第九章、链传动

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滚子 1 与套筒 2 ★两对间隙配合 套筒2与销轴3 内链板4与与套筒2 ★两对过盈配合 外链板5与销轴3
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2．基本参数：节距p、滚子外径d1、内链节内宽b1
3．接头形式： 连接链节 当链节数为偶数时， 过渡链节 当链节数为奇数时。 （过渡链节缺点：附加弯曲应力作用） 4．标记： 例：08A—1×88
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三．分类
传动链
起重链 输送链
套筒滚子链(滚子链) 齿形链
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§9-2 一．滚子链
传动链的结构特点
1．结构：滚子1、套筒2、销轴3、内链板4、外链条板5
2．振动冲击 3．啮合冲击
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4．惯性冲击
说明：转速w愈高，节距p愈大，齿数Z 愈少动载荷愈大
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三．受力分析
1 .有效圆周力 2 .离心拉力 3 .垂度拉力 紧边拉力 松边拉力 压轴力 P Fe 1000 v Fe qv 2 Ff K f qa 10 2 N F1 Fe Fc Ff F 2 Fc Ff Q F1 F 2 K Q Fe
●一个链节中链速v由小→大→小变化，垂直 vy1由减速上升后又作加速下降。每过一个链节 就重复一次，导致链产生有规律的振动。 B· 从动轮： v v 2 cos R 2 w 2 cos v R 1 w 1 cos w2 R 2 cos R 2 cos w1 R 2 cos is 常数 w2 R 1 cos

可见，每转过一个链节，链速的变化就重复一次。
结论：
1）每一链节从进入到脱离啮合，链条前进的瞬时速度周期性 变化： 小－大－小 产生噪音、振动和动载荷。 2） 边长p , 边数z 瞬时速度变化
3）垂直分速度亦周期性变化，使链条抖动。
同理， 铰链在从动链轮上的位置角γ的变化范围： ±
γ νx
§9-4
链传动的工作情况分析
B
A
（一）链传动的运动特性
由于链是由刚性链节通过铰链联接 的，其绕在链轮上构成一个的正多边形。 边长为p、边数为z
链轮每转一周 链转过的长度为zp 链轮每分转n周 链每分转过的长度为zpn
1. 平均传动比 链条的平均线速度：
ω1
z 2 pn2 z1 pn1 v 60 1000 60 1000 n z 平均传动比： i 1 2 n2 z1
2）离心拉力： （作用于全长）
n1
f
Fc qv2
3）垂度拉力：
（作用于全长）
N
N Ff K f qa Ff max 2 F （ K sin ） qa 10 f f N
垂度拉力取决于传动的布置形式和张紧的程度。 a：中心距， m； K f ：垂度系数（见 P175图9 9 ）； q：单位长链条的质量， kg / m，
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。

松边拉力F2之间的关系满足欧拉公式，即 带与带轮间的摩擦因数
F1/F2=e fα
带轮上的包角 自然对数的底，e ≈ 2.718
联立上式，得
F Fe f F2 f F1 f e 1 e 1
1 F F1 F2 F1 (1 f ) e
由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所 能传递的功率，因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ，故计算带圆 周力时应取α1 。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传 递运动和力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比，具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧，静止时带已受到预拉力，在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时，依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。
2、缺点：
通常，带传动适用于中小功率的传动，以V带传动应用最广，带速 v=5～25 m/s，传动比i≤7 效率η≈ 0.90～0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0
F0
n1 主动轮
F2
F2 n2
其降低率可用滑动率ε 来表示，即
v1 v2 d1n1 d 2 n2 d1n1 v1
因而得带传动的实际传动比 i＝n1/n2＝d2/d1（1－ε ） 一般ε ＝1％～2％，其值甚小，在一般传动计算中可不考虑。 例9－1 一平带传动，传递功率P＝15kW，v=15m/s；带在小轮上的 包角α1＝170 °，带的厚度δ＝4.8mm、宽度b＝100mm；带的密度ρ ＝1×10－3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f＝0.3。 求：（1）传递的圆周力； （2）紧边、松边拉力； （3）由于离心力在带中引起的拉力； （4）所需的预拉力； （5）作用在轴上的压力。

2、链轮齿形及特点
端面齿形（如图8-6）——是三圆弧一直线，弧 、 、 和一直线
优点：接触应力小、冲击小、磨损少，不易跳齿与脱链
轴面齿形：两侧呈圆弧状，以利链节的进入和退出啮合（如图8-7）
加工方法：标准刀具加工，一般为成型铣刀（只要P相同，Z不同的所有链轮均能加工）
二、链轮的主要参数
1、链轮的主要参数，如表7-2
§9—4链传动的几何计算
一、链的几何计算（可自学）
1、链节数LP
（开口）带传动节线长度计算公式中：
将 ， 代入，即可得链节线长度计算公式
节线长度： （8-1）
Z1.Z2——主、从动链轮齿数，a——中心距，P——链节距
以链节数表示（常用）：——式（7-1）除以节距P得
（7-2）
2、中心距a（——由式（7-2）反推a可得：
——平均传动比
但 ——链
注意：带：
齿轮：
进入啮合后某一位置
链速 ——前进速度
——垂直速度（8-6）
式中：V1——为A点的圆周速度
——为链节进入啮合后某点铰链中心与轮心联线与铅垂线夹角，（或铰链中心相对于铅垂线的位置角）。书上称为A点圆周速度与水平线夹角（不当）。
的变化范围： 作周期性变化。
前进速度变化情况：
齿形链设导板，以防链条轴向窜动：内导板—导向性好；外导板
铰链形式：圆销式；轴互式；滚柱式
齿形链的齿形特点：传动平稳、承受冲击好、齿多受力均匀、噪音较小、故称无声链。允许速度V高，特殊设计齿形链V=40m/s，但结构较复杂、价格贵、制造较困难、也较重。摩托车用链应用于高速机运动精度，要求较高的场合，故目前应用较少。
④销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；
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；

9.3 滚子链传动的设计
9.3.1 链运动的主要失效形式及额定功率曲线
一、主要失效形式
1．铰链磨损 当不能保证所要求的润滑状态或防护装置不 当时，铰链磨损才是其主要的失效形式。
2．疲劳破坏
在润滑充分和设计、安装正确的条件下，疲劳 强度是决定链传动承载能力的主要因素。 3．铰链胶合 铰链胶合与链轮转速关系极大，因此，链轮的 转速应受胶合失效的限制。 4．链被拉断 各种失效图片
9.1.2 链的类型：
链
传动链 起重链 牵引链
滚子链 齿形链
齿形链
齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链 轮轮齿相啮合而传递运动。
齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导 板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的 链轮结构简单。 齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。
5．链速
z1 n1 p v 15m/s 60 1000
6．作用在轴上的压轴力
FQ (1.2 ~ 1.3)Ft
1000P Ft v
9.3.3 低速链传动的静力强度计算
对于链速v＜0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度 不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。
Qn S 4~8 K A F1
胸片显示局部或弥漫的浸润一氧化碳弥散功能较用药前基础检查下降当实际情况与实验条件不符时链条所能传递的功率p小链轮齿数系数当工作在如图914所示的曲线顶点左侧时链板疲劳查表中的k链长系数链板疲劳查曲线1滚子套筒冲击疲劳查曲线2
第九章
链传动概述
9.1 概 述 9.1.1链传动的特点和应用
链传动的组成： 链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两轮上的一条 闭合链条所组成（见图10–15）。

§4 链传动设计计算
一、失效形式与额定功率曲线
失效形式：
P0
1.疲劳破坏: 疲劳断裂、点蚀 2
2.磨损： p↑→脱链, 噪声 1 3.冲击疲劳：高速冲击断裂
4.过度磨损：润滑不充分时
5.胶合： 高速时，胶合
6.静力拉断：低速、过载拉断
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n1
极限功率曲线：n1 — P0 曲线 额定功率曲线：n1 — P0 曲线（特定参数下由实验获得）
Z↓、p↑
多边形效应↑
二、链传动的动载荷
F ma
Vx≠C, Fdx = m ax= m dvx/dt= m（-R1ω12sinβ）
动 载 荷
Vy≠C, Fdy = m ay= m dvy/dt= m（R1ω12cosβ）
ω2≠C,
Fd

J R2
d2
dt
啮合瞬间的动载荷
！ Fd ∝（p ，1 / Z1 ， ω1）
i 1 R2 cos 2 R1 cos
或: 2＝1
R1 cos R2 cos
结论：ω1＝C 时，瞬时速比一般不为常数。 瞬时速比为常数的条件：
R1＝R2即：Z1＝Z2,且中心距a是p的整数倍。
链传动的运动不均匀性是由 刚性链节绕链轮形成的多边形引起的，
称为多边形效应
采 用 螺 栓 联 接 的 组 装 式 链 轮
三圆弧一直线齿形
滚 子 链 选 型 图
链 传 动 润 滑 方 式 选 择
z
p d sin 180
0
Δp一定时: z 大——Δd 大,链外移量大 —— 脱链可能性大
Δd一定时: z 大——Δp小，允许的磨损量小 —— 寿命低
z1 z2 应取与链节数互为质数的奇数——均匀磨损

链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关， 链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将 这种瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应 链传动多边形效应。 这种瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应。
二、链传动的动载荷 1、vx的变化引起的动载荷 、 的变化引起的动载荷 2、从动轮角加速度引起的动载荷 、从动轮角加速度引起的动载荷 角加速度 3、vy 的变化（颤动） 、 的变化（颤动）
3、 中心距 a 、 4、 链节距 和排数 、 链节距p和排数 节距p的选择：节距 的大小反映了链条和链轮轮齿各部分尺 节距 的选择：节距p的大小反映了链条和链轮轮齿各部分尺 的选择 寸的大小，在一定条件下， 承载↑，但多边形效应↑。 寸的大小，在一定条件下，p↑→承载 ，但多边形效应 。 承载 中心距小，传动比大，选小节距多排链； 中心距小，传动比大，选小节距多排链； 传动比小，选大节距单排链。 传动比小，选大节距单排链。
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 、 链传动最好紧边在上, 松边在下, 条与链轮轮齿发生干涉(见下图 或松边与紧边相碰 条与链轮轮齿发生干涉 见下图(c))或松边与紧边相碰。 见下图 或松边与紧边相碰。
不合理布置
二、链传动的张紧
链传动张紧的目的， 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； 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。 轮的啮合包角。
二、链传动的计算准则（链传动的额定功率） 链传动的计算准则（链传动的额定功率） 三、链传动的参数选择 1、选择链轮齿数 z1、z2 、 ⑴、小轮齿数z1不宜太小，否则传动不平稳。 小轮齿数 不宜太小，否则传动不平稳。 通常取 z1min = 17， ， 不宜过大，否则铰链磨损后，易脱链。 ⑵大轮齿数 z2不宜过大，否则铰链磨损后，易脱链。 取 zmax = 120。 。 2、选择传动比 i 、 传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合 传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小， 的齿数少，每个轮齿承受载荷大，轮齿磨损加速， 的齿数少，每个轮齿承受载荷大，轮齿磨损加速，且易出现 跳齿、脱链。 跳齿、脱链。

第九章 链传动
§9-1 链传动的特点及应用 §9-2 传动链的结构特点 §9-3 滚子链链轮的结构和材料 §9-4 链传动的工作情况分析 §9-5 滚子链传动的设计计算 §9-6 链传动的布置、张紧、润滑与防护
链传动是具有中间挠性元件的啮合传动，兼有带传动 和齿 轮传动的特点，学习时要注意与带传动和齿轮传动作对 比分析。 本章学习的基本要求： （一）熟练掌握的内容 1）对链传动的运动不均匀性和动载荷有明确的概念； 2）掌握滚子链传动的设计计算方法。 （二）一般了解的内容 1）带传动的工作原理、特点和应用； 2）滚子链的结构和标准；3）链传动的布置、张紧及 润滑。 本章的重点： 1）链传动的运动不均匀性（即多边形效应）产生的原
床及摩托车中。
§9-1 用 按用途不同：
链条的类型:
传动链 输送链 起重链
链传动的特点及应
齿形链 滚子链
---常用于传动系统中的低速级
工作范围：传动比： i ≤8； 传递功率： P ≤100 KW; 圆周速度： v ≤15 m/s; 传动效率： η ≈ 0.95 ~ 0.98
应用实例：
§9-2
22.60
§9-2
传动链的结构特点
滚子链的标记：
链号
— 排数
— 整链链节数
标记实例： 08A—1— 88 GB/T 1243 —1997
标准编号
A系列，节距12.7mm，单排，88节的滚子链
(二) 齿形链
----由一组齿形链板铰接而成
优点：传动平稳、噪声小、承受冲击性能好，效率高，
工作可靠。
缺点：结构复杂、难于制造，价格较贵、比较重。 应用场合：常用于高速（链速可达40 m/s）或运动精度
0.40
08B 12.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8

组合式----大直径
实心式
孔板式
齿圈组合式
4、链轮的材料
链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强 度。一般为中碳钢淬火处理；高速重载时用低碳钢 渗碳淬火处理；低速时也可用铸铁等温淬火处理；
由于小链轮的啮合次数比大链轮多，因此小链轮 对材料的要求比大链轮高（当大链轮用铸铁制造时， 小链轮通常都用钢）
优点：①平均速比im准确，无滑动 ②结构紧凑，轴上压力Q小 ③传动效率较高 ④能在高温及速度较低的情况下使 用⑤可传递远距离传动；
缺点：①瞬时传动比不恒定 ②传动不平稳 ③传动时有噪音 ④ 不适于在载荷变化很大和急促反向等情况下应用⑤ 制造费用高
4、链传动的主要类型 传动链（一般机械中常用）
按用途区分 输送链 起重链
周期性地由小到大，又由大到小的变化，每转过一个链节，
链速的变化就重复一次，链轮的节距越大，齿数越少
相位角β的变化范围就越大，链速的变化也就越大。
又由
Vy1 R11 sin
链在水平方向上的速度作周期性变化的同时，在垂直方向
上还要作上下移动（链条上下抖动）
链传动的多边形效应
同前：2
vx
R2 cos
链轮的几何参数和尺寸
链轮的几何参数和尺寸
2、链轮齿形（齿形已标准化） 常用齿廓 ：三圆弧一直线 齿形 bc为直线
d c ba
a
180˚ Z
滚子链链轮齿廓
实心式----小直径 3、链轮的结构
实心式----小直径 链轮的结构 孔板式----中等直径
链轮的结构
实心式----小直径 孔板式----中等直径
§9-3 链传动的运动特性
一、链传动的运动不均匀性分析
1.链条速度及两链轮传动比:

Pca P0 KZ KL KP
再根据 P0 和小链轮转速 n1
由图9-13确定链型号A 再由表9-1确定链节距 p和其它参数
在满足一定功率条件下，p 越小越好，高速链尤其如此
4、链节数与中心距
初选a0 一般推荐：初选 a0=(30~50p)，amax= 80 p
LP（链节数）
LP L Z1 Z 2 2a0 Z 2 Z1 2 p ( ) p 2 p 2 a0
amax
12 p
2
amin 0
0
2、从动轮角速度变化引起动载荷
J 2 d2 Fd 2 R2 dt
结论：链轮转速越高，节距越大，齿数Z1越少，动载冲击越严重。
三、链传动的受力分析
链传动中主要作用力有：
F1
n1 1、工作拉力
2、离心拉力 3、垂度拉力
n2
α F2
1000 P Fe V
3、应用： 适于两轴相距较远，工作条件恶劣等中低速传动： 传动比≤8，P≤100KW，V≤12-15m/s 。 如农业、建筑、石油、采矿、起重等机械 和金属切削机床、 摩托车、自行车等。 无声链最大线速度可达40m/s （不适于在冲击与急促反向等情况）
二、链传动的主要类型
按工作特性分：起重链，牵引链，传动链 传动链接形式分：滚子链；齿形链
为磨损均匀，Z应取与链节数互为质数的奇数
2、确定计算功率
计算功率 Pca = KA.P (kW)
KA——工况系数 按表9-9选取
单排链所能传递的功率
Pca P0 KZ KL KP
KZ——小链轮齿数系数按表9-10选取 KP——多排链系数按表9-11选取
KL——链长系数按表9-10选取