滚子链传动的设计.

链传动的工作原理与特点
2.1 链传动的组成和工作原理
链传动由主动链轮1、从动链轮2和中间挠性件链条3组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。

图2.1 链传动
2.1.1链传动的特点与应用
链传动的主要优点是：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力、作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有污染等恶劣环境场合下工作。

与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求比较低；中心距较大时其传动结构简单。

链传动的主要缺点是：瞬时链速和链传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。

目前，链传动广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是很高的农业、矿业、起重、冶金、运输、石油、化工、机械中。

2.1.2链传动的基本结构
链传动主要有链条和链轮两部分组成。

链条长度以链节数来表达。

链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相连接，接头处可用卡簧或开口销锁紧。

若链节数为奇数时，则需采用过渡链节。

在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，因此通常应避免采用。

短节距精密滚子链（简称滚子链）传动使用最广，而齿形
链应用于要求较高的传动。

国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径、齿沟圆弧半径和齿沟角的最大和最小值。

各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。

这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。

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，故所用材料一般应优于大链轮。

常用的链轮材料有碳素钢(如Q235、45、Q275、ZG310-570等)、灰铸铁(如HT200)等。

重要的链轮可采用合金钢。

小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，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。

2.1.3链条的基本类型
链按照用途不同，可分为起重链、曳引链和传动链三大类。

起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度ν≤0.25m/s；曳引链主要用于链式输送机中提升重物，其工作速度ν≤4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度ν≤15m/s。

传动链有齿形链和滚子链两种。

齿形链利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，是用销轴将多对具有60°角的工作面的链片组装而成。

链片的工作面与链轮相啮合。

为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。

啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。

故又称无声链传动。

齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。

套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。

外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。

套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。

套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。

在动力传动中应用较广。

套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。

2.2 链传动的失效形式
链轮和链条相比,链轮的强度高,使用寿命较长,所以链传动的失效,主要是链条的失效,其主要失效形式是:
(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相同，所以链条工作处于交变拉应力状态中。

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。

(2) 链条铰链的磨损：
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（内、外链节的实际节距、是指相邻两滚子间的中心距，它随使用中磨损情况不同而变化），铰链磨损后，由于实际节距的增长主要出现在外链节，内链节的实际节距几乎不受磨损影响而保持不变，因而增加了各链节的实际节距的不均匀性，使传动更加的不平稳。

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。

(3) 链条铰链胶合：
在润滑不当或链轮转速过高时,链条铰链的销轴和套筒的工作表面会因润滑油膜破坏,在高温,高压下直接接触导致两表面粘结,相对运动使粘结部位撕开,形成表面撕开而损坏,称为胶合.因而要限制链传动的极限转速，不宜过高。

(4) 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。

(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。

第三章滚子链传动工作原理
3.1 滚子链的结构参数
3.1.1滚子链的构造
滚子链是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。

其组成零件包括滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板5。

图3.1 链传动基本结构
滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合：内链板与套筒、外链板与销轴之间为过盈配合。

滚子链分为单排链、双排链和多排链。

多排链承载能力更大，但各排受载均匀不好，通常不应该超过3排或4排，双排链结构应用较多。

为了形成链节首尾相连的环形链条，要用接头加以联接。

滚子链的接头形式如图所示。

图3.2 滚子链的接头形式
当链节数为偶数时，接头处采用开口销(a)或弹簧锁片(b)来固定。

当链节数为奇数时，需另增加一个过渡链节(c)才能构成环形，形成链的薄弱环节。

应尽可能避免使用奇数链节。

3.1.2滚子链的基本参数
滚子链主要参数是节距p、滚子外径1d和内链节内宽1b，对于多排链还有排距t p。

节距p是滚子链的基本参数。

当节距增大时，链条中各零件的尺寸都会相应的增大，传动能力也随之增大。

3.1.3滚子链的标记
3.2滚子链传动的基本参数
3.2.1链轮齿数
为降低动载荷，提高链传动的平稳性，小链轮齿数应该稍微多一些为好。

但小链轮齿数也不宜过多，否则i会很大，从而使链传动较早发生跳齿失效。

链条工作一段时间后，磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄，在拉伸载荷F的作用下，链条的节距伸长。

链条节距变长后、链绕上链轮时节圆d向齿顶移动。

一般链条节数为偶数以避免使用过渡接头。

为使磨损均匀，提高寿命，链轮齿数最好与链节数互质，若不能保证互质，也应使其公因数尽可能小。

3.2.1链的节距
链的节距越大，理论上承载能力越高。

但节距越大，由链条速度变化和链节啮入链轮产生冲击所引起的动载荷也越大，反而使链承载能力和寿命降低。

因此，设计时应尽可能选用小节距的链，重载时选取小节距多排链的实际效果往往比选取大节距单排链的效果更好。

3.2.3中心距和链长
链传动中心距过小，则小链轮上的包角小，同时啮合的链轮齿数就少；若中心距过大，则容易易使
链条抖动。

一般可取中心距a =(30～50)p ，最大中心距 ≤80p 。

链条长度用链的节数表示。

按带传动求带长的公式可导出由此算出的链节数须圆整为整数，最好取为偶数。

运用上式可解得中心距a 的公式。

为便于安装链条和调节链的张紧程度，一般应将中心距设计成可调节的；或者应有张紧装置。

3.3链轮的结构
3.3.1链轮的主要尺寸
链轮的主要尺寸包括齿数z 、分度圆直径d 、齿顶圆直径a d 、齿根圆直径f d 、节距多边形以上齿高a h 、齿宽1f b 、齿侧凸缘直径g d 等
图3.3 链轮的主要尺寸
3.3.2链轮的形状与结构
通常，链轮是由齿圈、轮毂和轮辐三部分组成。

常见链轮形状有：1.单片式单排链轮。

2.单凸缘式单双排链轮。

3.双凸缘式单排链轮。

链轮的结构大致有：
1.整体结构。

一般应用在标准链条p=38.1以下的单、双排，单、双凸缘链轮的加工。

2.焊接结构。

主要应用在中、大规格单、双凸缘链轮的加工。

加工时，凸缘都采用棒料车成凸形。

齿圈部分可采用板材切割后加工外径与轴孔，孔一端车出焊接破口套入凸缘部分进行焊接。

焊接时要两端焊。

3.铸造链轮。

主要应用在大型链轮的加工，加工时只加工齿圈、凸缘两端面、外径和内径及键槽，然后再加工齿形。

环链轮都是铸造的。

铸造链轮的材料一般有两种，铸铁和铸钢如HT150、HT200和ZG310-570。

4.锻造链轮。

主要应用在受力较大的中、大规格链轮的生产上。

锻造时，不管是单凸缘式或双凸缘式，一般都锻成凸形，轴孔留出足够的加工余量，材料利用率较低，成本高。

3.3.3链轮的材料选用
链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。

通常，小链轮用较好的材料。

一般工况下，采用45、50、45Mn钢，经淬火、回火处理，齿面硬度40~50HRC。

重要工况下，采用15Cr、20Cr材料，经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度55~60HRC;或40Cr、35CrMo材料，经淬火、回火处理，齿面硬度40~50HRC。

简单工况下，采用35钢经正火处理，齿面硬度160~200HBS；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度50~60HRC。

3.3.4链轮齿形的几何形状与设计原则
1.链轮齿形的几何形状：常见链轮的几何形状有三圆弧一直线形、两圆弧一直线形、两圆弧凸齿形、一圆弧一直线形、齿槽中心有偏移的直线齿形和直线齿形。

2.设计原则：链轮齿形设计主要应满足三方面要求：即啮合要求、使用要求、工艺性与精度要求。

(1)保证链条能顺利的啮入与啮出，不会有干涉现象。

(2)具有足够的容纳链条节距伸长的能力。

(3)具有合理的作用角。

(4)齿廓曲线与链传动工况相适应。

(5)有利于啮入和防止因链条跳动而掉链。

(6)加工工艺性好。

3.4 链传动的润滑和布置
3.4.1链传动的润滑
链传动的润滑至关重要。

好的润滑能显著降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。

链传动的润滑方式大致有四种：
(1)人工定期用油壶或油刷给油。

(2)用油杯通过油管向松边内外链板间隙处滴油。

(3)油浴润滑或用甩油盘将油甩起，以进行飞溅润滑。

(4)用油泵经油管向链条连续供油，循环油可起润滑和冷却的作用。

3.4.2 链传动的布置张紧
链传动两轴应平行，两链轮应位于同一平面；一般应采用水平或接近水平的布置，并使松边处在下边。

链传动的张紧方法很多，最常见的是通过改变中心距来调整张紧程度。

采用张紧轮张紧。

图3.4 链传动的张紧装置
3.4.3 链传动中的故障与排除办法
1.前后轴的平行性与链轮的共面性
对于磨损寿命来讲，链条的性能在很大程度上取决于前后轴和链轮的安装是否正确。

其要求是：前后轴的平行度在1/300以内。

前后轮的共面性在0.5—1.0mm/米。

如果链条在运转过程中发现上述问题应及时调整。

2. 链条张力
链条的张力与链条松边下垂距离有关。

对可调中心距的水平和倾斜传动，链条松边的垂度应为中心距的2%左石。

中心线垂直传动或受震动载荷，反向传动应使链条更为张紧。

3.链条与链轮配合
如果链条与链轮配合不好，可能是链条铰链磨损，节距伸长，如有跳齿现象应及时更换链条。

如果链轮磨损也要更换，以免损坏新链条。

4.链条抖动
链条抖动的原因是链条过松、载荷过大或有一个和多个链节不灵活。

解决办法是安装链条张紧装置或可调中心距。

可能的话降低载荷。

5.链条运转噪音过大
产生噪音过大的原因是链轮不共面；链条松紧太大或太小;润滑不足；链条和链轮磨损；或者是链条节距尺寸过大。

解决办法是：检查前后轴平行与链轮共面性情况加以纠正。

调整中心距与张紧装置，使之获得适当的松紧度并保证润滑到工件上。

6.链板侧磨
如果内链节链板内表面磨损严重，说明是传动没有对准。

解决办法是检查轴和链轮的对准情况。

如果安装无问题，可观查在运转过程中是否由于载荷过大变形引起刚性不足。

7.链板疲劳
当载荷过大超过链板的疲劳极限时，链板就发生疲劳破坏，在孔周围产生微小裂纹直至断裂。

解决办法是降低载荷或更换承载能力大的链条。

8.销轴磨损
通常销轴磨损是由于润滑不足造成的。

要经常检查润滑油里是否有磨料或改变润滑万式。

9.销轴胶合
销轴胶合一般是供油不足造成的。

如果只有一端胶合那就要检查一下轴和链轮的安装情况，轴是否平行，链轮是否共面，在运转过程中轴和链轮是否窜动。

10.链轮齿磨损
如果链轮齿的两面都有明显磨损是传动对准不好。

如果产生“弯沟”表示磨损过度应调换链轮，也可反装链轮让磨损较轻的一面向着链条。

过度磨损的链轮最好和链条一起更换。

3.5链传动的运动特性
3.5.1链传动的运动不均匀性
因为链是由刚性链节通过销轴铰接而成，当链绕在链轮上时，其链节与相应的轮齿啮合后，这些链节将曲折成正多边形的一部分，该正多边的边长等于链条的节距p，边数等于链轮齿数z。

链轮每转
z，所以链的平均速度v(m/s)为
一周，随之转过的链长为
p
1122
z n p z n p
v =
=601000601000
⨯⨯ （3-1）
式中1z 、2z 分别为主、从动链轮的齿数； 1n 、2n 分别为主、从动链轮的转数(min /r )；p 为链的节距(mm)。

121221
n z
i =
=n z （3-2） 式中（3-1）和（3-2）计算的链速和传动比是平均值。

事实上，即使主动链轮的角速度1w =常数，其瞬间链速和瞬时传动比都是变化的，而且是按每一链节的啮合过程都作周期性的变化。

图3.5 链传动的速度分析
链轮转动时，绕在链轮的链条，只有其铰链的销轴A 的轴心是沿着链轮分度圆运动的，而链节其余部分的运动轨迹均不在分度圆上。

若主动链轮以角速度1w 转动，该链节的铰链销轴A 的轴心作等速圆周运动，设链轮分度圆半径为1r ，则其圆周速度1v =1r 1w 。

设链传动在工作时，主动边始终处于水平位置。

这样1v 可分解为沿着链条前进方向的水平分速度v 和作横向运动的垂直分速度'1v ，其值分别为
x 111v =v cos =r w sin ββ （3-3） 1111v '=v sin =r w sin ββ
（3-4）
式中β是主动链轮上进入啮合的链节铰链销轴A 的圆周速度1v 与水平线的角度，从销轴A 圆周速度1v 与
水平线的夹角，从销轴A 进入链轮啮合位置到销轴B 也进入链轮啮合位置为止，β角也是从1-
2ϕ⎛⎫ ⎪⎝⎭
到
1+2ϕ⎛⎫ ⎪
⎝⎭
之间变化。

(1ϕ=360°/1z 是主动链轮上链节距p 对应的中心角)。

当1
=2
ϕβ±
时，
min
111
180cos v v r w z ︒
== （3-5）
11min 111
180''sin v v r w z ︒
== （3-6） 当0β=时，
1
1min 11v v r w == （3-7）
11min
''0v v == （3-8）
由此可知，主动链轮虽然作等角速度回转，而链条前进的瞬时速度却周期性地由小变大，又有大变小。

每转过一个链节，链速的变化就重复一次，链轮的节距越大，齿数越少，β角的变化范围就越大，链速的变化也就越大。

于此同时，铰链销轴作横向运动的垂直分速度'1v 也在周期性的变化，导致链沿铅垂方向产生有规律的振动。

同理可知，每一链节在从动链轮轮齿啮合的过程中，链节铰链在从动链轮的相位角γ，也在不断的在2180/z ±︒的范围内变化，所以从动链轮的角速度为
11222cos cos cos r w v
w r r βγγ
=
= （3-9）
链从动的瞬时传动比为
1221cos cos s
w r i w r γ
β
=
= （3-10） 可见，随着β角和γ角不断变化，链传动的瞬时传动比是不断变化的。

当主动链轮以等速度回转时，从动链轮的角速度将周期性地变动。

只有在1z =2z （即1r =2r ），且传动的中心距恰好为节距p 的整数倍时（这时β和γ角的变化才会时时相等），传动比才能在全部啮合过程中保持不变，即恒等于1，链条
的送进速度恒定，但链条的垂直分速度'1v 总是周期性变化的。

上述链传动运动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点造成的，所以称为链传动的多边形效应。

3.5.2链传动的动载荷
链传动在工作过程中，链条和从动链轮都是作周期性的变速运动，因而造成和从动链轮相连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起了动载荷。

链传动的多边形效应是产生动载荷的根本原因。

动载荷的大小与回转零件的质量及加速度的大小有关。

链条前进加速度引起的动载荷1()d F N 为
1
d F ma c = （3-11）
式中m 为紧边链条的质量（kg ）；
c
a 为链条加速度（m /2
s ）。

21111=
=r w cos =-r w sin v c t t
d d
a d d ββ （3-12） 当
1=180/z β±︒时，221max
11
1
180sin 2
c w p
a r w z ︒
==
（3-13） 式中 p 为链节距
112sin(180/)p r z =︒ （3-14）
从动链轮的角加速度引起的动载荷2()d F N 为
2
2
2d dw J F r dt
=
⨯ （3-15） 式中J 是从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量2
()kg m .；2w 为从动链轮的角速度(s rad /rad/s)；
2r 为从动链轮的分度圆半径(m )。

计算结果表明，链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。

由于链条在横向的分速度'1v 也在作周期性的变化，将使链条发生横向振动，甚至发生共振，这也是链传动产生动载荷的重要原因之一。

链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷，显然，链节距p 越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。

3.5.3链传动的受力分析
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力。

链传动张紧的目的主要是松边不致下垂过多，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象，因而所需的张紧力比起带传动来要小的多。

链条在工作过程中，紧边和松边的拉力是不等的。

若不计传动中的动载荷，则链的紧边受到拉力1
F 是由链传递的有效圆周力e F 、链的离心力所引起的拉力c F 以及由链条松边垂边度引起的悬垂拉力f F 三部分组成，即
1e c f F F F F =++ （3-15）
链的松边所受拉力2F 则由c F 及f F 两部分组成，即
2c f
F F F =+ （3-16）
有效圆周力()e F N 为
1000
e P
F v
= （3-17） 离心力引起的拉力c F (N )为
2c
F qv = （3-18）
悬垂拉力()f F N 的大小与链条的松边垂度及传动的布置方式有关，取'f F 和''f F 中之大者。

2'10f f F K qa -=⨯ （3-19a ）
()2''sin 10f f F K qa α-=+⨯ （3-19b ）
式中p 为实际传递的的功率（kW ）；v 为链速（s m /）；q 单位长度链条的重量(m kg /)；a 为链传动的中心距(mm )；f K 为垂度因数。

图中f 为垂度，a 为两轮中心联线与水平面的倾斜角。

一般链边中点的相对垂度a f /=1%～3%。

图3.6 悬垂拉力的确定
第四章滚子链传动设计计算
设计一拖动运输机的滚子链传动。

已知条件为：电动机驱动(额定功率P =7.5kW，转速
1n =1000min /r )，从动轮转速2n =310min /r ，载荷平稳，链传动中心距不应小于500mm 。

4.1滚子链的设计
4.1.1选择链轮齿数
链传动速比：
21n n i =
1000==3.23310
（4-1） 由表4-选小链轮齿数1z =25 。

表4-1 齿数推荐值
大链轮齿数 z 2=i z 1=3.23×25=81≤120，合适。

【链轮的齿数应在17~70范围内选择。

齿数小于17时，旋转运动不滑顺。

轻载荷时，齿数最小可以达到13。

另外，齿数尽量选用奇数，z 1应≥17且z max ≤120，优先选用以下数列： 17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。

】
4.1.2确定计算修正功率(额定功率)
已知链传动工作平稳，电动机拖动，由表4-2选A K =1.3，Z K =1.3计算功率为
p
K P
K K P Z A C =
=1.3×1×7.5/1=9.75kW （4-2）
C P ——链传动的输入功率，KW;
A K ——工况系数；
z K ——小链轮齿数系数；
K——多排链系数，双排链时Kp=1.75，三排链时Kp=2.5
p
K
表4-2 工况系数
A
4.1.3链条节距p及初定中心距
a
（1）确定参数：根据设计功率及主动链轮转速查询得到链号，进而直接得出对应的链条节距p。

P=9.75KW,主动链轮转速1000r/s,由表4-3.1，4-3.2可查出:
已得功率
C
链条型号10A,链条节距p=15.875；
图4-3.1 A系列单排滚子链的额定功率曲线
图4-3.2滚子链规格和主要参数
（2）根据公式计算最小中心距：
min 0a =p i )1(z 2.01+（当i<4时）
min 0a =p i )1(z 33.01+（当i ≧4时）
已得i=3.226, 则min 0a =p i )1(z 2.01+=0.2×25(3.226+1)p =21.12p 推荐0a =(30~50)p ，取0a =40p 。

4.1.4链条参数
0X =134.98
(4-3)
（1）计算链节数：
实际链节数：0X 圆整成整数X =136
【0X 圆整成整数X ，宜取偶数，以避免过渡链节。

当0X 为奇数时，该链条的极限拉伸载荷为正常值的80%】
（2）计算链条长度 ：
L=2.159m
（3）计算链速：
v=6.615m/s
（4）计算理论中心距（最大中心距）：
计算得：a=626.97mm,
（5）计算实际中心距：a -a a'∆=
a ）004.0~002.0（a =∆ //对中心距可调的传动，a ∆可取较大
值；
计算得：a’=625.09mm，取625mm
4.1.5计算圆周力及轴上拉力:
（1）计算有效圆周力
v /1000P F = =1000×7.5/6.615=1134N (4-12)
水平工作，查表4-6取压轴力系数Q K =1.30。

（2）作用于轴上的拉力：
对水平传动和倾斜传动（角度≦40°）：F K F A )20.1~15.1（
= 对接近垂直布置的传动（角度﹥40°）：F K F A 05.1=
A K ——工况系数
故作用于轴上的拉力为：F K F A 18.1==1.18*1.3*1134N=1740N
4.1.6选择润滑方式
根据链速v=6.615 m/s，链号10A，按图4-3链传动选择油浴或飞溅润滑方式。

不同工作环境温度下的滚子链传动用润滑油粘度等级见表：
链传动使用的润滑油运动粘度在运转温度下约为20～40mm2/s 。

只有转速很慢又无法供油的地方，才可以用油脂代替。

4.1.7小链轮包角：（要求≧120°）
︒⨯--
︒≈3.57)z (z 180121a
p
πα=180°-︒⨯⨯⨯-3.5797
.626875.15)2518(π=154.125°≧120°
符合要求！
4.1.8滚子链的静强度计算：
在低速重载链传动中，链条的静强度占有主要地位。

通常v<0.6m/，视为低速传动。

如果低速链也按疲劳考虑，用额定功率曲线选择和计算，结果常不经济。

因为额定功率曲线上各点其相应的条件性安全系数n 大于8～20，比静强度安全系数大。

链条的静强度计算式为
悬垂拉力()f F N 的大小与链条的松边垂度及传动的布置方式有关，取'f F 和''f F 中之大者。

2'10f f F K qa -=⨯
()2''sin 10f f F K qa α-=+⨯
式中p 为实际传递的的功率（kW ）；v 为链速（s m /）；q 单位长度链条的重量(m kg /)；a 为链传动的中心距(mm )；f K 为垂度因数。

图中f 为垂度，a 为两轮中心联线与水平面的倾斜角。

一般链边中点的相对垂度a f /=1%～3%。

取f/a=2%；
Ff ＇=6⨯1⨯6.25=37.5 Ff ＂=(6+0) ⨯1⨯6.25=37.5
145
.3715.6111343.121800
n 2=+⨯+⨯≈
符合要求。

滚子链规格和主要参数
设计结果如下：
小链轮齿数z1：25
大链轮齿数z2：81
设计功率P d:9.75(kW)
链号：10A
链条节距p：15.875(mm)
实际链长节数X：136
链条长度L：2.16(m)
链速v:6.61(m/s)
理论中心距a：626.97（mm）
实际理论中心距a’：625 (mm)
有效圆周力F ：1134(N)
作用于轴上的拉力F Q：1740 (N)
选择润滑方法：油池润滑或油盘飞溅润滑
4.2链轮设计计算
4.2.1链轮1z 的设计计算
1.材料选择：采用35钢经正火处理，齿面硬度160~200HBS 。

2.分度圆直径
/(sin180/)=15.875/(sin180/25)=126.66d p z =︒︒mm (4-14)
3.齿顶圆直径a d
max 11.25126.66 1.2515.87510.16136.34()a d d p d mm =+-=+⨯-= (4-15)
(查表 滚子最大直径1d =10.16mm )
()min 11+1-1.6/a d d z p d =- (4-16)
()126.661 1.6/2515.87510.16131.36()mm =+-⨯-=
取a d =134(mm)。

4.齿根圆直径f d
()
1126.6610.16116.5f d d d mm =-=-= (4-17)
5.分度圆弦齿高a h
a max 11=(0.625+0.8/)0.5h z p d - (4-18)
(0.6250.8/25)15.8750.510.16 5.35()mm =+-⨯=。

min 10.5()0.5(15.87510.16) 2.86()
a h p d mm =-=⨯-= 4-19)
取a h =4.5mm 。

6.最大齿根距离X L
11cos(90/)126.66cos(90/25)10.16116.25()x L d z d mm =︒-=︒-= (4-20)
7.齿侧凸缘直径g d （查表2h 为内链板最大高度:15.09mm
1cot(180/) 1.040.76g d p z h =︒-- (4-21)
15.875cot(180/25) 1.0415.090.76109.21=︒-⨯-=（mm ） 8.齿侧圆弧半径e r
22max 110.008(180)0.00810.16(18025)65.43()e r d z mm =+=⨯+= (4-22)
min
0.12(2)0.1210.16(225)32.92()11e r d z mm +=⨯+== (4-23)
9滚子定位圆弧半径i r
max 10.505 5.28()i r d mm =+= (4-24) min 10.5050.50510.16 5.13()
i r d mm ==⨯= (4-25)
10.滚子定位角α
max 114090/136.4z α=︒-︒=︒ (4-26） min 112090/116.4z α=︒-︒=︒ (4-27)
11齿宽：1f b （是内链节内宽，查表9.40mm ）
110.950.959.408.93()f b b mm ==⨯= (4-28)
12.齿侧倒角a b
0.130.1315.875 2.06()a b p mm ==⨯= (4-29)
13.齿侧半径x r
15.875()x r p mm == (4-30)
14.链轮齿总宽fn b （n 为排数）
18.93(1)()fn t b n p bf mm =-+= (4-31)
15.轴毂厚度h ：（假设轴孔k d 为50mm ，查表4-7 K =6.4）
k =+/60.01 6.450/60.01126.66=16.00()h K d d mm +=++⨯ (4-32)
表4-7 常数K 的取值
16.轮毂长度L
)(8.52163.33.3max mm h L =⨯== (4-33)
)(6.41166.26.2min mm h L =⨯== (4-34)
取长度L 为50mm 17轮毂直径h d
)(82162502mm h d d k h =⨯+=+=。

(4-35)
4.2.2 链轮2z 的设计计算
同理可以计算链轮2z 的尺寸直径分度圆d =409.41(mm ),齿顶圆直径a d =416mm ，齿根圆直径
f d =399.25mm ，分度圆弦齿高a h =4.5mm ，最大齿根距离X L =399.17mm ，齿侧凸缘直径
g d =392.65mm ，滚子定位圆弧半径m ax i r =5.28mm ；m in i r =5.13mm ，滚子定位圆max α=138.89°，
min =118.89°,齿宽f b 8.93mm ，齿侧倒角a b =2.06mm ，齿侧半径x r =15.875mm ，轴孔k d =100mm
链轮齿总宽1f b =8.93，轴毂厚度h =30.26mm ，轮毂长度L =80mm 。

轮毂直径h d =160.52mm 。

4.2.3 滚子链的材料的选择与处理
滚子在工作时，是和链轮啮合的，所以需要一定的强度和硬度。

在此，我选择35Cr 作为滚子的材料。

因为强度以及韧性较高的中碳含量的调制钢，强度极限比35号钢高20%。

工艺性能与30Cr 相似。

35Cr 广泛用于制造齿轮、轴、滚子、螺栓以及其他重要零件上。

销轴和套筒都是在内部工作的，我选用35号钢作为制造材料。

因为35号钢优质碳素结构钢有良好的塑性和适当强度，工艺性能较好，多在调质状态下使用。

内外链板链板在链传动过程中主要承受交变拉伸和冲击载荷，链节在转动时还容易侧磨，经过一定次的循环，链板容易疲劳拉断因此，链板的材料应具我选用40Mn ，40Mn 碳素结构钢，用于制造永受疲劳负荷的零件，如曲轴、连杆等。

卡簧的作用是卡紧连接销，所以需要一定的弹性。

我选用65MN, 65Mn ，锰提高淬透性，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。

用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧。

链条销轴、套筒和滚子在交变载荷作用下承受冲击载荷磨损，这就要求这些零件具有表面耐磨、芯部柔韧和耐疲劳性能，因此，这些零件通常都要进行表面渗碳处理。

特别是标准链条的销轴、套筒和滚子由于采用的材料都是低碳钢和低合金钢，渗碳后既耐磨又耐疲劳，完全可以保证标准链条使用性能的需要。

在此我对销轴进行渗碳0.3mm 处理。