链传动
机械设计第三章链传动
三、链传动的参数选择 1.链轮齿数z1 、z2
当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的 节圆外移量d就一定，齿数越多，允许不发生脱链 的节距增长量p就越小，链的使用寿命就越短。为 此，通常限定最大齿数zmax≤150，一般z<114。
链节数常是偶数，链轮齿数－－链节数（互为质 数的奇数），磨损均匀。
如：08A-188 GB1243.1－83
链号数25.4/16＝实际节距值 A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链
节数－宜用偶数节
二、齿形链—无声链
1.工作时通过链片上 两直边夹角为60 （70用得少）的 链齿和链轮轮齿相 啮合来实现传动。
2.有导板（分内导板 和外导板）防止轴 向窜动。
3.心柱形式：圆柱式、轴瓦式、滚柱式；
4.特点： 传动平衡、无噪声、承受冲击性能好，
工作可靠; 适用于高速传动、大传动比和中心距较
小、运动精度要求较高的场合; 结构复杂、价格高、制造困难;
§9-3 滚子链链轮的结构和材料
链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准 化。链轮设计主要是确定其结构及尺寸，选择 材料和热处理方法。
一、链轮的基本参数及主要尺寸
4．链条静力拉断 5.过载拉断和冲击断裂
二、滚子链传动的额定功率 1.极限功率曲线
图9－10为实验条件下单排 链的极限功率曲线
在润滑良好、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；
随着转速增高，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。
设计内z润2容；滑：链方确轮式定结；链构张条、紧型材装号料置；、。链几节何数尺L寸p和；排中数心，距链a；轮压齿轴数力zl、Fp；
机械设计-链传动
式中： q－每米链长质量 (kg/m)。
Fe
?
1000
P
υ
Fc ? qυ2
功率 链速
3. 悬垂拉力（作用于全长）
F f ? max( F f `, F f ``)
紧边拉力 F1 ? Fe ? Fc ? Ff 松边拉力 F 2 ? Fc ? F f
（可见，链受的是变载荷）
35SiMu 、35CrMo 材料，经淬火、回火处理，齿面硬
度40～50HRC 。 简单工况下 : 采用35钢经正火处理，齿面硬度 160～ 200HBS ；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，
齿面硬度 50～60HRC 。
第七页，编辑于星期二：二点 五十分。
§ 11-2 链传动的 运动特
性1
o3
具加工，故 链轮图上不必绘之端面齿形 ，
只注明“齿形按3R GB1244 －85规定制造”
即可。
o2
d
r2
r3
c
b r1
a
o 1
a
180 °
z
df
da
d
◆ 但应绘制 轴面齿形 ( 应符合GB1244-85 的规定 )。
（表 9－2）
d
df da
第五页，编辑于星期二：二点 五十分。
链轮 2
概述
链轮分度圆 ：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆。
通常，小链轮用较好的材料。
孔板式链轮
链轮材料表
组合式链轮
第六页，编辑于星期二：二点 五十分。
4、链轮的材料选用
一般工况下 : 采用45、 50、45Mn 钢，经淬火、回火 处理，齿面硬度 40～50HRC 。
第七章 链传动
第七章链传动§7-1概述§7-2 传动链的结构特点§7-3 滚子链链轮的结构设计§7-4 链传动的运动特性§7-5 链传动的受力分析§7-6 滚子链传动的设计计算§7-7 链传动的布置、张紧与润滑第一节概述链传动是由主动链轮、从动链轮和绕在两链轮上的一条闭合链条所组成（如图所示），以链作为中间挠性件，靠链的一个个链节与链轮轮齿啮合来传递运动和动力。
一、链传动的特点概述与带传动比较，链传动的主要优点是：1）无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，传动可靠。
2）所需张紧力小，作用于轴上的压力小。
3）相同工况下，结构尺寸更为紧凑。
4）能在恶劣环境（多尘、高温、多油）下工作。
5）传动效率高，承载能力高。
与齿轮传动比较，链传动的主要优点是：1）易于实现较大中心距的传动。
2）制造与安装精度要求低，成本低。
链传动的主要缺点是：1）瞬时传动比和瞬时链速不恒定，传动不平稳，工作时有噪声。
2）不宜用于载荷变化大和急速反向的传动中。
概述二、链的种类链有多种类型，按用途不同可分为传动链、起重链、牵引链三种。
起重链主要用于起重机提升重物，链速v≤0.25m/s；牵引链主要用于运输机械移动重物，链速v≤2~4m/s；传动链主要用于传递运动和动力，链速v≤15m/s，生产与应用中，传动链占主要地位。
本章只讨论传动链。
三、链传动的应用链传动的应用范围很广。
适于两轴相距较远，平均传动比准确，对平稳性要求不高，工作环境恶劣等场合。
如农业机械、建筑机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等的机械传动中。
通常链传动工作范围是：传递的功率P≤100 kW，传动比i≤8，链速v≤15m/s，中心距a≤5~6m。
现代先进的链传动技术已能使优质滚子链的传递功率达5000kW，链速可达35m/s。
第二节传动链的结构特点在链传动中按链条结构不同主要有滚子链和齿形链两种。
一、滚子链单排滚子链双排滚子链滚子链的结构如图所示。
链 传动
酸性肥料:硫酸铵
化学性质
中性肥料:尿素
碱性肥料:碳酸氢铵
化学肥料的分析项目包括水分含量，有效成分含量和杂质含量等分析。
有效成分含量，磷肥以有效五氧化二磷的质量分数表示。氮肥以氮元素 的质量分数表示。钾肥以氧化钾的质量分数表示。微量元素以该元素的质量 分数表示。
二、肥料的取样
对于袋装化肥，通常规定50件以内抽取5件；51～100件，每增10件，加 取1件；101～500件，每增50件，加取2件；501～1000件以内，每增100 件，加取2件；1001～5000件以内，每增100件，加取1件。将子样均匀地 分布该批物料中，然后用采样工具进行采集。
磷肥的组成较为复杂，往往一种磷肥中同时含有几种不同性质的 含磷化合物。磷肥的主要成分是磷酸的钙盐，有的还含有游离的磷酸。
磷肥组成不一样，溶解性不一样，制样方法也是有差异的。
（a）
（b） 图3.5-4 滚子链的接头
（c）
表3.5-1 滚子链的基本参数和结构尺寸及抗拉荷载（GB/T1243-2006）
2．传动链的结构 传动链按结构不同可分为滚子链和齿形链两种。 （1）滚子链的结构 如图3.5-2所示，滚子链由滚子1、套筒2、销轴3、内链板4 和外链板5所组成。内链板与套筒之间、外链板与销轴之间 都是过盈配合连接；套筒与销轴之间为间隙配合，使内、外 链板能作相对运动。滚子活套在套筒上，工作时滚子沿链轮 齿廓滚动，以减轻轮齿的磨损。由于链条的磨损主要发生在 销轴与套筒的接触面上，所以在内、外链板间留有少许间隙， 以便润滑油渗入摩擦面间。链板一般制成“8”字形，以减 轻重量并保持链板各横截面的抗拉强度大致相等。
1.5
16A 25.4 29.29 15.88 15.75 22.60 24.13 7.94 33.5 62.7 55.6 111.2 2.6
链传动基础知识
目录
• 链传动的定义与工作原理 • 链传动的组成与类型 • 链传动的维护与保养 • 链传动的改进与发展趋势 • 链传动与其他传动方式的比较 • 链传动案例分析
01
链传动的定义与工作原 理
定义
01
链传动是一种通过链条将主动轴 的旋转运动传递到从动轴的机械 传动方式。
02
它由链条和两个或多个链轮组成 ，通过链条在链轮上的连续运动 实现动力的传递。
成本
链传动的制造成本通常低于齿轮传动，因为 其结构相对简单。
维护
链传动对维护的要求相对较低，因为其结构 简单且不易损坏。
与带传动的比较
传动效率
链传动的效率通常高于带传动，因为链 传动是刚性连接，能量损失较小。
成本
带传动的制造成本通常低于链传动， 因为其结构相对简单。
适用范围
带传动适用于低速和中等到大功率的 传动，而链传动则更适用于中等到大 功率和较高速度的场合。
活性。
检查紧固件
定期检查链条和链轮的紧固件 ，如螺栓、螺母等，确保其紧
固状态良好。
调整链条张紧度
根据需要调整链条的张紧度， 保持适当的张紧状态。
常见故障与排除方法
链条断裂
检查链条的磨损程度和疲劳状 况，更换断裂的链条段或整条
链条。
链轮卡滞
检查链轮的转动是否灵活，清 理链轮上的杂物和污垢，必要 时更换链轮。
案例二：摩托车链传动系统
总结词
稳定、高效、耐用
详细描述
在摩托车中，链传动系统同样扮演着重要的角色。它能够将发动机的动力稳定地传递到后轮，使摩托车能够快速、 稳定地行驶。与自行车链传动系统类似，摩托车链传动系统也具有高效、耐用等特点，能够在恶劣的行驶条件下 保持稳定的性能。
链传动课件
在其他领域中的应用
农业机械
在农业机械中，如拖拉机，链传动用于各种应用，如动力传输、 液压泵和发电机。
工业应用
在工业环境中，链传动广泛应用于各种设备，如传送带、泵和压缩 机等。
军事应用
在军事领域，链传动用于各种车辆和武器系统，以实现高效的动力 传输。
04
链传动的维护与保养
链传动的润滑
润滑剂的选择
01
根据链传动的工况和使用条件，选择合适的润滑剂，如润滑油
或润滑脂。
润滑周期的确定
02
根据润滑剂的消耗量和链传动的运行状况，确定合理的润滑周
期，以保证链传动的正常运行。
润滑方式的采用
03ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据实际情况，可采用滴注、喷涂或浸油等润滑方式，确保链
传动得到充分的润滑。
链传动的清洁
清洁环境的要求
保持工作环境的清洁，避免灰尘、杂物等进入链传动系统。
高效率与可靠性
在摩托车中，链传动的效 率与可靠性确保了摩托车 的性能和驾驶体验。
在自行车中的应用
驱动后轮
在自行车中，链传动用于从脚踏到后轮的驱动，确保 自行车的动力传输。
维护简单
与自行车中的其他传动方式相比，链传动的维护相对 简单且成本较低。
高效传输
链传动的高效传输特性使其成为自行车动力传输的理 想选择。
。
可靠
链传动的可靠性较高， 能够在各种恶劣的环境
条件下稳定运行。
耐久
链传动的耐久性较好， 能够在长期使用中保持
较好的性能。
02
链传动的类型
按用途分类
传动链
用于传递运动和动力，将内燃机 、电动机等动力装置与工作装置 连接起来，如摩托车、自行车的
第9章 链传动1
z1↓—
1
2
↑—
运动不均匀性↑
不平稳、有规律振动。
节距P 越大，齿数越少，β角的变化范围就越大，链速
的变化范围也就越大。
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从动轮：v R22 cos 2 2
2
v
R2 cos
2
2
(2
180 )
2
z2
∵ v、γ变化 ∴ω2变化
由 v R22 cos R11 cos
第四节 链传动的运动特性 一、链传动的运动不均匀性
1、平均传动比 ∵ 链轮转一周，链条转过长度为zp ∴ 平均链速：
v z1 pn1 z2 pn2 m / s 601000 601000
平均传动比： i n1 z2 d2 n2 z1 d1
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2、瞬时速度 假设紧边在传动时处于水平位置。
i瞬 时
1 2
R2 cos R1 cos
后果：1、i瞬时变化；
2、链速不均匀。
这种运动不均匀现象称之 为链传动的多边形效应。
使i瞬时=const的条件：
z1=z2
紧边长度为链 i瞬时=1
节距的整数倍
二、链传动的动载荷 1、链条前进的加速度引起的动载荷：
Fd 1
m ac
m dvx dt
a f1 p[2LP (Z1 Z2 )]
7、确定润滑方式(图9-14)
8、计算压轴力 若不计离心拉力和悬垂拉力，则链传动中的压轴力可近似
用下式计算
水平 KFP 1.05 垂直 KFP 1.15
（二）低速链传动的静强度计算（v<0.6m/s）
当 v 0.6m / s 时，低速传动：v↓→F1↑→过载拉断
链传动
2）制造成本较高。
链传动主要用在转速不高，两轴中心距较大，要求平均传动比准确的场合。
二、链传动的组成： 主动链轮、从动链轮和链三部分组成 三、链传动分类： 1、按用途分类： 传动链:在机械中用来传递 运动和动力
输送链:在输送机械中用来 输送物料或机件
起重链:在起重机械中用来 提升重物 2、按结构分类：传动链有滚子链和齿形链等类型。
链传动
1 概述 2 滚子链 3 轮传动的传动比 4 轮传动的失效形式 5 链传动的正确使用与维护 6 齿形链的结构特点
§11-1 概述
1概 述
链传动属于具有挠性件的啮合传动，依靠链轮轮齿与链节的啮合传递 运动和动力。
一、链传动的特点和应用
优点： 1）没有打滑现象，传动比准确； 2）传动效率较高； 3）传动功率大； 4）轴间距离远近均可。 5）对环境要求低，能在恶劣条件下工作。 缺点： 1）当速度较快时，容易产生摆动及噪声，故不适合高速运转；
齿形链的结构特点
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。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的 链轮结构简单。 齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。
圆销式
轴瓦式
60。 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， 多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
4 滚子链传动的失效形式
一、滚子链传动的失效形式
1）链板疲劳 2）铰链的磨损 （磨损过大将导致脱链） 3）滚子、套筒的冲击疲劳 4）销轴与套筒工作面的胶合 5）链的静力拉断
§11-4 链传动 的合理布置和 润滑
5 链传动的合理布置和润滑
一、链传动的合理布置 二、链传动的张紧
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一、链传动概述
链传动有短节距精密滚子链、双节距精密滚子链、短节距精密套筒链、弯板滚子传动链、齿形传动链以及成型链等多种传动类型。
链传动的突出特点是构成链条的元件体积小、数量多，链节节距均匀，滚子/套筒结构可以减少啮合时的摩擦和磨损，并能达到缓和冲击的目的。
链传动的运动学模拟效果对于机械总体检查、链节结构设计与改进及链节数量的配置具有重要的验证作用，链传动运动动画对于链传动机构的产品演示、项目开展与交流不可或缺。
由于链节元件小而多的特点决定了链条传动的灵活性和实用性，而元件数量过多使得链传动三维机构模拟在普通计算机上难以实现，巨大的求解数据量对三维软件和计算机硬件的配置提出了很高的要求，在通用CAD三维软件中进行模拟链传动困难很大。
本文将探讨在Pro/ENGINEER野火版环境下进行链传动设计与运动学模拟，最后推荐两个专业的链传动动力学模拟软件环境，希望对链传动用户有所帮助。
二、Pro/ENGINEER链传动三维设计与运动学模拟
链传动的设计首先要根据传动功率要求确定大小链轮的齿数、链节运动轨迹以及链节的类型和规格，通过计算确定出链节数量，为链传动机构模拟打好基础。
下面是链传动模拟的构建流程。
1.步骤一
设计链传动运动轨迹，确定链节的接口长度和节数。
如图1和图2所示，使用草绘曲线绘制轨道，两链轮中心线水平。
该次链传动设计共20节链节(这里没有绘制大小链轮)。
图1 链传动轨迹曲线
图2 链条模型
2.步骤二
设计链节元件。
可以按照实际情况设计构成链节的内/外链板、销轴和套筒，然后组装成链节子组件。
为了减小链传动机构模拟运算的时间和运算数据量，这里仅用一个零件代表链节的所有组成元件(如图3)。
3.步骤三
链条组件第1、2个链节的装配。
创建链条组件，装配第1个链节(如图4)，使用1个"平面"接头、2个"槽"接头。
选槽曲线时按ctrl键选4段。
装配第2个链节(如图5)时，在第1个链节右侧装配第2个链节，使用1个圆柱接头和1个槽接头。
图3 简化链节模型
图4 装配第一个链节
图5 装配第二个链节
4.步骤四
使用动力学模拟技术模拟链传动。
从标准建模环境转到机构模拟环境(从"应用程序"→"机构")，从"插入"→"初始条件"，打开"初始条件定义"对话框。
点击定义切向槽速度图标，选第一个链节上的槽连接符号(如图6)，输入速度值300mm/sec。
从"分析"→"机构分析"，弹出"分析定义"对话框，选用"动态"分析类型，初始配置启用初始条件，电动机和外部负荷选项卡全部清除选取。
点击"分析定义"对话框底部的按
钮，可以发现两个链节沿着轨道运动。
图6 设置切向槽速度方向
图7 初始条件定义
图8 动态分析定义
该方法是用动力学模拟的切向槽速度为初始条件，并且使用动力学模拟的"动态"分析类型模拟运动学轨迹。
这对于几个链节的运动是可以的，如果将所有链节都装配到位，则链条的机构模拟需要非常高的硬件配置，而且需要更长的运行计算时间。
5.步骤五
使用运动学模拟技术模拟整根链条的传动。
由于步骤四的模拟方法需要求解力学属性，给模拟运算带来了一定的困难。
下面是使用运动学分析类型进行模拟。
按步骤三装配其他链节：选中第2个链节，顺时针方向使用"重复"命令装配其他零件接头关系，只重复圆柱接头，如果元件重叠则移除重叠元件，退出"重复"对话框;选中最后1个元件重新进行重复操作，直到重复完成第20个链节(如图2)。
装配完注意到最后一个链节的后安装孔无法与第1个链节的前安装孔轴对齐，可以将最后一个链节创建一个单独的零件，使孔轴尽量对齐(受装配误差和轨道位置的影响，在运动过程中该处无法实现轴完全对齐，如图9所示)。
将第1、6、11、16个链节添加不同颜色，并在第6、11、16个链节上进行新设置，增加平面副(如图10)。
图9 最后一个与第一个链节无法对齐
图10 添加另外3个平面副
再分别参照4个平面副定义角速度，使第1、6、11、16个链节在圆周上运动时分别充当驱动元件，每次转过125度。
另外，通过核查运算，如果角速度为125度/秒时，则第1个链节旋转一周大约需要时间4.2s。
进入机构环境，将当前装配体拍摄快照。
参照第1、6、11、16个链节上的平面副接头Z轴(查询选取)定义伺服电动机(如图11和图12)。
所有电机设置均为：速度方向(紫色箭头)向外，按右手定则逆时针旋转链条。
设置速度初始角，选中"当前"，速度值为125。
图11 运动角速度定义
图12 速度定义设置
定义并运行运动分析。
类型选择"运动学"，终止时间为4.2s(如图13)。
在"电动机"选项卡中，设置每个电动机的生效时间段是这次链传动模拟的关键。
由于前后两个电动机在临界点处不能重合(单一函数值)，所以第2个电动机的起始时间比第1个电动机的结束时间推迟0.01s(如图14)，对于这0.01s的时间差在最小时间间隔范围之内，是模拟计算误差所允许的。
点击"运行"，链传动正常运行。
图13 运动学定义
图14 电动机作用时间段
对于链轮的旋转运动模拟，定义两个伺服电动机确定两个链轮的传速比，通过快照确定链轮和链节之间的外观啮合位置，即可完成链轮和链条的整体传动效果。
上述链传动模拟方案是在简化链节元件的前提下成功进行的，由于链传动模拟运算数据量特别大，运行模拟时可能需要几个小时甚至几天的时间，因此在运行链传动机构模拟完成时，要及时将运行结果保存(*.pbk机构回放文件)，以便后续对链传动模拟结果进行更深入的研究。
三、链传动应用效果与动力学模拟专业平台实例
链传动在自行车、摩托车等普通交通工具上的滚子链、发动机等传动机构上的齿形链，以及在工程机械车辆上用的履带行走系统等都有广泛应用。
下面是常见的发动机正时链、工程机械履带传动结构，以及链传动的动力学模拟与应用。
对于这些典型的链传动，许多专业软件平台给出了专业的算法模型和模拟方法，下面是两个典型软件供应商给出的链传动解决方案。
(1)韩国FunctionBay公司基于递归算法的MFBD(多柔体动力学)分析软件--RecurDyn，其高机动性履带包对履带车辆的履带链节受力情况与车辆通过性给出了比较现实的求解方案，如图15所示。
图15 履带行走系统建模和通过性模拟
(2)奥地利AVL李斯特公司的发动机先进模拟技术软件--Excite，对发动机正时链传动给出了专业仿真分析策略，如图16所示。
图16 发动机正时链传动建模和动力学模拟。