第六章--链传动

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1、第六章 链传动6-1 基础知识一、链传动的特点、类型及应用链传动是应用较广的一种机械传动，由主动链轮、从动链轮和链条组成。链传动是具有中间挠性件的啮合传动，它依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。1链传动的特点链传动与带传动相比，具有以下特点：（1）无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比；（2）传动效率较高；（3）张紧力小，所以作用于轴上的径向力较小；（4）结构紧凑；（5）能在高温、灰尘多、湿度大及有腐蚀等恶劣条件下工作；链传动与齿轮传动相比，具有以下特点：（1）制造与安装精度要求低，成本低；（2）在远距离传动时，其结构简单、轻便。链传动的主要缺点是：（1）只适用于平行轴之间的同向回

2、转传动。（2）瞬时传动比不恒定；（3）工作时有噪音；（4）磨损后易发生跳齿；（5）不宜应用于载荷变化很大和急速反向的传动。2链的类型（1）按用途或工作性质划分链可分为传动链、输送链和起重链。在一般机械传动中，常用传动链；而输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。（2）按传动链结构形式划分链可分为滚子链、套筒链、齿形链以及成型链，前三种都已经标准化了。目前，应用最广泛的是滚子链。 3链传动的应用场合链传动主要用在要求工作可靠、平均传动比准确，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。目前，链传动广泛应用于农业、矿山、起重运输、冶金、建筑、石油、化工等个行业的各种机械中。链传动传递的功率一般

3、在100kW以下，其链速一般不超过，推荐使用的最大传动比为，常用。二、链传动的失效形式及功率曲线图1链传动的失效形式链传动的失效形式主要有：链的疲劳失效；链条铰链的磨损；链条铰链的胶合；链条静力拉断。（1）链的疲劳失效链的疲劳失效主要表现在链板、滚子与套筒的疲劳破坏。因此，链条元件的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。（2）链条铰链的磨损链条铰链磨损主要表现在链节距变长，链的松边垂度变化，增大动载荷，容易发生跳齿或脱齿。（3）链条铰链的胶合在润滑不良或转速过高时，工作表面容易发生胶合破坏。因此，链条铰链的胶合在一定程度上限制了传动的极限转速。（4）链条静力拉断低速的链条过载时，容易发生静强

4、度不足而断裂。因此，链条静力拉断常发生在低速重载或严重过载的传动中。2链传动的功率曲线图在不同的工作条件下，链传动的失效形式不同，但各种失效形式都在一定条件下限制着其承载能力，因此，在选择链条型号时，必须全面考虑各种失效形式产生的原因及条件，从而确定其能传递的额定功率。考虑到链传动的各种失效形式，通过实验可画出小链轮的转速和链条所能传递的额定功率的关系曲线，即可得到该链的功率曲线图。由图6-1所示的功率曲线图可见，在润滑良好、中等链速的链传动中，其承载能力主要取决于链板的疲劳强度；当链传动的速度增高到一定程度，其传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，并会出现胶合而迅速失效。1由链板疲劳强

5、度限定；2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定；3由销轴和套筒胶合限定图6-1 滚子链额定功率曲线三、滚子链与链轮1滚子链（1）滚子链的结构滚子链的结构如图6-2所示，由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。内链板与套简之间、外链板与销轴之间分别用过盈配合固联。滚子与套简之间，套简与销轴之间均为间隙配合。1滚子 2套筒 3销轴 4内链板 5外链板图6-2 滚子链滚子链有单排链和多排链之分。当传递大功率时，可采用双排链或多排链，多排链的承载能力与排数成正比，但排数一般不宜超过4排。（2）滚子链的基本参数滚子链的基本参数是节距、滚子直径、内链节内宽、多排链排距等。滚子链的标记为： 例如，08Al88 GB

6、1243.l83 表示：按GB1243.l83制造的A系列、节距为12.7 mm、单排、88节的滚子链。2链轮（1）链轮的基本参数与主要尺寸链轮的基本参数有：配用链条的节距、套筒的最大外径、排距，以及链轮的齿数。链轮的主要尺寸及计算公式见表6-1。 表6-1 滚子链链轮的主要尺寸（mm）名称符号计算公式分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径分度圆弦齿高齿侧凸缘（或排间槽）直径（2）链轮的齿形链轮的齿形应保证链条顺利进入和退出啮合，受力均匀、不易脱链，便于加工等。目前，较为流行的一种齿形是三圆弧一直线齿形，或称为凹齿形。（3）链轮的结构小直径的链轮可制成整体式，如图6-3a所示；中等尺寸的链轮可制成孔板

7、式，如图6-3b所示；大直径的链轮，常采用可更换的齿圈用螺栓联接在轮芯上，如图6-3c所示。 a） b） c）图6-3 链轮的结构（4）链轮的材料链轮的材料应保证轮齿有足够的耐磨性和强度。因此，链轮齿面一般经过热处理。由于小链轮的啮合次数比大链轮的啮合次数多，所受冲击也严重，因此小链轮采用的材料应优于大链轮。链轮常用的材料可参见机械设计教材。四、链传动的运动特性1链传动的运动不均匀性链是由刚性链节通过销轴铰接而成的，当链绕在链轮上时呈多边形，如图6-4所示，因此链传动会产生周期性速度变化。图6-4 链传动的速度分析链的平均速度为 （6-1）式中，、分别为主、从动链轮的齿数；、分别为主、从动链轮

8、的转速，；链的节距，。链传动的平均传动比为 （6-2）注意：由式（6-1）、式（6-2）计算的链速和传动比只是其平均值。即使主动链轮的角速度=常数，然而由于多边形的影响，链传动的瞬时链速和瞬时传动比还是变化的。链传动的瞬时传动比为 （6-3）式中，主动轮上最后进入啮合的链节铰链的销轴A的圆周速度与水平线的夹角，即啮合过程中链节铰链在主动轮上的相位角；每一链节在与从动链轮轮齿啮合过程中链节铰链在从动轮上的相位角。由式（6-3）可知，瞬时传动比是随角和角的变化而变化的。这种链传动的运动不均匀性是由于链条围绕在链轮上形成了正多边形而造成的，因此称为链传动的多边形效应。要使瞬时传动比在全部啮合过程中保

9、持不变，必须使分度圆半径，即齿数，且传动的中心距恰为节距的整数倍，这样和角的变化才会时时相等，则恒为1。2链传动的动载荷动载荷的大小与回转零件的质量和角速度的大小相关。其中链条前进的加速度引起的动载荷为 （6-4）式中，紧边链条的质量，；链条加速度，。从动链轮的角加速度引起的动载荷为 （6-5）式中，从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量，；从动链轮的角速度，；从动链轮的分度圆半径，。动载荷产生的主要原因有：（1）链条和从动链轮作周期性的变速运动。（2）链条沿垂直方向的分速度作周期性变化，使链条发生横向振动。（3）链节与链轮啮合瞬间有一定的相对速度。五、链传动的受力分析链在工作过程中，紧边与松边

10、的拉力是不等的。若不计传动中的动载荷，则链的紧边受到的拉力为 （6-6）链的松边受到的拉力为 （6-7）式中，链传递的有效圆周力；链的离心力所引起的拉力；链条松边垂度引起的悬垂拉力。其中，链传递的有效圆周力为 （6-8）式中，传递的功率，；链速，。链的离心力所引起的拉力为 （6-9）式中，单位长度链条的质量，；链速，。链条松边垂度引起的悬垂拉力，可选与中的大者。 （6-10）式中，链传动的中心距，；单位长度链条的质量，；垂度系数；两轮中心连线与水平线的倾斜角。六、滚子链的设计计算1中高速链传动的设计计算（1）传动比通常限制链传动的传动比，推荐。传动比过大时，将导致链条在小链轮上的包角过小，啮合

11、的齿数减少，这样容易出现跳齿或加速链条的磨损。（2）链轮齿数小链轮齿数对链传动的平稳性、使用寿命以及外廓尺寸影响较大。齿数小，有利于减小外廓尺寸。但过小，将导致：1）传动不均匀性和载荷增大；2）链条进入和退出啮合时的相对转角增大，加速链条铰链的磨损；3）增大圆周力，加速链条和链轮的损坏。齿数大，有利于链传动。当过大，将导致：1）大链轮齿数增大，加大传动的尺寸和质量；2）容易发生跳链和脱链现象；3）缩短链条的使用寿命。（3）确定计算功率计算功率为 （6-11）式中，传递的功率，；工作情况系数，可参见机械设计教材。（4）链节距链节距是链传动的特征参数，反映了链条和链轮各部分尺寸大小。在一定条件下，

12、链节距越大，链条承载能力就越大，但是运动的不均匀性、冲击、振动、噪声就越严重。因此在设计时，应尽量选择较小的节距。对于速度高、功率大的链传动，可选用小节距的多排链；对于低速、传动比大、中心距大的链传动，可选用节距较大的单排链。链条节距可根据功率和小链轮转速由额定功率曲线图选定。由于链传动的实际工作条件与实验条件不完全一致，因此应使用修正计算公式为 （6-12）式中，在特定条件下，单排链所能传递的功率；链传动的计算功率；小链轮齿数系数；链长系数；多排链系数。（5）链速一般来说，链速要求满足 （6-13）推荐链速。（6）链节数与中心距中心距过小，链节数小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链

13、条曲伸次数和应力循环次数增多，将加速链的磨损和疲劳；中心距过大，链条松边下垂量大，会造成链条松边上下颤动。（7）小链轮毂孔最大直径链轮的毂孔不应小于安装链轮处的轴径。若不能满足要求，则需要采用特殊结构链轮或重新选择链的传动参数。（8）计算压轴力压轴力可用近似用下式计算 （6-14）式中，传递的功率，；链速，；压轴力系数，对于水平传动；对于垂直传动。2低速链传动的设计计算低速链传动的失效形式主要是链条的静拉断，故应按静拉力强度条件计算，即 （6-15）式中，链的抗拉静力强度的计算安全系数；单排链的极限拉伸载荷，；排数；工作情况系数；链的紧边工作拉力，。七、链传动的布置、张紧和润滑1 链传动的布置

14、链传动合理布置的原则：（1）两链轮应位于同一铅垂面内，且两轴线平行，紧边在上在下都可以，但在上好些。（2）两链轮中心线最好水平布置或与水平线成以下的倾斜角，尽量避免垂直布置。（3）当必须采用垂直传动时，两链轮应偏置，使两链轮中心不在同一铅垂面内，否则需要采用张紧装置。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直过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也可以增大链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线倾斜角大于时，通常应设有张紧装置。常用的张紧方法有：1）调整中心距；2）用张紧装置。3链传动的润滑良好的润滑可以减轻链传动的磨损，有利于缓和冲击，延长链条的使用寿命。链传动常用的润滑方法有

15、：1）人工润滑；2）滴油润滑；3）油谷润滑；4）飞溅润滑；5）压力供油润滑。 6-2 重点和难点一、本章重点本章的重点是：（1）链传动的特点与失效形式；（2）滚子链的结构和标记；（3）链传动的运动特性，包括链传动的运动不均匀性与动载荷；（4）链传动的受力分析；（5）链传动的设计计算，包括各个参数的选择；（6）链传动的布置与张紧。二、本章难点本章的难点是：（1）链传动的运动特性分析；（2）链传动的参数选择与设计计算。6-3 例题1已知主动链轮转速n1=960r/min，传动比i=2.53，从动链轮分度圆直径d2=194.19mm，从动链轮齿数z248，试计算平均链速。解：（1）求链节距p由链轮的

16、分度圆直径公式可得因此 （2）求平均链速由链传动的传动比可得再根据链的平均速度公式得到 2单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n1=970r/min，从动链轮转速n2=323r/min，平均链速v5.85m/s，链节距p=19.05mm，求链轮齿数z1、z2和两链轮分度圆直径。解：（1）求链轮齿数z1与z2由链的平均速度公式可得因此， 取z119， 取z257（2）计算两链轮的分度圆直径由滚子链链轮的分度圆直径公式可得3滚子链传递的功率P7.5kW，已知主动链轮转速n1=970r/min，节距p=25.4mm，主动链轮齿数z123，求作用在链轮轴上的压轴力。（链传动水平布置，取压轴系数=1.1

17、5或1.2） 解：（1）求链的平均速度v（2）求链传递的有效圆周力（3）计算作用在链轮轴上的压轴力因此 或 4某一滚子链传动，链轮齿数z119、z257，现在为了提高从动轮转速，换用z125的小链轮，仍采用原来的链与大链轮，小链轮转速及其它工作情况均不改变，问新的链传动所能传递的最大功率是原来的几倍？小链轮齿数系数如下表：z1 19 21 23 25 27 1.00 1.11 1.23 1.34 1.46解：链传动所能传递的最大功率P（1）根据公式可以得到 （2）当z119时当z125时由题可知，仍采用原来的链，因此，；另外，小链轮的转速及其它工作情况均不改变，因此，、；（3）所以有故新的链传

18、动所能传递的最大功率是原来的1.34倍。6-4 习题一填空题6-1 链传动是具有 的啮合传动，其失效形式主要有 、 、 、以及 。6-2 链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在 情况下。6-3 链传动通常放在传动系统中的_级。6-4 低速链传动（v0.6m/s）的主要失效形式是_，为此应进行_强度计算。6-5 在润滑良好、中等链速的链传动中，其承载能力主要取决于 ；当链传动的速度增高到一定程度，其传动能力主要取决于 。6-6 滚子链的基本参数是 、 、 以及 等，其中 是滚子链的主要参数。6-7 滚子链的标记 08Al88 GB1243.l83 表示 。6-8 链传动的运动不均匀性是由于

19、而造成的，因此称为链传动的 。6-9 链传动的动载荷大小与 和 相关。6-10 若不计链传动中的动载荷，则链的紧边受到的拉力是由 、 以及 三部分组成的。6-11 链传动在工作时，链板所受的拉应力是_循环变应力。6-12 链传动的传动比过大时，将导致链条在小链轮上的包角 ，啮合的齿数 ，这样容易出现 现象。6-13 为了尽量避免采用使链板受附加弯矩作用的过渡链节，因此一般取链节数为_数，而为了使链条与轮齿磨损均匀，链轮齿数最好取与链节数互为_数的奇数。6-14 链传动张紧的目的是 ，常用的张紧方法有 和 。6-15 一般小链轮采用的材料较大链轮_，这是由于小链轮轮齿啮合的次数比大链轮轮齿啮合的

20、次数_之故。二选择题6-16 当链条磨损后，脱链通常发生在 。A小链轮上 B 大链轮上 C同时在大、小链轮上6-17 在一定使用寿命和良好润滑条件下，链传动的承载能力决定于_。A铰链元件的疲劳强度B铰链销轴的耐磨性C链的静强度 D链轮轮齿的耐磨性6-18 链条铰链（或铰链销轴）的磨损，使链节距伸长到一定程度时（或使链节距过度伸长时）会_。A导致内外链板破坏 B导致套筒破坏C导致销轴破坏 D使链条铰链与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象6-19 链条的节数宜采用 。A奇数 B偶数 C5的倍数 D10的倍数6-20 链轮分度圆直径用_式计算。ABCD式中：z 链轮齿数；p 链节距。6-21

21、 在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应 。A增大链节距和链轮齿轮 B减小链节距和链轮齿数C增大链节距，减小链轮齿数 D减小链条节距，增大链轮齿数6-22 链条在小链轮上的包角，一般应大于 。A B C D6-23 链传动中，传动比过大，则链在小链轮上的包角会过小。包角过小的缺点是_。A同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快，容易出现跳齿B链条易被拉断，承载能力低C传动的运动不均匀性和动载荷大D链条铰链易胶合6-24 在链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了 。 A减少传动的运动不均匀性和动载荷B防止链节磨损后脱链C使小链轮轮齿受力均匀 D防止润滑不良时轮齿加速磨损6-25 推荐

22、链轮最大齿数zmax=120。此限制是为了_。A保证链的强度 B保证链传动的充分的平稳性C限制传动比的选择 D当铰链（或铰链销轴）磨损使链节距伸长率达到3时，仍保证链与链轮的啮合6-26 链传动的合理链长应取_。A链节距长度的偶数倍B链节距长度的奇数倍C任意值 D按链轮齿数来决定链长6-27 若一传动装置由带传动、齿轮传动和链传动组成，则三种传动方式由高速到低速的排列次序为 。A带齿轮链 B链齿轮带 C齿轮链带6-28 链传动中两轮轴线的相对位置应_。A平行 B相交成一定的角度 C相交成直角 D成任意角交错6-29 两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下面，这样

23、可以使 。A链条平稳工作，降低运行噪声 B松边下垂量增大后不致与链条卡死C链条的磨损减小 D链传达到自动张紧的目的6-30 链轮毛坯是采用铸铁制造，还是采用钢来制造，主要取决于_。A传递的圆周力 B传递的功率C链轮的转速 D链条的速度、载荷性质三简答题6-31 引起链传动速度不均匀的原因是什么？其主要影响因素有哪些？为什么一般情况下链传动的瞬时传动性比不是恒定的？那么在什么情况下能使其瞬时传动性比恒定呢？6-32 链传动为什么要张紧？如图6-5所示的链传动，轮3为张紧轮，问小链轮1按什么方向旋转比较合理（在图中标出）？并说明原因。图6-5 6-33 链传动工作时，产生动载荷的原因有哪些？6-3

24、4 中心距a的大小，对链传动有何影响？6-35 标出图6-6所示的链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。图6-6四计算题6-36 单排滚子链传动，已知链节距，小链轮分度圆直径，小链轮转速，单位长度链条的质量，求小链轮齿数z1和链所受的离心拉力。6-37 一双排滚子链传动，传递功率 ，传动中心距 ，链节距，单位长度链条的质量，主动链轮转速，主动链轮齿数，工作情况系数，水平传动，静强度许用安全系数取，试校核此链传动的强度。6-5 答案一填空题1中间挠性件；链的疲劳失效；链条铰链的磨损；链条铰链的胶合；链条静力拉断2低速重载或严重过载3低速4过载拉断；静5链板的疲劳强度；滚子和套筒的冲击疲劳强度6节

25、距；滚子直径；内链节内宽；多排链排距；节距7按GB1243.l83制造的A系列、节距为12.7 mm、单排、88节的滚子链8链条围绕在链轮上形成了正多边形；多边形效应9回转零件的质量；角速度的大小10链传递的有效圆周力；链的离心力所引起的拉力；链条松边垂度引起的悬垂拉力11非对称12过小；减少；跳齿或加速链条的磨损13偶；质14为了避免在链条的垂直过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也可以增大链条与链轮的啮合包角；调整中心距；用张紧装置15好；多二选择题BADBB DBAAD AAABD三简答题1 （1）链传动速度不均匀的原因是链条围绕在链轮上形成了正多边形，即产生了多边形效应。（2）啮合

26、过程中链节铰链在主动轮上的相位角与链节铰链在从动轮上的相位角。（3）链传动的瞬时传动比，在传动过程中，角和角不是时时相等的，因此瞬时传动比是随角和角的变化而不断变化。（4）要使瞬时传动比在全部啮合过程中保持恒定，必须使分度圆半径，即齿数，且传动的中心距恰为节距的整数倍，这样和角的变化才会时时相等，则恒为1。2（1）链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂直过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也可以增大链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线倾斜角大于时，通常应设有张紧装置。（2）小链轮按图6-7所示的方向旋转比较合理。其原因是当小链轮按图6-7所示的方向旋转时，其松边在下，这样的结构比较合理

27、；若松边在上，则可能有少数链节垂落到小链轮上，产生链条卡住的现象。图6-73 动载荷产生的主要原因有：（1）链条和从动链轮作周期性的变速运动。（2）链条沿垂直方向的分速度作周期性变化，使链条发生横向振动。（3）链节与链轮啮合瞬间有一定的相对速度。4 中心距小时：当链速不变，中心距小、链节数少的传动，在单位时间内同一链节的屈伸次数增多，因此会加速链的磨损。中心距大时：（1）中心距大,链较长，则链的弹性好，抗振能力较高，又因磨损较慢，所以链的使用寿命较长。（2）若中心距太大，会发生松边上、下颤动现象,使传动运行不平稳。5（1）主动轮的转向应如图6-8所示（逆时针旋转），这样紧边在上方，松边在下方。（2）若松边在上时，可能有少数链节垂落到小链轮上或下方的链轮上，因而有咬链的危险。图6-8四计算题1（1）计算小链轮齿数z1由公式 得 所以 则（2）计算链的离心拉力1）链速v2）离心拉力2解：（1） 计算链速由于 可知该链传动为低速链传动，故应按静拉力强度条件计算，即（2） 计算极限拉伸载荷由滚子链规格和主要参数表查的08A链条（单排），得到。（3） 计算紧边工作拉力 其中有效圆周力离心力所引起的拉力由于该链传动为水平传动，查得垂直系数。松边垂度引起的悬垂拉力因此 因为 故该链传动的强度满足要求。