挠性件的一种非共轭啮合传动，它靠链条与链轮齿之间的啮合来传递运动和动力。一、链传动的特点（一）优点：与带传动比较：结构紧凑，作用在轴上的载荷小，承载能力较大，效率较高（一般可达96％~97％），能保持准确的平均传动比等优点。同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作。与齿轮传动相比：制造与安装精度要求较低，成本低廉；在远距离传动（中心距最大可达十多米）时，其结构比齿轮传动轻便得多。（二）缺点：在两根平行轴间只能用于同向回转的传动；由于多边形效应，链的瞬时速度、瞬时传动比和链的载荷都不均匀，不适合高速场合，运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用；制造费用较带传动高。按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链。在一般机械传动中，常用的是传动链。二、传动链的种类由内链板、外链板、销轴、套筒、滚子等组成。（一）滚子链传动链主要有下列几种形式：滚子链和齿形链等。内链板与套筒间、外链板与销轴间均为过盈配合，滚子与套筒之间、套筒与销轴间则为间隙配合，形成动联接。相邻两销轴轴心线间的距离称为节距，用p表示，它是链的主要参数。滚子链的基本参数和尺寸见表2-7-1。把一根以上的单列链并列、用长销轴联结起来的链称为多排链。排数愈多，愈难使各排受力均匀，故一般不超过3或4排。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。为了使链联成封闭环状，链的两端应用联接链节联接起来，联接链节通常有三种形式：链节数为偶数时，采用连接链节，可采用开口销或弹簧夹固定。链节数为奇数时，可采用过渡链节。过渡链节受附加弯矩，其强度较低。在一般情况下，最好不用奇数链节。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，能缓和冲击和振动。弹簧卡片钢丝锁销过渡链节（二）齿形链齿形链由若干组齿形链板交错排列，用铰链相互联接而成，链板两侧工作面为直边，夹角为60°和70°两种，靠链板工作面和链轮轮齿的啮合来实现传动。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。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，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。第二节滚子链链轮的结构和材料一、链轮的参数和齿形（一）链轮的参数链轮的基本参数：配用链条的节距p，滚子的最大外径d1，排距pt以及齿数z。链轮的主要尺寸及计算公式见表2-7-3、表2-7-5和表2-7-6。链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax（表2-7-4）。（二）链轮轮齿的齿形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。滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，标准只规定链轮的最大齿槽形状和最小齿槽的形状。常用的齿廓为三圆弧一直线齿形，由弧aa，ab，cd和直线bc组成。

二、链轮结构与材料（一）链轮结构小直径链轮可采用实心式、腹板式，或将链轮与轴做成一体。大链轮采用组合式结构。（二）链轮材料链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。小链轮轮齿的啮合冲击也较严重，故小链轮应采用较好的材料制造。实心式腹板式组合式链轮常用的材料和应用范围见表2-7-7第三节链传动工作情况分析一、链传动的运动特性分析（一）平均链速和平均传动比链绕在链轮上，链轮抽象成正多边形，边长为节距

p

，边数等于链轮齿数

z

。平均链速：平均传动比：链轮每转一圈，转过的链长为

zp（二）链传动的运动不均匀性假设紧边在传动时总是处于水平位置。当位于β角的瞬时，若主动链轮以等角速度ω1转动时，该链节的铰链销轴A的轴心作等速圆周运动，设以链轮分度圆半径R1近似取代节圆半径，则其圆周速度为v1=R1ω1。主动轮：链速v垂直分速度当时，即进入、退出啮合时链速v垂直分速度当

=0（在顶点位置）链速v垂直分速度链速v从动链轮的角速度为：故瞬时传动比：从动轮：链传动速度波动主动链轮虽作等角速度回转，而链条前进的瞬时速度却周期性地变化。与此同时，铰链销轴作上下运动的垂直分速度也在周期性地变化，导致链沿铅垂方向产生有规律的振动。同理，每一链节在与从动链轮轮齿啮合的过程中，链节铰链在从动链轮上的相位角γ，亦不断地在±180°/z2的范围内变化，所以从动链轮的角速度也是变化的。链传动运动不均匀性的特征，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。多边形效应将引起链的动载荷、链的振动及链的过早破坏。链传动的多边形效应是链传动的固有属性，不可消除。随着β角和γ角的不断变化，链传动的瞬时传动比也是不断变化的。只有在z1=z2（即R1=R2），且传动的中心距a恰为节距p的整数倍时（这时β和γ角的变化规律才会时时相等），传动比才能在全部啮合过程中保持不变，即恒为1。（三）链传动的动载荷链传动在工作过程中，链条和从动链轮都是作周期性的变速运动，因而造成和从动链轮相连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起动载荷。工作时引起动载荷的原因是：1）链速和从动轮的角速度变化引起的动载荷链条前进的加速度引起的动载荷Fd1

当β

=±

1/2时：当β

=0时：从动链轮的角加速度引起的动载荷Fd2为2）链沿垂直方向分速度变化引起的动载荷升降加速度链轮转速愈高、链节距愈大、链轮齿数愈少（β、γ的变化范围越大）时动载荷愈大。采用较多的链轮齿数和较小的节距对降低动载荷是有利的。3）当链节进入链轮的瞬间，链和轮齿受到冲击并产生动载荷。根据理论分析，冲击动能从减少冲击能量看来，应采用较小的链节距并限制链轮的极限转速。4）若链张紧不好，链条松弛，在启动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲