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1、,机械设计基础,刘赛堂 李永敏 主编,第11章 链 传 动,1.链传动的类型、结构和特点。 2.链传动的设计计算。,知识点：,链传动是应用较广的一种机械传动，它由链条、主动链轮、从动链轮组成。依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。,11.1 概述,11.1.1 链传动的类型,根据用途的不同，链传动分三大类： 1)传动链：传动链用于一般机械上动力和运动的传递，通常都在中等速度（v20m/s）以下工作。 2）起重链：起重链用于起重机械中提升重物，其工作速度不大于0.25m/s。 3）牵引链：又称输送链，用于链式输送机中移动重物，其工作速度不大于24m/s。 根据结构的不同，常用的传动链又分短节
2、距精密滚子链(简称滚子链)、套筒链、弯板链和齿形链，如图11.1所示。滚子链结构简单，磨损较轻，故应用较广。齿形链(又称无声链)，它具有传动平稳、噪声小、承受冲击性能好、工作可靠等优点，但结构复杂、质量大、价格高、制造较困难，故多用于高速（链速v可达40m/s）或运动精度要求较高的传动装置中。,11.1 概述,图11.1 传动链的类型,(1）滚子链的结构和标准 滚子链由内链板1、套筒4、外链板2和销轴3组成，见图11.2。内链板与套筒、外链板与销轴均为过盈配合，套筒与销轴、滚子与套筒之间均采用间隙配合，因此，内、外链板在链节屈伸时可相对转动。当链与链轮啮合时，链轮齿面与滚子之间形成滚动摩擦，可
3、减轻链条与链轮轮齿的磨损。内、外链板制成“”字形，可使其剖面的抗拉强度大致相等，同时亦可减小链条的自重和惯性力。组成链条的各零件，由碳钢或合金钢制成，并进行热处理，以提高强度和耐磨性。 滚子链相邻两滚子中心的距离称为链节距，用p表示，它是链条的主要参数。节距p越大，链条各零件的尺寸越大，所能承受的载荷越大。 滚子链可制成单排链和多排链（如双排链或三排链)，见图11.2和图11.3。排数越多，承载能力越大。由于制造和装配精度，会使各排链受力不均匀，故一般不超过4排。,11.1 概述,1.滚子链传动,图11.2 单排滚子链结构,图11.3 双排滚子链结构,11.1 概述,滚子链已标准化，滚子链的基
4、本参数与尺寸见表11.1。表内的链号数乘以25.4/16mm即为节距值。链号中的后缀表示系列。其中，A系列是我国滚子链的主体，设计时，根据载荷大小及工作条件等选用适当的链条型号；B系列主要供维修用。,11.1 概述,(2）滚子链链轮 滚子链链轮是链传动的主要零件。链轮齿形满足下列要求： 1)保证链条能平稳而顺利地进入和退出啮合。 2)受力均匀，不易脱链。 3)便于加工。 链轮的齿形有国家标准。GB 12441985规定了滚子链链轮的端面齿槽形状，如图11.5所示，即为三圆弧(dc、ba、aa)和一直线(cb)齿形。 由于链轮采用标准齿形，所以在链轮工作图上不必绘制其端面齿形，只需在图的右上角注
5、明基本参数和“齿形GB 12441985制造”字样即可。,11.1 概述,2.齿形链,齿形传动链由一组齿形链板并列铰接而成，工作时，通过链片侧面的两直边与链轮轮齿相啮合。齿形链按链片齿廓与轮齿啮合部位不同，分外侧啮合传动图11.6(a)和内侧啮合传动图11.6(b)。,图11.5 链轮端面齿形,图11.6 齿形链,11.1 概述,11.1 概述,11.1.2 链传动的特点,链传动与其他传动相比，主要有以下特点： 1）由于链传动是有中间挠性件的啮合传动，无弹性滑动和打滑现象，因而能保证平均传动比不变。 2）链传动无需初拉力，对轴的作用力较小。 3）链传动可在高温、低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶
6、劣环境下工作。 4）由于链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声，且磨损后易发生跳齿，不宜用于高速和急速反向传动的场合。 链传动适用于两轴线平行且距离较远、瞬时传动比无严格要求以及工作环境恶劣的场合，广泛用于农业、采矿、冶金、石油化工及运输等各种机械中。目前，链传动所能传递的功率可达3600kW，常用100kW以下；链速可达3040m/s，常用v15m/s；传动比最大可达15，一般i6；中心距a56m；效率=0.910.97。,11.2 链传动的运动特性,链条绕上链轮后，在啮合区域的部分链将折成正多边形，因此链传动相当于一对多边形轮子之间的传动，见图11.9。设z1、z2为两链轮
7、的齿数，p为节距（mm），n1、n2为两链轮的转速（r/min），则链条线速度（简称链速）为,图11.9 链传动的运动分析,11.3 滚子链传动设计,11.3.1 滚子链传动的失效形式,由于链条的结构比链轮复杂，强度不如链轮高，所以一般链传动的失效主要是链条的失效。常见的形式有以下几种：,1.链板疲劳破坏,链传动时由于松边和紧边的拉力不同，使得链条各元件受变应力的作用，经过一定的循环次数后，内、外链板会发生疲劳破坏，在正常润滑条件下，疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。,2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏,链节与链轮啮合时，滚子与链轮间会产生冲击，高速时冲击载荷较大，套筒与滚子表面发生冲击疲劳破
8、坏。,11.3 滚子链传动设计,3.销轴与套筒的胶合,当润滑不良或速度过高时，销轴与套筒的工作表面摩擦发热较大，而使两表面发生粘附磨损，严重时则产生胶合。,4.链条铰链磨损,链在工作过程中，铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时二者的工作表面会因相对转动而导致铰链磨损，使链节距增大，链与链轮的啮合点外移，容易引起跳齿和脱链，加大噪声以及其他破坏。,5.过载拉断,在低速（v6m/s）重载或瞬时严重过载时，链条可能被拉断。,11.3 滚子链传动设计,11.3.2 滚子链传动设计计算及主要参数的选择,一般已知：需要传递的功率、主动轮转速、从动轮转速(或传动比)、传动的用途和工作情况、原动机类型以及
9、外廓安装尺寸等。,1.设计链传动的已知条件,确定滚子链的型号、链节距、链节数、选择大小链轮齿数、材料、结构，绘制链轮工作图并确定传动的中心距。,2.设计计算的内容,(1）传动比I 传动比受链轮最小齿数和最大齿数的限制，且外廓尺寸也不能过大，传动比过大时，小链轮上的包角1将会太小，同时啮合的齿数也太少，将加速轮齿的磨损。因此，通常要求包角1不小于120。一般取传动比i7，推荐i=23.5。当工作速度较低(v2m/s)，且载荷平稳、传动外廓尺寸不受限制时，允许i10。,3.具体设计计算的基本方法和有关主要参数的选择,11.3 滚子链传动设计,(2）确定链轮齿数z1、z2 (3）选择链条节距p及排数
10、，确定链型号 在一定条件下，链节距越大，承载能力越高，但运动平稳性差、动载荷和噪声越严重。因此，设计时，在满足承载能力的前提下，应尽量选取小节距的单排链；高速重载时，可选择小节距的多排链。 一般根据链传动单排链的额定功率P0和小链轮的转速n，由图11.10选取链条节距p和链型号。链传动的计算功率PC可由下式确定：,11.3 滚子链传动设计,图11.10 滚子链额定功率曲线,11.3 滚子链传动设计,(4）确定中心距和链节数Lp,11.3 滚子链传动设计,(5）验算链速并确定润滑方式 链速过高，会增加链传动的动载荷和噪声，因此，一般将链速限制在15m/s以下。若超过了允许范围，应调整设计参数重新
11、计算。 根据节距和查图11.11确定传动的润滑方式。,图11.11 推荐的润滑方式 .人工定期润滑；.滴油润滑；.油浴润滑；.压力喷油润滑,11.3 滚子链传动设计,(6）设计链轮并绘制其工作图 链轮轴向齿廓和尺寸见表11.6。绘制链轮工作图时，应注明节距p、齿数z、分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df及齿侧凸缘直径dg。,11.3 滚子链传动设计,链轮的结构如图11.12所示，小直径链轮可制成实心式图11.12(a)，中等直径可制成孔板式图11.12(b)，直径较大时可用组合式结构图11.12(c)。 链轮材料应保证其有足够的抗疲劳强度、耐冲击性和耐腐蚀性，故链轮材料多采用中碳钢和中
12、碳合金钢，如45、40Cr、35SiMo等，经淬火处理，硬度达到4050HRC；高速、重载时采用低碳钢、低碳合金钢，如15、20、15Cr、20Cr，经表面渗碳淬火，其硬度达到5560HRC；低速、轻载、齿数较多的从动轮也可采用铸铁制造。 工作时因小轮啮合次数远远多于大轮的啮合次数，易于损坏，故小轮的材料应比大轮的好一些。,图11.12 链轮的结构,11.4 链传动的布置和润滑,11.4.1 链传动的布置,在链传动中，两链轮的转动平面应在同一平面内，两轴线必须平行，最好成水平布置，如需倾斜布置，两链轮中心连线与水平线的夹角应小于45。同时链传动应使紧边（即主动边）在上，松边在下，以便链节和链轮
13、轮齿可以顺利地进入和退出啮合。如果松边在上，可能会因松边垂度过大而出现链条与轮齿的干扰，甚至会引起松边与紧边的碰撞。具体布置情况参见表11.7。,11.4 链传动的布置和润滑,11.4 链传动的布置和润滑,11.4.2 链传动的张紧,链条包在链轮上应松紧适度。通常用测量松边垂度f的办法来控制链的松紧程度，如图11.13所示。 合适的松边垂度为f=（0.010.02）a，式中，a是中心距。对于重载、反复起动及接近垂直的链传动，松边垂度应适当减小。 传动中，当铰链磨损使长度增大而导致松边垂度过大时，可采取如下张紧措施： 1)通过调整中心距，使链张紧。 2)拆除12个链节，缩短链长，使链张紧。 3)
14、加张紧轮，使链条张紧。张紧轮一般位于松边的外侧，它可以是链轮，其齿数与小链轮相近，也可以是无齿的锟轮，锟轮直径稍小，并常用夹布胶木制造。,图11.13 垂度测量,11.4 链传动的布置和润滑,11.4.3 链传动的润滑,链传动良好的润滑将会减少磨损、缓和冲击，提高承载能力，延长使用寿命，因此链传动应合理地确定润滑方式和润滑剂种类。 常用的润滑方式有几种： 1）人工定期润滑：用油壶或油刷给油图11.14（a），每班注油一次，适用于链速v4m/s的不重要传动。 2）滴油润滑：用油杯通过油管向松边的内、外链板间隙处滴油，用于链速v10m/s的传动图11.14（b）。 3）油浴润滑：链从密封的油池中通
15、过，链条浸油深度以612mm为宜，适用于链速v=6 12m/s的传动图11.14（c）。 4）飞溅润滑：在密封容器中，用甩油盘将油甩起，经由壳体上的集油装置油导流到链上。甩油盘速度应大于3m/s，浸油深度一般为12 15mm图11.14（d）。 5）压力油循环润滑：用油泵将油喷到链上，喷口应设在链条进入啮合之处。适用于链速v8m/s的大功率传动图11.14（e），链传动常用的润滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等全损耗系统用油。温度低时，黏度宜低；功率大时，黏度宜高。,11.4 链传动的布置和润滑,图11.14 链传动润滑方法,本章主要介绍了滚子链的失效形式，链传动
16、主要参数的选择和设计步骤；同时还介绍了链传动的类型、结构和特点、链传动的运动特性及受力分析等；最后简单介绍了链传动的使用和维护。,小 结,1.链节P的大小对链传动的动载荷有何影响？ 2.链传动的合理布置有哪些要求？ 3.链传动的主要失效形式有哪几种？ 4.影响链传动不均匀性的主要参数有哪些？为什么？设计时，为减少速度不均匀性应从哪几方面考虑？如何合理选择参数？ 5.链传动与带传动的张紧目的有何区别？ 6.设计一链传动，主动轮转速n1=960r/min，从动轮转速n2=320r/min，电动机功率P=4kW，两班制工作，载荷平稳。,习 题,11.4 链传动的布置和润滑,7.当传递功率较大时，可用单排大节距链条，也可用多排小节距链条，此二者各有何特点，各适用于什么场合？ 8.小链轮齿数z1不允许过少，大链轮齿数z2不允许过多。这是为什么？ 9.链传动的失效形式有几种？设计链传动的主要依据是什么？ 10.试设计一驱动运输机的链传动。已知传递功率P=200kW。小链轮转
