机械设计第9章：链传动

第9章链传动§9-1链传动的特点及应用§9-2传动链的结构特点§9-6滚子链传动的计算§9-4链传动的运动特性§9-7链传动的布置、张紧和润滑§9-3滚子链链轮的结构和材料§9-5链传动的受力分析

潘存云教授研制潘存云教授研制§9-1链传动的特点和应用组成：链轮、环形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动。

特点：与带传动相比1.

链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，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：

瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。应用：

广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。

工作范围：传动比：i≤8;

中心距：a≤5~6m;

传递功率：P≤100KW;

圆周速度：v≤15m/s;

传动效率：η

≈0.95~0.98

潘存云教授研制潘存云教授研制销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等§9-2传动链的结构特点一、链条类型滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。

齿形链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合销轴滚子外链板套筒内链板内链板紧压在套筒两端，称为内链节。

链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。套筒滚子链的剖面结构：滚子套筒销轴内链板外链板

潘存云教授研制潘存云教授研制链条的主要参数节距p：节距p：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。结构类型：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列.pppt双排滚子链

潘存云教授研制表9—1A系列滚子链的规格和主要参数48A76.2087.8347.6347.35

23.80

72.39500.422.60

链号08A

12.7014.387.957.853.9612.07

13.80.60

节距P

排距pt

滚子链节销轴链板极限载荷米长质量外径d1

内宽b1

直径d2

高度h2

Q(单排)q(单排)mmmmmmmmmmmmKNkg/m10A

15.87518.11

10.169.40

5.0815.0921.81.00

12A

19.0522.78

11.9112.57

5.9418.0831.11.5016A25.4029.2915.8815.757.92

24.13

55.62.6020A31.7535.7619.0518.90

9.5330.18

86.7

3.80

24A38.1045.4422.2325.22

11.10

36.20

124.6

5.6028A

44.4548.8725.4025.22

12.70

42.24169.07.50

32A

50.8058.5528.5831.55

14.2748.26

222.410.10

40A63.5071.5539.6837.85

19.84

60.33

347.016.10

06B9.525

10.246.355.723.288.26

8.90.40

05B8.005.64

5.00

3.002.317.114.4

0.18

08B12.70

13.928.51

7.75

4.45

11.81

17.8

0.70

潘存云教授研制潘存云教授研制链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。滚子链的标记：标记实例：08A-1×87GB1243.1-83A系列，节距12.7mm,单排，87节链号国标号排数链节数×过渡链节

潘存云教授研制齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合：多应用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的场合。p直边直边O60˚

潘存云教授研制(一)基本参数及主要尺寸

滚子链链轮的参数齿面圆弧半径：re

齿沟圆弧半径：

ri

齿沟角：ααmin

、αmax链轮的节距：p----弦长分度圆直径：d1ddf=d-d1

齿顶圆直径：da齿根圆直径：各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使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。国标规定最大值和最小值：

链轮主要尺寸计算公式：§9-3滚子链链轮的结构和材料reriαdf360˚Zp

潘存云教授研制表9-2链轮毂孔最大许用直径dkmax(mm)

表9-3链轮主要尺寸计算公式一览

表9-4链轮的结构尺寸计算公式

潘存云教授研制d180˚Z滚子链链轮端面齿形（二）链轮齿形这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aa端面齿形：三圆弧一直线

潘存云教授研制bg(h)r5gbB2B3ptptr5轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。直线指采用标准刀具加工r4

链轮的结构实心式----小直径

孔板式----中等直径潘存云教授研制链轮的结构实心式----小直径潘存云教授研制

潘存云教授研制组合式----大直径，齿圈可更换。孔板式----中等直径链轮的结构实心式----小直径潘存云教授研制

链轮的材料

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。

潘存云教授研制β一、链传动的速度分析链条的平均线速度：平均传动比为：R1ω1ω1分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿AB方向，νAB链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。其大小为：§9-4链传动的运动特性R1链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：

潘存云教授研制β为相位角：链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比都作周期性变化。变化范围ββνxAB180˚z1180˚z1R1R1ω1链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速分量:ω1

潘存云教授研制同理，对于从动轮，也有：ββνxAB180˚z1180˚z1R1R1ω1上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随γ、β的变化作周期性的变速转动。链传动的瞬时传动比：链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，链传动在工作时，会产生振动和动载荷！只有当Z1=Z2时，才有:i=1这种特性被称为链传动的多边形效应。ω1

潘存云教授研制速度不均匀系数：Z11413121110987654321051015202530354045δ(%)链速不均匀系数变化曲线ββνxAB180˚z1180˚z1R1R1ω1链轮齿数越少，→

δ

↑，速度波动越明显。动画演示ω1

二、链传动的动载荷

链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。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：n↑

、p↑

、z↓,

则→Fd1↑冲击力为：

潘存云教授研制ω

vn↑

、p↑,

则→相对冲击动载荷↑d当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度ω作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。dω

为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应:f作用在链上的力有圆周拉力:离心拉力:悬垂拉力:F=1000P/vNFc=qv2NF’f=Kfqa×10-2

Nq为米长质量a--为中心距，Kf

--为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关,见下页适当张紧n1n2---有效拉力§9-5链传动的受力分析F”f=(Ky

+sinα)

qa

×10-2NFf=[F’fF”f]

max

F’fF”fαa

潘存云教授研制0.30.511.523510302015105321.510.50.3f/α%KfFf”aFf’fα

紧边拉力为：F1=F

+Fc+FfN松边拉力为：F2=Fc+FfNn1n2F1F1F2F280˚

60˚

α=0˚

20˚

40˚

70˚

垂度系数Kf

取值

潘存云教授研制实际使用区域§9-6滚子链传动的设计计算一、失效形式1.链板疲劳破坏；2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3.销轴与套筒铰链的胶合；4.链条铰链磨损；5.过载拉断。二、功率曲线图4321极限功率曲线n1P对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。曲线1--正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线2--链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3--滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4--铰链胶合限定的极限功率；其极限功率急剧下降；密封润滑不良其极限功率急剧下降；

潘存云教授研制10152040608010015020040060080010001500200040006000小链轮转速n1(r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率p0(kw)48A单排A系列滚子链的功率曲线

链号节距08A

12.710A15.87512A

19.0516A25.420A31.7524A38.128A44.4532A50.840A63.548A76.240A32A28A24A20A16A12A10A08A

潘存云教授研制上述功率曲线的特定条件:1.两轮共面;2.

小链轮的齿数z1=193.

链节数Lp=1004.载荷平稳;7.

链条因磨损而引起的相对伸长量≤3%5.

按推荐的润滑方式6.

工作寿命为15000h当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。链速vm/s≤1.5v>7

而又润滑不当P0降低30~60%传动不可靠！1.5~715~30%推荐的润滑方式0.20.30.40.60.812345681020链速v(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7链节距p(mm)Ι—人工定期润滑ΙΠ—滴油润滑ΠШ—油浴或

飞溅润滑ШⅣ—压力喷油滑润Ⅳ

潘存云教授研制∆p与∆d’

之间的关系：1、链轮的齿数和传动比大链轮的齿数:

z2=iz1P+∆p链条铰链磨损后，节距将边长，链轮节圆将向齿顶移动。∆p一定时:

z

↑→∆d’↑→越容易发生跳齿和脱链现象。一般取：

z2≤120因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。d分度圆直径节距增长量,节圆外移量d’180˚zp三、滚子链传动的设计步骤和方法表9-8

小链轮的齿数z1链速vm/s0.63~33~8≥8

>25齿数z1≥17≥21

≥25

≥35Z1过少→运动不平稳↑；Z1过大→结构尺寸和质量

↑d’+∆d’

一般链节数为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数最好取与链节数互为质数的奇数。优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95,114传动比：i≤6-----一般情况下

2≤i≤3.5----推荐值6≤i≤10----当v<2m/s且载荷平稳时

传动比过大时，由于链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，因而易出现跳齿或加速齿的磨损，故应采用二级或二级以上的传动。

表9-9

工作情况系数KA2、确定计算功率计算功率：Pca=KAP，KA为工作情况系数，P为名义传递功率。

潘存云教授研制3、链的节距节距越大，承载能力高，但啮合瞬间的冲击也越大。ω-ωp2）高速重载时，应选用小节距多排链。链的节距越大，其承载能力越高。根据相对原理，当链轮以ω运动时，链节以－ω进入轮齿而产生冲击。d1确定节距的原则：1）为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选用较小节距的单排链；3）中心距小，传动比大时，应选用小节距多排链。从经济上考虑4）中心距大，传动比小时，应选用大节距单排链。允许采用的节距可根据功率P0和小链轮转速n1确定。当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正.

表9-10

修正系数kz和kL小链轮齿数系数Kz位于功率曲线顶点左侧时（链板疲劳）链长系数KL位置位于功率曲线顶点右侧时（滚子套筒冲击疲劳）表9-11

多排链系数km排数123456Km1.01.72.53.34.04.6许用功率：19z11.0819z11.5100Lp0.26100Lp0.5

一般取：

a=(30~50)p4、中心距和链节数

a

过小→α↓→同时啮合的齿数↓，在相同速度下，循环次数增多，容易疲劳和磨损。a

过大→链条容易抖动。amax=80p链条节数：中心距：

计算结果应圆整，并取偶数！为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。按带传动公式导出此式若中心距不能调整，而又没有张紧装置时，应将计算中心距减小2~5mm,这样可使链条有小的初垂度，保持莲传动的张紧。

潘存云教授研制5．小链轮毂孔最大直径根据小链轮的节距和齿数确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数。11131517192123258.010131620252831349.25111520242933374212.7182228344147515715.875223037455159657319.0527

3646536272808825.438516174849510912031.755064809310812213715238.1

60799511212914816518450.88010512915217720022424944.45719111113215317519621763.510313216319322425427831076.2127163201239276311343372p/mmZ

6．低速链传动的静力强度计算对于链速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。计算安全系数：n—链的排数；单排链的极限拉伸载荷(KN)链号05B06B08B08A10A12A16A20A24A

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