08第八章 链传动

第八章链传动链传动都是挠性传动。

链传动通过环形挠性元件，在两个或多个传动论之间传动运动和动力。

链传动由两轴平行的大、小链轮和链条组成。

链传动与带传动有相似之处：链轮与链条啮合，其中链条相当于带传动中的挠性带，但又不是靠摩擦力传动，而是靠链轮齿和链条之间的啮合来传动。

链传动又是的啮合传动。

本章主要介绍:（2）链传动的类型、特点和应用；介绍套筒滚子链的结构、标准和选用设计方法；介绍链轮的结构设计和有关链传动安装、张紧和维护等方面的知识；简要分析了链传动的运动特性。

§8-1 链传动的特点和应用一、链传动结构和类型链传动由两轴平行的大、小链轮和链条组成。

链传动与带传动有相似之处：链轮齿与链条的链节啮合，其中链条相当于带传动中的挠性带，但又不是靠摩擦力传动，而是靠链轮齿和链条之间的啮合来传动。

因此，链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动。

链的种类繁多，按用途不同，链可分为：传动链、起重链和输送链三类。

在一般机械传动装置中，常用链传动，根据结构的不同，传动链又可分为：套筒链、滚子链、弯板链和齿形链等等。

在链条的生产和应用中传动用短节距精密滚子链占有支配地位。

二、链传动的特点和应用主要优点：与摩擦型带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比（平均传动比），传动效率较高（润滑良好的链传动的效率约为9798%）；又因链条不需要象带那样张得很紧，所以作用在轴上的压轴力较小；在同样条件下，链传动的结构较紧凑；同时链传动能在温度较高、有水或油等恶劣环境下工作。

与齿轮传动相比，链传动易于安装，成本低廉；在远距离传动时，结构更显轻便。

主要缺点：运转时不能保持恒定传动比，传动的平稳性差；工作时冲击和噪音较大；磨损后易发生跳齿；只能用于平行轴间的传动。

链传动主要用在要求工作可靠,且两轴相距较远,以及其他不宜采用齿轮传动的场合，且工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。

中低速传动：i ≤8(I=2~4)，P ≤100KW ，V ≤12-15m/s ，无声链V max =40m/s 。

（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）§8-2 滚子链和链轮一、滚子链套筒滚子链 相当于活动铰链，由滚子；套筒；销轴；外链板；内链板组成。

当链节进入、退出啮合时，滚子沿齿滚动，实现滚动摩擦，减小磨损。

套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使内、外链板可相对回转。

为减轻重量、制成“8”字形，亦有弯板。

这样质量小，惯性小，具有等强度。

两销轴之间的中心距称为节距，用P 表示。

链条的节距越大，销轴的直径也可以做得越大，链条的强度就越大，传动能力越强。

节距P 是链传动的一个重要参数。

内外链板制成8字形，截面Ⅰ、Ⅱ强度大致相等，符合等强度设计原则，并减轻了重量和运动惯性。

链节数L P 常用偶数。

接头处用开口销或弹簧卡固定。

一般前者用于大节距，后者用于小节距。

当采用奇数链节时，需采用过渡链节。

过渡链节的链板为了兼作内外链板，形成弯链板，受力时产生附加弯曲应力，易于变形，导致链的承载能力大约降低20%。

因此，链节数应尽量为偶数。

滚子外链片p 销轴滚子套筒内链片d 1链的接头形式见图5—18。

滚子链标记：链号—排数×链节数 标准号例如：节距为15.875mm, 单排，86节A 系列滚子链其标记为：10A —1×86GB1243.1—83套筒滚子链规格与主要参数见表5—11二、链轮为了保证链与链齿的良好啮合并提高传动的性能和寿命，应该合理设计链轮的齿形和结构，适当地选取链轮材料。

1、链轮的尺寸参数若已知节距P ，滚子直径和链轮齿数Z ，链轮主要尺寸可接表计算。

2、链轮齿形为了便于链节平稳进入和退出啮合，链轮应有正确的齿形。

滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计可以有较大的灵活性。

因此GB1244-85中没有规定具体的链轮齿形。

在此推荐使用目前较流行的一种，即三园弧一直线点形，如图所示。

当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上可不画出，只需在图上注?quot;齿形按3R ，GB1244-85规定制造"即可。

链轮轴面齿形尺寸见表，轴面齿形有园弧和直线两种。

园弧形齿廊有利于链节啮入和啮出。

3、链轮结构小直径链轮可采用实心式；中等尺寸链轮可制成孔板式；大直径链轮可采用组合式结构，4、链轮材料：一般链轮用碳钢、灰铸铁制作，重要的链轮用合金钢制造，齿面要经过热处理。

小链轮的啮合次数多于大链轮，故小链轮的材料应优于大链轮。

链轮的结构有实心式、孔板式、组合式、和齿圈和轮心螺栓联结式几种。

§8-3 链传动的运动特性整根链条是可以曲折的挠性体，而每一链节则为刚性体。

链轮可以看作一正多边形。

因而链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，如动画所示，正多边形的边长即为节距P ，边数即为链轮齿数Z 。

链轮每转一周，链条移动距离为ZP 。

设主、从动轮的转速分别为n 1、n 2则链的平均速度V b d 1p r e αr i p r 2r 1r 3a b C a C链传动平均传动比为：i=n1/n2=z2/z1=常数假设链的紧边在传动时始终处于水平位置。

若主动链轮以等角速度回转时，链条铰链销轴A的轴心作等速圆周运动，其圆周速度为V1=ωd1/2。

V1可以分解为使链条沿水平方向前进的分速度Vx1（链速）和使链上下运动的垂直分速度Vy1:式中，β为啮合过程中链节铰链中心在主动轮上的相位角，β=-180/z1～＋180/ z1，同样每一链节在与从动链轮轮齿啮合的过程中，链节铰链中心在从动轮上的相位角γ在±180/ z1范围内不断变化。

紧边链条沿x方向的分速度为V X2=d2ω2/2式中, ω2为从动链轮的角速度。

不计链条变形,则有v x1=v x2于是得ω2=ω1d1cosβ/ d2cosγ。

瞬时传动比为: i=ω1/ω2=d2 cosγ/ d1cosβ通常β≠γ。

显然，即使主动链轮以等角速度回转，瞬时链速、从动链轮的角速度和瞬时传动比等都是随β、γ作周期性变化。

可见，由于绕在链轮上的链条形成正多边形，造成链传动运动的不均匀性。

因此，这是链传动的固有特性。

由于链速和从动轮角速度作周期性变化，产生加速度a，从而引起动载荷。

链条垂直方向的分速度Vy也作周期性变化，使链产生横向振动。

这是产生动载荷的重要原因之一。

在链条链节与链轮轮齿啮合的瞬间，由于具有相对速度，造成啮合冲击和动载荷。

链、链轮的制造、安装误差也会引起动载荷。

由于链条松驰，在启动、制动、反转、载荷突变等情况下，产生惯性冲击，引起较大的动载荷。

这些应引起注意。

§8-4 滚子链传动的设计计算一、传动的主要失效形式链传动的失效主要表现为链条的失效。

链条的失效形式主要有：1.链条疲劳破坏:链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不同，故链条工作在交变拉应力状态。

经过一定的应力循环次数后，链条元件由于疲劳强度不足而破坏，链板将发生疲劳断裂，或套筒、滚子表面出现疲劳点蚀。

在润滑良好的链传动时，疲劳强度决定链传动能力的主要因素。

1、链条冲击破断：对于因张紧不好而有较大松边垂度的链传动，在反复起动、制动或反转时所产生的巨大冲击，将会使销轴、套筒、滚子等元件不到疲劳时就产生冲击破断。

2、链条铰链的魔损:链传动时，销轴与套筒的压力较大，彼此又产生相对转动，因而导致铰链摩损，使链的实际节距变长。

铰链磨损后，增加了各链节的实际节距的不均匀性，使传动不平稳。

链的实际节距因磨损而伸长到一定程序时，链条与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象，磨损是润滑不良的开式链传动的主要失效形式。

造成链传动寿命大大降低。

４、链条铰链的胶合：在高速重载时，销轴与套筒接触表面间难以形成润滑油膜，金属直接接触导致胶合。

胶合限制了链传动的极限转速。

５、链条的过载拉断：低速重载的链传动在过载时，因静强度不足而被拉断。

二、功率曲线图在规定试验条件下，把标准中不同节距的链条在不同转速时所能传递的功率，称为额定功率P0，滚子链额定功率曲线如教材图5—24所示。

链传动的试验条件：1)、两链轮安装在水平轴上并共面；2)、小链轮齿数Z1=19 链长L P=100节；3)、单排链，载荷平稳；4)、按规定润滑方式润滑；5)、满载荷连续运转15000h；6)、链条因摩损而引起的相对伸长量不超过3%；7)、链速v>0.6m/s 。

三、链传动的设计计算已知：P，载荷性质，工作条件，转速n1、n2；求：链轮齿数Z1、Z2，节距P，列数，中心距a，润滑方式等。

1.中、高速链传动（V≧0.6m/s）对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲劳破坏，它可按功率曲线图进行设计。

当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P0值加以修正。

则链传动的功率P为：P≦P0KzKiKαKpt/K A式中：P名义功率，kW；K A为工作情况系数，查表5—15；Kz为小链轮系数，查表5—16；Ki为传动比系数，查表5—17；Kα为中心距系数，查表5—18；Kpt为多排链系数，查表5—19.2.低速链传动（V≦0.60.6m/s）对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断，必须对静强度进行计算。

通常是校核链条的静强度安全系数S，其计算公式为：S=F Q/K A F≧4~8式中：F Q为极限拉伸载荷，N。

F为链的工作拉力，N。

P为链传动的名义功率，kW;四、链传动主要参数的选择1．链节距链节距P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。

为使传动平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。

2. 链轮齿数Z1、Z2小链轮齿数少，动载荷增大，传动平衡性差。

因此需要限制小链轮最少齿数,一般Z1MIN=17。

链速很低时，Z1可取为9，Z1也不可过多，以免增大传动尺寸。

推荐范围：Z1≈292i。

Z1=Iz2 链轮齿数Z MAX=120，因为链轮齿数过多时，链的使用寿命将缩短，链条稍有摩损即从链轮上脱落。

另外，为避免使用过度链节，链节数L P一般为偶数，考虑到均匀摩损，链轮齿数Z1、Z2最好选用与链节数互为质数的奇数，并优先选用数列17、19、21、23、25、38、57、76、85、114。

通常，链传动传动比i≤6。

推荐i=2 3.5。

3.中心距a和链节数Z P:中心距a取大些，链长度增加，链条应力循环次数减少，疲劳寿命增加，同时，链的磨损较慢，有利于提高链的寿命；中心距a取大些，则小链轮上包角增大，同时啮合轮齿多，对传动有利。

但中心距Q过大时，松边也易于上、下颤动，使传动平稳性下降，因此，一般取初定中心距a0=（30-50）P ，最大中心距a max =80p ，且保证小链轮包角α1≥120°。