机械设计基础课件 链传动

1、机械设计根底课件第机械设计根底课件第1111章章 链传动链传动10.1 概述四、链传动分类按用途分，有传动链、起重链和曳引链。按链条结构的不同，传动链主要有滚子链传动和齿形链传动两种类型。1、滚子链传动10.1 概述滚子链的结构如图。它由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。链传开工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，可以减轻链和链轮轮齿的磨损。2、齿形链传动10.1 概述齿形链传动是利用特定齿形的链板与链轮相啮合来实现传动的。2、齿形链传动10.1 概述齿形链是由彼此用铰链联接起来的齿形链板组成，链板两工作侧面间的夹角为60，相邻链节的链板左右错开排列，并用销轴、轴瓦或滚柱将链板联接

2、起来。按铰链结构不同，分为圆销铰链式、轴瓦铰链式和滚柱铰链式三种。2、齿形链传动10.1 概述 与滚子链相比，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。10.2 滚子链的结构及标准一、滚子链的结构1、组成滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。滚子的作用：链传开工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，可以减轻链和链轮轮齿的磨损。10.2 滚子链的结构及标准一、滚子链的结构1、组成 内、外链板均制成8字形，以使链板各横截面的抗拉强度大致相同，并减轻链条的重量及惯性力。

3、滚子链传动结构图10.2 滚子链的结构及标准滚子链各联结局部的配合：外链板与销轴之间10.2 滚子链的结构及标准过盈配合滚子链各联结局部的配合：套筒与内链板之间10.2 滚子链的结构及标准过盈配合滚子链各联结局部的配合： 套筒与销轴之间10.2 滚子链的结构及标准间隙配合滚子链各联结局部的配合：外链板与内链板之间10.2 滚子链的结构及标准留有间隙，以利润滑油进入滚子链各联结局部的配合：滚子与套筒之间10.2 滚子链的结构及标准留有间隙10.2 滚子链的结构及标准2、链的排数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。双排滚子链10.2 滚子链的结构及标准链的排数愈多，承载能力愈高

4、，但链的制造与安装精度要求也愈高，且愈难使各排链受力均匀，将大大降低多排链的使用寿命，故排数不宜超过4排。当传动功率较大时，可采用两根或两根以上的双排链或三排链。10.2 滚子链的结构及标准3、链的接头连接为了形成链节首尾相接的环形链条，要用接头加以连接。当链节数为偶数时采用连接链节，其形状与链节相同，接头处用钢丝锁销或弹簧卡片等止锁件将销轴与连接链板固定；当链节数为奇数时，那么必须加一个过渡链节。过渡链节的链板在工作时受有附加弯矩，故应尽量防止采用奇数链节。滚子链的接头形式链节数为偶数时的钢丝锁销10.2 滚子链的结构及标准滚子链的接头形式链节数为偶数时的弹簧卡10.2 滚子链的结构及标准滚

5、子链的接头形式链节数为奇数时的过渡链节10.2 滚子链的结构及标准10.2 滚子链的结构及标准二、滚子链的标准1、链节距链条相邻两销轴中心的距离称为链节距，用p表示，它是链传动的主要参数。对应于链节距p有不同的链号。P=mm10.2 滚子链的结构及标准滚子链已标准化，分为A、B两种系列，常用A系列。A系列用于重载、高速或重要传动；B系列用于一般传动。局部滚子链的根本参数和尺寸见表。10.2 滚子链的结构及标准二、滚子链的标准2、滚子的标记方法12A2 100 GB1243.183链号排数节数国标号10.2 滚子链的结构及标准三、链轮链轮的齿形链轮齿形必须保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，尽量

6、减少啮合时的链节的冲击和接触应力，而且要易于加工。 10.2 滚子链的结构及标准链轮的齿形常用的链轮端面齿形见图。它是由三段圆弧aa 、ab、cd和一段直线bc构成，简称三圆弧-直线齿形。齿形用标准刀具加工，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，只需在图上注明齿形按3RGB1244-85规定制造即可，但应绘制链轮的轴面齿形，见图，其尺寸参阅有关设计手册。10.2 滚子链的结构及标准滚子链链轮端面齿形 10.2 滚子链的结构及标准滚子链链轮轴向齿廓 10.2 滚子链的结构及标准链轮的齿形工作图中应注明节距p 、齿数z 、分度圆直径d 链轮上链的各滚子中心所在的圆、齿顶圆直径da、齿根圆直径df 。其计

7、算公式为10.2 滚子链的结构及标准链轮的齿形10.2 滚子链的结构及标准链轮的结构小直径链轮一般做成整体式实心式10.2 滚子链的结构及标准链轮的结构中等直径链轮多做成辐板式，为便于搬运、装卡和减重，在辐板上开孔辐板式10.2 滚子链的结构及标准链轮的结构大直径链轮可做成组合式，此时齿圈与轮芯可用不同材料制造。10.2 滚子链的结构及标准链轮的材料链轮材料应保证轮齿有足够的强度和耐磨性，故链轮齿面一般都经过热处理，使之到达一定硬度。10.3 链传动的运动特性1 1链传动的运动不均匀性链传动的运动不均匀性链条进入链轮后形成折线，因此链传动的链条进入链轮后形成折线，因此链传动的运动情况和绕在正多

8、边形轮子上的带传动运动情况和绕在正多边形轮子上的带传动很相似。边长相当于链节距很相似。边长相当于链节距p p，边数相当于边数相当于链轮齿数链轮齿数z z。10.3 链传动的运动特性1 1链传动的运动不均匀性链传动的运动不均匀性 由于链速作周期性变化，因而给由于链速作周期性变化，因而给链传动带来了速度不均匀性。链节距链传动带来了速度不均匀性。链节距愈大，链轮齿数愈少，速度不均匀性愈大，链轮齿数愈少，速度不均匀性也愈严重。这种由于多边形啮合传动也愈严重。这种由于多边形啮合传动给链传动带来的速度不均匀性，称为给链传动带来的速度不均匀性，称为多边形效应多边形效应。 10.3 链传动的运动特性1 1链传

9、动的运动不均匀性链传动的运动不均匀性从动链轮由于链速从动链轮由于链速vv常数和常数和角的不断角的不断变化，因而它的角速度变化，因而它的角速度2=v/R2cos2=v/R2cos也也是变化的。是变化的。 链传动比的瞬时传动比链传动比的瞬时传动比i i为为i=1/2=R2cos/R1cosi=1/2=R2cos/R1cos显然，瞬时传动比不能得到恒定值。因此显然，瞬时传动比不能得到恒定值。因此链传开工作不稳定。链传开工作不稳定。10.3 链传动的运动特性2 2链传动的动载荷链传动的动载荷 链传动在工作时产生动载荷的主链传动在工作时产生动载荷的主要原因是：要原因是：1) 1) 链速和从动链轮角速度周

10、期性变链速和从动链轮角速度周期性变化，从而产生了附加的动载荷。链的化，从而产生了附加的动载荷。链的加速度愈大，动载荷也将愈大。链的加速度愈大，动载荷也将愈大。链的加速度为加速度为10.3 链传动的运动特性可见，链轮转速愈高、链节距愈大、链轮可见，链轮转速愈高、链节距愈大、链轮齿数愈少，动载荷都将增大。齿数愈少，动载荷都将增大。 10.3 链传动的运动特性 链传动在工作时产生动载荷的主要原因是链传动在工作时产生动载荷的主要原因是2) 2) 链沿垂直方向分速度链沿垂直方向分速度 也作周期性地变化，也作周期性地变化，使链产生横向振动，这也是链传动产生动载荷使链产生横向振动，这也是链传动产生动载荷的原

11、因之一。的原因之一。10.3 链传动的运动特性链传动在工作时产生动载荷的主要原因是：链传动在工作时产生动载荷的主要原因是：3) 3) 链节进入链轮的瞬时，链节与链轮轮齿以链节进入链轮的瞬时，链节与链轮轮齿以一定的相对速度啮合，链与轮齿将受到冲击一定的相对速度啮合，链与轮齿将受到冲击，并产生附加动载荷。根据相对运动原理，并产生附加动载荷。根据相对运动原理，把链轮看作静止的，链节就以角速度把链轮看作静止的，链节就以角速度- -w w 进入进入轮齿而产生冲击。这种现象，随着链轮转速轮齿而产生冲击。这种现象，随着链轮转速的增加和链节距的加大而加剧。使传动产生的增加和链节距的加大而加剧。使传动产生振动和

12、噪声。振动和噪声。 10.3 链传动的运动特性 链传动在工作时产生动载荷的主要原链传动在工作时产生动载荷的主要原因是：因是：4) 4) 假设链张紧不好、链条松弛，在起动假设链张紧不好、链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产、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生惯性冲击，使链传动产生很大的动载荷。10.3 链传动的运动特性 由于链传动的动载荷效应，由于链传动的动载荷效应，链传链传动不宜用于高速。动不宜用于高速。10.4 滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式：1链板疲劳破坏链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲

13、劳破坏。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。10.4 滚子链传动的设计计算一、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。在反复屡次的冲击下，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。10.4 滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式：3销轴与套筒的胶合润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作外表会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。10.4 滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式：4链条铰链磨损铰链磨损后链节变长，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，

14、极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。10.4 滚子链传动的设计计算链条铰链磨损10.4 滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式：5过载拉断这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。10.4 滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的额定功率曲线1极限传动功率曲线 在一定使用寿命和润滑良好条件下，链传动的各种失效形式的极限传动功率曲线如下图。10.4 滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的额定功率曲线曲线1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率；曲线2是链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4 是铰链胶合限定的极限功率。图中阴影局部为实际使用

15、的区域。假设润滑不良、工况环境恶劣时，磨损将很严重，其极限功率大幅度下降，如图中虚线所示。10.4 滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的额定功率曲线2许用传动功率曲线 为防止出现上述各种失效形式，以下图给出了滚子链在特定试验条件下的许用功率曲线。10.4 滚子链传动的设计计算A系列滚子链实用功率曲线 10.4 滚子链传动的设计计算推荐的润滑方式 10.4 滚子链传动的设计计算二、滚子链传动的额定功率曲线试验条件为：z119、链节数Lp100、单排链水平布置、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；链条因磨损而引起的相对伸长量p/p不超过3%。当实际使用条件与试验条件

16、不符时，需作适当修正。10.4 滚子链传动的设计计算三、设计计算准那么 1、对的链传动，主要失效形式为疲劳破坏。所以设计计算时以考虑疲劳强度为主。计算准那么是：传递的功率值计算功率值小于等于许用功率值。 PPC10.4 滚子链传动的设计计算式中P0-许用传递功率kW，由图查取；P-名义传递功率kW；KA-工作情况系数，表10-3；KZ-小链轮齿数系数，表10-4； KL-链长系数，表10-4;Kp-多排链系数，查表10-5。mLzAmLzACKKKKPPPKKKPKP00p10.4 滚子链传动的设计计算三、设计计算准那么 2、对的链传动，主要失效形式为链条的过载拉断。所以设计计算时应进行静强度

17、计算，校核其静强度平安系数S。84FKmFSAQnelim10.4 滚子链传动的设计计算FQ 单排链的极限拉伸载荷，表10.1;m为链条排数；F 为链的工作拉力。84FKmFSAQvPF1000limlimeee10.4 滚子链传动的设计计算链条作用在轴上的压力F可近似取为FF)3 . 12 . 1 (10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择1 1传动比传动比i i 链的传动比一般链的传动比一般88，在低速和，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到外廓尺寸不受限制的地方允许到1010。如传动。如传动比过大，那么链包在小链轮上的包角

18、过小，比过大，那么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。通常包角最好易出现跳齿，破坏正常啮合。通常包角最好不小于不小于120120。，推荐传动比。，推荐传动比i=2i=23.53.5。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择2 2链轮齿数链轮齿数z1z1和和z2z2首先应合理选择小链首先应合理选择小链轮齿数轮齿数z1 z1 。小链轮齿数不宜过少，过少时。小链轮齿数不宜过少，过少时，传动不平稳、动载荷及链条磨损加剧，摩，传动不平稳、动载荷及链

19、条磨损加剧，摩擦消耗功率增大，铰链的比压加大及链的工擦消耗功率增大，铰链的比压加大及链的工作拉力增大。但是作拉力增大。但是z1z1不能太大，因为不能太大，因为z1z1大，大，z2z2更大，不仅增大传动尺寸，而且铰链磨损更大，不仅增大传动尺寸，而且铰链磨损后容易引起脱链，将缩短链的使用寿命。后容易引起脱链，将缩短链的使用寿命。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择 因为假设链条的铰链发生磨损，将使链因为假设链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆条节距变长、链轮节圆d d 向齿顶移动。节向齿顶移动。节距增长量距增长量pp与

20、节圆外移量与节圆外移量dd的关系。的关系。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择 由此可知p一定时，齿数越多节圆外移量d就越大，也越容易发生跳齿和脱链现象。滚子链的小链轮齿数按推荐范围选择。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择 大链轮齿数z z2 2按z z2 2 =i z z1 1确定，一般应使z2120。在选取链轮齿数时，应同时考虑到均匀磨损的问题。由于链节数最好选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传

21、动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择3 3链速和链轮的极限转速链速和链轮的极限转速 链速的提高受到链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过动载荷的限制，所以一般最好不超过12m/s12m/s。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择4 4链节距链节距 链节距愈大，链和链轮齿各部尺链节距愈大，链和链轮齿各部尺寸也愈大，链的拉曳能力也愈大，但传动的寸也愈大，链的拉曳能力也愈大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加。速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加。因此设计时，在承载能力足够的条件下，应因

22、此设计时，在承载能力足够的条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选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。用小节距的多排链。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择5 5链的长度和中心距链的长度和中心距 假设链传动中心距过假设链传动中心距过小，那么小链轮上的包角也小，同时啮合的小，那么小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；假设中心距过大，那么易链轮齿数也减少；假设中心距过大，那么易使链条抖动。一般可取中心距使链条抖动。一般可取中心距a=(30a=(3050)p50)p，最大中心距，最大中心距ama

23、x80p amax80p 。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择链的长度常用链节数Lp表示。按带传动求带长的公式可导出10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择式中 a-链传动的中心矩。10.4 滚子链传动的设计计算四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选四、滚子链传动的设计步骤和传动参数选择由此算出的链的节数，必须圆整为整数，且最好为偶数。然后根据圆整后的链节数用下式计算实际中心距： 10.4 滚子链传动的设计计算为了便于安装链条和调节链的张紧程度，一般中心距设计成可

24、以调节的。假设中心距不能调节而又没有张紧装置时，应将计算的中心距减小25mm。这样可使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧。10.4 滚子链传动的设计计算例题：例题：10.4 滚子链传动的设计计算10.4 滚子链传动的设计计算10.4 滚子链传动的设计计算10.4 滚子链传动的设计计算10.4 滚子链传动的设计计算10.4 滚子链传动的设计计算10.5 链传动的布置、张紧及润滑为使链传动能工作正常，应注意其合理布置，布置的原那么简要说明如下：1两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，否那么易使链条脱落和产生不正常的磨损；一、链传动的布置10.5 链传动的布置、张紧及润滑2两链轮中心连线最好是水平的

25、，或与水平面成 以下的倾角，尽量防止垂直传动，以免与下方链轮啮合不良或脱离啮合；一、链传动的布置10.5 链传动的布置、张紧及润滑3常见合理布置形式参见表一、链传动的布置10.5 链传动的布置、张紧及润滑10.5 链传动的布置、张紧及润滑10.5 链传动的布置、张紧及润滑10.5 链传动的布置、张紧及润滑二、链传动的张紧二、链传动的张紧 链传动中如松边垂度过大，将引起啮合不良和链条振动，所以链传动张紧的目的和带传动不同，张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。10.5 链传动的布置、张紧及润滑二、链传动的张紧二、链传动的张紧 张紧的方法很多，最常见的是移动链轮以增大两轮的中心矩。但如中心距不可调时，也可以采用张紧轮张紧。张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。10.5 链传动的布置、张紧及润滑二、链传动的张紧二、链传动的张紧 不管是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分不管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度圆直径最好与小链轮的分度圆直径相