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1、2023/1/11,1,机械设计Design of Machinery,机电工程学院机械设计研究室,2023/1/11,2,第三篇 机械传动,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链传动的设计计算9.6 链传动的布置、张紧、润滑与防护,第九章 链传动,2023/1/11,3,一、组成,链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动。,9.1链传动的特点及应用,2023/1/11,4,二、优、缺点,1、优点,与带传动相比：,1）,2）高,3）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
2、下工作。,2023/1/11,5,与齿轮传动相比：,1）适于远距离传动。,2）成本低（制造、安装精度）。,2、缺点,1）只能用于平行轴间的传动，且同向转动。,3）成本比带传动高。,2023/1/11,6,三、应用,Pmax5000kW，vmax40m/s，imax15，amax8m,一般：P100kW，v 15m/s，i 8,1、不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。,2、用于a较大，要求i平均不变，而不宜采用齿轮或带传动场合。,自行车、摩托车,挖掘机（恶劣工作条件）,其它低速重载场合,2023/1/11,7,2023/1/11,8,四、链的种类,2023/1/11,9,传动链,按结构不同，分为
3、：,滚子链（套筒滚子链）,、齿形链,9-2 传动链的结构特点,2023/1/11,10,（一）滚子链,内、外链板呈“8”字形：?等强度，惯性力,2023/1/11,11,2023/1/11,12,接头形式：,连接链节：,过渡链节：产生附加弯矩,承载,FQ=0.8FQ 避免采用奇数链节。,奇数节：,弹簧卡片,冲击和振动,开口销、,2023/1/11,13,主要参数：,1）链节距p基本参数,p尺寸,p=链号25.4/16（mm）,2）链节数Lp,整数，一般为偶数。,3）排数zp,排数承载,多排链,2023/1/11,14,2023/1/11,15,标准化,滚子链已标准化：P167 表9-1,例：0
4、8A187 GB243183？A系列、节距p=12.7mm，单排，87节,分为A、B两个系列，常用的是A系列.,2023/1/11,16,(二）齿形链,带外导板,带内导板,齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。,齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。,2023/1/11,17,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）、大传动比和小中心距等工作条件较为严酷的场合。,优点：承受冲击能力比滚子链好，噪音低，平稳“无声链”,圆销式,轴瓦式,滚柱式,铰链形式：,2023/1/11,18,
5、9-3 滚子链链轮的结构和材料,设计内容：确定其结构和尺寸，选择材料和热处理方法。,2023/1/11,19,(一)链轮齿形,滚子链链轮的齿形,齿面圆弧半径：re,齿沟圆弧半径：ri,齿沟角：,min、max,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。,国标规定最大值和最小值：,属非共轭啮合，链轮齿形设计比较灵活。,2023/1/11,20,滚子链链轮端面齿形,（一）链轮齿形,这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。,端面齿形：三圆弧一直线,202
6、3/1/11,21,轴面齿形：圆弧+直线 便于进入或退出啮合,单排链轮轴面齿形,多排链轮轴面齿形,零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。,指采用标准刀具加工,2023/1/11,22,滚子链链轮的参数,链轮的节距：p-弦长,分度圆直径：,df=d-d1,齿顶圆直径：,齿根圆直径：,链轮主要尺寸计算公式：,9-3 滚子链链轮的结构和材料,(二）链轮的基本参数和主要尺寸,基本参数：配用链条的节距p，套筒的最大外径d1，排距pt和齿数z。,2023/1/11,23,2023/1/11,24,表9-4 链轮的结构尺寸计算公式,倒角宽 ba ba=(0.10.15)p,倒角半径 rx rx p,
7、名 称 代 号,计 算 公 式,备 注,齿宽 双排、三排 bn 0.91b1 0.93b1,单排 0.93b1 0.95b1,四排以上 0.88b1 0.93b1,链轮齿总宽 bfn bfn=(n-1)pt+bf1,倒角深 h h=0.5 p,齿侧凸缘（或排间距）圆角半径,ra ra 0.04 p,p 12.7 mm p 12.7 mm,P 12.7 mm时，经制造厂同意，也可以使用p 12.7 mm时的齿宽。b1为内链节内宽。,仅适用于B型,n-排数,2023/1/11,25,链轮的结构,实心式-小直径,(三）链轮的结构,2023/1/11,26,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径
8、,潘存云教授研制,2023/1/11,27,组合式-大直径，齿圈可更换。,孔板式-中等直径,链轮的结构,实心式-小直径,潘存云教授研制,2023/1/11,28,(四）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，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。,材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。,2023/1/11,29,9.4 链传动的工作情况分析,(一）链传动的运动特性（二）链传动的动载荷（三）链传动的受力分析,2023/1/11,30,9.4 链传动的工作情况分析,整条链：挠性体,单个链节：刚性体,链
9、条绕上链轮时，链节与链轮轮齿啮合，形成正多边形一部分。链条与链轮分度圆在运动中交替呈现相割和相切。,链轮转一周，链条转过长度为zp,平均链速：,（一）链传动的运动特性,多边形效应,2023/1/11,31,实际上：1=const时，2、v是变化的。,假设：紧边在传动时总是处于水平位置。,水平分速度,即链速,使 链条前进,传递功率。,垂直分速度,使链条上下 移动,消耗功率。,主动轮：在某一时刻，销轴的圆周速度为。,2023/1/11,32,链节距对应的中心角，,两个特殊位置：,时：,时：,2023/1/11,33,每转一个链节为周期,“忽快忽慢”,“忽上忽下”,2023/1/11,34,从动轮：
10、,v、变化 2变化,由,后果：1、i瞬时变化；2、链速不均匀。,紧边长度为链节距的整数倍,使i瞬时=const的条件：,这种在链传动中，由于链呈多边形运动，链条瞬时速度和传动比发生周期性波动，链条上下振动造成传动不平稳现象，是链传动固有特性，是无法消除的，称为链传动的多边形效应。,2023/1/11,35,(二)链传动的动载荷,主要原因有四点：,链的加速度：,时：,p,z1,2023/1/11,36,3、链条进入链轮瞬间，产生冲击,可见：,qpn,为Ekp，nnlim。,4、由于链张紧不好、链条松弛,在起动、制动、载荷变化等情况下,惯性冲击,链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。,2
11、023/1/11,37,n、p,则相对冲击动载荷,当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。,2023/1/11,38,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。,思考：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，多边形效应越严重*链轮转速越高，多边形效应越严重,2023/1/11,39,(三）链传动受力分析,一、紧边拉力,1、工作拉力Fe,PkW vm/s,2、离心力Fc,q
12、kg/m,3、悬垂拉力Ff布置方式、垂度大小,悬垂拉力:,Ff=Kf qa10-2 N,a-为中心距，,Kf-为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关,见下页,F”f=(Ky+sin)qa 10-2 N,F f=Ff F”f max,2023/1/11,40,二、松边拉力,注意：,1）链传动紧边布置与带传动相反。,2）张紧力：带传动张紧力决定传动工作能力；链传动张紧力不决定工作能力，,防止脱链、跳齿,3）因张紧力小，压轴力比带传动小。,2023/1/11,41,9.5 滚子链传动的设计计算,（一）失效形式,1、链条元件的疲劳破坏（交变应力下工作）,2、链条铰链磨损p 脱链,3、胶合：销轴与套筒
13、（高速或润滑不良）,4、冲击破坏：起动、制动、反转,6、链轮轮齿磨损,2023/1/11,42,1.极限功率曲线,针对各种失效形式极限功率曲线（帐篷曲线）,对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。,曲线1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；,曲线2-链板疲劳强度限定的极限功率；,曲线3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；,曲线4-铰链胶合限定的极限功率；,其极限功率急剧下降；,(二)链传动的额定功率,2、额定功率P0,为避免上述失效形式特定条件下，试验曲线,各种失效形式都与链速有关,为保证链传动工作的可靠性，采用额定功率来限制链传动的实际工作能力。,2023/
14、1/11,43,潘存云教授研制,单排A系列滚子链的功率曲线,2023/1/11,44,特定条件：z1=25、Lp=120、Lh=1500h,单排,水平,实际使用：修正,考虑：1）工作情况；2）主动链轮齿数；3）链传动排数。,2023/1/11,45,(三）链传动的参数选择,1、传动比i,a一定时，i 同时啮合齿数少 磨损 跳齿,，通常：1120，i=23.5,2、链轮齿数,1）不宜过少,z,运动不均匀性、动载荷,垂直分速度，功率消耗,z，同时啮合齿数，磨损z，链节间相对转角，功率消耗,限制zmin,2023/1/11,46,2）不宜过多,由于：,磨损后：pp+p,即：,当p相同时：z d,链节
15、外移(爬齿)脱链可能性,zmax=120,问：自行车链传动，磨损后脱链从哪轮开始？,前轮：z多,3）均匀磨损,Lp为偶数 链轮齿数应采用与Lp互质的奇数。,2023/1/11,47,3、链速、链轮极限转速,v 动载荷 v12m/s,nlim 右侧竖线（图9-11）。,4、链节距p和排数,链传动尺寸 承载能力,运动不均匀性、动载、振动噪音,尽量采用小节距链条。,速度高、功率大或a小、i大：小节距、多排链；v小、a大、i小：大节距、单排链；,2023/1/11,48,5、中心距和链长,v一定：a Lp 屈伸次数 磨损d一定：a1 同时啮合齿数 磨损,a 松边上下颤动，传动不平稳。,a=（3050）
16、p amax=80p,2023/1/11,49,1.已知条件及设计内容：,已知条件,设计内容,传递的额定功率P 主动轮转速n1从动轮转速n2 或传动比i 传动位置要求 工况条件、原动机类型等,链条的型号、链节数和排数传动中心距 a链轮齿数、材料和结构压轴力、润滑方式和张紧装置等,（四）滚子链传动的设计计算,2023/1/11,50,2、计算当量的单排链的计算功率Pca,3、确定链条型号和节距,据Pca和n1,由图9-11。由表9-1确定p,2.设计步骤和方法,1、选择链轮齿数和确定传动比,4、计算链节数和中心距,5、计算链速，确定润滑方式,6、计算链传动在轴上的压轴力Fp,Z在17114间,由
17、图9-14选择,-,2023/1/11,51,kz主动链轮齿数系数,(见图9-13),kp多排链系数,双排kp=1.75，三排kp=2.5；,P传递的功率，KW.,特定条件：z1=25、Lp=120、Lh=1500h,单排,水平,实际使用：修正,考虑：1）工作情况；2）主动链轮齿数；3）链传动排数。,将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率：,2023/1/11,52,2023/1/11,53,计算中心距,初定中心距 a0 a0=(3050)p,初算链节数 LP0,链传动的最大中心距为：,圆整为偶数Lp,式中，f1为中心距计算系数，见表9-7。,2023/1/11,54,9.6 链传动
18、的布置、张紧、润滑与防护,（一）链传动的布置,1、两轮回转面应在同一铅垂面内；,3、紧边在上。,2、两轮中心线最好水平，或与水平面45夹角，尽量避免垂直布置；,加张紧轮,两轮错开,2023/1/11,55,（二）链传动的张紧,张紧目的：不决定工作能力，决定垂度大小。,避免松边松弛度过大，引起啮合不良增加链条与链轮的啮合包角,张紧方法支承位置可调支承位置不可调磨损后取掉一、二个链节加张紧轮：靠近主动链轮的松边上。,2023/1/11,56,2023/1/11,57,(三）链传动的润滑,润滑方式,1.人工给油；,2.油杯滴油；,3.油浴润滑、飞溅给油；,4.用油泵强制润滑和冷却。,润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48,环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。,人工定期润滑,
