第5章链传动重点

第 五 章 链 传 动

5.1 链传动的概述组成：链轮、环形链条

作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同 向传动。

链传动实例作者：朱理

第 五 章 链 传 动

特点：与带传动相比 1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平 均传动比； 2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承 的摩擦损失 ； 3.结构紧凑； 5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单。

4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相比

缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性 较差，有一定的冲击和噪声。 应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机 床及摩托车中。作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.2 滚子链和链轮5.2.1 滚子链及其结构

类型

滚子链 齿形链

潘存云教授研制

销轴 滚子链的组成： 销轴、套筒、滚子、滚子 内链板、外链板。 套筒内链板套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合 内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。 销轴与外链板铆牢，分别称为内外链板。 内外链板构成一个铰链。当链条啮入啮出 时，内外链板作相对转动。同时滚子沿链 轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。 内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保 持各横截面的强度大致相等

外链板

作者：朱理

第 五 章 链 传 动

链条的主要参数节距p: 节距p:滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大， 链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。 结构类型：单排链和多排链。 滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列.p

pt

p

双排滚子链作者：朱理

第 五 章 链 传 动

链条长度以链节数表示。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接。 若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时， 过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。

潘存云教授研制

过渡链节

排数 国标号 链节数 滚子链的标记： 链号 标记实例： 08A-1- 87 GB/T1243— 1997 A系列，节距12.7mm,单排，87节作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.2.2 齿形链 齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成。 优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承 受冲击载荷的能力高。 缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。 应用场合：多应用于高速(链速可达40 m/s)或运动 精度要求较高的场合。p

60 齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与 链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱， 两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。

直边O

直边作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.2.3 滚子链链轮 1.基本参数及主要尺寸

各种链

轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样 处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性。但齿形应保证 链节能平稳自如地进入或推出啮合，并便于加工。

α 齿沟角：α 国标规定最大值和最小值： min 、αmax 链轮的节距：p ——弦长 p链轮主要尺寸计算公式： 分度圆直径： p d sin180 z 齿顶圆直径： da p 0.54 cot180 z 齿根圆直径： df=d-d1

齿面圆弧半径：re

齿沟圆弧半径：ri

360 z

ri

α滚子链链 轮的参数作者：朱理

第 五 章 链 传 动

2.链轮齿形 端面齿形 ：三圆弧一直线

这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿 槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并 便于加工。

d

c b

a

a 180

bf3bf1

bf2r5 pt pt

z

滚子链链轮端面齿形作者：朱理

第 五 章 链 传 动

轴面齿形 ：圆弧+直线b

便于进入或退出啮合

g(h)

gb r4

B3 B2

r5

直线 单排链轮 轴面齿形

r5pt pt

多排链轮 轴面齿形

指采用标准刀具加工

零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。 材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。作者：朱理

第 五 章 链 传 动

3.链轮的结构 实心式——小直径 链轮的结构 孔板式——中等直径 组合式——大直径，齿圈可更换。 4.链轮的材料 链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度， 由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮 通常采用较好的材料制造。

作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.3.1 链传动的运动分析 当链条绕过链轮时相当于绕在一多边形上，多边形 的边长为链条的节距，边数为链轮齿数。 B νx β A 链条的平均线速度：z2 pn2 z1 pn1 z1 v 60 1000 60 1000 60n1 z 2 平均传动比为：i n z 2 1

5.3 链传动工作情况分析

链条进入链轮后形成折线，因此链传动相 当于一对多边形轮之间的传动。

m/s

分度圆瞬时线速度：vA1 R1 1 链条的瞬时线速度沿AB方向，

ω1

其大小为： vx R1 1 cos 链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：

vy1 R1 1 sin

作者：朱理

第 五 章 链 传 动

vx R1 1 cos β为相位角： 180 变化范围

vy1 R1 1 sin 0

0

z1

180 0 z1

νx

β

链轮每转过一齿，链速时快时慢变化 一次。由此可知，当链轮等速回转时， 瞬时链速和顺时传动比都作周期性变 化。

Aβ180° z1

B

当β = 0 时 :180 当 时: z10

vx vx max R1 1

vy1 vy1min 0180 vx vx min R1 1 cos z1 180 v y1 v y1max R1 1 sin z1 180 R1 1 cos ≤ vx ≤ R1 1 z1 0 ≤ vy1 ≤ R1 1 sin 180

z1

ω1

链速分量:

链速分量作周期性变化， 从而使链条上下抖动。

作者：朱理

第 五 章 链 传 动

同理，对于从动轮，也有： x = R2 ω2 cos γ vvx ω1 R1 cos β ω2 = = R2 cos γ R2 cos γD νx γ C γ

链传动的瞬时传动比：i 12 ω1 R2 cos γ = = ω2 R1 cos β链速分量作周期性变化， 从而使链条上下抖动。 由于链速是变化的，

上式表明，当主动链轮作等速转 ω2 动时，从动链轮随γ、β的变化 作周期性的变速转动。 只有当z1=z2时，才有: i=1 链传动在工作时，会产生振动和动载荷！ 这种特性被称为链传动的运动不均匀性，又称为多边 形效应。作者：朱理

第 五 章 链 传 动

v x max v x min 速度不均匀系数： vm14 13 12 δ 11 10 /(%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

νx链速 不均 匀系 数变 化曲 线

β

Aβ180° z1

B

ω1

5 10 15 20 25 30 35 40 45 z1

动画演示

链轮齿数越少，→ δ ↑,速度波动越明显。作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.3.2 链传动的动载荷 链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期 性的变速运动，从而引起动载荷。 链条前进的加速度引起的动载荷为： Fd1 macdvx d ac R1 1 cos R1 12 sin 1 dt dt dt 180 1800 180 12 p 2 当 时 : ac max R1 1 sin z11 z 2 z1

从动链轮的角加速度引起的动载荷为：

M d2

d 2 J J J dt

M d2 J d 2 冲击力为： Fd 2 R2 R2 dt

n1(ω 1) ↑ 、p ↑ 、z ↓, 则→Fd1 ↑ →动载荷↑作者：朱理

第 五 章 链 传 动

v

当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直 线运动的链节铰链和以角速度ω作圆 周运动的链轮轮齿，将以一定的相对 速度突然相互啮合，从而使链条和链 轮受到冲击，并产生附加动载荷。

ω

n ↑ 、p ↑, 则→相对冲击动载荷↑ 链传动的运动不均匀性： 产生的原因：链板为刚性，当链条绕过链轮时相当于绕 在一多边形上，即为多边形效应。 产生的后果：使传动不稳定，会产生振动和动载荷，瞬 时传动比不为常数。 是否能避免：对链传动而言运动不均匀性是不可避免的。作者：朱理

第 五 章 链 传 动

5.3.3 链传动的受力分析为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应: 适当张紧 圆周拉力: F = 1000P/ v N ——有效拉力 q——米长质量 离心拉力: Fc= qv2 N 悬垂拉力: F f= [F’f F”f ] max a——为中心距， Kf ——为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关,见下页

作用在链 上的力有

F’f =Kf qa×10-2 N F”f =(Ky +sinα ) qa ×10-2 N an2 n1 α f

F”f作者：朱理

F’f

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极限功率曲线 曲线1——正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率； 曲线2——链板疲劳强度限定的极限功率； 曲线3——滚子

、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率； 曲线4——铰链胶合限定的极限功率。 2.设计准则 1)对于链速v>0.6m/s的中、高速链传动，采用以抗 疲劳破坏为主的防止多种失效形式的设计方法； 2)对于链速v<0.6m/s的低速链传动，采用以防止过载拉断为主要 失效形式的静强度设计方法。作者：朱理

1. 极限功率曲线

P 5.4.1 链传动的失效形式 1.链板疲劳破坏； 2 2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏； 其极限功率急剧下降； 1 3.销轴与套筒铰链的胶合； 4.链条铰链磨损； 密封润滑不良 对应每种失效形式，可得出一个极 5.过载拉断。 限功率表达式。常用线图表示。 5.4.2 链传动额定功率曲线

5.4 滚子链传动的设计计算实际使用区域

3 4

潘存云教授研制

n1

第 五 章 链 传 动

上述额定功率曲线的特定条件: 3.链节数 Lp=100; 1.两轮共面;2. 小链轮的齿数z1=19; 4.载荷平稳; 5. 按推荐的润滑方式;6. 工作寿命为15000 h; 7. 链条因磨损而引起的相对伸长量不大于3%。Ι—人工定期润滑 12.7 15.875 链 19.05 节 25.4 距 p/mm 31.75 38.1 44.45 50.8 Π—滴油润滑 Ш—油浴或 Ⅳ—压力喷 油滑润 飞溅润滑

Ι

Π

Ш

Ⅳ

链速v/(m/s) 推荐的润滑方式 当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将p0值降低。

0.2 0.3 0.4

0.6 0.8 1

2

3

4

5 6

8 10

20

链速 v /(m/s) p0降低

≤1.5 30%~60%

1.5 ~ 7 15%~30%

v>7 而又润滑不当传动不可靠！作者：朱理

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