机械设计基础：第9章 链传动

1、第9章 链传动9.1 链传动概述9.2 链传动工作情况分析9.3 滚子链传动的设计9.4 链传动的布置和润滑链传动由装在平行轴上的链轮和跨绕在两链轮上的环形链条所组成，以链条作中间挠性件，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。9.1 链传动概述9.1.1 链传动的特点和类型链传动结构简单、耐用、维护容易，适用于中心距较大的场合。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；成本低廉；能实现远距离传动；但瞬时速度不均匀，瞬时传动比不恒定；传动中有一定的冲击和噪音。与带传动相比，链传动能保持准确平均传动比；没有弹性滑动和打滑；需要张紧力小；能在温度较高，有油污等环境下工作。 链传动的传动比 i

2、 8；中心距 a 56m；传递功率P100kW；圆周速度v15m/s；传动效率=0.920.96。链传动广泛用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。 按照链条的结构不同，传递动力用的链条主要有滚子链和齿形链两种。其中齿形链结构复杂，价格较高，因此其应用不如滚子链广泛。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9.1.2 链传动的结构与选择1、 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

3、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链条的主要参数：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 表9-1 A系列滚子链的规格和主要参数 48A 76.20 87.83 47.63 47.35 23.80 72.39 500.4 22.60 链 号08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3

4、.96 12.07 13.8 0.60 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) mm mm mm mm mm mm KN kg/m10A 15.875 18.11 8.16 8.40 5.08 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 28.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 8.53 30.18 86.7 3

5、.80 24A 39.4 45.44 22.23 25.22 11.10 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 25.22 12.70 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55 28.58 31.55 14.27 48.26 222.4 9.4 40A 63.50 71.55 38.68 37.85 19.84 60.33 347.0 16.10 06B 8.525 8.24 6.35 5.72 3.28 8.26 8.9 0.40 05B 8.00 5.64 5.00 3.00 2.31 7.11 4.4 0.18 08B 12

6、.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8 0.70 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，需采用过渡链节，在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，应避免采用。滚子链的标记：标记实例： 08A-1 87 GB1243.1-83 A系列，节距12.7mm,单排，87节链号国标号排数链节数过渡链节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

7、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40 m/s）或运动 精度要求较高的场合。p直边直边O60 链轮的结构整体式-小直径孔板式-中等直径链轮的结构整体式-小直径组合式-大直径，齿圈可更换。孔板式-中等直径链轮的结构整体式-小直径d180 Z 滚子链链轮端面齿形链轮齿形 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 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。

8、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链条绕上链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮子之间的传动。设z1、z2为两链轮的齿数，p为节距（mm），n1、n2为两链轮的转速（r/min），则链条线速度（简称链速）为9.2 链传动工作情况分析9.2.1 链传动的运动特性1ABR1 由以上两式求得的链速和传动比均为平均值。实际上，由于多边形效应，瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。链传动的传动比为了便于分析，设链的主动边（紧边）处于水平位置，主动链轮以角速度1回转，当链节与链轮轮齿在A点啮合时，链轮上该点的圆周速度的水平分量

9、即为链节上该点的瞬时速度，其值为式中，d1为主动链轮的分度圆直径，mm；为A点圆周速度与水平线的夹角。 R1 11ABR1任一链节从进入啮合到退出啮合， 角在-180/z到+180/z 的范围内变化。由此可知，当主动轮以角速度1等速转动时，链条瞬时速度 v 周期性地由小变大，又由大变小，每个节距变化一次。当=0o，链速最大，vmax=d1w1/2；当=180/z 时，链速最小，vmax=d1w1/2cos180/z 同理，链条在垂直于链节中心线方向的分速度v =d1w1/2sin，也作周期性变化，从而使链条上下抖动。 由于链速是变化的，工作时不可避免地要产生振动和动载荷。在从动链轮上，2角变化

10、范围为-180/z2 +180/z2，由于链速 v 和 2 角不断变化，从动轮角速度 2 也周期性变化。即瞬时传动比是变化的。2 的波动将引起链条与链轮产生冲击、振动和噪音，加剧磨损，当链轮齿数增加时，则1和2相应减小，速度波动、冲击、振动和噪音都会减小，所以链轮的最小齿数不宜太少，通常取主动链轮（即小链轮）的齿数大于17。 链传动工作时，紧边和松边的拉力不相等。若不考虑动载荷，则紧边所受的拉力F1为工作拉力F、离心拉力Fc和悬垂拉力Fy之和松边拉力为yn1n2FFa9.2.2 链传动的受力分析工作拉力为式中，P为链传动传递的功率，KW；v 为链速，m/s。式中，q 为每米链的质量，kg/m，

11、见表9-9。离心拉力为悬垂拉力为式中，a为链传动的中心距，m；g为重力加速度，g=9.81m/s2；Ky为下垂度 y =0.02a 时的垂度系数。Ky值与两链轮轴线所在平面与水平面的倾斜角 有关。垂直布置时Ky=1，水平布置时Ky=7，对于倾斜布置的情况，=30时 Ky=6，=60时 Ky=4，=75时 Ky=2.5。 链作用在轴上的压力FQ 可近似取为FQ=(1.21.3)F；有冲击和振动时取大值。 由于链条受变应力的作用，经过一定的循环次数后，链板会发生疲劳破坏，在正常润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。 9.3 滚子链传动的设计9.3.1 滚子链传动的失效形式链传动的失效

12、形式主要有以下几种：1链板疲劳破坏2滚子、套筒的冲击疲劳破坏链节与链轮啮合时，滚子与链轮间会产生冲击，高速时冲击载荷较大，使套筒与滚子表面发生冲击疲劳破坏。当润滑不良或速度过高时，销轴与套筒的工作表面摩擦发热较大，而使两表面发生粘附磨损，严重时则产生胶合。3销轴与套筒的胶合4链条铰链磨损链在工作过程中，销轴与套筒的工作表面会因相对滑动而磨损，导致链节伸长，容易引起跳齿和脱链。在低速（v 7m/s而润滑又不当时，不宜用链传动。 设计时，若实际选用参数与上述特定条件不同，则需要引入一系列相应的修正系数对图中额定功率P0进行修正。单排链传动的额定功率应按下式确定：PLZAKKKPKP0式中，KA为工

13、作情况系数，由表9-2确定；P0为单排链的额定功率，kW；P为链传动传递的功率，KW；Kp为多排链系数（表9-12）。 Kz 为小链轮的齿数系数，由表9-3确定，当工作点落在图9-26的曲线顶点左侧时（属于链板疲劳），查表中 Kz；当工作点落在图9-26的曲线右侧时（属于套筒、滚子冲击疲劳），查表中 kz。KL为链长系数（图9-28），图中曲线1为链板疲劳计算用，曲线2为套筒、滚子冲击疲劳计算用；当失效形式无法预先估计时，取曲线中小值代入计算；1.71.5较大冲击1.41.3中等冲击1.21.0载荷平稳内燃机电动机或汽轮机原动机载荷性质2.502.292.081.891.691.511.331

14、.161.001.931.821.701.581.461.341.231.111.00Kz353331292725232119z10.8460.7730.7010.6330.5660.5020.4410.3820.3260.8870.8310.7750.7190.6640.6090.5540.5000.446Kz17161514131211109z14.64.03.32.51.71KP654321排数表9-10 工作情况系数KA表9-11 小链轮齿数系数Kz和表9-12 多排链系数KP链轮的齿数越少，瞬时链速变化越大，而且链轮直径也较小，当传递功率一定时，链和链轮轮齿的受力也会增加，为使传动平

15、稳，小链轮齿数不宜过少，但如齿数过多，又会造成链轮尺寸过大，而且，当链条磨损后，也容易从链轮上脱落。滚子链传动的小链轮齿数 z1应根据链速 v 和传动比 i，由表9-13进行选取，然后按z2=i z1，选取大链轮的齿数；并控制 z2120。9.2.3 滚子链传动参数的选择1链轮齿数z1、z2表9-13 小链轮的齿数z1链速 v m/s 0.633 38 8 25 齿数z1 17 21 25 35因链节数常取偶数，故链轮齿数最好取奇数，以使磨损均匀。 链的节距 p 是决定链的工作能力、链及链轮尺寸的主要参数，正确选择 p 是链传动设计时要解决的主要问题。链的节距越大，承载能力越高，但其运动不均匀

16、性和冲击就越严重。因此，在满足传递功率的情况下，应尽可能选用较小的节距，高速重载时可选用小节距多排链。 2链的节距 p传动比受链轮最小齿数和最大齿数的限制，且传动尺寸也不能过大，因此传动比一般不大于6。传动比过大时，小链轮上的包角 1 将会太小，同时啮合的齿数也太少，将加速轮齿的磨损。因此，通常要求包角 1 不小于120。3传动比i4中心距 a 和链节数 Lp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；链的长度以链节数 LP（节距 p 的倍数）来表示。与带传动相似，链节数 LP 与中心距 a 之间的关系为 若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距 a=（3050）p

17、，最大中心距 amax 80p。 计算出的 Lp 应圆整为整数，最好取为偶数。如已知Lp 时，也可由式（9-37）计算出实际中心距 a，即：通常中心距设计成可调的；若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。使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧。 对于 v 2a 2a =(3050)p两轮轴在同一水平面，紧边在上、在下均能正常工作。9.4.2 链传动的润滑润滑方式1. 人工给油；2. 油杯滴油；3. 油浴润滑、飞溅给油；4. 用油泵强制润滑和冷却。润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48 环境温度高或载荷大取粘度高的油，反之取低的。甩油环解：（1）选择链轮

18、齿数 z1、z2按表9-13取小链轮齿数 z1=25，大链轮齿数 z2=iz1=2.9425=73.5，取 z2=73。 例9-2 设计一驱动压缩机的链传动。已知，电机额定转速 n1=970r/min，压缩机转速 n2=330r/min，传递功率 P=9.7KW，两班制工作，载荷平稳。并要求中心距a 不大于600mm，电机可在滑轨上移动。传动比 （3）确定中心距 a0 及链节数 Lp初定中心距 ，取由式（9-37）求 Lp（2）求计算功率PC由表9-10查得 KA=1.0，计算功率为取Lp=110首先确定系数 Kz、KL、Kp。根据链速估计链传动可能产生链板疲劳破坏，由表9-11查得小链轮齿数系数 Kz=1.34，由链长系数图查得 KL=1.02，考虑传递功率不大，故选单排链，由表9-12查得 Kp=1（4）确定链条型号和节距 p由图9-26选择滚子链型号为10A