第九章链传动
第九章 链传动
滚子链传动的设计计算 四、滚子链传动的设计计算 1、已知条件：链传动工作条件，传动位置与总体尺寸限制； 所传递功率P，主动链轮转速n1，从动链轮转速n2或传动比i。
2、设计内容：确定链条型号、链节数Lp和排数，链轮齿数z1和z2，
链轮的结构、材料、几何尺寸，链轮的中心距a，压轴力Fp，润滑 方式及张紧装置等 3、设计步骤和方法： （1）计算当量的单排链的计算功率Pca KA：工况系数，表9-6 KZ：主动链轮系数，图9-13 KP：多排链系数，双排链：KP=1.75；三排链：Kp=2.5;
§11-3 滚子链传动的设计计算1 §9-5 滚子链传动的设计计算 失效图片 一、滚子链传动的失效形式
1）链板疲劳断裂 场合：正常润滑和中速条件下的主要失效形式 疲劳破坏是限定链传动能力的主要因素。 2）铰链的磨损
p + Δp p
结果：链节距增大，链条总长度增加，链的松边垂度增大，从而
增大了传动的不平稳性，易引起跳齿。
第九章 链传动
本章学习要求： 1、了解链传动的工作原理、特点和应用 2、了解滚子链的标准、规格及链轮结构的特点 3、理解滚子链运动特性的多边形效应和受力分析 4、掌握滚子链传动的设计计算方法
5、了解链传动的布置、张紧和润滑
§9-1 概 述 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。 一、链传动的特点和应用 优点： 1）平均传动比准确； 2）安装精度要求较低，成本低； 3）适用于中心距较大的传动。 4）效率较高， 压轴力小； 缺点： 1）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。 3）只能用于两平行轴的运动传递。 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。
K A KZ Pca P Kp
第9章 链传动
n1↑— ω 1↑
p↑ a↑
动载荷↑
z1 ↓
2、链条的垂直分速度 v 周期性变化（大小、方向） 链条横向振动。 3、链条进入链轮瞬间，产生冲击 附加动载荷。
4、链和链轮的制造误差以及安装误差。 5、由于链张紧不好、链条松弛
——在起动、制动、载荷变化等情况下——惯性冲击
经分析可知： 链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。
V2 V 2′ D γ
V 1′ B A
V
180 180 v R cos R cos 前进方向分速度： 1 1 1 1 z z1 1 180 180 垂直方向分速度： v1 ' R11 sin z R11 sin z 1 1
2）设链的紧边（即主动边）在传动时， 始终处于水平位置。
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，其分 度圆半径为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。
排数↑—承载↑ 但：排数↑↑——限于链条 的制造与装配精度，各排链 承受的载荷不易均匀 ∴ 排数不宜过多
链节数Lp ：链条节头数目。整数，一般为偶数。 偶数节：
接头处可用： 开口销（大节距） 或弹簧卡片（小节距）
偶数节：
过渡链节： 奇数节： 产生附加弯矩，承 载↓ ∴ 避免采用奇数 链节。
2. 滚子链和链轮啮合的基本参数 (1) 节距p
缺点： 1）只能实现平行轴间链轮的同向传动； 2）瞬时传动比不恒定，传动效率低； 3）磨损后易跳齿； 4）工作时有噪声；
机械设计第09章链传动
3.心柱形式：圆柱式、轴瓦式、滚柱式；
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
分度圆直径d=p/sin(180° 分度圆直径d=p/sin(180°/z) d=p/sin(180
二、齿形
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合 非共轭啮合，其链轮齿形 非共轭啮合 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 链轮齿形，仅 链轮齿形 仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数，见 表9-5。
Z
P
KA--工作情况系数见表9－6 Kz—主动链齿数系数 图9-13 KP---多排链系数 P---传递的功率，kW
• 3 确定链条型号和节距p • 型号---查图9-11 • 链节距p---表9-1
4 计算链节数和中心距 链条长度以链节数Lp(节距p的倍数)来表示。
2a0 z1 + z2 z2 + z1 p Lp = + + p 2 π 2 a0
F = K f qa ×10
' f
−2
F f" = ( K f + sin α )qa × 10−2
松边：F2=FC+Ff 压轴力：
Fp ≈ KFp F e
KFp—压轴力系数 对于水平传动 KFp ＝1.15； 对于垂直传动KFp ＝1.05
§9-6 滚子链传动的设计计算
第9章链传动ppt课件
作者： 潘存云教授
同理，对于从动轮，也有： vx R22 cos
2
R2
vx
cos
链传动的瞬时传动比：
νx β A
B
R1 ω1
潘存云教授β研1制80˚
z1
180˚
is
1 2
R2 cos R1 cos
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，
z1
ω1
上式表明，当主动链轮作等速转 动时，从动链轮随γ、β的变化
第9章 链传动
§9-1 §9-2 §9-3 §9-4 §9-5 §9-6
§9-7
链传动的特点及应用 传动链的结构特点 滚子链链轮的结构和材料 链传动的运动特性 链传动的受力分析 滚子链传动的计算
链传动的布置、张紧和润滑
湖南科技大学专用
作者： 潘存云教授
§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现平行轴之间的同
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60˚
直边
直边
O
作者： 潘存云教授
应用实例：
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潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
§9-3 滚子链链轮的结构和材料 各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样
(一)基本参数及主要尺寸 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。
齿形链是由许多齿形链板用铰链连接而成。 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
第九章 链传动
轻链和链轮轮齿的磨损。
结构 ：内链板与套筒、 外链板与销过盈联结，销与套 筒、套筒与滚子间隙联结 链板形状8字形：等强度 滚子链的接头形式：
钢丝插销
弹簧卡片
过渡链节
当L P为偶数时用
弹性卡片
开口销
搭接
当L P为奇数时，用过渡链节搭接。
为避免使用过渡链节，链节数应取偶数。
滚子链已标准化，分为A、B两种系列。 A系列用于重载、高速或 重要传动；B系列用于一般传动。
§9-6 滚子链传动的设计计算
（一）链传动的主要失效形式 1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏 4）胶合 3）冲击破坏 2）链节磨损后伸长 5）轮齿过度磨损 6）过载拉断 铰链磨损后使外链节节距变大， 内链节节距不变。 节距变大后，滚子爬高，产生跳齿或脱链 （二）滚子传动链的额定功率 在中等速度时，链传动的承载 能力取决于链板的疲劳强度；转速增 高后，多边形效应增大，传动能力取决 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。
p分度圆直径 d Nhomakorabeap 180 sin z
0
其余尺寸见书表9-3
360 z
0
（二）链轮齿形 由三段圆弧 aa、ab、cd和一段直线bc构成。简称三圆弧一 直线齿形。 齿形用标准刀具加工，不必绘制端 面齿形，只在图上注明“齿形按 3R GBT 1244-1985规定制造”即可， 但应绘制链轮的轴面齿形。 工作图中应注明节距p 、齿数z 、 分度圆直径d 、齿顶圆直径da、齿根 圆直径df 。
ω1d 1 sin β 链条垂直速度： v y 1 = v1 sin β = 2
2
2
2
变化情况: 刚进入啮合→达顶点→退出啮合 1 1 0
第9章链传动
荷，链节距越大，
链轮的转速越高，
则冲击越强烈。
现象：多边形效应
杜永平 链传动
链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，则惯性 力就越大，相应的动载荷也就越大。
杜永平
链传动
五、链传动的受力分析 链的有效圆周力
链的紧边拉力 链的松边拉力 链的离心拉力
P Fe F1 F2 1000 v
F1 Fe Fc Ff F2 Fc F f
杜永平 链传动
链节数Lp0与中心距a0的关系
2a0 z1 z2 z2 z1 2 p Lp 0 ( ) p 2 2 a0
圆整，最好取偶数LP 链传动的理论中心距：
p z1 z2 z1 z2 2 z2 z1 2 a [(Lp ) ( Lp ) 8( ) ] 4 2 2 2
杜永平 链传动
杜永平 链传动
i＜1.5，a＞60p（i小a大场合） 两轮轴线在同一水平
面，松边应在下面，
否则下垂量增大后，
松边会与紧边相碰， 需经常调整中心距。
杜永平
链传动
i、a为任意值（垂直传动场合）
两轮轴线在同一铅垂面内，下垂量增大，会减
小下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力。
为此应采用： 中心距可调；
杜永平
链传动
三、滚子链链轮的结构和材料
1. 链轮的主要尺寸和基本参数 链轮的基本参 数是配用链条的 节距 p、套筒最 大外径d1、排距 pt、齿数z
杜永平
链传动
链轮主要尺寸按公式计算（见表9-3）
分度圆d
齿顶圆da
齿根圆df
杜永平
齿侧凸缘直径dg
链轮毂孔直径dk
链传动
2. 链轮齿形 GB/T1243-1997没有规定具体的链轮齿
第九章 链传动
φ1
可见： 可见： ♦
n1 ↑— ω1 ↑ p↑ z1 ↓ a↑ 动载荷↑ 动载荷↑
机械设计
第九章 链传动
2）链条的垂直分速度 v ′ 周期性变化（大小、方向） 链条的垂直分速度 周期性变化（大小、方向） 链条横向振动。 链条横向振动。 3）链条进入链轮瞬间，产生冲击 链条进入链轮瞬间， 链条进入链轮瞬间
机械设计
第九章 链传动
链传动可广泛应用于工况较为恶劣、 链传动可广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是 很高的农业、矿业、冶金、起重、运输、石油、化工、 很高的农业、矿业、冶金、起重、运输、石油、化工、森工和 环卫机械中。 环卫机械中。 一般： 100kW， 15m/s， 一般： P＜100kW， v ＜15m/s，i ＜8 不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。 不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。 用于中心距较大，要求平均传动比不变， 用于中心距较大，要求平均传动比不变， 而不宜采用齿轮或带传动场合。 而不宜采用齿轮或带传动场合。 自行车、摩托车 应用在 挖掘机（恶劣工作条件） 其它低速重载场合
≯3zp≯3-4
机械设计
第九章 链传动
× GB1243.1—1983 链节数 标准编号
滚子链已标准化：P167表9-1 滚子链已标准化 标准化：
名称 链号 排数
08A—1 例：滚子链 08A 1×88
GB2431—1983 GB2431 1983
A系列、节距p=12.7mm，单排，88节 系列、节距p=12.7mm，单排，88节 p=12.7mm
第九章 链传动
v 如图： v 如图： 、 ′ 均作周期性变化
转一个链节为周期 每转一个链节为周期
v —— “忽快忽慢 忽快忽慢” 忽快忽慢
机械设计基础 第2版 第9章 链传动
1.优点 1)能保证准确的平均传动比。 2)传动功率大。 3)传动效率高，一般可达0.95~0.98。 4)可用于两轴中心距较大的场合。 5)能在低速、重载、高温和有腐蚀等恶劣条件下工作。 6)作用在轴和轴承上的力小。
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动
四、链传动的应用特点
2.缺点 1)由于链节的多边形运动，瞬时传动比是变化的，瞬时链 速度不是常数，传动中会产生动载荷和冲击，因此不宜用 于要求精密传动的机械。 2)链条的铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易 脱落。 3)工作时有噪声。 4)对安装和维护要求较高。 5)无过载保护作用。
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动
二、链传动的张紧
常用的张紧方法有：移动链轮以增大两轮的中心距。但中心 距不可调时，也可以采用张紧轮张紧，张紧轮应装在靠近主动链 轮的松边上。不论是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分度圆直径 最好与》 第2版
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动 一、链传动的布置原则
1.两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，否则易使链条脱 落和产生不正常的磨损。
2.两链轮中心连线最好是水平的，或者与水平面成60°以下 的倾角。
3.尽量避免垂直布置，以免与下方链轮啮合不良或脱离啮合； 必须成垂直布置时，应采取中心距可调、设张紧装置或上、下两 轮偏置等措施。
一、滚子链
1．滚子链的标 记 滚子链是标准件，其标记为：链号一排数一链节数
标准编号
标记示例 ：
《机械设计基础》 第2版
二、齿形链
第9章 链传动
齿形链又称无声链，也属于传动链中的一种形式。它由一组带有 齿的内、外链板左右交错排列，用铰链连接而成，如图9-7所示。与 滚子链相比，其传动平稳性好、传动速度快、噪声较小、承受冲击 性能较好，但结构复杂、装拆困难、质量较大、易磨损、成本较高。
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第九章 链传动
重要基本概念
1．链传动的主要工作特点
(1) 平均传动比准确，没有弹性滑动；
(2) 可以在环境恶劣的条件下工作（突出优点）；
(3) 中心距大，传递动力远，结构较小，没有初拉力压轴力小；
(4) 瞬时传动比不准，工作中有冲击和噪声；
(5) 只限于平行轴之间的传动，不宜正反转工作。
2．链轮的齿形
对链轮齿形的要求：保证链条顺利啮入和啮出；受力均匀；不易脱链；便于加工。
目前的国家标准齿形：“三圆弧一直线”齿形。
3．确定小链轮齿数z 1时应考虑的因素
(1) 考虑动载荷的大小，小链轮齿数越少，链传动的多边形效应和动载荷越大；
(2) 考虑大链轮齿数z 2，为防止大链轮过早脱链应使：z 2 ≤150；
(3) 考虑链速，当链速高时，小链轮齿数z 1应尽量取的多些；
(4) 考虑链长为偶数，为了磨损均匀，链轮齿数应取奇数，并与链长互为质数；
(5) 传动所占空间大小，尽量使结构紧凑。
4．滚子链条的主要参数尺寸
主要尺寸参数：节距、链长、排数。
节距是最重要的参数。
链条的链号表示其节距的大小，是英制单位，换算为标准计量单位为：
16
4.25×""=16×""=链号吋链号p mm 5．链传动的润滑方式选择
如果链传动的润滑条件不能满足，其传动能力降低70~80%。
链传动有推荐的润滑方式，根据链速和链号进行选择。
包括：人工定期润滑、滴油润滑、油浴或飞溅润滑、压力喷油润滑。
润滑油应加在链条的松边，使之顺利进入需要润滑的工作表面。
思考题
1．与带传动、齿轮传动相比，链传动有何特点？
2．为什么链传动中链节数一般采用偶数？而链轮齿数一般选用奇数？
3．为什么链传动的平均运动速度是个常数，而瞬时运动速度在作周期性变化。
这种变化给传动带来什么影响？如何减轻这种影响？
4．为什么链轮的节距越大、齿数越少链速的变化就越大？
5．链传动设计中，确定小链轮齿数时考虑哪些因素？
答：1）考虑传动速度，当速度v 大，小链轮齿数z1应多些；
2）考虑传动比，当传动比大，z1应少些，当传动比小，z1可多些；
3）使zmin ≥9（一般≥17），zmax ≤120。
精选例题与解析
例9-1 已知链条节距 p = 12.7 mm ，主动链轮转速n 1= 960 r/min ，主动链轮分度圆直径d 1= 77.159 mm ，求平均链速v 。
解题注意要点：
必须先求出链轮齿数，才能求出平均链速。
解：
根据： 195.77180sin 1
1=°=z p d mm °===°−−4737.9159
.777.12sin sin 1801111d p z 得到： 194737.91801=°
°=z 平均链速：
86.3600007.121996010006011=××=×=p z n v m/s 例9-2 已知链条节距 p = 19.05 mm ，主动链轮齿数z 1=23，转速n 1= 970 r/min ，试求平均链速v 、瞬时最大链速v max 和瞬时最小链速v min 。
解题注意要点：
1．必须先求解链轮的直径或半径，才能求出链速；
2．当β=0时，求得最大链速，β最大时为最小链速。
解：
平均链速： 083.76000005.192397010006011=××=×=
p z n v m/s 小链轮半径：951.6923180sin 205.19180sin 211=°=°=z p r mm 小链轮角速度：5782.101309703011=×==ππωn 则最大链速： 7105951.695782.10111max =×==r v ωmm/s =7.105 m/s 最小链速： 039.723180cos 105.7180cos 111min =°=°=z r v ω m/s。