机械设计自行车链传动分析.
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机械设计第三章链传动
三、链传动的参数选择 1.链轮齿数z1 、z2
当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的 节圆外移量d就一定，齿数越多，允许不发生脱链 的节距增长量p就越小，链的使用寿命就越短。为 此，通常限定最大齿数zmax≤150，一般z<114。
链节数常是偶数，链轮齿数－－链节数（互为质 数的奇数），磨损均匀。
如：08A-188 GB1243.1－83
链号数25.4/16＝实际节距值 A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链
节数－宜用偶数节
二、齿形链—无声链
1.工作时通过链片上 两直边夹角为60 （70用得少）的 链齿和链轮轮齿相 啮合来实现传动。
2.有导板（分内导板 和外导板）防止轴 向窜动。
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
4．链条静力拉断 5.过载拉断和冲击断裂
二、滚子链传动的额定功率 1.极限功率曲线
图9－10为实验条件下单排 链的极限功率曲线
在润滑良好、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；
随着转速增高，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。
设计内z润2容；滑：链方确轮式定结；链构张条、紧型材装号料置；、。链几节何数尺L寸p和；排中数心，距链a；轮压齿轴数力zl、Fp；
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-链传动
2. 离心力拉力（作用于全长）
式中： q－每米链长质量 (kg/m)。
Fe
?
1000
P
υ
Fc ? qυ2
功率 链速
3. 悬垂拉力（作用于全长）
F f ? max( F f `, F f ``)
紧边拉力 F1 ? Fe ? Fc ? Ff 松边拉力 F 2 ? Fc ? F f
（可见，链受的是变载荷）
35SiMu 、35CrMo 材料，经淬火、回火处理，齿面硬
度40～50HRC 。 简单工况下 : 采用35钢经正火处理，齿面硬度 160～ 200HBS ；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，
齿面硬度 50～60HRC 。
第七页，编辑于星期二：二点 五十分。
§ 11-2 链传动的 运动特
性1
o3
具加工，故 链轮图上不必绘之端面齿形 ，
只注明“齿形按3R GB1244 －85规定制造”
即可。
o2
d
r2
r3
c
b r1
a
o 1
a
180 °
z
df
da
d
◆ 但应绘制 轴面齿形 ( 应符合GB1244-85 的规定 )。
（表 9－2）
d
df da
第五页，编辑于星期二：二点 五十分。
链轮 2
概述
链轮分度圆 ：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆。
通常，小链轮用较好的材料。
孔板式链轮
链轮材料表
组合式链轮
第六页，编辑于星期二：二点 五十分。
4、链轮的材料选用
一般工况下 : 采用45、 50、45Mn 钢，经淬火、回火 处理，齿面硬度 40～50HRC 。
式中： q－每米链长质量 (kg/m)。
Fe
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功率 链速
3. 悬垂拉力（作用于全长）
F f ? max( F f `, F f ``)
紧边拉力 F1 ? Fe ? Fc ? Ff 松边拉力 F 2 ? Fc ? F f
（可见，链受的是变载荷）
35SiMu 、35CrMo 材料，经淬火、回火处理，齿面硬
度40～50HRC 。 简单工况下 : 采用35钢经正火处理，齿面硬度 160～ 200HBS ；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，
齿面硬度 50～60HRC 。
第七页，编辑于星期二：二点 五十分。
§ 11-2 链传动的 运动特
性1
o3
具加工，故 链轮图上不必绘之端面齿形 ，
只注明“齿形按3R GB1244 －85规定制造”
即可。
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◆ 但应绘制 轴面齿形 ( 应符合GB1244-85 的规定 )。
（表 9－2）
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df da
第五页，编辑于星期二：二点 五十分。
链轮 2
概述
链轮分度圆 ：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆。
通常，小链轮用较好的材料。
孔板式链轮
链轮材料表
组合式链轮
第六页，编辑于星期二：二点 五十分。
4、链轮的材料选用
一般工况下 : 采用45、 50、45Mn 钢，经淬火、回火 处理，齿面硬度 40～50HRC 。
自行车中的链传动原理
自行车中的链传动原理自行车的链传动原理是指通过链条将脚踏板上的动力传递到后轮上，从而推动自行车前进的机制。
这一原理的实现，使得自行车具有高效、连续和可调节的动力传递方式，成为自行车的核心机械结构。
链传动原理的关键部分是链条和齿轮。
自行车的齿轮由前齿轮组和后齿轮组组成，而链条则通过齿轮之间的齿槽将动力传递下去。
在前齿轮组中，通常有一个比较大的齿轮，也被称为前链轮，它位于脚踏板轴上，骑车人通过脚蹬将动力传递给前链轮。
而在后齿轮组中，有一个或者多个较小的齿轮，也称为后链轮，它们固定在后轮的轮轴上。
当骑车人将脚蹬与前链轮连接后，通过脚踏板的上下运动，前链轮开始转动。
由于前链轮和后链轮之间通过链条相连，前链轮的旋转也会带动链条进行回转。
当链条的下方接触到后链轮上的齿槽时，由于链条与齿轮之间的啮合作用，后链轮也会开始转动。
最终，后链轮的旋转带动整个后轮一起转动，推动自行车前进。
链传动原理的优点之一是传动的连续性和高效性。
由于链条的设计，每转动一圈，齿轮之间都能传递动力，不会因为传动的中断而导致动力损失。
而且链条和齿轮的接触面积相对较大，摩擦力较小，能够更加高效地将前链轮的动力传递给后轮。
此外，链传动还具有调速的能力。
自行车的前齿轮组和后齿轮组通常包含不同大小的齿轮，这就意味着通过改变齿轮的选择，骑车人可以根据需要来调节骑行的阻力和速度。
例如，如果骑行在山地或者起伏的路面上，可以选择后链轮上的较大齿轮，这样可以减小骑行时的阻力，提高效率。
相反，如果骑行在平坦的道路上，选择较小的齿轮可以增加输入动力，提高速度。
当然，链传动也存在一些局限性。
由于链条和齿轮的设计，链传动需要定期的清洁和润滑保养，以确保链条的正常运转和传动效率。
此外，链条在长时间的使用中可能会出现磨损和松弛的情况，需要进行调整或更换。
另外，链传动系统也需要注意避免进入灰尘、泥浆等杂质中，以免影响链条和齿轮的使用寿命。
总的来说，自行车的链传动原理通过链条和齿轮的结合，将骑行人的动力传递给后轮，实现自行车的正常运转和前进。
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；
链传动工作原理与特点
链传动的优点
高效可靠
链传动是一种可靠的传动方式 ，具有较高的承载能力和较低 的摩擦系数，能够实现高效的
动力传递。
耐高温和耐油
链传动在高温和油污环境下仍 能保持较好的性能，适用于各 种恶劣的工作环境。
ห้องสมุดไป่ตู้
结构紧凑
链轮和链条的紧凑结构使得链 传动装置体积小，占用空间少 ，便于安装和维护。
成本低廉
链传动的制造成本相对较低， 维护和更换成本也较低，适合
链传动在汽车领域的应用
发动机正时系统
链传动用于发动机正时系统的驱动，确保发动机 运转平稳、精确控制进排气。
自动变速器
在自动变速器中，链传动用于换挡机构的驱动， 实现快速、准确的换挡操作。
车轮驱动
在部分车型中，链传动用于驱动车轮，提供稳定、 可靠的驱动力。
链传动在其他领域的应用
农业机械
链传动在农业机械中广泛应用，如拖拉机、收割机等，提高农业 生产效率。
链传动工作原理与特点
• 链传动的概述 • 链传动的工作原理 • 链传动的特点 • 链传动的应用 • 链传动的维护与保养
01
链传动的概述
链传动的定义
01
链传动是一种通过链条将主动轴 的旋转运动传递到从动轴的机械 传动方式。
02
它由一系列的链轮和链条组成， 通过链条在链轮上的连续运动来 实现动力的传递。
04
链传动的应用
链传动在工业领域的应用
自动化生产线
链传动广泛应用于自动化生产线， 如输送带、装配线等，实现高效、
准确的物料传输。
物流输送
在物流输送系统中，链传动用于 托盘、货架等设备的驱动，确保
物料快速、稳定地传输。
能源与矿业
机械设计第9讲(链传动)
o2 d r3 o3 c o1 b r1 a
z
r2 a
180°
图中，齿廓上的 线段为三段圆弧， 图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为 r1、r2和 线段为三段圆弧 r3；b-c线段为直线段。 线段为直线段。 线段为直线段
3 链轮的式链轮
铰链中心位置与垂直线之间夹角β的变化 β范围
− ϕ
1
2
， ϕ +
1
2
其中
ϕ 1 = 360 ° z
1
v x = v1 cos β = R1ω 1 cos β
β =± ϕ1
2
vx = v x min = R1ω1 cos
180 z1
0
慢 — — 快 慢
β =0
vx = v x max = R1ω1
ω
链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。 链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。
结论： 结论：链传动多边形效应引起运动不 均匀性和产生动载荷——固有特性。 固有特性。 均匀性和产生动载荷 固有特性
措施：较小 ，较多Z， 措施：较小P，较多 ，限制 ω 1
3 链传动的受力分析
⑴ 紧边拉力 Fe---有效圆周力 有效圆周力 ⑵ 松边拉力
由上述分析可知，链速变化的程度与主动链轮的转速 由上述分析可知，链速变化的程度与主动链轮的转速ω1和 齿数z 有关，转速越高、齿数越少，则链速变化范围越大。 齿数 1有关，转速越高、齿数越少，则链速变化范围越大。
在同一时刻， 对从动轮： 在同一时刻，链条水平运动速度也为 vx
水平链速
v x = R1ω1 cos β = R2ω 2 cos γ
双 排 链
机械设计第九版链传动资料重点
d1
见P170表9-3
关键尺寸是分度圆，其关系为： d p / sin(180 / z)
二.滚子链链轮的齿形:
端面齿形为三圆弧一直线， 采用标准刀具加工（只需给出基
本参数 z, p,d 1, d , pt ）
轴面齿形应在零件工作图 上画出。轴向齿廓尺寸见P170 表9-4。
三.链轮材料: • 一般采用中碳钢制造，表面最好硬化； • 载荷和速度较大时，可采用中碳合金钢经表面硬化； • 冲击较大时，最好采用低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火
第九章 链传动
基本要求： 1）熟悉链传动的工作原理、传动特点及应用范围； 2）熟悉滚子链的结构、规格及链轮的结构特点； 3）掌握“多边形效应”所引起的运动不均匀性及其所产生
的冲击载荷和动载荷，掌握改善措施； 4）了解链传动的失效形式，掌握滚子链传动承载能力计
算的方法； 5）掌握链传动主要参数对传动性能的影响及其选择原则； 6）了解链传动的张紧方式、润滑方法。
③合宜的张紧，亦可减少动载荷。
三. 链传动的受力分析：
链传动的张紧
张紧力的获得： 通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得。 （此张紧力比带传动小得多）
张紧的目的： 使松边不致太松，以免影响链条的正常啮入(出)和产生振动、 跳齿、脱链现象。
在不考虑动载荷的情况下，链在工作时承受的作用力有：
1.有效（工作）拉力 Fe 1000 P / v N
大传动比。
注 意：
链条已标准化（尺寸和材料要求详见有关的国家标 准），其几何尺寸根据等强度原则确定。因此，只要抗 拉强度足够，销轴的剪切强度、销轴和套筒间的挤压强 度就足够。
§9－3 滚子链链轮的结构和材料
一.链轮的基本参数及主要尺寸：
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指拨装入变速线
变速操作原理--后拨
• 当右指拨进行拨动时，同样，变速线拉动后 拨，后拨将链条挂到飞轮上不同的齿数上， 进行飞轮不同齿数的切换。 • 变速是一个运动的过程，必须在平稳的骑行 中进行变速才能达到最好的变速效果，因为 前拨、后拨的功能只是让链条进行左右移动， 确定链条正确的空间位置，而链条和齿盘之 间的啮合是靠平稳骑行中，牙盘和飞轮旋转 和链条进行啮合过程。
2nR1 R3 3 3 R3 车 60R2
三、自行车变速的实现和原理
• 自行车传动主要是由前面的大齿盘和后面的 很多小齿盘组成，前面的大齿盘叫做牙盘， 后面的小齿盘叫做飞轮。变速自行车拥有不 同的速比就是由前后两个齿盘进行配合得到 的
牙盘
飞轮
自行车传动变速机构
自行车速比介绍
• 牙盘一般是由三片组成，后面的飞轮齿数是 在6齿,7齿,8齿,9齿,10齿,11齿，组成了不同 的速比，分别是18速，21速，24速，27速， 30速，33速。这么多速比的设计是为了每 一个骑行者能够找到合适的踩踏频率，更好 的进行骑行运动。
牙盘和飞轮的安装
速比的选择
• 当链盘的“大盘”与飞轮的“小飞”组合时，（即牙盘用大 齿数，飞轮用小齿数进行传动时）“大盘”转动一圈，“小 飞”则会转动很多圈，这样“小飞”就会带动后车轮前进很 远一段距离，因而此时车速最快。然而，此时由于脚踏的轮 半径与“大盘”的轴半径相差不大，所以人加在脚踏上的动 力在“大盘”上产生的力并太大。即：此时车速虽然快了， 但骑车人会付出较大的动力。 当链盘的“小盘”与飞轮的“大飞”组合时，“小盘”转动 一圈，“大飞”转动的圈数不太多，这样“大飞”就带动的 后车轮前进的距离不大，因而此时车速最慢。然而，此时由 于脚踏的轮半径与“小盘”的轴半径悬殊很大，所以人加在 脚踏上的动力在“小盘”上会产生很大的驱动力。即：此时 车速虽然慢了，但骑车人付出的动力却最小。
2、链传动的失效形式 由于链条的强度比链轮的强度低，故一般链传动的失 效主要是链条失效，其失效形式主要有以下几种： (1)链条铰链磨损。链条铰链的销轴与套筒之间承受 较大的压力且又有相对滑动，故在承压面上将产生磨损。 磨损使链条节距增加，极易产生跳齿和脱链。 2) 链板疲劳破坏。链传动紧边和松边拉力不等，因 此链条工作时，拉力在不断地发生变化，经一定的应力循 环后，链板发生疲劳断裂。 (3)多次冲击破断。链传动在启动、制动、反转或重 复冲击载荷作用下，链条、销轴、套筒发生疲劳断裂。 (4)链条铰链的胶合。链速过高时销轴和套筒的工作表 面由于摩擦产生瞬时高温，使两摩擦表面相互粘结，并在 相对运动中将较软的金属撕下，这种现象称为胶合。链传 动的极限速度受到胶合的限制。 (5)链条的静力拉断。在低速（v < 0.6m/s）重载或突 然过载时,载荷超过链条的静强度，链条将被拉断。
3、传动关系
从图中可以看到，当前轮以ω1的速度转动时，后链轮的转动速度应该是:
2
R11 R2
同时，由于后轮和后链轮是同一个轴上的同步转动的，所以又有如下关系：
R11 3 2 R2
R1 前链轮 L
RR2 r 后链轮 R3 2 1
那么就可以得到，当人以每分钟n转的速度骑行的时候，应该有自行车的前进速 度即为后轮的前进速度：
二、自行车的传动系统
1、传动的类型：
链传动 链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。 如图9-1所示链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链 轮上并与链轮啮合的链条3组成。
2、链传动的特点： （1)和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效 率高；张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；能在低速重载 和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。 (2)和齿轮传动相比。链传动可用于中心距较大的场合且制 造精度较低。 (3)只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时 传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。
后拨
• 由于自行车的动力传输是由链传动，所以传 动系统使用一段时间后会有磨损，需要润滑 链条，飞轮和牙盘。而且前拨后拨的转动关 节部分也需要进行润滑。还容易存在的问题 是掉链问题，现在技术越来越成熟的前拨后 拨也起了防止掉链的左右，而后拨的张紧弹 簧是张紧了链条，有效的防止链条脱落。
小组成员：陆春荣 蒋天伦 易斌 王正阳 周寒
一、自行车的整体结构及主要部分介绍
二、自行车的传动系统
三、自行车的变速原理
一、自行车的整体结构及主要部分的简 单介绍
1.1 链轮
• 1.链轮的基本参数及主要尺寸 链轮的基本参数为：链轮的齿数z、配用链条 的节距p、滚子外径d1及排距pt。链轮的主要尺寸 及计算公式如表1-1所示。
变速系统的组成
• 自行车变速的实现必须由一套成套的传动变 速零件组成，分别是由自行车的指拨、前拨、 牙盘、链条、飞轮、后拨。其中起传递动力 的是牙盘、链条、飞轮。使用了链传动进行 传递动力。而指拨、前拨、后拨是变速系统 的主要构成部分。
指拨
后拨
前拨
变速操作原理--前拨
• 指拨分成左右指拨，左指拨是控制前拨的变 速，右指拨是控制后拨的变速，指拨和变速 器之间由变速线连接，指拨就是一个控制器。 指拨上一般有视窗标注变速的挡速，是为了 骑行者能够方便知道现在的前后齿的搭配关 系。 • 当左指拨进行拨动时，变速线拉动前拨向左 向右空间上移动一定的距离，前拨带动链条 分别将链条挂在牙盘的三个齿上，实现了牙 盘三个不同齿盘的转换