机械结构设计基础1114链传动与间歇运动机构
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机械设计基础
第11章 链 传 动
2
知识点：
1.链传动的类型、结构和特点。 2.链传动的设计计算。
11.1 概述
3
链传动是应用较广的一种机械传动，它由链条、主动链轮、从动链轮组成。 依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
11.1.1 链传动的类型
根据用途的不同，链传动分三大类： 1)传动链：传动链用于一般机械上动力和运动的传递，通常都在中等速度（ v≤20m/s）以下工作。 2）起重链：起重链用于起重机械中提升重物，其工作速度不大于0.25m/s 。 3）牵引链：又称输送链，用于链式输送机中移动重物，其工作速度不大于2 ～4m/s。 根据结构的不同，常用的传动链又分短节距精密滚子链(简称滚子链)、套筒 链、弯板链和齿形链，如图11.1所示。滚子链结构简单，磨损较轻，故应用较 广。齿形链(又称无声链)，它具有传动平稳、噪声小、承受冲击性能好、工作 可靠等优点，但结构复杂、质量大、价格高、制造较困难，故多用于高速（链 速v可达40m/s）或运动精度要求较高的传动装置中。
11.1 概述
8
(2）滚子链链轮 滚子链链轮是链传动的主要零件。链轮齿形满足下列要求： 1)保证链条能平稳而顺利地进入和退出啮合。 2)受力均匀，不易脱链。 3)便于加工。 链轮的齿形有国家标准。GB 1244—1985规定了滚子链链轮的端面齿槽形 状，如图11.5所示，即为三圆弧(dc、ba、aa′)和一直线(cb)齿形。 由于链轮采用标准齿形，所以在链轮工作图上不必绘制其端面齿形，只需在 图的右上角注明基本参数和“齿形GB 1244—1985制造”字样即可。
链传动与其他传动相比，主要有以下特点： 1）由于链传动是有中间挠性件的啮合传动，无弹性滑动和打滑现象，因而 能保证平均传动比不变。 2）链传动无需初拉力，对轴的作用力较小。 3）链传动可在高温、低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶劣环境下工作。 4）由于链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声，且 磨损后易发生跳齿，不宜用于高速和急速反向传动的场合。 链传动适用于两轴线平行且距离较远、瞬时传动比无严格要求以及工作环境 恶劣的场合，广泛用于农业、采矿、冶金、石油化工及运输等各种机械中。目 前，链传动所能传递的功率可达3600kW，常用100kW以下；链速可达30～ 40m/s，常用v≤15m/s；传动比最大可达15，一般i≤6；中心距a≤5～6m； 效率η=0.91～0.97。
11.1 概述
4
图11.1 传动链的类型
11.1 概述
5
1.滚子链传动
(1）滚子链的结构和标准 滚子链由内链板1、套筒4、外链板2和销轴3组成，见图11.2。内链板与套 筒、外链板与销轴均为过盈配合，套筒与销轴、滚子与套筒之间均采用间隙配 合，因此，内、外链板在链节屈伸时可相对转动。当链与链轮啮合时，链轮齿 面与滚子之间形成滚动摩擦，可减轻链条与链轮轮齿的磨损。内、外链板制成 “∞”字形，可使其剖面的抗拉强度大致相等，同时亦可减小链条的自重和惯 性力。组成链条的各零件，由碳钢或合金钢制成，并进行热处理，以提高强度 和耐磨性。 滚子链相邻两滚子中心的距离称为链节距，用p表示，它是链条的主要参数 。节距p越大，链条各零件的尺寸越大，所能承受的载荷越大。 滚子链可制成单排链和多排链（如双排链或三排链)，见图11.2和图11.3。 排数越多，承载能力越大。由于制造和装配精度，会使各排链受力不均匀，故 一般不超过4排。
12
11.3.1 滚子链传动的失效形式
由于链条的结构比链轮复杂，强度不如链轮高，所以一般链传动的失效主要 是链条的失效。常见的形式有以下几种：
1.链板疲劳破坏
链传动时由于松边和紧边的拉力不同，使得链条各元件受变应力的作用，经 过一定的循环次数后，内、外链板会发生疲劳破坏，在正常润滑条件下，疲劳 强度是决定链传动承载能力的主要因素。
2.齿形链
齿形传动链由一组齿形链板并列铰接而成，工作时，通过链片侧面的两直边 与链轮轮齿相啮合。齿形链按链片齿廓与轮齿啮合部位不同，分外侧啮合传动 ［图11.6(a)］和内侧啮合传动［图11.6(b)］。
wenku.baidu.com
11.1 概述
9
图11.5 链轮端面齿形
图11.6 齿形链
11.1 概述
10
11.1.2 链传动的特点
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。
11.3 滚子链传动设计
14
11.3.2 滚子链传动设计计算及主要参数的选择
1.设计链传动的已知条件 一般已知：需要传递的功率、主动轮转速、从动轮转速(或传动比)、传动的
用途和工作情况、原动机类型以及外廓安装尺寸等。
2.设计计算的内容 确定滚子链的型号、链节距、链节数、选择大小链轮齿数、材料、结构，绘
制链轮工作图并确定传动的中心距。
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，高速时冲击载荷较大，套筒
与滚子表面发生冲击疲劳破坏。
11.3 滚子链传动设计
13
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，铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时二者的工作 表面会因相对转动而导致铰链磨损，使链节距增大，链与链轮的啮合点外移， 容易引起跳齿和脱链，加大噪声以及其他破坏。
11.1 概述
6
图11.2 单排滚子链结构
图11.3 双排滚子链结构
11.1 概述
7
滚子链已标准化，滚子链的基本参数与尺寸见表11.1。表内的链号数乘以 25.4/16mm即为节距值。链号中的后缀表示系列。其中，A系列是我国滚子链 的主体，设计时，根据载荷大小及工作条件等选用适当的链条型号；B系列主要 供维修用。
11.2 链传动的运动特性
11
链条绕上链轮后，在啮合区域的部分链将折成正多边形，因此链传动相当于 一对多边形轮子之间的传动，见图11.9。设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），则链条线速度（简称链速）为
图11.9 链传动的运动分析
11.3 滚子链传动设计
第11章 链 传 动
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知识点：
1.链传动的类型、结构和特点。 2.链传动的设计计算。
11.1 概述
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链传动是应用较广的一种机械传动，它由链条、主动链轮、从动链轮组成。 依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
11.1.1 链传动的类型
根据用途的不同，链传动分三大类： 1)传动链：传动链用于一般机械上动力和运动的传递，通常都在中等速度（ v≤20m/s）以下工作。 2）起重链：起重链用于起重机械中提升重物，其工作速度不大于0.25m/s 。 3）牵引链：又称输送链，用于链式输送机中移动重物，其工作速度不大于2 ～4m/s。 根据结构的不同，常用的传动链又分短节距精密滚子链(简称滚子链)、套筒 链、弯板链和齿形链，如图11.1所示。滚子链结构简单，磨损较轻，故应用较 广。齿形链(又称无声链)，它具有传动平稳、噪声小、承受冲击性能好、工作 可靠等优点，但结构复杂、质量大、价格高、制造较困难，故多用于高速（链 速v可达40m/s）或运动精度要求较高的传动装置中。
11.1 概述
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(2）滚子链链轮 滚子链链轮是链传动的主要零件。链轮齿形满足下列要求： 1)保证链条能平稳而顺利地进入和退出啮合。 2)受力均匀，不易脱链。 3)便于加工。 链轮的齿形有国家标准。GB 1244—1985规定了滚子链链轮的端面齿槽形 状，如图11.5所示，即为三圆弧(dc、ba、aa′)和一直线(cb)齿形。 由于链轮采用标准齿形，所以在链轮工作图上不必绘制其端面齿形，只需在 图的右上角注明基本参数和“齿形GB 1244—1985制造”字样即可。
链传动与其他传动相比，主要有以下特点： 1）由于链传动是有中间挠性件的啮合传动，无弹性滑动和打滑现象，因而 能保证平均传动比不变。 2）链传动无需初拉力，对轴的作用力较小。 3）链传动可在高温、低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶劣环境下工作。 4）由于链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声，且 磨损后易发生跳齿，不宜用于高速和急速反向传动的场合。 链传动适用于两轴线平行且距离较远、瞬时传动比无严格要求以及工作环境 恶劣的场合，广泛用于农业、采矿、冶金、石油化工及运输等各种机械中。目 前，链传动所能传递的功率可达3600kW，常用100kW以下；链速可达30～ 40m/s，常用v≤15m/s；传动比最大可达15，一般i≤6；中心距a≤5～6m； 效率η=0.91～0.97。
11.1 概述
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图11.1 传动链的类型
11.1 概述
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1.滚子链传动
(1）滚子链的结构和标准 滚子链由内链板1、套筒4、外链板2和销轴3组成，见图11.2。内链板与套 筒、外链板与销轴均为过盈配合，套筒与销轴、滚子与套筒之间均采用间隙配 合，因此，内、外链板在链节屈伸时可相对转动。当链与链轮啮合时，链轮齿 面与滚子之间形成滚动摩擦，可减轻链条与链轮轮齿的磨损。内、外链板制成 “∞”字形，可使其剖面的抗拉强度大致相等，同时亦可减小链条的自重和惯 性力。组成链条的各零件，由碳钢或合金钢制成，并进行热处理，以提高强度 和耐磨性。 滚子链相邻两滚子中心的距离称为链节距，用p表示，它是链条的主要参数 。节距p越大，链条各零件的尺寸越大，所能承受的载荷越大。 滚子链可制成单排链和多排链（如双排链或三排链)，见图11.2和图11.3。 排数越多，承载能力越大。由于制造和装配精度，会使各排链受力不均匀，故 一般不超过4排。
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11.3.1 滚子链传动的失效形式
由于链条的结构比链轮复杂，强度不如链轮高，所以一般链传动的失效主要 是链条的失效。常见的形式有以下几种：
1.链板疲劳破坏
链传动时由于松边和紧边的拉力不同，使得链条各元件受变应力的作用，经 过一定的循环次数后，内、外链板会发生疲劳破坏，在正常润滑条件下，疲劳 强度是决定链传动承载能力的主要因素。
2.齿形链
齿形传动链由一组齿形链板并列铰接而成，工作时，通过链片侧面的两直边 与链轮轮齿相啮合。齿形链按链片齿廓与轮齿啮合部位不同，分外侧啮合传动 ［图11.6(a)］和内侧啮合传动［图11.6(b)］。
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11.1 概述
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图11.5 链轮端面齿形
图11.6 齿形链
11.1 概述
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11.1.2 链传动的特点
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。
11.3 滚子链传动设计
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11.3.2 滚子链传动设计计算及主要参数的选择
1.设计链传动的已知条件 一般已知：需要传递的功率、主动轮转速、从动轮转速(或传动比)、传动的
用途和工作情况、原动机类型以及外廓安装尺寸等。
2.设计计算的内容 确定滚子链的型号、链节距、链节数、选择大小链轮齿数、材料、结构，绘
制链轮工作图并确定传动的中心距。
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，高速时冲击载荷较大，套筒
与滚子表面发生冲击疲劳破坏。
11.3 滚子链传动设计
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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，铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时二者的工作 表面会因相对转动而导致铰链磨损，使链节距增大，链与链轮的啮合点外移， 容易引起跳齿和脱链，加大噪声以及其他破坏。
11.1 概述
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图11.2 单排滚子链结构
图11.3 双排滚子链结构
11.1 概述
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滚子链已标准化，滚子链的基本参数与尺寸见表11.1。表内的链号数乘以 25.4/16mm即为节距值。链号中的后缀表示系列。其中，A系列是我国滚子链 的主体，设计时，根据载荷大小及工作条件等选用适当的链条型号；B系列主要 供维修用。
11.2 链传动的运动特性
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链条绕上链轮后，在啮合区域的部分链将折成正多边形，因此链传动相当于 一对多边形轮子之间的传动，见图11.9。设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），则链条线速度（简称链速）为
图11.9 链传动的运动分析
11.3 滚子链传动设计