第六章链传动

1、第六章 链传动6-1 基础知识一、链传动的特点、类型及应用链传动是应用较广的一种机械传动， 由主动链轮、 从动链轮和链条组成。 链传动是具有 中间挠性件的啮合传动，它依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。1链传动的特点 链传动与带传动相比，具有以下特点：（1）无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比；（ 2）传动效率较高； （3）张紧力小，所以作用于轴上的径向力较小；（ 4）结构紧凑；（ 5）能在高温、灰尘多、湿度大及有腐蚀等恶劣条件下工作； 链传动与齿轮传动相比，具有以下特点：（ 1）制造与安装精度要求低，成本低； （ 2）在远距离传动时，其结构简单、轻便。链传动的主要缺点是：（1）

2、只适用于平行轴之间的同向回转传动。（2）瞬时传动比不恒定；（3）工作时有噪音；（4）磨损后易发生跳齿；（ 5）不宜应用于载荷变化很大和急速反向的传动。2链的类型（1）按用途或工作性质划分 链可分为传动链、输送链和起重链。 在一般机械传动中， 常用传动链； 而输送链和起重 链主要用在运输和起重机械中。（2）按传动链结构形式划分 链可分为滚子链、套筒链、齿形链以及成型链，前三种都已经标准化了。目前，应用最 广泛的是滚子链。3链传动的应用场合链传动主要用在要求工作可靠、 平均传动比准确， 且两轴相距较远， 以及其它不宜采用 齿轮传动的场合。目前，链传动广泛应用于农业、矿山、起重运输、冶金、建筑、石油

3、、化 工等个行业的各种机械中。链传动传递的功率一般在lOOkW以下，其链速一般不超过 15m/s，推荐使用的最大传动比为 imax =8 ，常用 i=22.5。二、链传动的失效形式及功率曲线图1. 链传动的失效形式链传动的失效形式主要有：链的疲劳失效；链条铰链的磨损；链条铰链的胶合；链条静力拉断。(1) 链的疲劳失效链的疲劳失效主要表现在链板、滚子与套筒的疲劳破坏。因此，链条元件的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。(2) 链条铰链的磨损链条铰链磨损主要表现在链节距变长，链的松边垂度变化，增大动载荷，容易发生跳齿或脱齿。(3) 链条铰链的胶合在润滑不良或转速过高时， 工作表面容易发生胶合破

4、坏。因此，链条铰链的胶合在一定程度上限制了传动的极限转速。(4) 链条静力拉断低速的链条过载时，容易发生静强度不足而断裂。因此，链条静力拉断常发生在低速重 载或严重过载的传动中。2. 链传动的功率曲线图在不同的工作条件下， 链传动的失效形式不同， 但各种失效形式都在一定条件下限制着 其承载能力，因此，在选择链条型号时， 必须全面考虑各种失效形式产生的原因及条件，从 而确定其能传递的额定功率。考虑到链传动的各种失效形式，通过实验可画出小链轮的转速和链条所能传递的额定功 率的关系曲线，即可得到该链的功率曲线图。由图6-1所示的功率曲线图可见，在润滑良好、 中等链速的链传动中，其承载能力主要取决于链

5、板的疲劳强度；当链传动的速度增高到一定程度，其传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，并会出现胶合而迅速失效。心b小怯轮強速ni/tf/jiiinJ1 由链板疲劳强度限定；2 由滚子、套筒冲击疲劳强度限定;3 由销轴和套筒胶合限定图6-1滚子链额定功率曲线三、滚子链与链轮1. 滚子链(1) 滚子链的结构滚子链的结构如图6-2所示，由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。内链板与套 简之间、外链板与销轴之间分别用过盈配合固联。滚子与套简之间，套简与销轴之间均为间隙配合。1 滚子2 套筒3 销轴4 内链板5 外链板图6-2滚子链滚子链有单排链和多排链之分。当传递大功率时，可采用双排链或多排链，

6、多排链的承 载能力与排数成正比，但排数一般不宜超过4排。（2）滚子链的基本参数滚子链的基本参数是节距p、滚子直径d1、内链节内宽b、多排链排距Pt等。滚子链的标记为：糙号一排数X整锥德节数标】磔号例如，08A l X 88GB1243.1 -83 表示：按 GB1243.1 -83制造的A系列、节距为12.7mm、单排、88节的滚子链。2. 链轮（1）链轮的基本参数与主要尺寸链轮的基本参数有：配用链条的节距p、套筒的最大外径d1、排距pt，以及链轮的齿数z。链轮的主要尺寸及计算公式见表6-1 。表6-1滚子链链轮的主要尺寸（mm）名称符号计算公式分度圆直径dd = p/sin(180 /z)齿

7、顶圆直径dada = p(0.54 +cot)z齿根圆直径dfdf = d d1分度圆弦齿高haha = 0.27 pdg180c齿侧凸缘（或排间槽）直径dg p(cot1)0.8z（2）链轮的齿形链轮的齿形应保证链条顺利进入和退出啮合，受力均匀、不易脱链，便于加工等。目前，较为流行的一种齿形是三圆弧一直线齿形，或称为凹齿形。（3）链轮的结构小直径的链轮可制成整体式，如图6-3a所示；中等尺寸的链轮可制成孔板式，如图6-3b所示；大直径的链轮，常采用可更换的齿圈用螺栓联接在轮芯上，如图6-3c所示。a）b）c）图6-3链轮的结构（4）链轮的材料链轮的材料应保证轮齿有足够的耐磨性和强度。因此，链

8、轮齿面一般经过热处理。由于小链轮的啮合次数比大链轮的啮合次数多，所受冲击也严重，因此小链轮采用的材料应优于大链轮。链轮常用的材料可参见机械设计教材。四、链传动的运动特性1. 链传动的运动不均匀性6-4所示，因链是由刚性链节通过销轴铰接而成的，当链绕在链轮上时呈多边形，如图 此链传动会产生周期性速度变化。图6-4链传动的速度分析链的平均速度V为即460 1000Z2P60 1000m/s(6-1)式中，z,、Z2 分别为主、从动链轮的齿数;n,、n2分别为主、从动链轮的转速，r/min ；p链的节距， mm。链传动的平均传动比i12为nii12 :'Z2注意：由式（6-1）、式（6-2）

9、计算的链速和传动比只是其平均值。即使主动链轮的角 速度-'i=常数，然而由于多边形的影响，链传动的瞬时链速和瞬时传动比还是变化的。链传动的瞬时传动比is为；国1&cos（63）1 s（ 6-3）«2 Ri cos P式中，一：一一主动轮上最后进入啮合的链节铰链的销轴A的圆周速度v1与水平线的夹角，即啮合过程中链节铰链在主动轮上的相位角；每一链节在与从动链轮轮齿啮合过程中链节铰链在从动轮上的相位角。由式（6-3）可知，瞬时传动比is是随1角和 角的变化而变化的。这种链传动的运动 不均匀性是由于链条围绕在链轮上形成了正多边形而造成的，因此称为链传动的多边形效 应。要使瞬时

10、传动比is在全部啮合过程中保持不变，必须使分度圆半径Ri=R2，即齿数Zi二Z2，且传动的中心距a恰为节距p的整数倍，这样：和 角的变化才会时时相等， 则is 恒为I。2. 链传动的动载荷动载荷的大小与回转零件的质量和角速度的大小相关。其中链条前进的加速度引起的动载荷Fdi为Fdi = ma。N（6-4）式中，m 紧边链条的质量，kg ；2ac 链条加速度，m/s。从动链轮的角加速度引起的动载荷Fd2为l J d们 2Fd2 = R2 dt（6-5）式中，J 从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量，kg m2 ；-'2从动链轮的角速度，rad/s ；R2从动链轮的分度圆半径，m。动载荷产

11、生的主要原因有：（1）链条和从动链轮作周期性的变速运动。（2）链条沿垂直方向的分速度 Vy作周期性变化，使链条发生横向振动。（3）链节与链轮啮合瞬间有一定的相对速度。五、链传动的受力分析链在工作过程中，紧边与松边的拉力是不等的。若不计传动中的动载荷， 则链的紧边受到的拉力Fi为Fi = Fe Fc FfN（ 6-6）链的松边受到的拉力 F2为F Fc FfN（ 6-7）式中，Fe 链传递的有效圆周力；Fc链的离心力所引起的拉力；Ff 链条松边垂度引起的悬垂拉力。其中，链传递的有效圆周力Fe为PFe = 1000（ 6-8）v式中，P 传递的功率，kW ；v链速，m/s。链的离心力所引起的拉力

12、Fc为2Fc =qv（ 6-9）式中，q 单位长度链条的质量，kg/m ；v链速，m/s。链条松边垂度引起的悬垂拉力Ff，可选Ff 与中的大者。Ff 二 Kfqa 10-Ff 丄(Kf sin . )qa 10,式中，a 链传动的中心距,mm ；q单位长度链条的质量，kg/m ;Kf 垂度系数；:-两轮中心连线与水平线的倾斜角。六、滚子链的设计计算1. 中高速链传动的设计计算(1) 传动比i通常限制链传动的传动比i乞6，推荐i = 23.5。传动比过大时，将导致链条在小链 轮上的包角过小，啮合的齿数减少，这样容易出现跳齿或加速链条的磨损。(2) 链轮齿数z小链轮齿数z对链传动的平稳性、使用寿命

13、以及外廓尺寸影响较大。齿数乙小，有利于减小外廓尺寸。但 乙过小，将导致：1)传动不均匀性和载荷增大；2)链条进入和退出啮合时的相对转角增大，加速链条铰链的磨损；3)增大圆周力，加速链条和链轮的损坏。齿数乙大，有利于链传动。当 乙过大，将导致：1)大链轮齿数增大，加大传动的尺寸和质量；2)容易发生跳链和脱链现象；3 )缩短链条的使用寿命。(3) 确定计算功率Ra计算功率Pca为Ra = Ka PkW(6-11)式中，P 传递的功率，；Ka 工作情况系数，可参见机械设计教材。(4) 链节距p链节距是链传动的特征参数，反映了链条和链轮各部分尺寸大小。在一定条件下，链节距越大，链条承载能力就越大，但是

14、运动的不均匀性、冲击、振动、噪声就越严重。因此在 设计时，应尽量选择较小的节距。对于速度高、功率大的链传动，可选用小节距的多排链； 对于低速、传动比大、中心距大的链传动，可选用节距较大的单排链。链条节距可根据功率 P0和小链轮转速n1由额定功率曲线图选定。由于链传动的实际工作条件与实验条件不完全一致，因此应使用修正计算公式为式中，Fo 在特定条件下，单排链所能传递的功率；Fca 链传动的计算功率；Kz 小链轮齿数系数；Kl 链长系数；Kp 多排链系数。（5）链速v一般来说，链速v要求满足ZAP,v 15 m/s（ 6-13）60X000推荐链速v = 6 8m/s。（6）链节数Lp与中心距a中

15、心距过小，链节数小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多， 将加速链的磨损和疲劳；中心距过大，链条松边下垂量大，会造成链条松边上下颤动。（7）小链轮毂孔最大直径 d kmax链轮的毂孔dkmax不应小于安装链轮处的轴径。若不能满足要求，则需要采用特殊结构链轮或重新选择链的传动参数。（8）计算压轴力Q压轴力Q可用近似用下式计算P 1Fe =1000V >（ 6-14）Q 氐 KqF°-式中，P 传递的功率，kW ；v链速，m/s ；Kq压轴力系数，对于水平传动Kq =1.15 ；对于垂直传动 Kq =1.05。2 低速链传动的设计计算(6-15)

16、低速链传动的失效形式主要是链条的静拉断，故应按静拉力强度条件计算，即Ka F1Sea-48式中，Sea 链的抗拉静力强度的计算安全系数；Q 单排链的极限拉伸载荷，kN ；n 排数；Ka 工作情况系数；Fi 链的紧边工作拉力，kN。七、链传动的布置、张紧和润滑1. 链传动的布置链传动合理布置的原则：(1) 两链轮应位于同一铅垂面内，且两轴线平行，紧边在上在下都可以，但在上好些。(2) 两链轮中心线最好水平布置或与水平线成45：以下的倾斜角，尽量避免垂直布置。(3) 当必须采用垂直传动时，两链轮应偏置，使两链轮中心不在同一铅垂面内，否则 需要采用张紧装置。2. 链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是

17、为了避免在链条的垂直过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也可以增大链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线倾斜角大于60；时，通常应设有张紧装置。常用的张紧方法有：1)调整中心距；2)用张紧装置。3. 链传动的润滑良好的润滑可以减轻链传动的磨损， 有利于缓和冲击，延长链条的使用寿命。链传动常 用的润滑方法有：1)人工润滑；2)滴油润滑；3)油谷润滑；4)飞溅润滑；5)压力供油 润滑。6-2重点和难点一、本章重点本章的重点是：(1) 链传动的特点与失效形式；(2) 滚子链的结构和标记；(3) 链传动的运动特性，包括链传动的运动不均匀性与动载荷；(4) 链传动的受力分析；(5) 链传动的设计计算，

18、包括各个参数的选择；(6) 链传动的布置与张紧。、本章难点本章的难点是：(1) 链传动的运动特性分析；(2) 链传动的参数选择与设计计算。6-3例题1.已知主动链轮转速 n1=960r/min ,传动比i=2.53,从动链轮分度圆直径 d2=194.19mm , 从动链轮齿数z2 = 48，试计算平均链速。解:(1)求链节距p由链轮的分度圆直径公式d pd -180c sin( ) z可得因此(2)求平均链速v由链传动的传动比可得180p = dsinz= d2sin18 =194.19 sin180n2n1 吐 -i再根据链的平均速度公式得到Z2960253zapv =60 100012.7

19、0 mm48_ z?n 2P _60 10004812.70260/v3.86 m/s60 1000 60 1000 2.53zpnm/s2.单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n 1=970r/min，从动链轮转速 n2=323r/min ,平均链速v= 5.85m/s,链节距p=19.05mm，求链轮齿数 召、z2和两链轮分度圆直径。解：(1)求链轮齿数z1与z, 由链的平均速度公式z1 pn1z2 pn2v = 60 1000 60 1000可得z1 =60 1000vpm因此z,60 1000vp%z1 =601000vPE60100058519.05 970= 18.995,取 z1

20、= 19601000v601000 585z2 :pn,19.05汉 323= 57.04 ,取 z2= 57(2)计算两链轮的分度圆直径由滚子链链轮的分度圆直径公式P180csin( )z可得p.180sinz19.05-=115.74mmsin19P.180sin19.05.180sin57= 345.81mm3.滚子链传递的功率 P= 7.5kW ,已知主动链轮转速 n 1=970r/min，节距p=25.4mm,主动链轮齿数z1 = 23,求作用在链轮轴上的压轴力Q。(链传动水平布置，取压轴系数Kq=1.15或 1.2)解:(1)求链的平均速度 v23 25.4 97060 10006

21、0 1000= 9.44 m/sP7 5Fe =1000=1000汉 = 794.5 Nv9.44(3)计算作用在链轮轴上的压轴力QQ : KqFe因此Q : KQFe =1.15Fe =1.15 794.5 ： 914 N或 Q : KQFe =1.2Fe =1.2 794.5 ： 953 N4某一滚子链传动，链轮齿数©= 19、孔=57,现在为了提高从动轮转速，换用z1 =25的小链轮，仍采用原来的链与大链轮，小链轮转速及其它工作情况均不改变，问新的链传动所能传递的最大功率是原来的几倍？小链轮齿数系数 Kz如下表:z11921232527Kz1.001.111.231.341.4

22、6解：链传动所能传递的最大功率P(1)根据公式cPCaKaPP)Kz©© 心心心可以得到(2)当 z1 = 19 时当召=25时RKzKlKpRKzKlKpKIP°KzKlKpKa另外，小链轮的转速及其它工作情况均不改变，因此，Kl二Kl、Kp二Kp、Ka二KA ；(3) 所以有F0 KzKlKpKaKz1.34KaFOKzKlKpKz1.00= 1.34故新的链传动所能传递的最大功率是原来的1.34倍。6-4习题一填空题6-1链传动是具有的啮合传动，其失效形式主要有、以及。6-2链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在 情况下。6-3链传动通常放在传动系统中的

23、 级。6-4低速链传动(v<0.6m/s)的主要失效形式是 ，为此应进行 强度计算。6-5在润滑良好、中等链速的链传动中，其承载能力主要取决于 ;当链传动的速度增高到一定程度，其传动能力主要取决于 。6-6滚子链的基本参数是 、以及等，其中是滚子链的主要参数。6-7滚子链的标记 08A I X 88GB1243.I 83表示。6-8链传动的运动不均匀性是由于而造成的，因此称为链传动的。6-9链传动的动载荷大小与 和相关。6-10若不计链传动中的动载荷，则链的紧边受到的拉力F1是由、以及三部分组成的。6-11链传动在工作时，链板所受的拉应力是 循环变应力。6-12链传动的传动比过大时，将导

24、致链条在小链轮上的包角，啮合的齿数，这样容易出现现象。6-13为了尽量避免采用使链板受附加弯矩作用的过渡链节，因此一般取链节数为 数，而为了使链条与轮齿磨损均匀，链轮齿数最好取与链节数互为 数的奇数。6-14链传动张紧的目的是 ，常用的张紧方法有和。6-15 一般小链轮采用的材料较大链轮 ，这是由于小链轮轮齿啮合的次数比大链轮轮齿啮合的次数 之故。二.选择题6-16当链条磨损后，脱链通常发生在 。6-17在一定使用寿命和良好润滑条件下，链传动的承载能力决定于 。A .铰链元件的疲劳强度B .铰链销轴的耐磨性C.链的静强度D .链轮轮齿的耐磨性6-18链条铰链（或铰链销轴）的磨损，使链节距伸长到

25、一定程度时（或使链节距过度 伸长时）会。A .导致内外链板破坏B.导致套筒破坏C.导致销轴破坏D .使链条铰链与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象6-19链条的节数宜采用 。A .奇数B .偶数C. 5的倍数D . 10的倍数6-20链轮分度圆直径用式计算。”z”p- si n（180?p）sin（180：zsin（180；/p）sin（180 z）zp式中：z链轮齿数；p链节距。6-21在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应 。A .增大链节距和链轮齿轮B.减小链节距和链轮齿数C.增大链节距，减小链轮齿数D.减小链条节距，增大链轮齿数6-22链条在小链轮上的包角，一般应大

26、于 。A. 90B . 120 C. 150D. 180”6-23链传动中，传动比过大，则链在小链轮上的包角会过小。包角过小的缺点是A .同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快，容易出现跳齿B. 链条易被拉断，承载能力低C. 传动的运动不均匀性和动载荷大D .链条铰链易胶合6-24在链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了 。A .减少传动的运动不均匀性和动载荷B .防止链节磨损后脱链C.使小链轮轮齿受力均匀D .防止润滑不良时轮齿加速磨损6-25推荐链轮最大齿数 zmax=120。此限制是为了 。A .保证链的强度B .保证链传动的充分的平稳性C.限制传动比的选择D .当铰链（或铰链销轴）磨

27、损使链节距伸长率达到3%时，仍保证链与链轮的啮合6-26链传动的合理链长应取 。A .链节距长度的偶数倍B .链节距长度的奇数倍C.任意值D .按链轮齿数来决定链长6-27若一传动装置由带传动、齿轮传动和链传动组成，则三种传动方式由高速到低速 的排列次序为。A .带齿轮链B .链齿轮带C .齿轮链带6-28链传动中两轮轴线的相对位置应 。A平行B 相交成一定的角度C.相交成直角D .成任意角交错6-29两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下 面，这样可以使。A 链条平稳工作，降低运行噪声B 松边下垂量增大后不致与链条卡死C.链条的磨损减小D .链传达到自动张紧的

28、目的6-30链轮毛坯是采用铸铁制造，还是采用钢来制造，主要取决于 。A .传递的圆周力B .传递的功率C.链轮的转速D .链条的速度、载荷性质三.简答题6-31引起链传动速度不均匀的原因是什么？其主要影响因素有哪些？为什么一般情况 下链传动的瞬时传动性比不是恒定的？那么在什么情况下能使其瞬时传动性比恒定呢？6-32链传动为什么要张紧？如图6-5所示的链传动，轮 3为张紧轮，问小链轮 1按什么方向旋转比较合理（在图中标出）？并说明原因。图6-56-33链传动工作时，产生动载荷的原因有哪些？6-34中心距a的大小，对链传动有何影响？6-35标出图6-6所示的链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。四

29、.计算题a)图6-66-36单排滚子链传动，已知链节距 p= 25.4mm，小链轮分度圆直径d 170.47mm , 小链轮转速山二790r/min，单位长度链条的质量 q二2.6kg/m，求小链轮齿数 zi和链所受 的离心拉力Fc。6-37 一双排滚子链传动，传递功率P = 1.5kW，传动中心距 a二500mm，链节距p = 12.7mm，单位长度链条的质量 q = 0.6kg/m，主动链轮转速 m =130r/min，主动链 轮齿数乙=17，工作情况系数 Ka =1，水平传动，静强度许用安全系数取 S】 = 7，试校 核此链传动的强度。6-5答案一填空题I. 中间挠性件；链的疲劳失效；链

30、条铰链的磨损；链条铰链的胶合；链条静力拉断2 低速重载或严重过载3. 低速4. 过载拉断；静5链板的疲劳强度；滚子和套筒的冲击疲劳强度6. 节距p ；滚子直径d1 ；内链节内宽b1 ；多排链排距Pt ；节距p7. 按GB1243.I 83制造的A系列、节距为12.7 mm、单排、88节的滚子链&链条围绕在链轮上形成了正多边形；多边形效应9. 回转零件的质量；角速度的大小10. 链传递的有效圆周力 Fe ；链的离心力所引起的拉力Fc ；链条松边垂度引起的悬垂 拉力FfII. 非对称12. 过小；减少；跳齿或加速链条的磨损13. 偶；质14. 为了避免在链条的垂直过大时产生啮合不良和链条的

31、振动现象，同时也可以增大链 条与链轮的啮合包角；调整中心距；用张紧装置15. 好；多二. 选择题BADBB DBAAD AAABD三. 简答题1.(1)链传动速度不均匀的原因是链条围绕在链轮上形成了正多边形，即产生了多边形效应。(2)啮合过程中链节铰链在主动轮上的相位角：与链节铰链在从动轮上的相位角。(3) 链传动的瞬时传动比is二1二R2 c°s_，在传动过程中，角和角不是时时o2R cos P相等的，因此瞬时传动比is是随一：角和 角的变化而不断变化。(4) 要使瞬时传动比is在全部啮合过程中保持恒定，必须使分度圆半径 R二R2，即齿 数z, =Z2，且传动的中心距 a恰为节距p的整数倍，这样和 角的变化才会时时相等，则is恒为1。2. ( 1)链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂直过大时产生啮合不良和链条的振 动现象，同时也可以增大链条与链轮的啮合包角。当两轮轴