任务4.2 链传动的分析与选择

《机械分析与设计基础》

情境4常用机械传动的分析与设计任务4.2链传动的分析与选择1.任务条件

已知一链式运输机的滚子链传动示意图，如图4-2-0所示，采用的是滚子链传动。2.任务要求分析链传动的工作原理和运动特性，滚子链及链轮的结构；分析链传动的失效形式，链传动安装、张紧、维护和润滑方法。【下达任务】图4-2-0链式输送机示意图

【能力目标】1.能够分析和选择滚子链传动。2.能够进行链传动的使用与维护。4

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4.2.1链传动的应用类型与特点

一、链传动的组成

链传动由主动链轮1、从动链轮3和绕在链轮上的中间挠性件链条2组成，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递平行轴间的运动和动力。链传动的组成传动链

——

一般机械传动，v≤20m/s传动链起重链

——

提升重物，v≤0.25m/s起重链曳引链

——

移动重物，v=2～4m/s

曳引链按用途链可分为传动链、输送链和起重链二、链传动的应用类型三、链传动的特点①没有弹性滑动和打滑，平均传动比准确；②效率高，承载能力高；③轴上受力小，在同样使用条件下，较带传动紧凑；④能在较恶劣的环境下工作；⑤具有中间挠性件，可缓和冲击，吸收振动，并适用于大中心距传动；⑥瞬时传动比和链速变化，故传动平稳性差、工作时冲击和噪声较大；⑦磨损后易发生脱链；⑧只能用于平行轴间的传动。链传动在矿山、冶金、轻工、化工、运输等机械设备中应用广泛。主要用于中心距较大、只要求平均传动比准确或工作环境恶劣的传动。传动链按结构不同，分为：

滚子链（套筒滚子链）、套筒链、齿形链。4.2.2滚子链和链轮滚子链（套筒滚子链）套筒链齿形链【齿形链】承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳——“无声链”带外导板带内导板

齿形链又称无声链(SilentChain)，属于传动链的一种形式。我国的国家标准为:GB/T10855-2003《齿形链和链轮》。齿形链是由一系列的齿链板和导板交替装配且销轴或组合的铰接元件连接组成，相邻节距间为铰连节。根据导向型式可分为:外导式齿形链、内导式齿形链和双内导齿形链。

形成铰链1.结构：

外链节

内链节

自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈“8”字形：?等强度，↓惯性力

一、

套筒滚子链的结构

套筒滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。2.接头形式连接链节：

偶数节：

奇数节：过渡链节：产生附加弯矩—→承载↓，FQ

=0.8FQ∴

避免采用奇数链节

弹簧卡片

∣↓冲击和振动

开口销

奇数节

链条的长度以节数来表示，链节数常取偶数，奇数节时须采用过渡链节。

总结：套筒滚子链的结构图3.链条的标记

滚子链已标准化：GB/T1243-2006规定滚子链分为A、B系列，其中A系列较为常用。A系列滚子链适用于重载、高速和重要的传动；B系列滚子链适用于一般传动。GB1243.1—1983×

链号排数链节数标准编号

例：08A—1×88GB1243.1—1983？

A系列、节距p＝12.7mm，单排，88节表中链号和相应的国际标准号一致，链号乘以25.4/16mm即为节距值。滚子链链轮齿形已标准化，设计时主要确定结构及尺寸。常用“三圆弧一直线”。“齿形按GB1244-2006规定制造和检验”即可分度圆直径：二、链轮1.链轮的齿形最常用的链轮端面齿形是“三圆弧一直线齿形，由三段圆弧aa、ab、cd和一段直线bc组成。1.链轮的齿形链轮的主要尺寸与计算公式孔板式2.链轮结构：轮辐式（轮毂处采用了胀紧联结）组合式整体式3.链和链轮材料

链轮的材料应有足够的强度和耐磨性，齿面要经过热处理。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，受冲击也比较大，因此所用材料应优于大链轮。链条绕上链轮时，链节与链轮轮齿啮合，形成正多边形一部分。链条与链轮分度圆在运动中交替呈现相割和相切。——（正）多边形效应∵链轮转一周，链条转过长度为zp∴平均链速：平均传动比：整条链：挠性体单个链节：刚性体4.2.3

链传动的传动比和运动不均匀性一、链传动的传动比在链传动中，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。

在小轮上链的瞬时速度为在大轮上链的瞬时速度为二、链传动的运动不均匀性

链传动的瞬时传动比由上述分析可知，当ω1为常数时，链条与从动链轮作变速运动，每转过一个链节，其速度变化一次，因而会产生动载荷、冲击、振动和噪声。链传动运动的不均匀特性，是由于链条绕在链轮上时形成多边形所造成的，故称为“多边形效应”。它是链传动的固有特性，是无法避免的。增加链轮齿数或减小节距可减轻多边形效应。降低动载荷的措施：

(1)n1＜nlim

；

(2)链传动尽量放在低速级；

(3)选用小p，多z

的链传动。思考：1.

链传动为什么布置在低速级？

2.带传动应布置在多级传动的高速级还是低速级？为什么？**链的节距越大，多边形效应越严重**链轮转速越高，多边形效应越严重【总结与思考】（1）节距：套筒滚子链上相邻两销轴中心的距离称为节距，用ｐ表示。4.2.4链传动的主要参数及其选择

链节距p

—基本参数

p↑——

尺寸↑

p

＝链号×25.4/16（mm）1.节距及排数

链节距是链传动中最重要的参数，链的节距越大，其承载能力越高，传动的不均匀性、附加载荷和冲击也越大。因此，设计时应尽可能选用较小的链节距，高速重载时可选用小节距多排链。（2）排数zp

排数↑→

承载↑但：排数↑↑→

承载不均∴

zp

≯3～4单排链多排链2.链轮齿数及传动比

（2）滚子链的传动比

通常小于6，推荐i=2~3.5。若传动比过大，则链条在小链轮上的包角过小，小链轮同时参与啮合的齿数就会过少，从而使链齿磨损加快；传动比过大，还会使传动装置外廓尺寸加大。

（1）链轮齿数

为使链传动的运动平稳，小链轮齿数不宜过少，对于滚子链，可按链速选取z1，然后按传动比确定大链轮齿数。z2=iz1，一般z2不宜大于120，过多易发生跳齿和脱链现象。一般链条节数为偶数，而链轮齿数最好选取奇数，这样可使磨损较均匀。3.中心距和链的节数

若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距a=(30~50)p，最大取amax=80p。链条长度用链节数Lp表示，按带长的公式可导出由此算出的链的节数，须圆整为整数，最好取为偶数。一、失效形式

1、链条元件的疲劳破坏（∵交变应力下工作）4.2.5

链传动的失效形式和设计准则

链条疲劳破坏：链板因拉力变化引起疲劳断裂；滚子因接触应力引起表面疲劳剥落。主要发生在闭式传动中。2.铰链磨损—→p↑—→

脱链链条铰链磨损：铰链反复曲折导致磨损，使链条变长，最后引起跳齿和脱链。主要发生在开式传动中。3.胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）

链条铰链的胶合：在润滑不良或速度过高时，铰链接触表面发生胶合。4.冲击破坏：起动、制动、反转5.静力拉断：v＜0.6m/s

下，过载拉断链条的过载拉断：低速重载时，因过载被拉断。6.链轮轮齿磨损

二、设计计算准则与参数的选择

链的传动速度一般分为：高速传动（>8m/s），中速传动（<0.68m/s），低速传动（<0.6m/s）。

1.设计准则为：（1）对于中高速链传动一般按功率曲线图进行设计。（2）对低速链传动，一般按链的静强度进行设计计算。

（1）传动比i

a一定时，i↑→α↓—→

同时啮合齿数少→

磨损↑→

跳齿通常：α1≥120°，i

＝2～3.52.参数的选择（2）链轮齿数1）不宜过少→↑运动不均匀性、↑动载荷→↑垂直分速度，↑功率消耗z↓z↓，同时啮合齿数↓，磨损↑z↓，链节间相对转角↑，↑功率消耗∴限制zmin2）不宜过多z1↑→z2↑↑→d＋Δd↑→

跳齿、脱链↑→

寿命↓磨损由于：磨损后：p→p＋Δp即：当Δp

相同时：z↑→Δd↑—→

链节外移（爬齿）↑→

脱链可能性↑∴zmax

＝120前轮：z

多问：自行车链传动，磨损后脱链从哪轮开始？3）均匀磨损

Lp

为偶数—→

链轮齿数应采用与Lp

互质的奇数。（3）链速、链轮极限转速

v↑→动载荷↑∴v＜12m/snopt→Pmax，nlim→

右侧竖线（4）链节距pp↑链传动尺寸↑—→

承载能力↑运动不均匀性↑、动载↑、振动噪音↑∴尽量采用小节距链条。选择方法：重载、a小、i大：小节距、多排链；

v小、a大、i小：大节距、单排链。一般（5）中心距和链长a↑↑→

松边上下颤动，传动不平稳。∴a

＝(30～50)p

amax

＝80pv一定：a↓→Lp↓—→

屈伸次数↑→磨损↑d一定：a↓→α1↓—→

同时啮合齿数↓→磨损↑a↓加张紧轮两轮错开4.2.6链传动的合理布置、张紧和润滑一、合理布置

1.两轮回转面应在同一铅垂面内；

2.两轮中心线最好水平，或与水平面≤45°夹角，尽量避免垂直布置；3.紧边在上。

链条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。链条的张紧方法有：

①调整中心距张紧；

②去掉1～2个链节；

③采用张紧轮。

二、链传动的张紧

链传动张紧装置

张紧轮多位于靠近主动轮的松边外侧，也可位于内侧，其形状可以是链轮，也可以是无齿的滚轮［图(a)、(b)］；此外还可用压板或托板张紧［图(c)］；对于大中心距的链传动，宜采用托板来控制垂度。［图(d)］。滴油润滑人工定期润滑油浴润滑压力喷油润滑三、链传动的润滑1.滚子链的润滑方法

2.链传动的润滑的选择良好的润滑对链传动非常重要，润滑可降低链条铰链磨损，提高寿命。链传动的润滑方式可按下图选取。环境温度高时宜选黏度大的润滑油，反之黏度宜小些。3.滚子链的润滑方法和供油量润滑方式供油量人工润滑定期在链条内、外链板间隙中注油每班注油一次滴油润滑具有简单外壳，用油杯滴油单排链每分钟供油5-20滴，速度高时取大值油浴润滑采用密封的外壳，链条从油池中通过链条浸油深度视链速而定，约6-12mm飞溅润滑采用密封的外壳，甩油盘飞溅润滑。甩油盘圆周速度。当链条宽度大于130mm时，应在链轮两侧各装一个甩油盘

链条不浸入油池，甩没盘浸油深度为12-15mm