机械设计链传动
机械设计基础第10章链传动ppt课件
P
实际使用区域
2
1
3
密封润滑不良
4
其极限功率急剧下降；
n1
极限功率曲线 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。
单排滚子链的极限功率曲线。
1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率曲线； 2是链板疲劳强度限定的极限功率曲线； 3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率曲线； 4是铰链（套筒、销轴）胶合限定的极限功率曲线。
24
Ι—人工定期润滑 Π—滴油润滑 12.7
15.875
链 19.05
节
Ι
Π
距 25.4
p(mm) 31.75
38.1
44.45
50.8
0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1
2
推荐的润滑方式
Ш—油浴或 Ⅳ—压力喷
飞溅润滑
油滑润
Ш
Ⅳ
3 4 5 6 8 10
20
链速v(m/s)
编辑版pppt
25
300
计算；
编辑版pppt
28
Kp为多排链系数（表10-12）。
载荷性质
表10-10 工作情况系数KA 原动机
电动机或汽轮机
内燃机
载荷平稳
1.0
1.2
中等冲击
1.3
1.4
较大冲击
1.5
1.7
表10-11
小链轮齿数系数Kz和 K
' z
功率 200
150
p0(kw) 100
80
60
40
单排
A
20 15
系列 10
滚子
8 6
链的 4
功率 2
机械设计第09章链传动
4.特点： 传动平衡、无噪声、承受冲击性能好，
工作可靠; 适用于高速传动、大传动比和中心距较
小、运动精度要求较高的场合; 结构复杂、价格高、制造困难;
§9-3 滚子链链轮的结构和材料
链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准 化。链轮设计主要是确定其结构及尺寸，选择 材料和热处理方法。
一、链轮的基本参数及主要尺寸
z1 180
z1
当角＝0
vx vx max R11
v y1 v y1min 0
vx vy 均作周期性地变化，并导致链沿铅垂方向产
生有规律的振动。
为改善运动的不均匀性和限制冲击，应选用较小的p， 较多的z和限制转速ω
3.瞬时传动比
同理：对于从动轮
vx 2 R2 cos
2
vx
R2 cos
dt
链轮转速↑，节距↑，齿数↓，动载荷↑。
链条沿垂直方向的分速度也在作周期性的变化，将使链条发生 横向振动，甚至发生共振。
链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链
§9-5 链传动的受力分析
一、张紧力：
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，其 张紧力是通过使链保持适当的垂度所产生的悬垂 拉力来获得的。
分度圆直径d=p/sin(180/z)
二、齿形
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形 的设计可以有较大的灵活性；
GB／T1244—1985中没有规定具体的链轮齿形，仅 仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数，见 表9-5。
目前较流行的一种齿形是三圆弧一直线 齿形(或称凹齿形)
链轮轴向齿廓及尺寸，应符合标准
一、滚子链
滚子链是由滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板 5所组成。
机械设计--JXSJ9链传动
图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可 见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决 于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边 形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳 强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现 象，使链条迅速失效。
第9章 链传动
三、滚子链传动的设计步骤和方法
第9章 链传动
2）确定链条长度（链节数）：链条的长度以链节 数Lp0来表示，链节数为：
3）确定链传动的中心距为（链传动中心距可调）
2a0 z1 z2 z2 z1 2 p 圆整为整数，最好为 Lp0 ( ) p 2 2 a0 偶数
z1 z2 z1 z2 2 z2 z1 2 p a ( Lp ) ( Lp ) 8( ) mm 4 2 2 2 a f1 p[2 Lp ( z1 z2 )] 式中f1中心距计算系数，表9 7
所以链传动瞬时传动比为：
1 R2 cos i 2 R1 cos
只有两链轮齿数相等，且传动的中心距恰为节距的整数 倍时（这时β和γ的变化才时时相等），瞬时传动比才得到 恒定值。
第9章 链传动
多边形效应: 链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上 的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动 的多边形效应。 应用场合： 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，因此链传动不 宜用于对运动精度有较高要求的场合。
第9章 链传动
二、滚子链传动的额定功率
2）额定功率曲线 图9-11为标准单排A系列滚子链的额定功率曲 线图，由实验结果绘制而成。根据小链轮转速可在图上查出该 情况下各型号链条所能传递的功率，也可由所要求传递的功率 在图中选定所需链条的型号。 当所设计的链传动与上述实验条件不符时，应引入相应的系数予 以修正。
机械设计基础链传动
二、链传动的特点
与带传动相比，链传动主要有以下优点： （1）链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的 平均传动比；效率较高； （2）结构紧凑，需要的张紧力小，作用在轴上的 压力较小，可减少轴承的摩擦损失； （3）结构简单，加工成本低； （4）对工作条件要求较低，能在高温、多尘、油 污等恶劣的环境中工作。 与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度较低，中 心距较大时其传动结构简单。
2.滚子和套筒的冲击破坏
链传动在反复启动、制动或反转时产生巨大的惯性冲 击，会使滚子和套筒发生冲击疲劳破坏。
3.链条铰链磨损
链的各元件在工作过程中都会有不同程度的磨损，但 主要磨损发生在铰链的销轴与套筒的承压面上。磨损 使链条的节距增大，容易产生跳齿和脱链。一般开式 传动时极易产生磨损，减低链条寿命。
滚子链的基本参数包括节距p，滚子外径dr和排 距pt。链节距p是指链条上相邻两销轴中心的距 离，国际上链节距均采用英制单位，我国标准 中规定链节距采用米制单位。对应不同的链号 ，链节距p的计算公式为
p=链号数×25.4/16（mm）
p
Pt为排距
滚子链的规格用链号来表示，不同的链节距有 不同的链号。滚子链的标记方法为
链轮主要尺寸计算公式为：
d
分度圆直径
c ba
r2
P a
180˚ Z
p
链轮主要尺寸计算公式为： 齿顶圆直径
齿根圆直径
2.链轮的齿形 链轮齿形的要求是应能平稳而自由地进入和退出啮合，受力 良好，不易脱链，便于加工制造。 国家标准GB/T1243-1997规定滚子链链轮端面齿形有两种形 式：二圆弧齿形（左）和三圆弧一直线齿形（右，常用）。
链传动的缺点： 链传动不能保持恒定的瞬时传动比，只能用于平行 轴之间的同向传动，不宜用于载荷变化大或急速反 转的场合。由于链节是刚性的，传动中有一定的动 载荷和冲击，传动平稳性差，工作有噪声，适用于 低速传动。 链传动的应用： 链传动主要用于两轴相距较远、工作条件恶劣、不 宜采用带传动和齿轮传动的场合，要求平均传动比 准确但不要求瞬时传动比准确的场合。广泛应用于 农业、矿山、冶金、运输机械中。在船舶机械中， 用于主动凸轮轴的传动机构及喷油和排气阀定时的 传动机构等。
机械设计第七章 链传动
（B）偶数 （D）任意的奇、偶数
5.在滚子链中尽量避免使用过度链节的主要原因是什么？
（A）过渡链节制造困难 （C）要使用较长的销轴
（B）装配较困难 （D）链板要受到附加弯矩
6.已知节距p、齿数z，滚子链链轮的分度圆直径d按哪一式计算？ (A) d=2p/sin（360°/z） (B) d=2p/sin（180°/z） (C) d=p/sin（180°/z） (D) d=p/tg（180°/z）
动载特性
况
分 析
离心拉力、
悬垂拉力
7.4 链传动工作情况分析
链传动的运动特性—运动不均匀性（多边形效应） 在链传动中，链条包在链轮上如同包在正多边形的轮子上， 正多边形的边长等于链条的节距 p，链轮旋转一周，链条移动距 离为多边形的周长zp，z为齿数。 链条的平均速度为：
滚子链
齿形链
7.2 滚子链和链轮
7.2.1 滚子链
滚子链的结构 滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。
过盈配合的有：内链板1与套筒4之间；外链板2与销轴3之间。
间隙配合的有：滚子5与套筒4之间；套筒4与销轴3之间。 工作时内外链板之间发生相对转动：内链板1与套筒4相对于 销轴3与外链板2转动。 工作时进出链轮时，滚子沿链轮齿滚动， 以减少磨损。 内、外链板为8字形，使链板各横截面强度 均匀，且轻量化，惯性力小。
11.图示为当i,a是任意值的四种链传动布置形式，试问有几种是
不正的或不妥的？
12.多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了 （A）不使安装困难；（B）使各排受力均匀； （C）不使轴向过宽；（D）减轻链的重量；
。
13.链传动只能用于轴线
的传动。
（A）相交成90；（B）相交成任意角度； （C）空间90交错；（D）平行；
机械设计——链传动设计
垂直方向分速度：V1′=R1ω 1sinβ
5）A链节结束啮合时——相位角： V V1 A V 1′ B
1 180 2 z1
V
V2
D
V 2′
2
1
1 180 A链节结束啮合时 ( ) 2 z1
180 180 R11 cos v R11 cos 前进方向分速度： z1 z1 180 180 R11 sin 垂直方向分速度： v1 ' R11 sin z1 z1
2.链传动的瞬时链速V瞬
图示为链条的销轴中心A在主动轮上啮进，销轴中心D在从动轮上啮 出的速度分析。设主、从动链轮分别以角速度ω 1、 ω 2转动，其节 圆半径为R1、R2，销轴中心A亦随之作等速圆周运动，其圆周速度 V1=R1ω 1；销轴中心D的圆周速度V2=R2ω 2。
A
1 2
D
V1 V
1
V 1′ B A
第十四章
链传动设计
§14-1 链传动概述 §14-2 链传动的运动特性和受力分析 §14-3 滚子链传动设计
§14-4
§14-5
链传动的润滑、布置和张紧
链传动设计的实例分析及设计时
应注意事项
§14-1
一、链传动的类型 链传动的组成 ——由主、从动链轮和 环形链条组成。
链传动概述
链传动是以链条为中间挠性件 的间接啮合传动。
1 180 1）A链节开始进入啮合——相位角： 2 z1
V1 V β V 1′ B A
V2
V γ
V 2′ D
180 180 R11 cos v R11 cos 前进方向分速度： z1 z1 180 180 R11 sin 垂直方向分速度： v1 ' R11 sin z1 z1
机械设计链传动
机械设计链传动1. 简介链传动是一种常见的机械传动方式，通过链条将动力传递给另一个旋转的部件。
它具有承载能力强、传动效率高等优点，在各种机械装置中广泛应用。
本文将介绍链传动的原理、应用、设计要点以及注意事项。
2. 链传动的原理链传动的基本原理是通过链条将动力从驱动轮传递到从动轮。
链条由一系列相互连接的链接构成，链接之间可以通过铰链或滚动接触来实现。
驱动轮通过牙齿或凸缘将链条拉动，从而使链条转动并传递动力到从动轮。
链传动的主要工作原理是链条的曲线作用，使驱动轮和从动轮之间的线速度比保持恒定。
链条的曲率半径和链条张力是实现这一目标的关键因素。
3. 链传动的应用链传动在各种机械装置中都有广泛应用。
常见的应用包括：•自行车：自行车的齿轮传动就是通过链条实现的，链条将骑手的踩踏力量传递到后轮上。
•汽车发动机：汽车发动机常采用链条传动来驱动凸轮轴，实现气门的开闭。
•工业机械：在一些重型或高扭矩的机械设备中，链传动常被用于传递动力。
4. 链传动的设计要点在设计链传动时，需要考虑以下几个要点：4.1 链条选型选择适合应用的链条是设计链传动的第一步。
链条的选型应根据传动功率、工作速度和工作环境等因素进行综合考虑。
常见的链条类型有滚子链、螺旋伞齿链、平行销链等。
4.2 驱动轮和从动轮的设计驱动轮和从动轮的设计应根据链条的特点和工作条件进行合理选择。
轮齿的几何参数、材料和热处理方法都会影响链传动的性能。
4.3 张紧机构设计链条在工作中会有一定的松弛，因此需要设计合适的张紧机构来保持链条的张紧度。
常见的张紧机构包括张紧轮和张紧器。
4.4 寿命和维护性考虑在设计链传动时，需要考虑链条的寿命和维护性。
合理的设计可以延长链条的使用寿命，并减少维护工作的频率和难度。
5. 注意事项在使用链传动时，需要注意以下几个方面：•定期检查链条的张紧度，及时进行调整和维护。
•避免链条过紧或过松，过紧会增加链条和轮齿的磨损，过松会导致传动精度降低。
《机械设计》第八章 链传动
主动轮：w1 节圆圆周速度：
V1 W1d1 2
v v1
A v' 1 v2 d1
v
v' 2 d2
链节进入啮合后
1
链条速度：
V V1 cos W1d1 cos 2
2
链条垂直速度：
V V1 sin W1d1 sin 2
(
算LP（链节数） 求中心距a'（实际） 4、小链轮孔径dkmax 5、轴上压力——Q
Q≈1.2Fe
§8—9 链传动的布置、张紧与润滑
一、布置 1.链传动只能布置在垂直平面内，不能布置在水平或 倾斜平面内 2.两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45°
(a)
3.当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上）
1 P
1）极限功率曲线
5—良好润滑情况下额定功率曲线, 设计时实际使用的功率曲线 6—润滑不好或工况恶劣的极限 功率曲线,较良好的润滑下低得多。
2
3
5 6
4
n1
2）A系列套筒滚子链的实用功率曲线图 实验条件：单列,水平布置,载荷平稳, Z1=19, i=3, t=100P, th=15000h, ΔP/P≤ 3% 1. 当设计的Z、i、th、a等不同时，应对P0进行修正。
链传动中主要作用力有： 1、工作拉力 2、离心拉力 3、垂度拉力
Fe 1000 P V
Fc=qV2
F f max F f , F f
F1=Fe+Fc+Ff
F2=Fc+Ff Q=Fe+2Ff
4、紧边拉力
松边拉力
5、作用于轴上载荷
§8—7 链传动的失效形式及承载能力
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第四章 链传动
4-1 链传动的特点、类型及应用 一、组成：主动轮、从动轮、链条
特点：兼有挠性传动的啮合传动的特点。
与带传动及齿轮传动相比较，其特点有
1）平均传动比准确，工作可靠（由于是啮合传动，没有打滑、弹性滑动现象）。
2）传动效率高，闭式0.95
0.98η=。
3）压轴力较小。
4）能在温度较高，多灰尘、湿度较大及有腐蚀等恶劣条件下工作。
5）中心距适用范围较大。
6）工况相同时，比带传动结构紧凑。
缺点：1）瞬时传动比不恒定，传动不平稳。
2）工作时有噪声。
3）不宜在载荷变化很大和急速反方向的传动中工作。
4）只限于平行轴传动。
5）成本高（与带传动比）。
二、类型
按齿形结构分：滚子链
齿形链：040/0.980.990.950.98m s
η≤=一般取。
按用途分：传动链，1220/v m s ≤ 起重链，0.25/v m s ≤
牵引链，驱动输送带的运输机械24/v m s ≤ 三、滚子链 传动的结构，主要参数，几何尺寸 1、结构 2、参数：
1）链条节距p ：滚子链上相临两销轴中心的距离称为节距。
2）齿数：小链轮齿数min 2
17120Z Z ≥
3）链排数： 123
,p Z Z Z ≤确定后，P ↑，承载力↑，但链轮直径↑，为此，可
用多排小节距来减小链轮直径。
4）包角12,αα
5）链长L ，链条节数p L ，p L 易取偶数。
p L L P =⋅。
6）传动比12
1221
,
n Z i i n Z =
= 7）链速：低速0.6/v m s ，中速0.68/v m s =，高速8/v m s 。
8）滚子链链轮
11-7 链传动的失效形式与设计准则 1、受力分析
（1）静载荷 1）工作拉力w F
紧边受有工作拉力，1000w P F N v
=
2）离心拉力,
7/c F v m s ，不可忽视。
该拉力作用在链条全长上，
2
c F qv N =
3）垂直拉力y F
水平传动时，链条本身的重量产生垂直拉力y F ，数值较小，
()0.1
0.15y w F F N ≈
4）压轴力0Q
紧边总拉力 w y c F F F F =++ 松边总拉力 y c F F F =+
由于离心拉力不作用在链轮轴上，故链传动作用于轴上的压力： ()
010002 1.2 1.3w y P
Q F F N v
=+≈
（2）动载荷
当0β=时，链速1v 最大，1max 11v R ω= 当1
Z π
β=
时，链速1v 最小，1min 111
cos
v R Z π
ω=
1Z 越小，1v 波动越大，动载荷越大。
2、失效形式
（1）疲劳破坏：正常润滑，铰链元件受到变应力的反复作用，因疲劳强度不足而破坏。
链板：疲劳断裂。
滚子套筒：冲击疲劳断裂（在啮合瞬间） 销轴表面接触疲劳破坏（在啮合过程中）
（2）磨损：链条与轮齿的接触表面，发生磨损，结果导致→链节距过度伸长，发生脱
链现象。
（3）胶合：高速、重载，致使润滑不良，铰链的接触表面严重发热，在一定压力下使
金属表面发生粘着，随着链条的运动使金属从表面上撕落的现象。
（4）破断：低速重载，经常起动、制动、反转，由于过载，冲击可能在发生疲劳失效
之前产生破断失效。
3、设计准则：在一定的使用寿命、润滑良好的条件下，避免上述各种失效。
（1）许用功率曲线：在特定条件下，119,100p Z L ==，单列、水平、平稳、润滑正常，
测得的许用功率0P ，寿命约15000h
①遇到下列情况时，0P 应降低
a. 1.5/v m s ≤,润滑不良，降至()00.3
0.6P
1.5/v m s ≤，无润滑不良，降至()00.15
0.3,15000P h 且寿命
b. 1.5/7/m s v m s ≤≤,润滑不良，降至 ()00.15
0.3P
c. 7/v m s ≥，必有充分良好的润滑，否则不用。
②当要求工作寿命低于15000h 时，0P 可高些。
（2）计算功率c P
实际使用中，当与特定实验条件下不同时， 0c A Z L P P K P P K K K =≤ A K －工作情况系数，表11-10 z K －小链轮齿数系数，表11-11 L K －链长系数，图11-14 P K －多排链系数，表11-12
（3）静强度校核
当0.6/v m s ，链传动的主要失效形式是过载破断，由式11-26。
求得紧边的最大总
拉力。
静强度安全系数 max
7p A Z Q S K F =
≥
p Z －链排数
Q －单排链的极限拉伸载荷，表5-5 max F －链的紧边总拉力 链传动的设计计算 1、参数选择 1）1,v n
为控制振动，噪声11
68/601000
Z Pn v m s =≤⨯，
（极限值12～15/m s ） max v
v 时，应减小P ，即改用小节距，多排链
0.6/v m s ，校核静强度 2）传动比i
一般17i =，推荐2 3.5i =
i 过大，1α过小。
同时啮合的齿数少，（每个齿承载力大）磨损严重，链条寿命缩小。
3）齿数12,Z Z
1Z 多，可减少传动比不均匀性及动载荷，减小冲击和磨损，提高寿命。
12,Z Z 最好互为质数，或是不能整除链条节数的数。
4）节距P ，链排数p Z
P ↑，抗拉强度↑，啮合冲击↑
尽量选取小节距单排链
高速重载选取小节距多排链
载荷大，a 小，i 大，取小P ，多p Z 5）链条节数,p L a
p L 易取偶数 a ,p L ↓↓，磨损↑
a ↑，抗振能力↑，寿命↑，太大，颤动，不平稳。
()2080a P =
最适宜()30
50a P =
计算值2
'
012210222p a Z Z Z Z P L P a π+-⎛⎫=++ ⎪⎝⎭
0a －初定中心距
计算出'
p L ，圆整为相近的偶数p L ，将p L 代回上式，实际中心距为：
1242p Z Z P a L +⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦设计内容：型号即节距P ，节数p L ，排数p Z ，a ，12,Z Z ，轮材料，结构、尺寸。
例11-2
解：1、选12,Z Z
表11-13 设3
8/v m s =，取121Z =，21 3.32169.3Z iZ ==⨯=，取奇数
269Z =。
2、确定链节数p L
初定中心距040a P =，
2
'
0122102
022240216969212
126.462402p a Z Z Z Z P L P a a P P P ππ+-⎛⎫
=++ ⎪
⎝⎭
+-⎛⎫
=++= ⎪⎝⎭
取126p L = 3、计算功率c P
c 1.31114.3A P K P KW =⋅=⨯=，表11-10
4、计算许用功率0P c 0z P 14.3
11.93
1.11 1.081
L P P KW K K K =
==⨯⨯
表11-11，z 1.11K =，初级形数 图11-14， 1.08L K =，链长 表11-12，
11
P P K Z ==，多排链
5、选取P ，链号
据10730/min,11.93n r P KW ==，由图11-13查得19.05P mm =， 链号121126,
1243.183A GB -⨯-，油浴润滑
6、验算v 112119.05730
4.87/601000601000
Z Pn v m s ⨯⨯=
==⨯⨯
7、实际链长,L a
12619.05
2.41000
1000
p L P L m ⋅⨯=
=
=
124219.05216912642757.5p Z Z P a L mm
+⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦+⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦= 8、计算压轴力0Q
()
()010001.2 1.3100011
1.2 1.3 4.87
27102936P Q v
N
≈⨯=⨯
= 链传动的布置和张紧 1、布置
1）两轴应平行，两轮应位于同一平面 2）两轴心连线水平或
45
3）紧边在上边，避免链节垂落到链轮上影响脱链（即咬链），或紧边与松边相碰。
①30,2a P i ≤≥，水平传动 ②倾角大的传动
③60, 1.5a P i ≥≤和125Z ≤的水平传动 尽量避免垂直布置。