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1、第十一章 链传动一）教学要求1、 了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性2、 掌握链传动失效形式和设计计算方法 （二）教学的重点与难点1、 链运动不均匀性和动载荷2、 失效形式和设计方法本章主要内容 链传动的工作原理及其优缺点； 链传动的结构、规格及其材料； 链传动的运动特性； 链传动的受力分析、失效形式和许用功率 滚子链传动的主要参数和链传动的设计计算过程； 链轮结构。重点与难点 链传动的运动不均匀性及动载荷； 链传动的受力分析； 链传动的张紧与布置第一节概述一、链传动的组成链传动是通过中间挠性件（链）与链轮轮齿的啮合来传递运 动和动力。它是由：主动链轮、从动链轮（有时也可能有两个以上的链
2、 轮）和环形链组成。显然，其组成与摩擦带传动类似，只是工作原理不同，传递 运动和动力的方式不同。链传动属于啮合传动。二、链传动的特点和应用、类型 与带传动相比，链传动具有如下特点：优点：1.没有滑动（啮合传动），能保持准确的平均传动比 2工作情况相同时，传动尺寸比较紧凑（即 a 可以小些）。 3不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小。 4效率较高。5能在温度较高、湿度较大的恶劣环境中工作。 6可用于较大中心距间的传动。缺点：1只能用于平行轴间 2瞬时速比不均匀，传动平稳性差，工作时有噪音。 3不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用。 4制造费用比带传动高。5与齿轮传动相比，链传动安装精度要
3、求较低，成本低廉 可远距离传动。链传动的优点可获得准确的平均传动比 传动效率高 可做两轴中心距较大的传动 作用于轴和轴承的载荷较带 传动小 链传动的缺点 运转时瞬时传动比是变化 的，冲击、振动和噪声较大， 安装精度要求较高只能传递平行轴间的运动和动力应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、 石油机械、采矿、冶金、运输、起重、金属切削机床、摩托车、自行 车、化工、纺织等机械中。中低速传动：iW8(I=24)，最大可达15,PW110KW，最大可达3600KW, VW12-15m/s,最高可达40m/s。(不适 于在冲击与急促反向等情况下采用)最常见的是用于自行车、摩托车中的
4、链传动。三、类型：工业上应用的链分为：传动链、起重链、拽引链 本章主要讲套筒滚子链，传动链是链传动中的主要元件，传动链有滚 子链和齿形链等类型。1 、滚子链的结构滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。内链板滚子滚子链有单排链、双排链、多排链。排数承载能力f但排制造误差受力不均f 一般不超过34列为宜 当链节进入、退出啮合时，滚子沿齿滚动，实现滚动摩擦，减小 磨损。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使 内、外链板可相对回转。为减轻重量、制成“8”字形，亦有弯板。这样质量小，惯
5、性小， 具有等强度。链条接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链；弹 簧卡片固定，多用于小节距链。设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因 为过渡链节会使链的承载能力下降。滚子链标记：链号一排数X链节数 标准号四、链轮 要求了解：1）链轮齿形的设计要求；2）链轮齿形特点； 3）链轮的主要参数；4）链轮的结构型式有哪些；5）对链轮的材料要求及适 用情况1. 对齿形要求：保证链节平稳进入和退出啮合；减少啮合时冲 击和接触应力；链条节距因磨损而增长后，应仍能与链轮很好地啮 合；要便于加工。2. 链轮齿形及特点端面齿形（如图11-5） 是三圆弧一直线，弧aa、ab、cd和 一直
6、线b优点：接触应力小、冲击小、磨损少，不易跳齿与脱链 轴面齿形：两侧呈圆弧状，以利链节的进入和退出啮合（如图 11-6）加工方法：标准刀具加工，一般为成型铣刀（只要 P 相同， Z 不 同的所有链轮均能加工）3. 链轮的主要参数分度圆直径（公称直径）d = P/sinl80/Z齿顶圆直径 D 二 P（0.54 + tg180） aZ 齿根圆直径D二D-d d滚子直径，节距P,齿数Z f4、链轮的结构型式，如图 11-7 整体式（直径较小时） 孔板式（轮齿与轮毂部分成一体），中等直径可在腹板上开孔，如图 11-7b组合式：大直径链轮可作成组合式。如图ll-7c，齿圆与轮毂焊接 图ll-7d,齿圆
7、与轮毂螺栓联接5、链轮的材料要求： 1）强度；2）耐磨；3）耐冲击（在冲击载荷时） 具体有普通碳素钢，优质碳素钢和合金钢，链轮较大（要求较低时） 可用铸铁，小功率传动也可用夹布胶木。具体的材料及适用场合见表 11-2注意：1）有冲击载荷时一般采用低碳钢和低碳合金钢f渗碳淬火f 回火。2）无剧烈冲击，中等速度较大的链轮，一般采用中碳钢和中碳合金 钢f淬火、回火。3）齿数较多（特大）Z50的链轮f采用灰铸铁4）中小功率传动f采用普通或优质碳素钢大小功率传动f采用合金钢5）P6KW，高速链传动f采用夹布胶木，噪音较小，传动平稳6）小链轮的材料与热处理要求应高于大链轮因为小链轮的啮合 次数比大链轮多，
8、.磨损和冲击比大链轮严重。第二节 链传动的运动特性 链传动的运动特性分析（为什么链传动不平稳，噪声大， i 不恒 定，不均匀性？）一、链运动的运动不均匀性 链由许多刚性链节联接而成，当链与链条啮合，而绕在链轮上时， 形成正多边形。正多边形边数一一（Z）（齿数）正多边形边长（P）（节距） 当链轮转过一周，链移动距离ZP 当链轮转速为 n 、 n 时，链的平均速度为：1 2 ，m/s)Z Pn Z PnV = V =11=22 -m60 x 1000 60 x 1000平均传动比为：mn2比是准确的）=const （由于Zl, Z2为定值，所以平均传动但是，在各个瞬时，链速和传动比是变化的，波动的
9、，并不稳定。i 丰 constm请比较：带：i =仔=2 丰const瞬 n D （1 s）21i = cons tan tm齿轮：i = i J2= cons tan t瞬 w7Z2 1下面对瞬时链速和传动比是变化的进行分析和说明：假设：链的紧边在传动过程中总是处于水平位置，并设在主动轮 以角速度叫作匀速转动。如图所示，链的速度完全取决于图中B点的 速度，而铰链B的速度即为主动轮的圆周速度v =化，12 链的水平（前进）速度V = V cos P =1链的垂直速度V = V sin P = Wdsin卩12式中：V为A点的圆周速度P 为链节进入啮合后某点铰链中心与轮心联 线与铅垂线夹角，（或
10、铰链中心相对于铅垂线的位置角）。由于在工作中，销轴的位置是不断变化的，故P是变化 的，p的变化范围:Pe （-，+）。由上式可见，链速是变化的，并且每转过一个链节，链速都要周 期性变化一次，所以说，瞬时链速是变化的，链速的变化规律如图 ll-9。结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性的波动。对从动轮讲：8-8)d V d cos PV =2 =122cos Y2 cos Y瞬时传动比：i = i = 2 w丰 cons tan（11-8）t d cos 卩21：即使恒定，而随n （Y,卩）而变化，：i不恒定。1 2 t只有当Z=Z
11、 （d=d ），卩=Y ,a （中心距）为P的整数倍时，1 2 1 2i = i = cons tan t，因为此情况下0、y变化处处相同。t 2二、链传动的动载荷传动过程中，动载荷原因主要有以下几个方面： 链速V和从动轮角速度作周期性变化速度变化，必然要引起加速度，从而引起惯性力，产生动载荷。链条前进加速度为：a =普=学（-sin 0畔一学sin卩讨论：0=毎时，a皿玄乂二土学“碍0 = 0 时， a = 0 min同理：a a = iV cos 0升降加速度2,d . 180。=2 smi 2 Z1=1结论：链轮转速（n）越高，节距（P）越大，齿数Z越少，动载冲击越严重，噪音越大1 。所
12、以说，链传动不适宜高速。 1 当 V 一定， Z 多， P 小，是非常有利的。设计中，在满足承载能 力的前提下，易选较小的 P。 链作直线运动，轮作圆周运动，则进入啮合时产生冲击，引起 动载荷。而且，P t ,n t-冲击f 张紧不适当，松边垂度过大，在起动、制动、反向、载荷突然变化等情况下，必出现惯性冲击，产生动载荷。 链的垂直速度变化，使链抖动（横向振动），引起动载荷。三、链传动的受力分析不计动载荷，链传动中主要作用力有：1、工作拉力 F 作用于主动边1F = 1000P P功率（KW）V链速（V/m）1V2、 离心拉力：F=qV2，作用于全链长q 每米链长质量2（ kg/m） V7m/s
13、时可不考虑F。23垂度拉力：F是由于链下垂时，重力引起的拉力，作用于3链全长F =qga = k qga (N)3 8( f / a)严K 垂度系数，表 11-3fa中心距考虑以上部分，得：紧边拉力 F=F+F+F123松边拉力 F=F+F124、作用于轴上载荷Fq一般取F 1.2 K F , K 工作情况系数。见P225。Q A 1 A第三节滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式1）链板疲劳：正常润滑及中速的主要失效形式2）链节的磨损：磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿，P2273）冲击疲劳破坏：反复起制动、反转或受众多冲击载荷时，动 载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒
14、最终产生冲击断裂4）胶合（重载高速）：铰链元件接触面之间的胶合5）轮齿的过度磨损6）（当低速重载V0.6m/s,可能发生过载拉断、塑性变形等静强 度破坏二、额定功率曲线1）额定功率曲线的由来，P225,图11-11,在良好的润滑条件下,1 为由链板疲劳限定的功率；2 为滚子、套筒冲击疲劳破坏限定的功率曲线；3为销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线； 4为铰链磨损限定的功率曲线在1上方,没画出。若润滑不好或工况恶劣,其功率较良好的润滑下低得多。2）图11-12 A系列套筒滚子链额定功率曲线图（先看图再讲） 为避免上述失效,在特定的试验条件下经试验确定数据绘制而成。试验条件：单列,水平布置,载荷平稳, Z=19, i=3, L=100P,1Pt=15000h, AP/PW3%（节距长度增量W3%）h 图中,纵轴表示的是不同型号滚子链的许用传递功率（单根） P 当实际工作条件与上述试验条件不同时，应对P进行修正。取一系列修正系数：小链轮齿数系数 K 、多排链系数 K 和工作情况系数K 等。A设计时，应满足的条件是：P0KPAKKzmK 小链轮齿数系数 表11-4，由防止的失效形式不同，故K ZZ 不同。当工作点落在帐篷曲线顶点左侧时，查表中的K,设计
