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1、第6章 链传动6-2 链传动的运动特性及受力分析6-1 概述6-3 滚子链传动的设计计算6-4 链传动的布置、张紧和润滑特点及应用16-1 概述 一、链传动的特点及应用 链传动一般由主、从动链轮及链条组成。链轮上制有特殊的齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。-2-2-(一)组成特点及应用1（二）特点链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动。1 1、优点、优点 与摩擦型带传动相比：1）2）较高，0.970.983）结构紧凑（带传动要求1120a）4）压轴力小（啮合传动张紧力小）。5）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。无弹性滑动和打滑与齿轮传动相比：1）适于远距离传动。2）成本低（制造、
2、安装精度低）。-3-3-6-1 概述特点及应用1（二）特点2 2、缺点、缺点1）只能用于平行轴间的传动，且同向转动。2），振动、平稳性差、噪音大。3）成本比带传动高。-4-4-（三）应用（三）应用Pmax5000kW，vmax40m/s，imax15，amax8m 常用于a较大，要求平均i不变，而不宜接受齿轮或带传动场合。不宜用于载荷变更大和急促反向的传动。6-1 概述特点及应用1 广泛应用在自行车、摩托车挖掘机（恶劣工作条件）其它低速重载场合-5-5-挖掘机、推土机的履带6-1 概述特点及应用1 二、链传动的类型和结构二、链传动的类型和结构传动链在 一般机械传动中，v15m/s，imax 8
3、，P 100KW传动链传动链起重链 提升重物，v0.25m/s起重链起重链铲车铲车牵引（输送）链 移动重物，v=24m/s输送链输送链传动链分类短节距精密滚子链滚子链，应用广泛齿形链-6-6-6-1 概述传动链的结构特点1（一）滚子链及链轮 1）结构：自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈“8”字形：?等强度，等强度，惯性力惯性力外链节外链节外链节外链节过盈联接内链节内链节内链节内链节过盈联接间隙协作形成铰链形成铰链形成铰链形成铰链间隙配合-7-7-1.滚子链6-1 概述传动链的结构特点1-8-8-6-1 概述传动链的结构特点1外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。链的磨损主要
4、发生在销轴与套筒的接触面上。因此内外链板之间留有少量间隙，以便润滑油渗入到销轴与套筒摩擦面间。排数承载但：排数排数排数排数承载不均承载不均承载不均承载不均，n3-4多排链：-9-9-6-1 概述传动链的结构特点22）链条的接头形式多用于大节距链多用于小节距链 弹簧卡片开口销过渡链节：过渡链节：过渡链节：过渡链节：产生附加弯矩产生附加弯矩产生附加弯矩产生附加弯矩,承载承载承载承载,为为为为0.8FQ0.8FQ0.8FQ0.8FQ 避开接受奇数链节。避开接受奇数链节。避开接受奇数链节。避开接受奇数链节。偶数节：奇数节：链节数Lp-10-10-奇数节：6-1 概述传动链的结构特点2 3）基本参数：（
5、1）链节距链节距链节距链节距p p p p链条上相邻两销轴中心的距离p尺寸，承载实力，全部元件均需热处理；（2）滚子外径d1（5）多排链的排距pt（4）排数n（3）内链板内宽b1（6）链节数Lp整数，一般为偶数偶数偶数偶数。-11-11-6-1 概述传动链的结构特点2 4）滚子链标记方法滚子链已标准化标准化：P87 表6-1GB/T12431997链号排数链节数标准编号例：08A-1 88 GB/T12431997 A系列、节距p=12.7mm，单排，88节滚子链链号与节距的关系链号与节距的关系：-12-12-A系列以美国为中心的西半球区域，B系列欧洲区域，我国主要接受A系列。6-1 概述链轮
6、的结构和材料11）链轮的齿形 链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮齿形应保证链节能平稳顺当地进入和退出啮合，并便于加工。在国标GB/T1243-1997中仅规定了最小和最大齿槽形态及极限参数。目前较常用的齿形是三圆弧始终线齿形，它是由aa、ab、cd三圆弧及直线bc构成。确定链轮的结构和尺寸；选择链轮的材料和热处理方式；“齿形按3RGB/T1243-1997规定制造”当选用这种齿形并用标准刀具加工时，其齿形在工作图中不画出，只注明主要参数和尺寸。-13-13-2链轮的结构和材料6-1 概述链轮的结构和材料12）链轮的参数和尺寸链轮的基本参数：配用链条的节距 p、
7、滚子的最大外径 d1、排距 pt、齿数z。链轮的主要尺寸如图所示。链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax，其值查表6-5。-14-14-6-1 概述链轮的结构和材料2 -15-15-表表6-3 滚子链链轮的主要尺寸滚子链链轮的主要尺寸6-1 概述链轮的结构和材料2 表6-4滚子链链轮轴向齿廓尺寸-16-16-6-1 概述链轮的结构和材料23）链轮的结构 -17-17-6-1 概述链轮的结构和材料24）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，由于小链轮的工作状况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常接受较好的材料制造。表6-6 p91 -18-18-6-1 概述传动链的结构特点3
8、（二）齿形链齿形链又称无声链，它是由一组链齿板彼此错开铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合来传递运动。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，工作牢靠，用于链轮宽度2530mm；外导板齿形链的链轮结构简洁。-19-19-6-1 概述传动链的结构特点3（二）齿形链（续）特点：与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声，承受冲击性能好，工作牢靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。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。圆销式圆销式轴瓦式轴瓦式滚柱式滚柱式-20-20-6-1 概述传动链的结构特点3-21-21-6-1 概述6-
9、2链传动的运动特性及受力分析一、链传动的运动特性在链传动中，链条包在链轮上犹如包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距 p，边数为z。链的平均速度为：链传动的平均传动比为：链条铰链A点的前进分速度上下运动分速度是铰链中心在主动轮上的相位角；-22-22-一、链传动的运动特性（续）两个特殊位置：时：-23-23-时：设链节距对应的中心角为 ，6-2链传动的运动特性及受力分析一、链传动的运动特性（续）如图：vx、vy均作周期性变化每转一个链节链速变更一个周期“忽快忽慢忽快忽慢忽快忽慢忽快忽慢”“忽上忽下忽上忽下忽上忽下忽上忽下”3）vx 运动不均匀性vxvy-24-24-动画演示动画演
10、示9-2链传动的运动特性及受力分析1）z确定时，p d vx 运动不匀整性探讨：2）1（n1）vx 运动不匀整性不平稳不平稳不平稳不平稳、有规律振动。运动特性2由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变更的，当转速越高，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变更就越大。因此，链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。链传动的不匀整性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应同理从动链轮的角速度为：所以链传动瞬时传动比为：结果：结果：结果：结果：1 1 1 1、i i i i瞬时变更；瞬时变更；瞬时变更；瞬时变更；2 2 2 2、链速
11、不匀整。、链速不匀整。、链速不匀整。、链速不匀整。紧边长度为紧边长度为紧边长度为紧边长度为链节距的整数倍链节距的整数倍链节距的整数倍链节距的整数倍i瞬时=1z z z z1 1 1 1=z=z=z=z2 2 2 2使使使使i i瞬时瞬时瞬时瞬时=const=const=const=const的条件：的条件：的条件：的条件：-25-25-6-2链传动的运动特性及受力分析运动特性3二、链传动的动载荷链传动中的多边形效会造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。1、链条前进的加速度引起的动载荷为：2、从动链轮的角加速度引起的动载荷为：-26-26-J从动动系统转化到从动轴上的转动惯量6-2
12、链传动的运动特性及受力分析运动特性3链轮的n1 1、p、z1，则动载荷就越大。3、链条在垂直方向的分速度vy的变更，将使链条发生横向振动，甚至产生共振。4、链条进入链轮瞬间，产生冲击附加动载荷。可见：qpn Ek为使Ekpp，n nn nlimlim。5、由于链张紧力较小、链条松弛在起动、制动、载荷变更等状况下惯性冲击常数冲击动能：链传动的运动不匀整性和动载荷是链传动的固有特性。-27-27-6-2链传动的运动特性及受力分析链传动在安装时，应使链条受到确定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。链的紧边拉力为：链的松边拉力为：其中：F为工作
13、拉力：Fc为离心力引起的拉力：Fs为悬垂拉力 三、链传动的受力分析-28-28-6-2链传动的运动特性及受力分析q链条单位长度的质量，见表6-1；a链传动的中心距；g重力加速度，g=9.81m/s2Ks垂度系数，见表6-8，p96；受力分析1 降低动载荷的措施：(1)n1nlim;(2)链传动尽量放在低速级；(3)选用小p，多 z 的链传动。思索：链传动为什么布置在低速级?带传动应布置在多级传动的高速级还是低速级？为什么？*链的节距越大，多边形效应越严峻*链轮转速越高、z1越少，多边形效应越严峻总结：留意：1）链传动紧边布置与带传动相反。2）张紧力：带传动张紧力确定传动工作实力；链传动张紧力不
14、确定工作实力，防止脱链、跳齿3）因张紧力小，压轴力比带传动小。控制松边垂度而是-30-30-6-2链传动的运动特性及受力分析设计计算16-3滚子链传动的设计计算一、失效形式链传动的失效形式有链的疲惫破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合以及链条的静力拉断。1、链条元件的疲惫破坏（交变应力下工作）2、铰链磨损铰链磨损p 脱链(主要发生在大链轮上)3、胶合胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）4、冲击破坏冲击破坏：起动、制动、反转6、链轮轮齿磨损5、静力拉断静力拉断：下，过载拉断-31-31-设计计算1二、链传动的额定功率（1）在中等速度的链传动中，承载实力主要取决于链板的疲惫强度；（2）转速的增高，链
15、传动的多边形效应增大，传动实力主要取决于滚子和套筒的冲击疲惫强度，（3）转速越高，传动实力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条快速失效。额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)0由链板疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由销轴和套筒胶合限定6-3滚子链传动的设计计算-32-32-极限功率曲线帐篷曲线设计计算1二、链传动的额定功率（续）p98图6-15 为避开上述失效形式在特定条件下，通过试验可得到单排链的额定功率曲线。特定条件：z1=z2=19、Lp=100、Lh=15000h，i=1，单排链，水平布置，适当的润滑，载荷平稳等。若与上述条件不同时，需修整。6-3滚子链传动的设计计算
16、-33-33-设计计算2三、滚子链传动的设计计算及主要参数选择 6-3滚子链传动的设计计算-34-34-u已知条件为：传递功率P，转速n1、n2（或n1、传动比i），传动位置要求及工作条件等。u设计内容：确定链条型号、链节数Lp、排数n、传动中心距a、链轮齿数z1、z2以及链轮结构尺寸等。已知条件及设计内容设计计算2三、滚子链传动的设计计算及主要参数选择（续）1链轮齿数和传动比选择小链轮齿数z1 计算大链轮齿数z2=iz1。1）齿数不宜过少z 运动不匀整性、动载荷垂直分速度，功率消耗功率消耗z，同时啮合齿数，每个齿上圆周力，磨损磨损z，链节间相对转角，功率消耗 限制zmin6-3滚子链传动的设
17、计计算-35-35-（一）中高速链传动的设计计算设计计算2 2）齿数不宜过多z z z z1 1 1 1zzzz2 2 2 2d+dd+dd+dd+d跳齿、脱链跳齿、脱链跳齿、脱链跳齿、脱链寿命寿命寿命寿命磨损后磨损后磨损后磨损后由于：磨损后：pp+p即：当p相同时：z 所须要d 链节外移(爬齿)脱链可能性 zmax=150问：自行车链传动，磨损后脱链从哪轮起先？6-3滚子链传动的设计计算-36-36-设计计算2 3）考虑磨损匀整性对齿数的要求Lp为偶数 链轮齿数应接受与Lp互质的奇数。优先选用齿数系列：17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。选择时可参考下表：4）传动比
18、ia确定时，i 同时啮合齿数少 磨损 跳齿，通常：1120，i=23.56-3滚子链传动的设计计算-37-37-齿数一般在17114之间。（3）选择链节距p和排数np链传动尺寸 承载实力但会使运动不匀整性、动载荷、振动噪音 尽量接受小节距的单排链条。尽量接受小节距的单排链条。当功率大、v大：选小节距、多排链；a小、v大、i大：小节距、多排链；a大、v小、i小：大节距、单排链；从经济上考虑6-3滚子链传动的设计计算-38-38-（2）确定计算功率式中：KA工作状况系数，见表6-10；p100P传递的功率，kw；KL链长系数，见表6-11；p100 链的型号和节距可由功率P0、n1查图6-15定型
19、号（p98），由表6-1确定p。式中：Kz小链轮齿数系数，见表6-11；p100Kp多排链系数，单排链时 Kp=1，双排链时 Kp=1.75，三排链时Kp=2.5；6-3滚子链传动的设计计算-39-39-由于链传动的实际工作条件与特定试验条件不一样，必需对P0进行修正，并使设计计算2 v确定：a Lp 屈伸次数 磨损d确定：a 1 啮合齿数 跳齿、脱链、磨损a 松边上下抖动，传动不平稳。a0=(3050)p a0max=80p有张紧装置或托板时，a0max 80p；若中心距不能调整a0max=30p；6-3滚子链传动的设计计算-40-40-（4）计算链节数和中心距设计计算2 6-3滚子链传动的
20、设计计算-41-41-初选中心距a0=(3050)p，按下式计算链节数计算出的Lp应圆整为整数，最好取Lp为偶数。链传动的理论中心距为：式中：a=(0.0020.004)a，对于中心距可调整时，a可取较大的值，否则a取较小的值。为了保证链条松边有一合理垂度，实际中心距为a=a a设计计算4（7）计算链速v，确定润滑方式依据链速v、节距p，由p98图6-16选择合适的润滑方式。链的平均速度为：（6）计算压轴力FQ式中：F工作拉力，N；KQ压轴力系数，水平传动KQ=1.15，垂直KQ=1.05；6-3滚子链传动的设计计算-42-42-（5）验算小链轮的毂孔直径 当链的节距和小链轮的齿数确定后，即可
21、计算出链轮的基本尺寸，应使小链轮的毂孔直径dk dkmax（见表6-5），否则应接受特殊结构或重新选择链传动参数。设计计算2三、滚子链传动的设计计算及主要参数选择（续）6-3滚子链传动的设计计算-43-43-（二）低速链传动的静强度计算对于链速v0.6m/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。式中：Sca 链条抗拉静力强度计算平安系数；Q单排链极限拉伸载荷（kN），见表6-1；n排数；KA工作状况系数，见表6-10；F1链的紧边拉力（kN）；布置张紧和润滑16-4链传动的布置、张紧和润滑与防护一、链传动的布置 链传动一般应布置在铅垂面内，尽可能避开布置
22、在水平或倾斜平面内。链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些。应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中简洁脱链。-44-44-布置张紧和润滑16-4链传动的布置、张紧和润滑与防护一、链传动的布置 表6-8-45-45-布置张紧和润滑16-4链传动的布置、张紧和润滑与防护二、链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避开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。张紧的方法有：弹簧力张紧砝码张紧定期调整张紧 1.调整两链轮的中心距；2.若中心距不行调时可用压板或托板。-46-46-当链条伸长后去掉一、两节链条；设置张紧轮，且在松边靠近小链轮；布置张
23、紧和润滑2三、链传动的润滑 润滑油举荐接受牌号为：L-AN46、L-AN68、L-AN100等全损耗系统用油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入MoS2、WS2等添加剂。对于不便接受润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的运用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损后，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。6-4链传动的布置、张紧和润滑与防护-47-47-布置张紧和润滑2三、链传动的润滑 6-4链传动的布置、张紧和润滑与防护-48-48-布置张紧和润滑2四、链传动的防护 为了平安起见，链传动应加防护罩；另外也可起到避开灰尘进入，以维持正常的润滑状态；6-4链传动的布置、张紧和润滑与防护-49-49-作业：p106，6-7，6-86-7题提示:由31.1kN查表6-1，链号12A，p=19.05mm