机械设计基础第10章链传动ppt课件

P
实际使用区域
2
1
3
密封润滑不良
4
其极限功率急剧下降；
n1
极限功率曲线 对应每种失效形式，可得出一个极限功率
表达式。常用线图表示。
单排滚子链的极限功率曲线。
1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率曲线； 2是链板疲劳强度限定的极限功率曲线； 3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率曲线； 4是铰链（套筒、销轴）胶合限定的极限功率曲线。
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Ι—人工定期润滑 Π—滴油润滑 12.7
15.875
链 19.05
节
Ι
Π
距 25.4
p(mm) 31.75
38.1
44.45
50.8
0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1
2
推荐的润滑方式
Ш—油浴或 Ⅳ—压力喷
飞溅润滑
油滑润
Ш
Ⅳ
3 4 5 6 8 10
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链速v(m/s)
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25
300
计算；
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Kp为多排链系数（表10-12）。
载荷性质
表10-10 工作情况系数KA 原动机
电动机或汽轮机
内燃机
载荷平稳
1.0
1.2
中等冲击
1.3
1.4
较大冲击
1.5
1.7
表10-11
小链轮齿数系数Kz和 K
' z
功率 200
150
p0(kw) 100
80
60
40
单排
A
20 15
系列 10
滚子
8 6
链的 4
功率 2
曲线 1.5
1
0.8
0.6
0.4
0.2 0.15 0.1
10 15 20 40
链号
08A 10A 12A 16A 20A 24A 28A 32A 40A 48A
节距
12.7 15.875 19.05 25.4 31.75 38.1 44.45 50.8 63.5 76.2
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链轮的结构如图10-26所示。 小直径链轮可制成实心式（图a）； 中等直径的链轮可制成孔板式（图 b）； 直径较大的链轮可设计成组合式（图c），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。
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链轮结构
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10.2 链传动工作情况分析
10.2.1 链传动的运动特性
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链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。
❖链轮上被链条节距等分的圆称为分度圆，直径用d表示。若 已知节距p和齿数z时，链轮主要尺寸计算式为
分度圆直径 d p sin180
z
齿顶圆直径 damaxd1.25pd1
（ 131） 8
damind11z.6pd1
齿根圆直径 df dd1(d1为滚子直 径）滚子链链轮轴面齿形
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4
10.1.2 链传动的结构与选择
1、 链条 滚子链
类型 齿形链
滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。
套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合 内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。
销轴
滚子 销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。
内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出 时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链 轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。
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。
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10.3.2 额定功率曲线图
以上各种失效形式，将使链传动的工 作能力受到限制。可通过实验作出单排滚子 链的极限功率曲线。
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图中阴影部分为实际使用的许用功率（区域）。若润滑不良及工作情 况恶劣，磨损将很严重，其极限功率大幅度下降。如图中虚线5所示。
Kz 为小链轮的齿数系数，由表10-11确定，当工作点落在图10-26的曲线顶 点左侧时（属于链板疲劳），查表中 Kz；当工作点落在图10-26的曲线右 侧时（属于套筒、滚子冲击疲劳），查表中 k’z。
KL为链长系数（图10-28），图中曲线1为链板疲劳计算用，曲线2为套筒、 滚子冲击疲劳计算用；当失效形式无法预先估计时，取曲线中小值代入
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链传动结构简单、耐用、维护容易，适用于中心 距较大的场合。
与带传动相比，链传动能保持准确平均传动比；没 有弹性滑动和打滑；需要张紧力小；能在温度较高，有 油污等环境下工作。
与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较 低；成本低廉；能实现远距离传动；但瞬时速度不均匀， 瞬时传动比不恒定；传动中有一定的冲击和噪音。
链条绕上链轮后形成折 线，因此链传动相当于一对
ν θA
B
多边形轮子之间的传动。设 R1 ω1
z1、z2为两链轮的齿数，p为
节距（mm），n1、n2为两链轮
的转速（r/min），则链条线
ω1
速度（简称链速）为
v z1pn1 z2pn2 601000601000
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链传动的传动比
i n1 z 2 n2 z1
F1FFcFy
松边拉力为
F
a
n1
βy
F2 Fc Fy
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n2
F
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工作拉力为
F 1000P v
式中，P为链传动传递的功率，KW；v 为链速，m/s。
离心拉力为
Fc qv2
式中，q 为每米链的质量，kg/m，见表。
悬垂拉力为
Fy Kyqga
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悬垂拉力为
Fy Kyqga
速度 v 周期性地由小变大，又由大变小，每个节距变化 一次。
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同理，链条在垂直于链节中心线方向的分速度v’
=d1w1/2sin，也作周期性变化，从而使链条上下抖动。
由于链速是变化的，工作时不可避免地要产生振动 和动载荷。
在从动链轮上，2角变化范围为-180/z2 ~+180/z2， 由于链速 v 和 2 角不断变化，从动轮角速度 2 也周期
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滚子链的额定功率曲线是在特定条件下制定的， 即： （1）两轮共面； （2）小轮齿数 z1=19； （3）链长 Lp=100节； （4）载荷平稳； （5）按推荐的方式润滑（图10-27）； （6）工作寿命为 15000h； （7）链条因磨损而引起的相对伸长量不超过 3%。
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双排滚子链
Байду номын сангаас
销或弹簧夹锁紧(图10-22a、b)。 若链节数为奇数时，则需采用过渡链节(图10-22c)。在链条
受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免
采用。
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滚子链的接头型式
齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。齿形链板的两 侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。铰链可做 成滑动副或滚动副，图b所示为棱柱式滚动副，链板的成 形孔内装入棱柱，两组链板转动时，两棱柱相互滚动，可 减少摩擦和磨损。
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轴面齿形 ：圆弧+直线
b
gg
便于进入或退出啮合
b
B3 B2
(h)
直线
r4 r5
r5
pt
pt
单排链轮
多排链轮
轴面齿形
轴面齿形
指采用标准刀具加工
零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。
材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。
齿面需经热处理以提高接编触辑版强ppp度t 和耐磨性。
性变化。即瞬时传动比是变化的。
2 的波动将引起链条与链轮产生冲击、振动和噪 音，加剧磨损，当链轮齿数增加时，则1和2相应减小，
速度波动、冲击、振动和噪音都会减小，所以链轮的最
小齿数不宜太少，通常取主动链轮（即小链轮）的齿数
大于17。
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10.2.2 链传动的受力分析
链传动工作时，紧 边和松边的拉力不相等。 若不考虑动载荷，则紧 边 所 受 的 拉 力 F1 为 工 作 拉 力 F 、 离 心 拉 力 Fc 和 悬垂拉力Fy之和
套筒
内链板 内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保
持各横截面的强度大致相等
外链板
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滚子链已标准化，分为A、B两种系列， 常用的是A系列。表10-9列出几种A系列 滚子链的主要参数。
链条长度以链节数来表示。链节数最好
取为偶数，以便链条联成环形时正好是 外链板与内链板相接，接头处可用开口
如选用三圆弧一直线齿形，则
da
p0.5
4c
o1t80 z
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链轮齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不需要画出 端面齿形，只需注明链轮的基本参数和主要尺寸，并注明 “齿形按3R GB/T1244-85规定制造”即可。但须给出链 轮轴面齿形，以便车削链轮毛坯。
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。
由以上两式求得的链速和传动比均为平均值。实际上，由 于多边形效应，瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。
为了便于分析，设链的主动边（紧边）处于水平位置，
主动链轮以角速度1回转，当链节与链轮轮齿在A点啮合时，链
轮上该点的圆周速度的水平分量即为链节上该点的瞬时速度，
其值为
v 12d11 c os
式中，d1为主动链轮的分度圆直径，mm；为A点圆周速度
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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=0.92~0.96。
链传动广泛用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床 及摩托车中。
按照链条的结构不同，传递动力用的链条主要有滚 子链和齿形链两种。其中齿形链结构复杂，价格较高， 因此其应用不如滚子链广泛。
第10章 链传动
10.1 链传动概述 10.2 链传动工作情况分析 10.3 滚子链传动的设计 10.4 链传动的布置和润滑
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1
10.1 链传动概述
10.1.1 链传动的特点和类型
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。
与水平线的夹角。
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v 12d11 c os
任一链节从进入啮合到退出啮合， 角在-180/z
到+180/z 的范围内变化。
当=0o，链速最大，vmax=d1w1/2； 当=180/z 时，链速最小，
vmax=d1w1/2cos180/z
由此可知，当主动轮以角速度1等速转动时，链条瞬时
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；但结构
复杂、价格较贵、也较重，
所以它的应用没有滚子链
那样广泛。
齿形链
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链轮齿形 端面齿形 ：三圆弧一直线
这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具 有较好的啮合性能，并便于加工。
r2
d
c ba
a 180˚
Z
滚子链链轮端面齿形
08A
60 80 10编0辑版15p0pp2t00 400 600 1000 2000 4000 620600
小链轮转速n (r/min) 800 1500
上图表明，当采用推荐的润滑方式时，链传动所 能传递的功率P0，小轮转速n1和链号三者之间的关系。
若润滑条件与推荐的润滑方式不同时，则根据链速v 的不同，将P0的值降低。当链速v ≤1.5m/s时，降低到 50%；当1.5m/s≤v≤7 m/s时，降低到 25%；当v >7m/s
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。
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3．销轴与套筒的胶合
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．链条铰链磨损
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。
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10.3 滚子链传动的设计
10.3.1 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．链板疲劳破坏
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。
2．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，
而润滑又不当时，不宜用链传动。
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设计时，若实际选用参数与上述特定条件不同，则 需要引入一系列相应的修正系数对图中额定功率P0进行 修正。单排链传动的额定功率应按下式确定：
P0
KAP KZ KLKP
式中，KA为工作情况系数，由表10-10确定；P0为单排链的额定功率，kW；P 为链传动传递的功率，KW；
式中，a为链传动的中心距，m； g为重力加速度，g=9.81m/s2； Ky为下垂度 y =0.02a 时的垂度系数。Ky值与两链轮
轴线所在平面与水平面的倾斜角 有关。垂直布置时Ky=1， 水平布置时Ky=7，对于倾斜布置的情况，=30时 Ky=6， =60时 Ky=4，=75时 Ky=2.5。
链作用在轴上的压力FQ 可近似取为FQ=(1.2~1.3)F；有 冲击和振动时取大值。