[机械设计] 第九章 链传动

表 9-4
滚子链链轮的结构和材料
三、链轮结构
链轮的结构和材 料1
整体式链轮
孔板式链轮
组合式链轮
◆ 小直径的链轮可制成整体式； ◆ 中等尺寸的链轮可制成孔板式； ◆ 大直径的链轮可制成组装式。
自行车？
滚子链链轮的结构和材料
四、链轮的材料
低速轻载
中碳钢
中速中载
中碳钢淬火
高速重载
低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火 中碳钢或中碳合金钢表面淬火
滚子链传动的设计计算
一、失效形式
设计计算1
链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条铰链的
胶合以及链条的静力拉断。
二、额定功率曲线 额定功率
P0/kW
1、图9-10 定性分析
速度低时，链的承载能力主 要取决于链板的疲劳强度；
随着转速增高，多边形效应 增大，承载能力主要取决于滚 0 子和套筒的冲击疲劳强度；
第9章 链传动
§9.1 概述 §9.2 滚子链链轮的结构及材料 §9.3 链传动的运动特性 §9.4 滚子链传动的设计计算 §9.5 链传动的布置、张紧及润滑
链传动的特点及应用
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力
带传动是有中间挠性件的摩擦传动，链传动是有中间挠形件的啮合传动
链传动的特点及应用
外链板
滚子
外链板
滚子与套筒之间、套筒与销轴之间 内链板
（即内外链板之间）有相对运动
滚子
套筒
销轴
那里有相对
运动？
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， 一般不超过4排
传动链的结构特点
传动链的结构特点2
2、链条接头处的固定形式有：
尽量保持两个链轮共面，否则工作中容易脱链
二、链传动的张紧
避免链条的垂度过大时产生啮合不良 张紧目的 和链条的振动现象
增加链条与链轮的啮合包角
张紧方法
三、链传动的润滑 销轴与套筒之间产生磨损，链节伸长 →抖动、掉链、 噪声等，这是影响传动寿命的主要因素
润滑方法
良好的润滑可减轻磨损、缓和冲击，是延长链传动寿命 的最有效的方法，对高速重载链传动尤为重要
◆与带传动相比：啮合传动无弹滑和打滑，能保持准确的平均传动比； 初拉力小即径向压轴力小；结构尺寸比带传动小 可用于高温或灰尘大的场合
◆ 与齿轮传动相比：制造和安装精度较低，成本低； 可远距离传动；重量轻 ◆ 主要缺点：不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易跳齿；工作中有噪声；
不宜用于载荷变化大和急速反向的场合。 不能用于两轴交叉传动 ◆ 主要用途：适宜用在转速不高，且两轴相距较远的场合及低速重载、环境
A系列、节距 p = 12.7mm，单排，86节
传动链的结构特点
二、齿形链
适用于高速或运动精度要求较高的场合传动链的结构特点3
由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成； 工作时链板齿与
链轮相啮合传递运动。 又称无声链。
啮合
传动链的结构特点
传动链的结构特点3
链条链轮齿形相同，相对速度 不变，噪声小。
多边形效应
v′变化 上下抖动
链传动的运动不均匀性—多边形效应
◆ 从动轮：
轮圆周速度 v R v / cos
其中： 2 2
2
2
2
360 z2
— 9-5
2
R2
v
cos
由 v R22 cos R11 cos
瞬时传动比 i 1 R2 cos 2 R1 cos
— 9-7
瞬时速比变化 主动轮等速，从动轮周期变速
— 脱链可能性↑
• z1≥17；i 越小， z1可越多 • z2 ＝ i z1 ， p
常取 z2 ≤ 120，以防止脱链
• 选奇数为好 →P177
滚子链传动的设计计算
2、传动比 i
小链轮上包角α↓，啮合齿数减少，加速链轮磨损
i↑ 结构尺寸↑,容易跳齿、脱链
通常i≤6，推荐i =2～3.5；
3、中心距 a
6．计算链传动作用在轴上的压轴力FP — 式9-18
作业 必作 9-1，9-2，9-3，9-4，9-15，9-21 思考 9-6，9-8，9-10，9-11
例题（自学）
链传动的布置、张紧和润滑
一、链传动的布置
布置张紧和润 滑1
一般应布置在铅垂面内，尽可能避免布置在水平或倾斜平面内
紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些
1
2
R112
sin
180 z1
12
2
p
⇒ 惯性力（式9-8；9-9）
注：
▪ 链传动不宜用于对运动精度有
∵ 多边形效应
较高要求的场合
运动不均匀性
∴
链传动的固有特性
附加动载荷
▪ 多级传动时，链传动尽量放在 低速级
链传动的受力分析
受力分析1
• 也需张紧
但张紧的目的与带传动 不？同
∴张紧力比带传动小得多
恶劣的场合
链传动的特点及应用
▪ 链传动分类 传动链
起重链
滚子链
齿形链
输送链（曳引链）
传动链
曳引链
起重链
滚子链
滚子
齿形链
传动链的结构特点
一、滚子链 1、结构
◆ 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。
形滚成子链与条链弯轮折齿是之间 那是个滚相动对？运滑动动? ？
链传动的平均传动比为： i n1 z2 n2 z1
链传动的运动不均匀性—多边形效应
假设：紧边在传动时总是处于水平位置
◆ 主动轮： 轮等速 1， 销轴圆周速度 R1 1
v R11 cos
式9-3
— 水平分速度（链速）,
驱动链条,传递功率
v R sin
式9-4
— 垂直分速度,使链条 上下移动,消耗功率
式9-15， 表9-6
已知Pca和n1，图9-11查链号表9-1得p
4．链节数 Lp和中心距 a
按a =(30 ~ 50)p ，amax = 80p 初选 a0 式 9-16求Lp0 式9-17求中心距a
为避免使用过渡链节，链节数Lp0应园整为偶数Lp
滚子链传动的设计计算
5．计算链速v，确定润滑方式 式9-1求v，图9-14选择润滑方式
供油量→表9-9，润滑油牌号→P183
链传动的张紧
弹
重
簧
力
自
自
动
动
张
张
紧
紧
托
张
架
紧
定
轮
期
定
张
期
紧
张
紧
链传动的润滑
人
飞
工
溅
定
润
期
滑
润
滑
油浴润滑
压力喷油润滑
滴油润滑
复习
滚子链 1、结构
◆ 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。
形滚成子链与条链弯轮折齿是之间 那是个滚相动对？运滑动动? ？
于弹 小簧 节卡 距片 偶固 数定 链， 节多
用
用过
于渡
奇 数 链 节
链 节 固 定 ，
过渡链节
外链板
外链板
设计中，链节数取偶数，以避免
内使链板用过渡链节；因过渡链节使左右拉
滚子
力滚不子共线，链板受附加弯矩，承载能 力下降。
套筒
销轴
复习
链板为8字形的好处：
Hale Waihona Puke Baidu
传动链的结构 特点2
各截面等强度； 总量轻 成本低，运动惯性力小
链传动的运动不均匀性—多边形效应
◆ 小结
v R11 cos R22 cos
i 1 R2 cos 2 R1 cos
其中：
1
2
1
2
1
360 z1
2 2
2
2
2
360 z2
• 影响因素 z↓导致 、
变化范围↑
链轮转速↑
运动不均匀性↑
• 设计中应选用多齿数链轮，小链
节链条，限制转速
滚子链链轮的结构和材料
一、链轮齿形 — 按表9-2设计
链轮的结构和材料2
在已知p、z、d、df、da的前提下，只要控制好re、ri、a 就能
保证链轮齿形
——齿形设计要点
ri re
a
滚子链链轮的结构和材料
二、链轮主要尺寸
链轮的结构和材 料1
径
向 尺
d dg dk df da dg
寸
表 9-3
轴 向 尺 寸
∴齿形链又称 “无声链”
链条链轮齿形不同，相对速度 变化，噪声大。
传动链的结构特点
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
链轮上开有导向槽，可以较精 确的把链条定位在链轮上，导 向性好；适用高速重载。
外 导 板 齿 形 链
链轮上不开导向槽，链轮结构简单； 但链条在链轮上会左右晃动，导向性差， 且外导板与销轴铆合处易松脱。
由滚子、套筒冲击 疲劳强度限定
由链板疲劳强度限定
由销轴和套筒胶合限定
小链轮转速n1 /(r/min)
转速越高，承载能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。
2、图9-11 定量分析—设计依据
额定功率曲线
图9-11定量的表达了允许的转速和可传动的功率 — 确定链号的依据
滚子链传动的设计计算
三、主要参数选择
链传动的运动特性
二、链传动的附加动载荷
• 影响因素
链条的变速运动，引起附加动载荷 链的加速度：
z↓导致 , ( p )
变化范围↑
附加动载荷↑
a
dv dt
R11 sin
d
dt
R112 sin
链轮转速↑
1 时：
2
a 随变化
• 设计中应选用多齿数链轮，
小链节链条，限制转速
amax
R112
sin
外链板
滚子
外链板
滚子与套筒之间、套筒与销轴之间 内链板
（即内外链板之间）有相对运动
滚子
套筒
销轴
那里有相对
运动？
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， 一般不超过4排
复习
传动链的结构特点2
2、链条接头处的固定形式有：
于开 大口 节销 距固 偶定 数， 链多 节用
• 受力与带传动相似
— 防止松边过松，以免跳齿、脱链
链的紧边拉力为：
F Fe Fc Ff
Ff"
其中：F e为有效圆周力： Fe Pv
Fc为离心力引起的拉力：
Ff 为悬垂拉力:
Fc qv2
( Ff max F'f , F"f ⇒ P175
链的松边拉力为：
F2 Fc Ff
a
Ff'
滚子链的规格和主要参数 表 9-1
多边形效应造成
v
v R11 cos
链传动的运动不均匀性—多边形效应
◆ 小结
运动不均匀性
v 变化 前后冲击 v′变化 上下抖动
瞬时速比变化
主动轮等速 链条变速 从动轮变速
多边形效应
v R11 cos v R sin
v R v / cos
i 1 R2 cos 2 R1 cos
传动链的结构 特点2
各截面等强度； 总量轻 成本低，运动惯性力小
滚子链的规格和主要参数 表 9-1
主要参数：p
p↑— 链条结构尺寸↑— 承载能力↑ 图9-2
滚子链已标准化 ，分A、B两种系列，常用A系列
滚子链标记：
×
GB/T1243—1977
链号 排数 链节数 标准代号
例： 08A—1×86 GB/T1243—1977
1、链轮齿数 1）不宜过少
z↓导致 、 变化范围↑
— 自运行动车不脱均链匀常性发和附加动载荷↑ 生在哪个链轮上？
z↓导致 同时啮合齿数↓ — 磨损↑
2）不宜过多
z1↑导致z2↑
— 跳齿、脱链↑
链节磨损后增长△p， →链条外移
选择
由
d
sin
p 180
z
→链条外移
d
p
sin
180 z
相同Δp下：z↑导致Δd↑
链传动的运动不均匀性—多边形效应
两个特殊位置：
1 时：
2 v m in
R cos
z
vm a x
R sin
z
0 时：
vmax R11 v1
vmin
从前一个滚子开始啮合到后一个滚子也进入
啮合 的变化范围 是 1
2
1
360 z1
— 链节距对 应的中心角
主动轮等速 链条变速
v 变化 前后冲击
于开 大口 节销 距固 偶定 数， 链多 节用
于弹 小簧 节卡 距片 偶固 数定 链， 节多
用
用过
于渡
奇 数 链 节
链 节 固 定 ，
过渡链节
外链板
外链板
设计中，链节数取偶数，以避免
内使链板用过渡链节；因过渡链节使左右拉
滚子
力滚不子共线，链板受附加弯矩，承载能 力下降。
套筒
销轴
传动链的结构特点
链板为8字形的好处：
小节距、多排链：用于重载、a 小、i 大； 大节距、单排链：用于轻载、v小、a 大、i 小；
滚子链传动的设计计算
四、设计方法和步骤
1、 选择链轮齿数z1、z2
按 z1 ≥ 17， z2 ≤ 120 ，奇数；i ≤6 等原则选择确定
2．确定计算功率Pca
Pca
K Akz kP
P
3．确定链条型号和节距 p
* 小链轮的材料应好于大链轮
链传动的运动特性
一、链传动的运动不均匀性—多边形效应
运动特性1
整条链：挠性体 单个链节：刚性体
因链板是直线形刚体， 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
链传动的平均速度为：
v z1n1 p z2n2 p 601000 601000
链条节数Lp↓— 屈伸次数↑— 磨损↑
a↓
小轮包角a ↓— 同时啮合齿数↓— 磨损↑
a↑— 松边上下颤动↑，传动不平稳 ∴ a =（30 ~ 50) p amax = 80 p
滚子链传动的设计计算
4、链节距 p 和排数
链传动尺寸↑— 承载能力↑
p↑
运动不均匀性↑、动载↑、振动噪音↑
∴ 尽量采用小节距单排链