机械设计第十四章链传动

14.1概述14.2链传动的零件和材料14.3链传动的运动特性14.4链传动的受力分析14.5滚子链传动的计算14.6齿轮链传动的计算14.7链传动的合理布置和张紧方法14.8链传动的润滑，护罩或链条箱第十四章链传动14.1

概述链传动的结构由主动链轮、从动链轮和链条。链条作为中间挠性件，通过链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。14.1.1链传动的优缺点

链传动的优点：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.95～0.98）；输送链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。

链传动的缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。14.1.2链的种类按用途不同，链可分为：①传动链——在各种机械传动装置中用于传递运动和动力；②

起重链——主要用在起重机械中提升重物；③曳引链（输送链）——在运输机械中用于移动重物。按链条结构形式不同，链可分为：①滚子链；②套筒链；③弯板滚子链④齿形链⑤铰卷式平顶链⑥焊接弯板链⑦板式链

14.1.3应用范围链传动广泛应用于农业、矿山、冶金、建筑、运输、起重机和石油等各种机械中。

通常链传动传递的功率P≤100kW，最高5000kW；链速≤15m／s，最高40m／s；传动比i≤6，最高15，常用i=2～3.5为宜，amax=8m;开式=0.90~0.93；闭式=0.97~0.98。14.2链传动的零件和材料14.2.1传动链传动链主要有下列几种形式：套筒链、套筒滚子链（简称滚子链）、齿形链和成型链。1.套筒链和滚子链组成：内链板l、外链板2、销轴3、套筒4及滚子5。配合关系：销轴与外链板，套筒与内链板分别用过盈配合联接。滚子与套筒，套筒与销轴之间为间隙配合节距：链条上相邻两销轴的中心距称为链的节距，用P表示，它是链传动的主要参数之一。节距越大，链传递的功率越大，但链及其他结构尺寸越大，运动越不平稳。排数-----------多排链承载能力与排数成正比，但排数越多受力也越不均匀。对应的排距用Pt表示。链节数-----------当链节数为偶数时，链条的两端正好是外链板与内链板相联接，在此处可用弹簧卡片或开口销来固定。当链节数为奇数时，则需要采用过渡链节过渡链节的链板受有附加弯矩，使强度降低，应尽量避免使用。

滚子链已标准化，分为A，B两系列，常用的是A系列。A系列滚子链用于重载、高速和重要的场合，其主要参数见下表。B级用于一般传动。

链条长度——L=PLp/100014.2.2链轮

1.齿形按(GBl244—85)规定制造，其端面齿形、轴向齿廓如图所示。2.主要齿形特点三弧一直线齿形：aa,ab,cd为圆弧，cb为直线。当选用这种齿形时，按标准齿形只需注明链轮的基本参数和主要尺寸，如齿数z、节距p、滚子直径d、分度圆直径dl、齿顶圆直径d

a及齿根圆直径df，并注明“齿形按3RGBTl244—85制造制造”。3.分度圆：链轮上能被链条节距p等分的圆称为链轮的分度圆。

分度圆直径：

4.链轮的结构：（a）：整体式——适用于小直径的链轮；（b）：孔板式——适用于中等尺寸的链轮；（c）：组合式——大直径的链轮常采用可更换的齿圈，齿圈可以焊接或用螺栓联接在轮芯上。

链轮：链轮材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。传动中因小链轮的啮合次数多于大链轮，磨损较严重，所选用的材料应优于大链轮。①低速、轻载、传动平稳可采用中碳钢制造；②齿数多时也可采用B200Mpa的铸铁制造。③中速、中载可采用中碳钢淬火处理，HRC>40~50。④高速、重载、连续工作可采用低碳钢或低碳合金钢表面渗碳淬火处理，HRC55~60。或中碳钢表面淬火处理，HRC>40~50。14.2.3常用材料

链条：链条是标准件，各零件采用碳钢合金钢制造，并经热处理提高强度和耐磨性。14.3链传动的运动特性14.3.1传动比，链速和速度不均匀性

因为链是由钢性链节通过销轴铰接而成，当链条与链轮啮合时，链条便呈一多边形分布在链轮上。设z1，z2，nl，n2分别为小轮、大轮的齿数和转速，p为链条节距。1.平均速度和平均传动比

平均速度：

链传动的平均传动比：（1）主动轮瞬时速度链条水平瞬时速度链条上下垂直速度2.瞬时速度和瞬时传动比

——铰链在主动轮上的相位角，即链条铰链的圆周速度与水平线的夹角。

1——小链轮的分齿角，即一个轮齿对应的中心角。

当1=0时，水平链速最大，垂直链速最小；

当1=1/2时，水平链速最小，垂直链速最大。即（2）从动轮瞬时速度——铰链在从动轮上的相位角。（3）瞬时传动比链传动的运动特性：在链传动中，链呈多边形运动，链条速度和瞬时传动比发生周期性波动，链条忽快忽慢忽上忽下，所造成的运动不平稳现象。这种链传动所固有的特性称为链传动的多边形效应。（1）水平速度在max~min内程周期性变化

尽管1=常数，水平速度不均，链轮每转一个链节，水平速度重复变化一次。（2）垂直速度在max~0~min变化，链条忽上忽下。（3）瞬时传动比不断变化

随着销轴中心位置的不同，主动轮和从动轮上的相位角不断变化，导致瞬时传动比不断变化。

结果分析：14.3.2链传动的动载荷（m为

紧边链条的质量）（J为

从动轮系转化到从动轮上的转动惯量）

结论：链轮转速越高，节距越大（相同直径链轮齿数越少），质量越大，则冲击和附加动载荷就越大。14.4链传动的受力分析如不计动载荷时，链传动中主要作用力有：（1）工作拉力F1：

作用于主动边

P——功率（KW）V——链速（V/m）（2）离心拉力：

F2=qV2

作用于全链长

q——每米链长质量（kg/m）V<7m/s时可不考虑F2。（3）．垂度拉力：

作用于链全长

（N）F3是由于链下垂时，重力引起的拉力，Kf垂度系数a中心距紧边拉力

F=F1+F2+F3松边拉力F=F1+F2（4）.作用于轴上载荷FQ

一般取FQ≈1.2KAF1

，KA——工作情况系数。

（2）有效拉力Fe

（3）离心拉力Fc

（4）紧边拉力F1

（5）松边拉力F2

（6）压轴力FQ

KA——工况系数（1）垂度拉力Ff链传动的受力分析公式总结14.5滚子链传动的计算

链传动的主要失效形式;（1）链板疲劳：正常润滑及中速的主要失效形式（2）链节的磨损：磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿。（3）冲击疲劳破坏：反复起制动、反转或受众多冲击载荷时，动载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒最终产生冲击断裂（4）胶合（重载高速）：铰链元件接触面之间的胶合（5）轮齿的过度磨损（6）当低速重载V<0.6m/s，可能发生过载拉断、塑性变形等静强度破坏14.5.1额定功率曲线（1）额定功率曲线的组成：1为由链板疲劳限定的功率；2为滚子、套筒冲击疲劳破坏限定的功率曲线；3为销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；4为铰链磨损限定的功率曲线。（在良好的润滑条件下）若润滑不好或工况恶劣，其功率较良好的润滑下低得多。(2)为避免上述失效，在特定的试验条件下经试验确定数据绘制而成。特定实验条件：z1=19，LP=100，单排链、水平布置、载荷平稳、按推荐的润滑方式润滑、工作寿命为15000h，链条因磨损引起的相对伸长量不超过3％。当链传动的工作条件与上述条件不相同时，应加以修正。设计时，应满足的条件是：

(KZ——小链轮齿数系数)当工作点落在曲线顶点左侧时查表中的KZ左侧时——表示为链板疲劳当工作点落在曲线顶点右侧时，查表中的K‘Z

，

右侧时——表示套筒与滚子冲击疲劳当V<0.6m/s时属低速链，主要失效为：过载拉断——按静强度计算静强度条件为：式中：F1——紧边拉力（N）

Q——链板的拉伸极限载荷（N）

ZP——链的排数

KA——工况系数14.5.3主要参数的选择1.传动比一般少于等于9，通常取i=23.5。传动比增大，则链条在小链轮上的包角减小，使同时啮合的齿数减少，这样单个齿上的载荷就增大，从而加速了磨损。导致“跳齿”，所以，通常限制，i8，11202.链轮齿数

（1）Z1不能过少：当Z1少时

重量轻，但传动不均性和动载荷增大；当P一定时加速轮与链的破坏。使链节间的相对转角增大则磨损大；（2）Z2不能过大：当Z2过大时重量大，且Z过多容易脱链，所以，Z2需加以限制结论：(1)齿数过多，过少均不好，必须限制齿数，两面限制。

(2)考虑到，为了使轮齿和链条的各链节能均匀磨损，链轮的齿数最好成绩选：质数或不能整除链节数的数。3.链和链轮的极限转速v大，则动载荷大，故通常限制v<12m/s，如果链和轮的质量好，最高可达20——30m/s。4.链节距

链接距大，则承载能力大，但是，质量大，速度不均匀大，动载荷增加。所以，应合理选择链节距。设计时，在满足使用要求的前提下，应选取较小的链节距。5.中心距和链长链传动的中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时受力的齿数也少，从而使单个齿上的载荷增大，限制了传动比。另外链条长度减小，当链轮转速不变时，单位时间内同一链节循环工作次数将增多，从而加速链条的失效。若中心距过大，由于链条重量而使从动边产生的垂度也增大，则链易发生颤动，且结构不紧凑。中心距初选值：

最大中心距：为了保证小链轮上的包角大于120，且小链轮与大链轮不会相碰，应限制最小中心距。对于水平布置的传动，为了保证松边垂度f=0.02a,一般中心距设计为可调的，可调量为实际中心距一般小于理论中心距LP必须圆整为整数LP，最好为偶数。实际中心距

链条长度L链条的长度：链条的长度常以链节数LP表示14.6齿形链传动的计算典例分析：P，载荷性质，工作条件，n1，n2

求Z1、Z2P，列数，a，润滑方式等。

14.7链传动的合理布置和张紧方法

14.7.1链传动的合理布置

（1）两链轮的回转平面应布置在同一垂直平面内，否则容易“脱链”和影响正常啮合，产生不正常磨损。（2）两轮中心线最好是水平或与水平面夹角小于45°（3）尽量紧边在上14.7.2链传动的张紧方法链传动的张紧其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定，垂度过大，会引起啮