机械设计链传动word版

第十一章链传动（一）教学要求1、了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性2、掌握链传动失效形式和设计计算方法（二）教学的重点与难点1、链运动不均匀性和动载荷2、失效形式和设计方法（三）教学内容本章主要内容▪链传动的工作原理及其优缺点；▪链传动的结构、规格及其材料；▪链传动的运动特性；▪链传动的受力分析、失效形式和许用功率▪滚子链传动的主要参数和链传动的设计计算过程；▪链轮结构。

重点与难点▪链传动的运动不均匀性及动载荷；▪链传动的受力分析；▪链传动的张紧与布置第一节概述一、链传动的组成链传动是通过中间挠性件（链）与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。

它是由：主动链轮、从动链轮（有时也可能有两个以上的链轮）和环形链组成。

显然，其组成与摩擦带传动类似，只是工作原理不同，传递运动和动力的方式不同。

链传动属于啮合传动。

二、链传动的特点和应用、类型与带传动相比，链传动具有如下特点：优点：1.没有滑动（啮合传动），能保持准确的平均传动比2．工作情况相同时，传动尺寸比较紧凑（即a可以小些）。

3．不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小。

4．效率较高。

5．能在温度较高、湿度较大的恶劣环境中工作。

6．可用于较大中心距间的传动。

缺点：1．只能用于平行轴间2．瞬时速比不均匀，传动平稳性差，工作时有噪音。

3．不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用。

4．制造费用比带传动高。

5．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。

▪链传动的优点▪可获得准确的平均传动比▪传动效率高▪可做两轴中心距较大的传动▪作用于轴和轴承的载荷较带传动小▪链传动的缺点▪运转时瞬时传动比是变化的，冲击、振动和噪声较大，安装精度要求较高▪只能传递平行轴间的运动和动力应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、冶金、运输、起重、金属切削机床、摩托车、自行车、化工、纺织等机械中。

中低速传动：i ≤8(I=2~4)，最大可达15，P ≤110KW ，最大可达3600KW ，V ≤12-15m/s ，最高可达40m/s 。

（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）最常见的是用于自行车、摩托车中的链传动。

三、类型：工业上应用的链分为：传动链、起重链、拽引链本章主要讲套筒滚子链，传动链是链传动中的主要元件，传动链有滚子链和齿形链等类型。

1、滚子链的结构◆ 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。

◆ 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。

外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。

排数↑→承载能力↑但排↑→制造误差↑→受力不均↑一般不超过3~4列为宜当链节进入、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。

链条接头处的固定形式有：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，因为过渡链节会使链的承载能力下降。

滚子链标记：链号—排数×链节数 标准号 四、链轮要求了解：1）链轮齿形的设计要求；2）链轮齿形特点；3）链轮的主要参数；4）链轮的结构型式有哪些；5）对链轮的材料要求及适用情况1．对齿形要求：①保证链节平稳进入和退出啮合；②减少啮合时冲击和接触应力；③链条节距因磨损而增长后，应仍能与链轮很好地啮合；④要便于加工。

2．链轮齿形及特点端面齿形（如图11-5）——是三圆弧一直线，弧aa 、ab 、cd 和一直线bc优点：接触应力小、冲击小、磨损少，不易跳齿与脱链轴面齿形：两侧呈圆弧状，以利链节的进入和退出啮合（如图11-6）加工方法：标准刀具加工，一般为成型铣刀（只要P 相同，Z 不同的所有链轮均能加工） 3．链轮的主要参数分度圆直径（公称直径）Z P d /180sin /︒=齿顶圆直径 )18054.0(Ztg P D a ︒+=齿根圆直径d D D f -=d —滚子直径，节距P ，齿数Z 4、链轮的结构型式，如图11-7 整体式（直径较小时）孔板式（轮齿与轮毂部分成一体），中等直径可在腹板上开孔，如图11-7b组合式：大直径链轮可作成组合式。

如图11-7c ，齿圆与轮毂焊接 图11-7d ，齿圆与轮毂螺栓联接 5、链轮的材料要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击（在冲击载荷时）具体有普通碳素钢，优质碳素钢和合金钢，链轮较大（要求较低时）可用铸铁，小功率传动也可用夹布胶木。

具体的材料及适用场合见表11-2注意：1）有冲击载荷时一般采用低碳钢和低碳合金钢→渗碳淬火→回火。

2）无剧烈冲击，中等速度较大的链轮，一般采用中碳钢和中碳合金钢→淬火、回火。

3）齿数较多（特大）Z>50的链轮→采用灰铸铁 4）中小功率传动→采用普通或优质碳素钢 大小功率传动→采用合金钢5）P<6KW,高速链传动→采用夹布胶木，噪音较小，传动平稳6）小链轮的材料与热处理要求应高于大链轮——因为小链轮的啮合次数比大链轮多，∴磨损和冲击比大链轮严重。

第二节 链传动的运动特性链传动的运动特性分析（为什么链传动不平稳，噪声大，i 不恒定，不均匀性？）一、链运动的运动不均匀性链由许多刚性链节联接而成，当链与链条啮合，而绕在链轮上时，形成正多边形。

正多边形边数——（Z ）（齿数） 正多边形边长——（P ）（节距） 当链轮转过一周，链移动距离——ZP当链轮转速为n 1、n 2，时，链的平均速度为：1000601000602211⨯=⨯==Pn Z Pn Z V V m （m/s ）平均传动比为：const Z Z n ni i m ====1221（由于Z1，Z2为定值，所以平均传动比是准确的）但是，在各个瞬时，链速和传动比是变化的，波动的，并不稳定。

请比较：带：const i const D D n n i m ≠≠-==)1(1221ε瞬 齿轮：t cons i t cons Z Z W Wi m tan tan 1221====瞬下面对瞬时链速和传动比是变化的进行分析和说明：假设：链的紧边在传动过程中总是处于水平位置，并设在主动轮以角速度1作匀速转动。

如图所示，链的速度完全取决于图中B 点的速度，而铰链B 的速度即为主动轮的圆周速度2111ωd v =，链的水平（前进）速度 βωβcos 2cos 111d V V ==链的垂直速度ββsin 2sin 111d W V V ==' 式中：V 1——为A 点的圆周速度β——为链节进入啮合后某点铰链中心与轮心联线与铅垂线夹角，（或铰链中心相对于铅垂线的位置角）。

由于在工作中，销轴的位置是不断变化的，故β是变化的，β的变化范围：)2,2(11ϕϕβ+-∈。

由上式可见，链速是变化的，并且每转过一个链节，链速都要周期性变化一次，所以说，瞬时链速是变化的，链速的变化规律如图11-9。

结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。

这就造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性的波动。

对从动轮讲：γβωγωcos 2cos cos 211222d Vd V === （8-8）瞬时传动比：tan cos cos 1221cons d d i t ≠==βγωω （11-8）∴即使1恒定，而2随⇒（βγ,）而变化，∴i t 不恒定。

只有当Z 1=Z 2（d 1=d 2）,γβ=,a （中心距）为P 的整数倍时，t cons i t tan 21==ωω，因为此情况下β、γ变化处处相同。

二、链传动的动载荷传动过程中，动载荷原因主要有以下几个方面： ①链速V 和从动轮角速度作周期性变化速度变化，必然要引起加速度，从而引起惯性力，产生动载荷。

链条前进加速度为：βωββωsin 2)sin (221111d dt d d dt dv a -=-== 讨论：21ϕβ±=时，2180sin 22sin 22111211211max P Z d d a ωωϕω±=︒±=±= 0=β时，0min =a同理：βωcos 2211d a ='——升降加速度 结论：链轮转速（n 1）越高，节距（P ）越大，齿数Z 1越少，动载冲击越严重，噪音越大。

所以说，链传动不适宜高速。

当V 一定，Z 1多，P 小，是非常有利的。

设计中，在满足承载能力的前提下，易选较小的P 。

②链作直线运动，轮作圆周运动，则进入啮合时产生冲击，引起动载荷。

而且，P ↑,n ↑→冲击↑③张紧不适当，松边垂度过大，在起动、制动、反向、载荷突然变化等情况下，必出现惯性冲击，产生动载荷。

④链的垂直速度变化，使链抖动（横向振动），引起动载荷。

三、链传动的受力分析不计动载荷，链传动中主要作用力有： 1、工作拉力F 1——作用于主动边VP F 10001= P ——功率（KW ） V ——链速（V/m ）2、离心拉力：F 2=qV 2，作用于全链长 q ——每米链长质量（kg/m ）V<7m/s 时可不考虑F 2。

3．垂度拉力：F 3——是由于链下垂时，重力引起的拉力，作用于链全长。