8链传动运动特性的分析
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链传动工作原理与特点
２.链轮（滚子链链轮）
１）.链轮齿形：三圆弧一直线
M e d r3 c b a O3
W 180° /z
O2
O2 d c b a O3 O1 e
V
ha
r2
r1
H
180° /z
O1
360° /z
T２）.链轮的主要参数与与几计算节距P 齿数Z 分度圆直径（公称直径） d 齿顶圆直径 齿根圆直径 链节数 中心距a
2
当主动链轮匀速转动时
1 1 W1d1 ( , ), V1 主动轮圆周速度： 2 2 2 W1d1 V V1 cos cos 链条速度： 2
链条垂直速度：
W1d1 V V1 sin sin 2
v v2 v' 2
v v1
A v' 1
张紧不取决于工作能力，而会由垂度大小决定
３、润滑与防护 1）润滑：润滑方式按图选取，注意链速越高，润滑方式 要求也越高。
2）防护：封闭护罩——安全、环境清洁、防尘、减小 噪音和润滑需要
单排链所能传递的功率
Pc P0 KZ KP
选型：由P0、n1
KZ——小链轮齿数系数 KP——多排链系数
图定链型号A和链节距P
在满足一定功率条件下，P越小越好，高速链尤其如此
（3）、链节数与中心距 初选a0 一般推荐：初选a0=(30~50P)，amax=80P
中心距过小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增 多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链 节距的磨损和疲劳。同时，由于中心距小，链条在小链 轮上的包角变小，在包角范围内，每个轮齿所受载荷增 大，且容易出现跳齿和脱链现象； 中心距过大，会引起从动边垂度过大，传动时造成 松边颤动。因此在设计时，若中心距不受其它条件限制， 一般可选a0=(30~50)p。 计算LP（链节数）
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
湖南科技大学专用
潘存云教授研制
60˚
直边
直边
O
作者： 潘存云教授
应用实例：
潘存云教授研制
湖南科技大学专用
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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
链传动
§1 概述链传动工作原理与特点1、工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。
但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧（bc cd ab aa ,,,）一直线啮合。
其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。
2、组成；主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。
3、特点（与带、齿轮传动比较）优点：①平均速比i m 准确，无滑动；②结构紧凑，轴上压力Q 小；③传动效率高η=98%；④承载能力高P=100KW ；⑤可传递远距离传动a max =8mm ；⑥成本低。
缺点：①瞬时传动比不恒定i ；②传动不平衡；③传动时有噪音、冲击；④对安装粗度要求较高。
4、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、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。
中低速传动：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤12-15m/s ，无声链V max =40m/s 。
（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）§2滚子链和链轮一、链传动的主要类型1）按工作特性分：起重链——用于提升重物——V≤0.25m/s；牵（线）引链——运输机械——V≤2~4m/s；传动链——用于传递运动和动力——V≤12~15m/s。
优点：结构简单、重量轻、价廉、适于低速、寿命长、噪音小、应用广。
2）传动链接形式分：套筒链；（套筒）滚子链—属标准件 选用、合理确定链轮与链条尺寸，—短节距精密滚子链；齿形链；成型链四种。
1、套筒滚子链（结构与特点）动配合，可相对运动，相当于活动铰链，承压面积A（投影）——宽×长 投影组成：5滚子；4套筒；3销轴；2外链板；1内链板当链节进入、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，惯性小，具有等强度。
磨损：——主要指滚子与销轴截面之间磨损。
链传动的特点
图 8 - 9 不合理布置
(3) 链传动最好紧边在上, 松边在下, 以防松边下垂量过 大使链条与链轮轮齿发生干涉(见图8 - 9(c))或松边与紧 边相碰。
图 8 - 9 不合理布置
8.5.2 链传动的张紧 链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时 产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与 链轮的啮合包角。 当链传动的中心距可调整时，可通过调整中心距张紧； 当中心距不可调时，可通过设置张紧轮张紧。张紧轮一般 压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿 的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直 径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张 紧轮有自动张紧式和定期张紧两种。前者多用弹簧、吊重 等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外， 还有用托板、压板张紧。如图8-10所示。
8.5.1、链传动的布置 、 链传动的布置是否合理，对 传动的质量和使用寿命有较大的 影响。布置时： (1) 两链轮的回转平面应在同一 平面内, 否则易使链条脱落或产 生不正常磨损。 合理布置
(2) 两链轮的中心线最好在水平面内, 若需要倾斜布置时, 倾角应小于45°(见图8 - 9(a)), 应避免垂直布置(见图89(b)), 因为过大的下垂量会影响链轮与链条的正确啮合, 降低传动能力。
n1 z1 p n2 z2 p υ= = 60 × 1000 60 × 1000
（8-1）
式中, p为链节距, 单位为mm； z1、 z2为主、 从动链 轮的齿数； n1、 n2为主、 从动链轮的转速, 单位为 r/min。 由上式可得链传动的平均传动比
n1 z2 i = = n2 z1
（8-2）
1.内链板 2.外链板 3.销轴 4.套筒 5.滚子 图 8 - 3 滚子链
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
链传动
Lp
2a z1 z2 z z p ( 2 1 )2 p 2 2π a
（8－10）
Lp最好圆整为偶数，中心距 a 按式（8－9）计算。
机械设计基础
§11-4 链传动 的合理布置和润 滑
§8-4 链传动的安装和润滑
一、链传动的合理布置
1）两链轮的回转平面应在同一铅垂面内； 2）链轮的中心连线最好在水平面内，应避免垂直布置； 3）链传动最好紧边在上，松边在下。
链传动不宜用于高速及要求传动比恒定的场合。
机械设计基础
§8-3 链传动的选择与计算
一、滚子链传动的失效形式
§11-3 滚子链传动的设计计算1
失效图片
1）链板疲劳 3）滚子、套筒的冲击疲劳 4）销轴与套筒工作面的胶合 5）链的静力拉断
额定功率 P0/kW
( d p ) sin 180 z
p + Δp p
2）铰链的磨损 （磨损过大将导致脱链）
磨损限定
二、额定功率曲线
每种失效形式都会限定链 传动所能传递的功率。 各种失效形式所限定的额 定功率曲线，见右图。
滚子、套筒冲击 疲劳限定
销轴和套筒 胶合限定 链板疲劳限定
0
小链轮转速n1 /(r/min)
各种型号滚子链在特定试验条件下的额定功率曲线见图8－9。
圆销式
轴瓦式
60。 滚柱式
详细说明
与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠， 多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
机械设计基础
（z1=19、Lp=100、单排链、载荷平稳等）
机械设计基础
设计计算2
链传动的选择与计算
P K A P P KZ KP KL c 0
第七章链传动
a fa p 2Lp z1 z2
第四节 链传动的布置、张紧和润滑
1、链传动的合理布置
（1）两链轮的回转平面必须布置在同一垂直平面内，不 能布置在水平或倾斜平面内；
（2）两链轮中心连线最好是水平的，也可以与水平面成 45
（3）一般应使链的紧边在上、松边在下。
2、链传动的张紧
4．计算链长和中心距
（1）初定中心距a0=40p，链节数LP为
L p
2a 0 p
z 1
2
z 2
p a
0
z z
2
1
2
2
2 40p 23 58
p
58
23
2
p
2 40 p 2 3.14
121.3
a fa p 2Lp z1 z2 的前进速度和上下抖动速度是周期
性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就 越大。因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场
合。
这种由于多边形啮合给链传动带来的速度不均匀性， 称为链传动的多边形效应。
（3）从动链轮的角速度ω2
2
r
v
cos
r cos 11 r cos
中心距调整量 a 2 p 2 25.4 50.8
5．计算作用在轴上的压轴力
F 1000P 100010.04 5941N
v
1.69
FQ 1.15K AF 1.151 5941 6832N
6．链轮结构设计从略
2
2
（4）瞬时传动比为：
i 1 r2 cos 2 r1 cos
链传动
节距P 链 号 mm 排距pt 滚子外径d1 极限载荷Q 每米长质量q mm mm (单排) N (单排) kg/m
表示方法：
10A-2-87
节数 87节 排数
08A 12.70 14.38 7.95 10A 15.875 18.11 10.16 12A 19.05 20A 24A 28A 32A 40A 48A 31.75 38.10 44.45 50.80 63.50 76.20 22.78 35.76 45.44 48.87 58.55 71.55 87.83 11.91 19.05 22.23 25.40 28.58 39.68 47.63
一、滚子链
3、套筒滚子链的剖面结构：
外链板 内链板 销轴 套筒 滚子 内链板紧压在套筒两端，称为内链节。 销轴与外链板铆牢，称为外链节。 内外链节就构成一个铰链，能相对转动。 滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。 链板形状特点→等强度条件：内外链板均做成8字形， 以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等
4 2 1.5 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.15 0.1
链号 08A 10A 12A 16A 20A 24A 28A 32A 40A 48A 节距 12.7 15.875 19.05 25.4 31.75 38.1 44.45 50.8 63.5 76.2
2、 额 定 功 率 曲 线
10
F2
以免影响链条正常退出啮合和产 生振动、跳齿或脱链现象。
2、链条受力
(1)作用在 链上的力 有效圆周力: Fe= 1000P/ v ---有效拉力 离心拉力: Fc= qv2 悬垂拉力: Ff=max(Ff ’,Ff ’’) = Fe + Fc + Ff = Fc + Ff
表示方法：
10A-2-87
节数 87节 排数
08A 12.70 14.38 7.95 10A 15.875 18.11 10.16 12A 19.05 20A 24A 28A 32A 40A 48A 31.75 38.10 44.45 50.80 63.50 76.20 22.78 35.76 45.44 48.87 58.55 71.55 87.83 11.91 19.05 22.23 25.40 28.58 39.68 47.63
一、滚子链
3、套筒滚子链的剖面结构：
外链板 内链板 销轴 套筒 滚子 内链板紧压在套筒两端，称为内链节。 销轴与外链板铆牢，称为外链节。 内外链节就构成一个铰链，能相对转动。 滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。 链板形状特点→等强度条件：内外链板均做成8字形， 以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等
4 2 1.5 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.15 0.1
链号 08A 10A 12A 16A 20A 24A 28A 32A 40A 48A 节距 12.7 15.875 19.05 25.4 31.75 38.1 44.45 50.8 63.5 76.2
2、 额 定 功 率 曲 线
10
F2
以免影响链条正常退出啮合和产 生振动、跳齿或脱链现象。
2、链条受力
(1)作用在 链上的力 有效圆周力: Fe= 1000P/ v ---有效拉力 离心拉力: Fc= qv2 悬垂拉力: Ff=max(Ff ’,Ff ’’) = Fe + Fc + Ff = Fc + Ff
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Abstract: Transmission characteristics of the kinematic chain is due to the fact that sprocket around the chain is formed by the polygon. Polygon effect causes that when the initiative sprocket rotates uniformly, the chain speed is uneven, and the speed of the driven sprocket is not uniform. Key words: chain drive; polygon effect; motion analysis
此时的瞬时传动比为
（12）
从动链轮角速度变化，可用从动链轮角速度不 均匀系数 来表示，即
（13）
此时的瞬时传动比为
将上述两种相位的分析计算式代入式（13），则 对同相位的链传动，可得 为 （9）
当从动链轮处在 β=0 位置时 νx=r2ω2 ∴
（14）
第二期
赵成刚 狄景微：链传动运动特性的分析
31
图 2 传动比为 1 时从动轮 Kk 的变化曲线 1—最大不同相位时的 Kk，2—同相位时的 Kk
参考文献： [1] 郑 志 峰.链 传 动 设 计 与 应 用 手 册[M].北 京:机 械 工 业 出 版 社,1992：25-32. [2] 李 玉 平,周 里 群,张 高 峰.链 传 动 运 动 特 性 的 模 拟[J].机 械 传动 2003(3)：25-28. [3] 徐 灏. 机 械 设 计 师 手 册 ［M］. 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1995：45-58.
图 1 链条速度变化
当处在 α 为最小值和最大值位置时
因此，链条在运动中时上时下（垂直中心线方 向）和时快时慢（沿中心线方向）变化，从而产生振 动和附加动载荷。 链条在中心线方向的加速度为
（4） 当时
α—啮入过程中链节铰链在主动链轮上的相 位角， 角的变化范围为
当时 将公式（3）代入得
当处在 α =0°位置时 νx=νx max =r1ω1，νy1 =νy1min =0
安阳工学院学报
第二期
Journal of Anyang Institute of Technology
29
链传动运动特性的分析
赵成刚 1 狄景微 2 （1.安阳工学院，河南 安阳 455000；2. 安阳欣宇机床有限责任公司，河南 安阳 455000）
摘 要：链传动的运动学特性，是由于围在链轮上的链条是由多边形组成这一性质而形成。 多边形效应造成了主动链
Analysis on Chain Drive Campaign
ZHAO Cheng-gang 1 DI Jing-wei 2
(1.Anyang Institute of Technology, Anyang,455000, China; 2.Anyang Xinyu Machine Tool CO., LTD., Anyang 455000, China ）
轮匀速转动时，链条的速度是不均匀的，从动链轮的转速也不均匀。
关键词：链传动；多边形效应；运动分析
中 图 分 类 号 ：TH132.45
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1673-2928（2009）02-0029-03
链传动的运动学特性， 是由于围在链轮上的
链条是由多边形组成这一性质而形成。 图 1 示出
1 链条的速度变化
当 齿 数 为 Z1 的 主 动 链 轮 以 等 角 速 度 ω1 转 动
时， 分析图 1 中啮入链节Ⅰ的铰链 O 在不同位置
的运动可得链条沿Βιβλιοθήκη 心线方向的速度 （以下简称为链条线速度）
νx=r1ω1cos α
（1）
链条在垂直方向的速度 νy1=r1ω1sin α （2）
式中 r1—小链轮的分度圆半径，可按下式求得 （3）
了链条中心线随着各个链节往相应的轮齿上缠绕
时上下移动的情形。 从图 1 中可以看出，链条中心
线与链轮上以 r 为半径的圆(四分度圆)在运动中交
替地呈相切和相割的位置。 链传动的这一运动学
特性称之为多边形效应。 当主动链轮匀速转动时，
由于多边形效应， 传动链条的线速度和从动轮的
角速度是变化的，这种变化是周期性的。
（5） 链条线速度变化可用链速不均匀系数 Kt 来表
收 稿 日 期 ：2008-11-06 作 者 简 介 ：赵 成 刚 （1965-），男 ，安 阳 市 人 ，安 阳 工 学 院 机 械 工 程 系 副 教 授 ，硕 士 ，研 究 方 向 ：机 械 设 计 及 计 算 机 辅 助 设 计 。
30 示, 式中 νm — ——平均链速。
（7）
从图 1 中可求出从动链轮角速度为
两链轮为最大的不同相位状态时（ ），
∴
此时的瞬时传动比为
（11）
所以瞬时传动比为
当从动链轮处在
时，
（8）
式中 β— ——链节铰链在从动链轮上的相位角。 因为在链传动过程中， 相位角 α 与 β 都是变 化的，所以瞬时传动比 is 也是变化的。 is 不仅与主、 从动链轮的齿数有关， 还与链节铰链处在链轮上 的相位角有关。 图 1 绘出的是同相位状态（即与链 条紧边两端铰链相啮合的链轮齿槽的中心正好各 自在链条中心线与分度圆相切的切点上）。 当从动链轮处 β 为最小或最大值位置时
安阳工学院学报 Journal of Anyang Institute of Technology
此时的瞬时传动比为
（6）
2009 年
（10）
2 从动链轮的角速度变化 链传动的多边形效应也使从动链轮的瞬时角
速度不断变化， 同样这种变化也是周期性的。 所 以，在链传动中只有平均传动比 i 是定值，而其瞬 时传动比 is 则是呈周期性变化的。 链条的平均速 度 ν＝n1z1p＝n2z2p ，所以平均传动比为
对最大不同相位的链传动，Kk 为
（15）
图 2 示出了按式（14）和（15）计算的 传动比为 1 的 Kk 与 Z1 的关系曲线。
3 结束语 由于多边形效应，当主动链轮匀速转动时，链
条的线速度是不均匀的， 从动链轮的转速也是不 均匀的。 这种不均匀性是周期性变化的。 如图 2 所 示，如果传动比为 1，又是同相位的话，Kk 就是恒定 的。 再就是，齿数越多，多边形效应越弱，Kk 也就越 小，而且趋于恒定。 对链传动的运动分析，对链传 动的选用和设计具有指导意义， 可以减小传动的 不均匀性。