1、中南大学专用 作者： 潘存云教授,第9章 链传动,9-1 链传动的特点及应用,9-2 传动链的结构特点,9-6 滚子链传动的计算,9-4 链传动的运动特性,9-7 链传动的布置、张紧和润滑,9-3 滚子链链轮的结构和材料,9-5 链传动的受力分析,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,9-1 链传动的特点和应用,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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
2、 ；,3.结构紧凑；,4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相比,5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,工作范围：传动比： i 8;,中心距： a 56 m;,传递功率： P 100 KW;,圆周速度： v 15 m/s;,传动效率： 0.950.98,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出
3、时，内外链节作相对转动。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,9-2 传动链的结构特点,一、 链条,类型,滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。,齿形链,滚子链,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 。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。,套筒滚子链的剖面结构：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,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
4、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.,双排滚子链,中南大学专用 作者： 潘存云教授,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,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。,滚子链的标记：,标记实例： 08A-1 87 GB1243.1-83 A系列，节距12.7mm,单排，87节,链号,国标号,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,齿形链板的两侧是直边，工作时
5、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。,齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,(一)基本参数及主要尺寸,滚子链链轮的参数,齿面圆弧半径：re,齿沟圆弧半径： ri,齿沟角：,min 、max,链轮的节距：p -弦长,分度圆直径：,df=d-d1,齿顶圆直径：,齿根圆直径：,各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之
6、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。,国标规定最大值和最小值：,链轮主要尺寸计算公式：,9-3 滚子链链轮的结构和材料,中南大学专用 作者： 潘存云教授,中南大学专用 作者： 潘存云教授,表9-3 链轮主要尺寸计算公式一览,中南大学专用 作者： 潘存云教授,表9-4 链轮的结构尺寸计算公式,中南大学专用 作者： 潘存云教授,滚子链链轮端面齿形,（二）链轮齿形,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。,端面齿形 ：三圆弧一直线,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,轴面齿形
7、：圆弧+直线 便于进入或退出啮合,单排链轮轴面齿形,多排链轮轴面齿形,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。,指采用标准刀具加工,中南大学专用 作者： 潘存云教授,链轮的结构,实心式-小直径,中南大学专用 作者： 潘存云教授,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径,潘存云教授研制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,组合式-大直径，齿圈可更换。,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径,潘存云教授研制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,链轮的材料,链轮的材料应能保证轮齿具有
8、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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,一、链传动的速度分析,链条的平均线速度：,平均传动比为：,分度圆瞬时线速度：,链条的瞬时线速度沿AB方向，,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。,其大小为：,9-4 链传动的运动特性,链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,为相位角：,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。,变化范围,R1 1,链速分量作周期性变化，
9、从而使链条上下抖动。,链速分量:,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,同理，对于从动轮，也有：,R1 1,上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随、的变化作周期性的变速转动。,链传动的瞬时传动比：,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，,链传动在工作时，会产生振动和动载荷！,只有当Z1=Z2时，才有: i=1,这种特性被称为链传动的多边形效应。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,速度不均匀系数：,R1 1,链轮齿数越少， ，速度波动越明显。,动画演示,中南大学专用 作者： 潘存云教授,二、链传动的动载荷,链传动中的多边形效应造成链条和链轮
10、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：,从动链轮的角加速度引起的动载荷为：,n 、p 、z , 则Fd1 ,冲击力为：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,n 、p , 则相对冲击动载荷,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应:,作用在链上的力有,圆周拉力:,离心拉力:,悬垂拉力:,F = 1000P/ v N,Fc= qv2 N,Ff =Kf qa10-2
11、 N,q为米长质量,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,适当张紧,-有效拉力,9-5 链传动的受力分析,F”f =(Ky +sin ) qa 10-2 N,F f = Ff F”f max,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,紧边拉力为：,F1 = F + Fc + Ff N,松边拉力为：,F2 = Fc + Ff N,垂度系数Kf 取值,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,9-6 滚子链传动的设计计算,一、失效形式,1.链板疲劳破坏；,2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；,3.销轴与套筒铰链的胶合；,4.链条铰链磨损；,5.过载拉断
12、。,二、功率曲线图,对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。,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；,其极限功率急剧下降；,其极限功率急剧下降；,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,单排A系列滚子链的功率曲线,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,上述功率曲线的特定条件:,1.两轮共面;,2. 小链轮的齿数z1=19,3. 链节数 Lp=100,4.载荷平稳;,7. 链条因磨损而引起的相对伸长量3%,5. 按推荐的润
13、滑方式,6. 工作寿命为15000 h,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,p与d 之间的关系：,1、链轮的齿数和传动比,大链轮的齿数: z2 =i z1,链条铰链磨损后，节距将边长，链轮节圆将向齿顶移动。,p一定时: z , d , 越容易发生跳齿和脱链现象。,一般取： z2 120,因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。,d分度圆直径,节距增长量 , 节圆外移量,三、滚子链传动的设计步骤和方法,Z1过少运动不平稳；,Z1过大结构尺寸和质量 ,中南大学专用 作者： 潘存云教授,一般 链节数为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数最好取与链节数互为质数的奇数。,优选数列：
14、17、19、21、23、25、38、57、76、95, 114,传动比：,i 6 - 一般情况下,2 i 3.5 - 推荐值,6 i 10 -当v2m/s且载荷平稳时,传动比过大时，由于链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，因而易出现跳齿或加速齿的磨损，故应采用二级或二级以上的传动。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,表 9-9 工作情况系数KA,2、确定计算功率,计算功率：Pca=KAP，KA为工作情况系数，P为名义传递功率。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,3、链的节距,节距越大，承载能力高，但啮合瞬间的冲击也越大。,2）高速重载时，应选用小节距多排链。,链的节距越大
15、，其承载能力越高。根据相对原理，当链轮以运动时，链节以进入轮齿而产生冲击。,确定节距的原则：,1）为使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选用较小节距的单排链；,3）中心距小，传动比大时，应选用小节距多排链。从经济上考虑,4）中心距大，传动比小时，应选用大节距单排链。,允许采用的节距可根据功率P0和小链轮转速n1确定。,当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正.,中南大学专用 作者： 潘存云教授,许用功率：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,一般取： a=(3050)p,4、中心距和链节数,a 过小, ,同时啮合的齿数，在相同速度下，循环次数增多，容易疲劳和磨损。,a 过大,链条容易抖动。,
16、amax= 80p,链条节数：,中心距：,计算结果应圆整，并取偶数！,为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。,按带传动公式导出此式,若中心距不能调整，而又没有张紧装置时，应将计算中心距减小25mm,这样可使链条有小的初垂度，保持莲传动的张紧。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,5小链轮毂孔最大直径,根据小链轮的节距和齿数确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,6低速链传动的静力强度计算,对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静
17、力强度计算。,计算安全系数：,n链的排数；,Flim-单排链的极限拉伸载荷；,Fl -链的紧边工作拉力， 单位N;,KA-链传动的工作情况系数,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,一、链传动的布置,布置原则：1) 链传动一般应布置在铅垂面内，尽可能避免布置在水平或倾斜平面内。,9-7 链传动的布置、张紧和润滑,2)中心线一般宜水平或接近水平布置，链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些 。,3) 链传动的两轴应平行，应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中容易脱链 。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,
