中北大学机械设计第9章 链传动z-09.ppt

1、第九章 链传动,9-2 传动链的结构特点,9-1 链传动的特点及应用,9-3 滚子链链轮的结构和材料,9-4 链传动的工作情况分析,9-5 滚子链传动的设计计算,9-6 链传动的布置、张紧和润滑,9-1 链传动的特点及应用,9-1 链传动的特点及应用,链传动是依靠链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。, 优点： 1）与带传动相比：链传动能保持准确的平均传动比，传动效率较高；径向压轴力小；同样使用条件下，结构较紧凑；可在高温、潮湿环境下工作；适于低速情况下工作。 2）与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。 缺点：不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；有噪声；

2、不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。 应用：链传动主要用在要求工作可靠，两轴相距较远，转速不高，以及其它不 宜采用齿轮传动的场合。,9-2 传动链的结构特点,9-2 传动链的结构特点,链条按用途不同可分为：传动链、输送链、起重链，在一般机械中常用的是传动链。传动链有滚子链和齿形链等类型，其中滚子链使用最广。,一、滚子链,二、齿形链,9-2 传动链的结构特点, 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板(链板一般为8字形)组成。 内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈配合； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。 链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。,虚拟现实中的滚子链,一

3、、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。,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，因过渡链节受附加弯矩作用，会使链的承载能力下降。,滚子链的基本参数：节距p、滚子外径d1、内链节内宽b1、多排链排距pt， 节距 p 是滚子链的主要参数。 p 增大，其余尺寸也相应增大，可传递的功率也增大。,9-2 传动链的结构特点, 滚子链的接头型式有：用开口销、弹簧卡片、过渡链节 。 链节数为偶数时，用开口销或弹簧卡片；奇数时用过渡链节。,过渡链节

4、 链节数为奇数时用, 滚子链的规格和主要参数,链号数乘以(25.4/16)即为节距,二、齿形链,详细说明,更多说明,9-2 传动链的结构特点, 齿形链又称无声链，它由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。, 齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。 导板有内导板和外导板之分。当链轮宽度大于2530mm时，采用内导板。, 齿形链按铰链结构的不同分：圆销式、轴瓦式、滚柱式, 与滚子链相比，齿形链传动平稳、无噪声，承受冲击性能好，工作可靠， 效率高，但价格较贵，多用于高速、大传动比、小中心距或运动精度要求 较高的传动装置中。,链齿两外侧直边为工作边

5、，其齿楔角有两种： 60 (节距 p9.525mm) 70 (节距 p9.525mm) 60的应用较广。,9-3 滚子链链轮的结构和材料,一、链轮的基本参数及主要尺寸,链轮是链传动的主要零件。链轮设计的主要内容是：, 确定链轮的结构和尺寸；, 选择链轮的材料和热处理方式；,二、链轮齿形,三、链轮结构,四、链轮材料,9-3 滚子链链轮的结构和材料,9-3 滚子链链轮的结构和材料,一、链轮的基本参数及主要尺寸,1. 链轮的基本参数 配用链条的节距 p、滚子外径 d1、排距 pt、齿数z。,2. 链轮的主要尺寸 如下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。,链轮尺寸计算公式见, 滚子链与链

6、轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计有较大的灵活性； 国标中没有规定具体链轮齿形，仅规定了最大、最小齿槽形状及其极限参 数，见P169表9-2；, 链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形(或称凹齿形)。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。,9-3 滚子链链轮的结构和材料,二、链轮齿形,三圆弧一直线齿形(或称凹齿形), 链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB/T 1244-1985的规定。, 整体式、孔板式、组合式、辐条式,链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材

7、料制造。,链轮材料表,9-3 滚子链链轮的结构和材料,三、链轮结构,四、链轮材料,链轮结构,9-4 链传动的工作情况分析,9-4 链传动的工作情况分析,一、链传动的速度分析,二、链传动的动载荷,三、链传动的受力分析,9-4 链传动的工作情况分析,一、链传动的速度分析,链的平均速度：,链传动的平均传动比：, 链条铰链A点分速度：水平前进分速度,上下运动分速度,动画演示, 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。,R1-链轮分度圆半径；-铰链A圆周速度1与水平分速度的夹角，从铰链A进入铰链啮合位置到铰链B也进入铰链啮合位置为止， 从 变到 。,事实

8、上，即使1=常数，其瞬时链速和传动比都是变化的，且按每一链节的啮合过程作周期性的变化。,链轮每转过一个链节，链速作一个周期变化。链速变化程度与主动轮转速和齿数有关；转速越高，齿数越少，链速变化范围越大。,由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期 性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化也 越大。,当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比 都是周期性变化的；只有在z1=z2(即R1=R2)，且中心距为节距的整数倍时，才能保持不变。因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。,链传动运动不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所

9、造成的，故称为链传动的多边形效应。,因为从动链轮的角速度为：,所以链传动瞬时传动比为：,9-4 链传动的工作情况分析,二、链传动的动载荷,链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是作周期性变速运动的，从而 引起动载荷。,计算结果表明：链轮转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。 链条沿其垂直方向也将产生动载荷.,链条前进的加速度引起的动载荷为：,从动链轮的角加速度引起的动载荷为：,当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。,m-紧边链条的质量kg； ac-链条加速度m/s2，

10、 ac=dvx /dt,此外，链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链轮转速越高，则冲击越强烈。,9-4 链传动的工作情况分析,链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，其张紧力是通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。 张紧目的：使松边不致过松，以免出现链条的不正常啮合、跳齿或脱链现象。,链的紧边拉力：,链的松边拉力：,有效圆周力Fe：,离心力引起的拉力Fc：,P 传递的功率（kW)； v 链速(m/s)； q 链条单位长度的质量(kg/m)。,Ff 悬垂拉力，与链条松边的垂度 和传动的布置方式有关。,三、链传动的受力分析,9-4 链传动的工作情况分析,F

11、e 有效圆周力（N)； Fc 离心力引起的拉力（N)；,9-5 滚子链传动的设计计算,9-5 滚子链传动的设计计算,一、链传动的失效形式,三、滚子链传动的设计步骤和方法,四、低速链传动的静力强度计算,二、链传动的额定功率,9-5 滚子链传动的设计计算,一、链传动的失效形式, 链的疲劳破环 链板的疲劳断裂 套筒、滚子表面因受冲击，而出现疲劳点蚀 链条铰链的磨损 链条工作中，销轴与套筒不仅承受压力，而且还作相对转动，进而导致磨损。其结果使链节距增大，链条总长增加，链松边垂度变化，同时增大了运动的不均匀性和动载荷，引起跳齿。 链条铰链的胶合 当链速较高时，冲击较大，销轴与套筒压力较大，两者相对转动产

12、生的摩擦热亦较大，进而产生胶合。 链条的静力拉断 当链速较低(0.6m/s)时，如链条负载不增加，而变形持续增加，即认为链条正在被破坏。导致链条变形持续增加的最小负载将限制链条能够承受的最大载荷。,失效图片,9-5 滚子链传动的设计计算,二、链传动的额定功率,上图为实验条件下润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。,A系列滚子链的 额定功率曲线,链传动的失效形式与链速有关。,三

13、、滚子链传动的设计步骤和方法,1链轮齿数 （一般17z114）,通常限制链传动的传动比i6，推荐的传动比 i23.5。,选择小链轮齿数 z1 计算大链轮齿数 z2 = i z1。,小链轮齿数z1过少运动不平稳严重。 小链轮齿数z1过大增大了传动的尺寸和质量 。,详细说明,2确定计算功率,根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率 P修正为当量的单排链计算功率Pca 。,KA 链传动工况系数,见表9-6 。,9-5 滚子链传动的设计计算,Kz 主动链轮齿数系数，见图9-13。,KP 多排链系数，双排为1.75，三排为2.5。,链条型号可根据计算功率Pca 和主动链轮转速

14、n1由图9-11额定功率曲线选取。,4链传动的中心距和链节数,链传动中心距过小，链条单位时间绕过的次数增多，加剧了链的磨损、疲劳。 链传动中心距过大，松边垂度过大，传动时松边颤动大。 设计时一般取中心距 a0=(3050) p，最大取a0max=80p。,9-5 滚子链传动的设计计算,3链条型号和节距,链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应越显著， 振动冲击和噪声也越严重。设计一般尽量选取小节距的链。,链条节距p由表9-1确定。,链条的长度以链节数Lp来表示，链节数的计算公式为：,计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数。链传动的最大中心距为：,5链速和润滑方式,根据链速，由图9-14

15、选择润滑方式。,6链传动作用在轴上的力Fp(压轴力),9-5 滚子链传动的设计计算,KFp 压轴力系数，水平传动KFp =1.15；垂直传动KFp =1.05。,f1 中心距计算系数，见表9-7 。,平均链速,对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。,详细说明,9-5 滚子链传动的设计计算,四、低速链传动的静力强度计算,9-6 链传动的布置、张紧和润滑,9-6 链传动的布置、张紧和润滑,一、链传动的布置,二、链传动的张紧,三、链传动的润滑,9-6 链传动的布置、张紧和润滑,一、链传动的布置, 链传动的链轮必须位于铅垂面内，中心线可水平或倾斜，尽量不要铅垂。 链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些 。 应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中容易脱链 。,二、链传动的张紧,链传动张紧的目的：为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的 振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。 当两轮轴心连线与水平线夹角大于60时，通常设有张紧装置。,详细说明,张紧方法：调节中心距、设置张紧轮(有自动张紧、定期调整两种),三、链传动的润滑,