第9章链传动
9.1 本章要点详解
本章要点
■链传动的特点及应用
■链传动的工作情况分析
■滚子链传动的设计计算
■链传动的布置、张紧、润滑与防护
重难点导学
一、链传动的特点及应用
1．链传动的组成
链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮（小链轮和大链轮）组成。
2．链传动的作用
链传动通过链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同向传动。
3．链传动的特点
（1）优点
①与带传动相比：
a．链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率较高；
b．作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；
c．整体尺寸较小，结构较为紧凑；
d．能在高温和潮湿的环境下工作。
②与齿轮传动相比：
a．制造和安装精度要求较低，成本低廉；
b．远距离传动时，其结构轻便。
（2）缺点
①瞬时传动比不是恒定的常数，传动平稳性较差；
②工作时有噪声；
③只能实现两平行轴间链轮的同向传动；
④磨损后易发生跳齿。
4．链传动的应用
（1）应用的环境
链传动主要用在要求工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合。
（2）应用的设备
链传动广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。
5．链传动的分类
链条按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链。
（1）传动链
传动链可以分为短节距精密滚子链（简称滚子链）、齿形链等类型。
①滚子链
滚子链常用于传动系统的低速级，其工作范围为：
a．传动比：i≤8；
b．传递功率：P≤100kW；
c．圆周速度：v≤15m/s；
d．传动效率：η≈0.95～0.98。
②齿形链应用较少。
（2）输送链和起重链
输送链和起重链主要用在运输和超重机械中。
二、传动链的结构特点
1．滚子链
（1）滚子链的组成
滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成。
①链板
链板一般制成8字形，使得各个横截面具有接近相等的抗拉强度，同时减少链的质量和运动时的惯性力。
②内外链节
a．销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节；内链板紧压在套筒两端，称为内链节。
b．内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。
c．套筒滚子链的剖面结构
③滚子链的接头形式
a．当链节数为偶数时，接头处可用开口销或弹簧卡片来固定，一般前者用于大节距，后者用于小节距；
b．当链节数为奇数时，用过渡链节。过渡链节的链板要受附加弯矩的作用，一般情况下最好不用奇数链节；
c．链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。
（2）滚子链和链轮啮合的基本参数
①节距p
节距p是滚子链的主要参数，节距增大时，链条中各零件的尺寸也要相应地增大，可传递的功率也随着增大。
②排距p t
对于多排链还有排距p t，如图9-1所示。
图9-1 双排滚子链
③链的使用寿命
链的使用寿命在很大程度上取决于链的材料及热处理方法。因此，组成链的所有元件均需经过热处理，以提高其强度、耐磨性和耐冲击性。
④滚子链的主要尺寸和抗拉载荷
标准规定的几种规格的滚子链的主要尺寸和抗拉载荷，见教材表9-1。表中的链号和相应的标准链号一致，链号数乘以25.4/16mm，即为节距值。
（3）滚子链的标记
滚子链的标记为：
例如：08A-1-88
GB/T 1243—2006表示：A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链。
2．齿形链
（1）定义
齿形链又称无声链，它是由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成，如图9-2所示。
（2）结构
①齿楔角
齿形链每个链板的两个外侧直边为工作边，其间的夹角称为齿楔角。齿楔角一般为60°。工作时，链齿外侧直边与链轮轮齿相啮合实现传动。
②导板
为了防止齿形链在工作时发生侧向窜动，齿形链上设有导板。导板有内导板和外导板两种。
图9-2 齿形链
（3）特点
第三章 机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111 =???==--N N ζζN MPa 3.324105.210 51809469 20112 =???==--N N ζζN MPa 0.227102.610 518095 69 30113 =???==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 12ζζζΦζ-=- ζ Φζζ+=∴-121 0 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-ζΦζζ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲 劳曲线。 [解] 因 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=ζζζq 查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.211191.0175.069.1111k =???? ? ?-+=???? ??-+=q ζζζζββεK ()()() 35 .267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按
第三章 机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 518093 6 9 10111=???==--N N ζζN M P a 3.32410 5.210518094 6 9 20112=???==--N N ζζN M P a 0.227102.610 518095 69 30113=???==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260 (C 0 12ζζζΦζ-= - ζ Φζζ+= ∴-121 M P a 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-ζΦζζ 得)2 33.283,2 33.283(D ' ，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260 (C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=ζζζq 查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=???? ??-+=q ζζζζββεK ()()() 35 .267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====ζζK Φζζ （1）C r = 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 28.220 2.03035.2170 m a 1-=?+?=+= ζΦζK ζS ζζca （2）C ζ=m 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数
第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710 5180936 9 10111 =???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 012σσσΦσ -=-Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附 图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
第三章 机械零件的强度 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ -= -Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图 3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
第三章机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限 厂180MPa ，取循环基数N o 5 106 , m 9 , 试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 373.6MPa 3-2已知材料的力学性能为os 260MPa ,厂170MPa ,①。0.2，试绘制此材料的 简化的等寿命寿命曲线。 ［解］ A '(0,170) C(260,0) °0 得 D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141.67) 根据点A '(0,170) , C(260,0) , D '(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图 如下图所示 324.3MPa 180 9 5 106 ■■ 6.2 105 227.0MPa C0 2 01 2 170 1 ①。1 0.2 283.33MPa (Tl 180 朴N ： 180
①r C ②O m C ,求出该截面的计算安全系数S ea 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为： D=72mm , d=62mm , r=3mm 。如用题 3-2 中的材料, 设其强度极限 o B =420MPa ,精车，弯曲，场=1，试绘制此零件的简化等寿命疲 劳曲 线。 ［解］因-54 1.2，- — 0.067，查附表3-2，插值得1.88，查附图3-1 d 45 d 45 得q 0.78，将所查值代入公式，即 k 1 q ff 1 1 0.78 1.88 1 1.69 查附图3-2,得s 0.75 ；按精车加工工艺，查附图3-4,得力0.91，已知陥1 , 则 A0,1702 35，C 260,0 , D 141.67,141.6% 35 根据A 0,72.34 ,C 260,0 ,D 141.67,60.29按比例绘出该零件的极限应力线图如下 A' Q 12. 3*) p ― __ D' (141.67,60. 29) x \ ■ (T 0J 6 3-5如题3-4中危险截面上的平均应力O m 20MPa ,应力幅O a 20MPa ,试分别按 (T 169 丄! 0.75 0.91 1 235
《机械设计基础〉基本概念汇总 机械联接 1. 螺纹的用途有两种：一是机械联接；二是机械传动。 2. 三角形螺纹主要用于机械联接；矩形、梯形、锯齿形螺纹只能用于传动。 3. 螺纹联接的基本类型：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。 4. 螺栓联接主要用于：两被联接件不太厚，且需经常装拆场合。 5. 双头螺柱联接主要用于：两被联接件中有一个较厚，且需经常装拆场合。 6. 螺钉联接主要用于：两被联接件中有一个较厚，不需经常装拆场合。 8. 9. 螺纹联接防松的根本问题（或实质）：防止螺纹副的相对转动。 10. 螺纹联接防松的原理分：摩擦防松、机械防松、冲点防松。 11. 螺纹联接摩擦防松的措施：采用双螺母、弹性垫圈、开槽螺母和止动垫片。 12. 受拉伸载荷螺栓：210()()()c F F F F K F =+=+残余预紧力（拉伸载荷） 预紧力（螺栓相对拉力刚度）总 13. 降低受拉螺栓总拉力（提高螺栓强度）的办法：减小螺栓刚度、增大被联接件刚度。 键联接、花键联接和销联接 1. 键的主要作用：实现轴与轮毂的周向固定，以传递转矩。 2. 键联接分为：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。 3. 平键、半圆键联接的工作面是：两侧面。 4. 楔键的工作面：键的上下表面。 5. 普通平键的截面尺寸应根据轴的直径从标准中选取。 6. 键的长度主要根据轮毂长度确定，并比轮毂长度略短。 7. 普通平键的主要失效形式是工作表面压溃，偶尔会出现键的剪断。 8. 导键和滑键的主要失效形式：过度磨损。 9. 当键联接强度不够时，应采用两个平键。 10. 当采用两个平键时，只能按1.5个平键联接的强度进行计算。 11. 在轴与轮毂间之间采用两个平键联接时，两个平键必须沿周向相隔1800进行布置。 12. 花键主要分为矩形花键和渐开线花键两种型式。 齿轮传动 1. 齿轮传动失效的基本形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 2. 闭式硬齿面齿轮的主要失效形式：轮齿折断。 3. 闭式轮齿面齿轮传动的主要失效形式：齿面点蚀。 4. 高速重载齿轮传动的主要失效形式：齿面胶合。 5. 开式齿轮传动的主要失效形式：齿面磨损。 6. 一对相啮合的直齿圆柱齿轮传动，其两齿轮的接触应力一定相等（12H H σσ=），但弯曲应力通常不相等（12F F σσ≠）。
详细答案 第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ -= -Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图 3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
机械设计第九版-濮良贵-课后习题答案
第三章 机械零件的强度 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.373107105180936910111=???==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=???==--N N σσN MPa 0.227102.61051809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σ Φ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 00 12σσσΦσ-=-Θ σΦσσ+= ∴-1210 MPa 33.2832 .0117021210=+?=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图 3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=???? ??-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ