机械设计机械设计20072007第九章第九章 链传动链传动9-2 链传动的运动特性链传动的运动特性9-1 概述概述9-3 滚子滚子链传动链传动的设计计算的设计计算9-4 链传动的链传动的合理合理布置和润滑布置和润滑机械设计机械设计20072007教学时数：教学时数：6学时学时教学目的与要求：教学目的与要求： 了解链传动的应用特点，掌握传动链的结构特了解链传动的应用特点，掌握传动链的结构特点，熟练掌握链传动的运动特性，受力分析，主要参数及其选择，熟点，熟练掌握链传动的运动特性，受力分析，主要参数及其选择，熟练掌握链传动的设计计算。练掌握链传动的设计计算。教学内容：教学内容：传动链结构，链轮结构，链传动的运动不均匀性，链传传动链结构，链轮结构，链传动的运动不均匀性，链传动的受力分析，链传动的主要参数及其选择，链传动的设计计算，链动的受力分析，链传动的主要参数及其选择，链传动的设计计算，链传动的布置、张紧和润滑。传动的布置、张紧和润滑。教学重点：教学重点：滚子链结构，链传动的运动不均匀性，链传动的受力分滚子链结构，链传动的运动不均匀性，链传动的受力分析，主要参数及其选择，设计计算。析，主要参数及其选择，设计计算。教学难点：教学难点：运动不均匀性分析，计算准则（功率图）运动不均匀性分析，计算准则（功率图）机械设计机械设计20072007 链传动属于具有挠性件的啮合传动，依靠链轮轮齿与链节的啮合传递链传动属于具有挠性件的啮合传动，依靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力。运动和动力。第一节第一节 概概 述述一、链传动的特点和应用一、链传动的特点和应用优点：优点：1）平均传动比准确，压轴力小；）平均传动比准确，压轴力小；2）效率较高，容易实现多轴传动；）效率较高，容易实现多轴传动；3）安装精度要求较低，成本低；）安装精度要求较低，成本低；4）适用于中心距较大的传动。）适用于中心距较大的传动。缺点：缺点：1）瞬时传动比不恒定，瞬时链速不恒定；）瞬时传动比不恒定，瞬时链速不恒定；2）传动的平稳性差，有噪音。）传动的平稳性差，有噪音。 链传动主要用在链传动主要用在转速不高，两轴中心距较大，要求平均传动比准确的场合。转速不高，两轴中心距较大，要求平均传动比准确的场合。 广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工等行业中。广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工等行业中。机械设计机械设计20072007传动链有传动链有滚子链滚子链和和齿形链齿形链等类型。等类型。 内链板与套筒之间、外链板与销内链板与套筒之间、外链板与销 轴之间为轴之间为过盈联接过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之滚子与套筒之间、套筒与销轴之 间均为间均为间隙配合间隙配合。滚子链分为滚子链分为单排链单排链、双排链双排链、多排链多排链。二、滚子链的结构与尺寸二、滚子链的结构与尺寸 链上相邻两铰链中心之间的距离链上相邻两铰链中心之间的距离 称为称为链节距链节距，用，用 p 表示。表示。 排数越多，承载能力越高，但各排链受排数越多，承载能力越高，但各排链受载不均现象越严重，故载不均现象越严重，故排数不宜过多排数不宜过多。 内、外链板均为内、外链板均为“” 型。型。强度和转动惯强度和转动惯量量外链板外链板内链板内链板套筒套筒滚子滚子销轴销轴P机械设计机械设计20072007链条的接头形式有：链条的接头形式有：链节数为奇数时，接头处须用链节数为奇数时，接头处须用过渡链节过渡链节。 链的长度用链的长度用链节数链节数 Lp 表示。表示。为避免使用过渡链节，为避免使用过渡链节，链节数最好为偶数链节数最好为偶数。用弹簧卡片固定用弹簧卡片固定用开口销固定用开口销固定偶数链节偶数链节过渡链节过渡链节奇数链节奇数链节机械设计机械设计20072007链轮链轮2链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。链轮材料表链轮材料表2. 链轮的结构链轮的结构链节距链节距 p 、齿数齿数 z 链轮尺寸计算公式链轮尺寸计算公式见见分度圆直径：分度圆直径：齿顶圆直径齿顶圆直径 da齿根圆直径：齿根圆直径：整体式链轮整体式链轮孔板式链轮孔板式链轮组合式链轮组合式链轮整体式：整体式：孔板式：孔板式：组合式：组合式：小直径的链轮小直径的链轮中等尺寸的链轮中等尺寸的链轮大直径的链轮大直径的链轮3. 链轮的材料链轮的材料通常，小链轮用较好的材料。通常，小链轮用较好的材料。链轮分度圆链轮分度圆：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆。：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆。机械设计机械设计20072007第二节第二节 链传动的运动特性链传动的运动特性一、链传动的运动不均匀性一、链传动的运动不均匀性在链传动中，链条绕在链轮上如同绕在两个正多边形的轮子上，正多在链传动中，链条绕在链轮上如同绕在两个正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链节距边形的边长等于链节距 p。 平均链速为：平均链速为： 平均传动比为：平均传动比为：机械设计机械设计20072007 链速是周期性变化的，链速是周期性变化的，链节距越大链节距越大，齿数越少齿数越少，链速的变化就越大链速的变化就越大。 当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的。都是周期性变化的。从动轮上从动轮上 c点点 的速度：的速度：瞬时传动比：瞬时传动比：垂直速度：垂直速度：链的水平速度：链的水平速度：机械设计机械设计20072007二、链传动的动载荷二、链传动的动载荷 链和从动链轮均做周期性的变速运动，从而引起动载荷。链和从动链轮均做周期性的变速运动，从而引起动载荷。 链轮的链轮的转速越高、链节距越大、齿数越少转速越高、链节距越大、齿数越少，则动载荷就越大。则动载荷就越大。动载荷（惯性力）为：动载荷（惯性力）为：最大加速度为：最大加速度为： 链链节和链轮啮合的瞬间节和链轮啮合的瞬间，也将引起冲击和，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链轮转速越高，则冲击动载荷。链节距越大，链轮转速越高，则冲击越强烈。越强烈。 链传动链传动不宜用于高速及要求传动比恒定的场合不宜用于高速及要求传动比恒定的场合。 链传动的不均匀性称为链传动的链传动的不均匀性称为链传动的多边形效应多边形效应。 只有只有z1z2，且链的紧边长恰为链节距的整数倍且链的紧边长恰为链节距的整数倍时，瞬时时，瞬时 i 才恒定。才恒定。转动的动载荷为：转动的动载荷为：机械设计机械设计20072007受力分析受力分析2. 离心力拉力离心力拉力3. 悬垂拉力悬垂拉力三、链传动的受力分析三、链传动的受力分析1. 工作拉力工作拉力 （作用于紧边）（作用于紧边）（作用于全长）（作用于全长）（作用于全长）（作用于全长）式中：式中： q每米链长质量每米链长质量(kg/m)。链速链速功率功率式中：式中： Kf垂度系数垂度系数。两轮中心联线和水平面的倾斜角两轮中心联线和水平面的倾斜角a中心距中心距紧边拉力紧边拉力松边拉力松边拉力 压轴力压轴力： （可见，链受的是变载荷）（可见，链受的是变载荷）机械设计机械设计20072007第三节第三节 滚子滚子链传动的设计计算链传动的设计计算一、滚子链传动的失效形式一、滚子链传动的失效形式失效图片失效图片1）链板疲劳）链板疲劳2）铰链的磨损）铰链的磨损3）滚子、套筒的冲击疲劳）滚子、套筒的冲击疲劳4）销轴与套筒工作面的胶合）销轴与套筒工作面的胶合5）链的静力拉断）链的静力拉断（磨损过大将磨损过大将导致脱链导致脱链）二、额定功率曲线二、额定功率曲线 每种失效形式都会限定链每种失效形式都会限定链传动所能传递的功率。传动所能传递的功率。 各种失效形式所限定的额各种失效形式所限定的额定功率曲线。定功率曲线。额定功率额定功率P0/kW小链轮转速小链轮转速n1 /(r/min)0 0链板疲劳限定链板疲劳限定滚子、套筒冲击滚子、套筒冲击疲劳限定疲劳限定销轴和套筒销轴和套筒胶合限定胶合限定 各种型号滚子链在各种型号滚子链在特定试验条件特定试验条件下的下的额定功率曲线额定功率曲线。（z1=19、Lp=100、单排链、载荷平稳等）单排链、载荷平稳等）磨损限定磨损限定p + pp机械设计机械设计20072007 当实际工作条件与上述特定试验条件不同时，需进行修正，则链传动当实际工作条件与上述特定试验条件不同时，需进行修正，则链传动的的计算功率计算功率为：为： 当当链速链速0.6m/s时，主要失效形式为过载拉断，应进行静强度计算。时，主要失效形式为过载拉断，应进行静强度计算。强度条件为：强度条件为：48式中：式中：n链排数；链排数；Flim单排链的极限拉伸载荷单排链的极限拉伸载荷;详细说明详细说明三、主要参数的选择三、主要参数的选择通常通常 i7，推荐的传动比推荐的传动比 i 2 3.5。 1传动比传动比 i或或z1，z2i，则小轮包角则小轮包角。应保证应保证小轮包角小轮包角120。传递的功率传递的功率工况系数工况系数式中式中：KA工作情况系数工作情况系数。 F1链的紧边工作拉力。链的紧边工作拉力。机械设计机械设计200720072链轮齿数链轮齿数 z计算大链轮齿数计算大链轮齿数 z2 = i z1。z1过少过少运动不均匀性严重。运动不均匀性严重。详细说明详细说明 参见参见( P177) 选取选取 z1z2 过大过大链节磨损链节磨损容易导致容易导致脱链脱链 。故。故限制限制 zmax120。3链速链速通常，通常， 链速不超过链速不超过12m/s，否则，动载荷会过大。否则，动载荷会过大。根据计算功率根据计算功率 Pca和小链轮转速和小链轮转速 n1查查图图9-13(p176)确定确定链号链号，再由再由表表9-1(p165)查得链节距查得链节距 p 。4链节距链节距 式中：式中：Kz小链轮齿数系数小链轮齿数系数。工作点落在曲线顶点左侧时，查表中工作点落在曲线顶点左侧时，查表中Kz；工作点落在曲线顶点右侧时，查表中工作点落在曲线顶点右侧时，查表中Kz。KP多排链排数系数多排链排数系数；KL链长系数；链长系数；P0单排单排链的传递功率链的传递功率。机械设计机械设计200720075 5中心距和链节数中心距和链节数链传动的中心距过小：链传动的中心距过小：加剧链的磨损和疲劳；小链轮的包角减小，易出加剧链的磨损和疲劳；小链轮的包角减小，易出现跳齿和脱齿现象。现跳齿和脱齿现象。 链传动的中心距过大：链传动的中心距过大：垂度增大，造成松边颤动。垂度增大，造成松边颤动。链的节距越大，承载能力就越高，但运动链的节距越大，承载能力就越高，但运动不均匀性不均匀性也增大。也增大。 在满足承载能力的前提下，应在满足承载能力的前提下，应尽量选取较小的链节距尽量选取较小的链节距。 高速重载高速重载时，可时，可选小节距多排链选小节距多排链。传动比小、而中心距大时，选大节距的单排链。传动比小、而中心距大时，选大节距的单排链。一般取中心距一般取中心距 a0= (3050) p，最大取最大取 amax= 80 p。链节数：链节数： Lp最好最好圆整为偶数圆整为偶数，中心距，中心距 a 按按式式（9-20）p179计算。计算。传动比大、而中心距小时，选小节距的多排链。传动比大、而中心距小时，选小节距的多排链。机械设计机械设计20072007为了保证安装的垂度为了保证安装的垂度f=(0.010.02)a,实际中心距实际中心距 a：中心距可调时，取大值，中心距不可调时取小值。中心距可调时，取大值，中心距不可调时取小值。 小链轮毂孔最大直径：小链轮毂孔最大直径：dkmax不小于安装链轮处轴径，不小于安装链轮处轴径，若不能满足，应采用：若不能满足，应采用： 1）特殊结构的链轮，如链轮轴）特殊结构的链轮，如链轮轴 2）重新选择传动参数。）重新选择传动参数。机械设计机械设计200720079-4 链传动的链传动的合理布置和润合理布置和润滑滑第四节第四节 链传动的合理布置和润滑链传动的合理布置和润滑一、一、链传动的合理布置链传动的合理布置1）两链轮的回转平面应在同一铅垂面内；）两链轮的回转平面应在同一铅垂面内；二、链传动的张紧二、链传动的张紧目的：避免链的垂度过大，产生啮合不良和链条的振动现象。目的：避免链的垂度过大，产生啮合不良和链条的振动现象。2）链轮的中心连线最好在水平面内，应避免垂直布置；）链轮的中心连线最好在水平面内，应避免垂直布置；3）链传动最好紧边在上，松边在下。）链传动最好紧边在上，松边在下。弹簧力张紧弹簧力张紧砝码张紧砝码张紧定期调整张紧定期调整张紧（见图（见图9-16p181）机械设计机械设计20072007合理布置和润滑合理布置和润滑2三、链传动的润滑三、链传动的润滑 润滑油推荐采用牌号为：润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。等全损耗系统用油。 对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。 良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。寿命的最主要因素。详细说明详细说明人工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑油浴或飞溅润滑油浴或飞溅润滑压力喷油润滑压力喷油润滑润滑方法：润滑方法：机械设计机械设计20072007齿形链的结构特点齿形链的结构特点齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。轮轮齿相啮合而传递运动。与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠，与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。链轮结构简单。详细说明详细说明圆销式圆销式轴瓦式轴瓦式滚柱式滚柱式更多说明更多说明机械设计机械设计20072007本章思考题本章思考题1.分析链传动的工作原理、优缺点和应用范围。分析链传动的工作原理、优缺点和应用范围。2.链传动的运动特性，何为链传动的链传动的运动特性，何为链传动的“多边形效应多边形效应”？3.链传动的失效形式、额定功率曲线图的意义和实验条件。链传动的失效形式、额定功率曲线图的意义和实验条件。4.链传动的设计准则、设计计算方法和参数选择原则。链传动的设计准则、设计计算方法和参数选择原则。