机械设计链传动
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链传动
• 链传动的特点及应用 • 传动链的结构特点 • 滚子链链轮的结构和材料 • 链传动的工作情况分析 • 滚子链传动的设计计算 • 链传动的布置、张紧与润滑
1
链传动重点内容
• 链传动的运动特性分析 • 链传动设计中参数的合理选择
2
• 挠性传动链；传链轮动轮的齿与特点及应用
链条链节之间啮合。
3
32
失效形式
• 链的疲劳破坏
– 由于链在运动过程中所受的载荷不断变化， 因而链在变应力状态下工作，经过一定的循 环次数后，链板会产生疲劳断裂或滚子表面 会产生疲劳点蚀和疲劳裂纹。在润滑条件良 好和设计安装正确的情况下，疲劳强度是决 定链传动工作能力的主要因素。
33
失效形式
• 链条铰链磨损
– 链节在进入啮合和退出啮合时，销轴与套筒 之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑的 条件下，将引起铰链的磨损。
15
滚子链链轮的结构和材料
16
滚子链链轮的结构和材料
17
18
链传动运动特性
• 链传动的平均速度与平均传动比
– 链绕在链轮上，链条曲折成正多边形的一 部分。边长为链条的节距p，边数等于链轮 齿数z。链v 轮每z1n转1 p一转 ，z2随n2 p之转m过/ s的链长为 zp，故链的6平0均10速00度v6为0：1000
数，工作中有冲击和噪声。
链传动的特点及应用
• 按用途链可分为传动链、 起重链和曳引链。
• 起重链在起重机械中提升 重物（v≤0.25m/s）
• 曳引链在运输机械中移动 重物（v≤2~4m/s）
6
传动链的结构特点
• 传动链用于传递运动和 动力，v≤20m/s； P≤100kW；i≤8；一般 i=2~3；η=0.95~0.98。
–
– 链传动的平均传动比为：i≈z2 /z1。
19
链传动的运动特性
• 链传动的运动不均匀性
链轮转动时，绕在其上的链条的销轴轴心沿链轮节圆 (半径为R1)运动。
20
链传动的运动特性
– 设链轮以角速度ω1转动时，该链轮的销轴轴 心A作等速圆周运动，其圆周速度v1=R1ω1。
– 为了便于分析，设链在转动时主动边始终处 于水平位置。
φ1/2)。
– 当β=±φ1/2时，链速最小，vmin=R1ω1cos(φ1
/2)； – 当β=0时，链速最大，vmax=R1ω1。
22
链传动的运动特性
– 主动链轮作等速回转时 ，链条前进的瞬时速度 v周期性的由小变大， 又由大变小，每转过一 个节距就变化一次。
– 与此同时，v＇的大小
也在周期性的变化，使 链节以减速上升，然后 以加速下降。
• 套筒与销轴间、滚子与套筒间为滑动摩擦。链 板一般做成8字形，以使各截面接近等强度， 并可减轻重量和运动时的惯性。
9
传动链的结构特点
10
传动链的结构特点
• 滚子链的标记方法为：
– 链号—排数—整链链节数，标准编号。 – 16A—1—80 GB1243—1997，即为按本标
准制造的A系列、节距25.4mm、单排、80节 的滚子链。
– v1可分解为沿链条前进方向的水平分速度v和 上下垂直运动的分速度v‘，其值分别为：
– v= v1cosβ=R1ω1 cosβ
v＇=v1sinβ=R1ω1 sinβ
– 式中β是A点处圆周速度与水平线的夹角。
21
链传动的运动特性
– 链条的每一链节在主动链轮上对应中心角为
φ1 (φ=360°/z1)，则β角的变化范围为(-φ1/2 ~
• 链节与链轮之间 的冲击
28
链传动动载荷
• 链轮转速愈高 • 链节距愈大 • 链轮齿数愈少
• 引起动载荷愈大
29
受力分析
• 工作拉力 • 离心拉力 • 垂度拉力
30
31
滚子链传动的设计计算
• 根据链速不同分为一般与低速两种情况 ：
• 一般(v≥0.6m/s)的链传动按功率曲线设计 计算
• 低速(v<0.6m/s)链传动按静强度设计计算
• 传动链的类型主要有套
筒滚子链和齿形链。
• 齿形链比套筒滚子链工 作平稳、噪声小，承受
冲击载荷能力强，但结 构较复杂，成本较高。
• 套筒滚子链的应用最为
广泛。
7
传动链的结构特点
8
传动链的结构特点
• 滚子链的结构由内链板1、外链板2、销轴3、 套筒4和滚子5组成。
• 销轴3与外链板2、套筒4与内链板1分别用过盈 配合联接。而销轴与套筒、滚子与套筒之间则 为间隙配合，所以，当链条与链轮轮齿啮合时 ，滚子与轮齿间基本上为滚动摩擦。
23
链传动的运动特性
– 设从动轮角速度为ω2， 圆周速度为v2，由图知:
v2
v
cos
v1 cos cos
R22
– 又因v1=R1ω1，而有 – 所以瞬时传动比为：
R11 cos cos
R2 2
i 1 R2 cos 2 R1 cos
24
链传动的运动ห้องสมุดไป่ตู้性
11
传动链的结构特点
• 除了接头链节外，各 链节都是不可分离的 。
• 链的长度用链节数表 示。
• 为了使链条连成环形 时，正好是外链板与 内链板相连接，链节 数最好为偶数。
12
传动链的结构 特点
• 齿形链的组成
13
滚子链链 轮的结构
和材料
• 三圆弧一直线 • aa ab cd • bc
14
滚子链链轮的结构和材料
链传动的特点及应用
4
链传动的特点及应用
• 链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准 确的平均传动比，传动效率较高；封闭 式链传动传动效率η=0.95~0.98；
• 压轴力较小； • 传递功率大，过载能力强； • 能在低速重载下较好工作； • 能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和
高强度场合。 • 缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不为常 5
– 随着β角和γ角的不断变化，链传动的瞬时传 动比也是不断变化的。当主动链轮以等角速 度回转时，从动链轮的角速度将周期性地变 化。
– 只有在z1=z2，且传动的中心距恰为节距p的 整数倍时，传动比才可能在啮合过程中保持 不变，恒为1。
– 由上面分析可知，链轮齿数z越小，链条节 距p越大，链传动的运动不均匀性严重。
25
链传动动载荷
• 链水平速度与从动轮角速度的周期性变 化a引 起ddvt 附 加R动112载si荷n
amax
R112
sin
1
2
R112
sin 180 z
12 p
2
26
链传动动载荷
• 从动链轮的角加速度引起的动载荷
Fd 2
Jd 2
R2dt
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链传动动载荷
• 链传动的特点及应用 • 传动链的结构特点 • 滚子链链轮的结构和材料 • 链传动的工作情况分析 • 滚子链传动的设计计算 • 链传动的布置、张紧与润滑
1
链传动重点内容
• 链传动的运动特性分析 • 链传动设计中参数的合理选择
2
• 挠性传动链；传链轮动轮的齿与特点及应用
链条链节之间啮合。
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失效形式
• 链的疲劳破坏
– 由于链在运动过程中所受的载荷不断变化， 因而链在变应力状态下工作，经过一定的循 环次数后，链板会产生疲劳断裂或滚子表面 会产生疲劳点蚀和疲劳裂纹。在润滑条件良 好和设计安装正确的情况下，疲劳强度是决 定链传动工作能力的主要因素。
33
失效形式
• 链条铰链磨损
– 链节在进入啮合和退出啮合时，销轴与套筒 之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑的 条件下，将引起铰链的磨损。
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滚子链链轮的结构和材料
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滚子链链轮的结构和材料
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链传动运动特性
• 链传动的平均速度与平均传动比
– 链绕在链轮上，链条曲折成正多边形的一 部分。边长为链条的节距p，边数等于链轮 齿数z。链v 轮每z1n转1 p一转 ，z2随n2 p之转m过/ s的链长为 zp，故链的6平0均10速00度v6为0：1000
数，工作中有冲击和噪声。
链传动的特点及应用
• 按用途链可分为传动链、 起重链和曳引链。
• 起重链在起重机械中提升 重物（v≤0.25m/s）
• 曳引链在运输机械中移动 重物（v≤2~4m/s）
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传动链的结构特点
• 传动链用于传递运动和 动力，v≤20m/s； P≤100kW；i≤8；一般 i=2~3；η=0.95~0.98。
–
– 链传动的平均传动比为：i≈z2 /z1。
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链传动的运动特性
• 链传动的运动不均匀性
链轮转动时，绕在其上的链条的销轴轴心沿链轮节圆 (半径为R1)运动。
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链传动的运动特性
– 设链轮以角速度ω1转动时，该链轮的销轴轴 心A作等速圆周运动，其圆周速度v1=R1ω1。
– 为了便于分析，设链在转动时主动边始终处 于水平位置。
φ1/2)。
– 当β=±φ1/2时，链速最小，vmin=R1ω1cos(φ1
/2)； – 当β=0时，链速最大，vmax=R1ω1。
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链传动的运动特性
– 主动链轮作等速回转时 ，链条前进的瞬时速度 v周期性的由小变大， 又由大变小，每转过一 个节距就变化一次。
– 与此同时，v＇的大小
也在周期性的变化，使 链节以减速上升，然后 以加速下降。
• 套筒与销轴间、滚子与套筒间为滑动摩擦。链 板一般做成8字形，以使各截面接近等强度， 并可减轻重量和运动时的惯性。
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传动链的结构特点
10
传动链的结构特点
• 滚子链的标记方法为：
– 链号—排数—整链链节数，标准编号。 – 16A—1—80 GB1243—1997，即为按本标
准制造的A系列、节距25.4mm、单排、80节 的滚子链。
– v1可分解为沿链条前进方向的水平分速度v和 上下垂直运动的分速度v‘，其值分别为：
– v= v1cosβ=R1ω1 cosβ
v＇=v1sinβ=R1ω1 sinβ
– 式中β是A点处圆周速度与水平线的夹角。
21
链传动的运动特性
– 链条的每一链节在主动链轮上对应中心角为
φ1 (φ=360°/z1)，则β角的变化范围为(-φ1/2 ~
• 链节与链轮之间 的冲击
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链传动动载荷
• 链轮转速愈高 • 链节距愈大 • 链轮齿数愈少
• 引起动载荷愈大
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受力分析
• 工作拉力 • 离心拉力 • 垂度拉力
30
31
滚子链传动的设计计算
• 根据链速不同分为一般与低速两种情况 ：
• 一般(v≥0.6m/s)的链传动按功率曲线设计 计算
• 低速(v<0.6m/s)链传动按静强度设计计算
• 传动链的类型主要有套
筒滚子链和齿形链。
• 齿形链比套筒滚子链工 作平稳、噪声小，承受
冲击载荷能力强，但结 构较复杂，成本较高。
• 套筒滚子链的应用最为
广泛。
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传动链的结构特点
8
传动链的结构特点
• 滚子链的结构由内链板1、外链板2、销轴3、 套筒4和滚子5组成。
• 销轴3与外链板2、套筒4与内链板1分别用过盈 配合联接。而销轴与套筒、滚子与套筒之间则 为间隙配合，所以，当链条与链轮轮齿啮合时 ，滚子与轮齿间基本上为滚动摩擦。
23
链传动的运动特性
– 设从动轮角速度为ω2， 圆周速度为v2，由图知:
v2
v
cos
v1 cos cos
R22
– 又因v1=R1ω1，而有 – 所以瞬时传动比为：
R11 cos cos
R2 2
i 1 R2 cos 2 R1 cos
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链传动的运动ห้องสมุดไป่ตู้性
11
传动链的结构特点
• 除了接头链节外，各 链节都是不可分离的 。
• 链的长度用链节数表 示。
• 为了使链条连成环形 时，正好是外链板与 内链板相连接，链节 数最好为偶数。
12
传动链的结构 特点
• 齿形链的组成
13
滚子链链 轮的结构
和材料
• 三圆弧一直线 • aa ab cd • bc
14
滚子链链轮的结构和材料
链传动的特点及应用
4
链传动的特点及应用
• 链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准 确的平均传动比，传动效率较高；封闭 式链传动传动效率η=0.95~0.98；
• 压轴力较小； • 传递功率大，过载能力强； • 能在低速重载下较好工作； • 能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和
高强度场合。 • 缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不为常 5
– 随着β角和γ角的不断变化，链传动的瞬时传 动比也是不断变化的。当主动链轮以等角速 度回转时，从动链轮的角速度将周期性地变 化。
– 只有在z1=z2，且传动的中心距恰为节距p的 整数倍时，传动比才可能在啮合过程中保持 不变，恒为1。
– 由上面分析可知，链轮齿数z越小，链条节 距p越大，链传动的运动不均匀性严重。
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链传动动载荷
• 链水平速度与从动轮角速度的周期性变 化a引 起ddvt 附 加R动112载si荷n
amax
R112
sin
1
2
R112
sin 180 z
12 p
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链传动动载荷
• 从动链轮的角加速度引起的动载荷
Fd 2
Jd 2
R2dt
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链传动动载荷