机械设计基础-第11章链传动

第11章

链传动TheoryofMachinesandMechanisms机械设计基础第11章链传动本章主要教学内容

链传动的类型及特点

滚子链和链轮

链传动的运动特性分析

滚子链传动的设计计算链传动的布置、张紧和防护本章教学目的了解链传动的组成及工作原理了解链传动的运动分析、受力分析和参数选择的方法掌握链传动的设计计算方法11-1链传动的类型及特点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。1、链传动的特点和类型2、链传动的优点：

1）平均传动比准确，压轴力小；

2）效率较高，容易实现多轴传动；

3）安装精度要求较低，成本低；

4）适用于中心距较大的传动。紧边松边主动轮从动轮3、链传动的缺点:

1）瞬时传动比不恒定，瞬时链速不恒定；

2）传动的平稳性差，有噪音。4、应用：通常，链传动的传动比i≤8；中心距a≤5~6m；传递功率P≤100kW；圆周速度v≤15m/s；传动效率约为0.95~0.98。链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工等行业中。11-2滚子链和链轮传动链是链传动中的主要元件，传动链有滚子链和齿形链等类型。◆滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。◆内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；◆滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。一、滚子链滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。链条的接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。二、齿形链齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。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。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。缺点：结构复杂、价格较贵、也较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。分度圆直径：链轮上被链条节距等分的圆称为链轮的分度圆。滚子链链轮端面齿形pd1dreri360˚

Z

daαdf齿顶圆直径（三圆弧一直线）df=d-d1

齿根圆直径：三、链轮滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计比较灵活。国家标准仅规定了滚子链轮齿槽的齿面圆弧半径re、齿沟圆弧半径ri和齿沟角α的最大和最小值。链轮的齿形要能够保证链条与其平稳的进入和退出啮合，而且要便于加工制造。

滚子链链轮端面齿形端面齿形：三圆弧一直线d180˚Zr2bdcr3r1aa链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如右图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为

r1、r2和r3；b-c线段为直线段。轴面齿形：圆弧+直线（各部分尺寸见《机械设计手册》第三卷）bg(h)r5gbB2B3ptptr5单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形直线r4因链轮轮齿采用相应的标准刀具加工，故其端面齿形不必在工作图上画出，只要在图上注明“齿形按GB/T1243—2006规定制造”即可。

链轮结构型式：实心式、孔板式、组合式、轮辐式。小直径链轮可制成实心式（整体式）；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。链轮的材料链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢（如Q235、Q275、45、ZG310-570等）、灰铸铁（如HT200）等。重要的链轮可采用合金钢。11-3链传动的运动和受力分析一、链传动的运动分析在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距p。链的平均速度为：链条铰链A点的前进分速度:上下运动分速度:每个链节对应的中心角:相位角由β时，链条铰链A点的前进分速度:上下运动分速度:→链条抖动主动轮：从动轮：B链条铰链B点的水平分速度:瞬时传动比：二、链传动的受力分析为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应适当张紧:βy作用在链上的力有：圆周拉力:离心拉力:悬垂拉力:紧边拉力为：F1=F

+Fc+FyN松边拉力为：F2=Fc+FyNF=1000P/vNFc=qv2NFy=KyqgaNq为米长质量a--为中心距，β=90˚

Ky=1g--为重力加速度，Ky为下垂量y=0.02a时的垂度系数。其值与链轮中心线与水平夹角有关β=0˚

Ky=6β=75˚

Ky=1.2β=60˚

Ky=2.8β=30˚

Ky=5

n1n2---有效拉力F1F1F2F211-4滚子链传动的设计计算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。一、滚子链传动的失效形式链传动的失效形式主要有以下几种：1．链条铰链磨损3．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。4．销轴与套筒的胶合2．链板疲劳破坏链在工作过程中，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。5．过载拉断在低速（v<6m/s）重载或瞬时严重过载时，链条可能被拉断。二、功率曲线图

在特定条件下制定的，即：⑴两链轮共面，轴线水平安装；⑵小链轮齿数z1=19；⑶链长Lp=100节⑷载荷平稳；⑸按推荐方式润滑；⑹能连续15000小时满负荷运转；⑺链条因磨损引起的相对伸长量不超过3%。若润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将图中P0值降低：当链速v≤l.5m/s时，降低到50％；当l.5m/s＜v≤7m/s时，降低到25％。当v＞7m/s而又润滑不当时，传动不可靠。

三、链传动的计算

实际工作条件与上述特定条件不同时，应对P加以修正。故实际工作条件下链条所能传递的额定功率，式中：Km为多排链系数，由表13-15查取；KA为链传动的工作情况系数，由表13-14查取。校核链条静载荷当

v≤0.6m/s时，主要失效形式为链条的过载拉断，设计时必须验算静力强度的安全系数式中：Q为链的极限载荷，见表13-12；F1为紧边拉力。1、链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。Z1↓→外廓尺寸↓，但Z1不宜过少，因为：Z1过少→1）传动的不均匀性和动载荷↑；2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角↑，→铰链的磨损↑；3）链传递的圆周力↑，→链条和链轮的损坏↑。小链轮的齿数最小值为9，一般选用奇数，链条节数为偶数。对于滚子链，可按链速由表13-13选取Z1。

链传动的主要参数及其选择p+△p小链轮齿数z1也不宜太大。按传动比确定，z2=iz1。z2不宜过大，

zmax=120。z2↑，→传动的尺寸和质量↑，→链条节距的伸长而发生跳齿和脱链现象，链条的使用寿命↓。z↑→△d↑链条铰链磨损后，其节距的增长量△p和节圆由分度圆的外移量△d有如下关系：容易发生跳齿和脱链现象链的节距p是链条最主要的参数。2、链的节距p↑承载能力↑振动、冲击、噪声↑，不平稳节距越大、链轮转速越高，冲击越大。设计时，满足承载力的前提下，尽量选小p值。如图所示，当链节以一定的相对速度与链轮齿啮合的瞬间，将产生冲击和动载荷。3、中心距和链的节数

中心距太大，会引起从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。中心距过小，小链轮包角较小，同时啮合的链轮齿数也较小，承载能力下降。所以通常取：a＝(30～50)p，最大中心距amax≤80p。有张紧装置或托板时，amax

可大于80p；对中心距不能调整的传动，amax≈30p。链条长度以链节数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之间的关系为计算出的Lp应圆整为整数，最好取偶数。然后根据圆整后的链节数计算理论中心距a，即一般中心距设计成可以调节的。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2~5mm。这样可使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧。传

动

条

件正确布置不正确布置说

明i>2a=（30～50）p

中心线水平，紧边在上、在下均可，最好在上i>2a<30pi大a小的场合

两轮轴不在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后链条与链轮容易卡死。i<1.5a>60pi小a大的场合

两轮轴在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后松边与紧边相碰，须经常调整中心距。i、a为任意值

避免中心线铅