第9章 链传动
（一）教学要求
2、掌握链传动失效形式
3、了解链传动的设计计算方法
（二）教学的重点与难点
1、链传动的多边形效应
2、链传动的失效形式
3、链传动的设计方法
（三）教学内容
9.1 概述
链传动工作原理与特点
1、工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧和一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。 2、组成；主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。 3、特点（与带、齿轮传动比较）
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传动效率高η=98%；④承载能力高P=100KW；⑤可传递远距离传动amax=8mm；⑥成本低。
缺点：①瞬时传动比不恒定i；②传动不平衡；③传动时有噪音、冲击；④对安装粗度要求较高。
4、应用：
适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤12-15m/s，无声链Vmax=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）
9.2 传动链的结构特点
链传动的主要类型
1）按工作特性分：
起重链——用于提升重物——V≤0.25m/s；
牵（线）引链——运输机械——V≤2~4m/s；
传动链——用于传递运动和动力——V≤12~15m/s。
优点：结构简单、重量轻、价廉、适于低速、寿命长、噪音小、应用广。
2）传动链接形式分：
套筒链；
（套筒）滚子链—属标准件选用、合理确定链轮与链条尺寸，—短节距精密滚子链；
齿形链；成型链四种。
①套筒滚子链（结构与特点）
动配合，可相对运动，相当于活动铰链，承压面积A（投影）——宽×长投影组成：
5滚子；4套筒；3销轴；2外链板；1内链板
动配合。当链节进入、退出啮合时，滚子沿齿滚动，实现滚动摩擦，减小磨损。
套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使内、外链板可相对回转。
为减轻重量、制成“8”字形，亦有弯板。这样质量小，惯性小，具有等强度。
磨损：——主要指滚子与销轴截面之间磨损。而内、外板之间留有间隙，保证润滑油进入，此润滑降低磨损。
表9-1，P越大，承载能力越高。
参数：P—节距，b1—内链板间距，C—板厚，d1—滚子直径，d2—销轴直径，P—排距
当低速时也可以不用滚子——称套筒链
多排链——单排链用销轴并联——称多排链（或双排链）
排数↑→承载能力↑
但排↑→制造误差↑→受力不均↑一般不超过3~4列为宜
链接头型式：
链节数为偶数（常用）——内链板与外链板相接——弹性锁片（称弹簧卡）或大节距（称开口销）——受力较好
弹性锁片——端外链板与错轴为间隙配合
链节数为奇数——用过渡链节固联——（如图9-4b）产生附加弯矩——受力不利，尽量不用。
固联——内（外）链板与内（外）链板相接
图9-4c—是板链—弹性好、缓冲、吸振在低速、重载、冲击和经常正反转工作情况。
安全过渡链节（图9-4c）——弯板与销
滚子链标记：链号—排数×链节数 标准号
套筒滚子链规格与主要参数——表9-1
2、齿形链——如图9-5
各组齿形链板要错排列，通过销轴联接而成。链板两工作侧边为直边，夹角为60°或70°，由链板工作边与链轮齿啮合实现传动。齿形链轴可以是圆柱销轴，也可以是其它形式（滚
柱式）——图9-6，b——两个链片、c图为连接两链片的一对棱柱销轴，链节相对转动时，两棱柱可相互滚动。使铰链磨损减少。
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。
9.3 滚子链链轮的结构与材料（套筒滚子链）
要求掌握：1）链轮齿形的设计要求；2）链轮齿形特点；3）链轮的主要参数；
4）链轮的结构型式有哪些；5）对链轮的材料要求及适用情况
一、链轮齿表——比较灵活，如表9-5介于最小齿槽形状与最大齿槽形状之间可稳定
1、对齿形要求：①保证链节平稳进入和退出啮合；②减少啮合时冲击和接触应力；③链条节距因磨损而增长后，应仍能与链轮很好地啮合；④要便于加工。
2、链轮齿形及特点
端面齿形（如图9-6）——是三圆弧一直线，弧、、和一直线胶黏剂搅拌机
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9-7）
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9-2
三、链轮的结构型式，如图9-10
1）同轴式（直径较小时）
网络设备管理2）整体式（轮齿与轮毂部分成一体），如图9-8a，直径较大时可在胶板上开孔
3）孔板式（图9-8b）——中等尺寸
4）组合式（如图9-8c）3，4
3——齿圆与轮毂焊接
4——齿圆与轮毂螺栓联接
——齿圆材料较硬耐耐磨耐
四、链轮的材料
要求：1）强度；2）耐磨；3）耐冲击（在冲击载荷时）
具体有普通碳素钢，优质碳素钢和合金钢，链轮较大（要求较低时）可用百炼成钢铸铁，小功率传动也可用夹布胶木。 具体的材料及适用场合见表9-7
注意：1）有冲击载荷时一般采用低碳钢和低碳合金钢→渗碳淬火→回火。
2）无剧烈冲击，中等速度较大的链轮，一般采用中碳钢和中碳合金钢→淬火、回火。
3）齿数较多（特大）Z>50的链轮→采用灰铸铁
4）中小功率传动→采用普通或优质碳素钢
大小功率传动→采用合金钢
5）P<6KW,高速链传动→采用夹布胶木，噪音较小，传动平稳
6）小链轮的材料与热处理要求应高于大链轮——因为小链轮的啮合次数比大链轮多，∴磨损和冲击比大链轮严重。
9.4 链传动的运动特性
链传动的运动特性分析（为什么链传动不平稳，噪声大，且有扇动，i不恒定，不均匀性）
（1）链运动的运动不均匀性
链传动与挠在正多边形轮子上的带传动极其相似
还应注意：链节与轮相对速度也引起冲击。
②链作直线运动，轮作圆周运动，则进入啮合时产生冲击、动负荷。而且，P↑,n↑→冲击↑
③张紧不适当，松边垂度过大，起动、制动、反向、突然卸载或超载必出现惯性冲击，增大了动负荷。
9.5 链传动的失效形式及承载能力
链传动的失效形式及承载能力
一、失效形式
1）各元件的疲劳破坏（主要指链板、销轴、套筒、滚子）——正常润滑及速度主要失效形式
2）链节磨损后伸长（主要是销轴铰链磨损），造成脱链，跳齿
3）冲击破坏（反复起制动、反转或受重多冲击载荷时，动载荷大，经多次冲击、销轴、滚子、套筒最终产生冲击断裂，总循环次数N=104）
4）胶合（重载高速）（破坏——验算nL）——极限转速
5）轮齿过度磨损
6）过载拉断——塑性变形（当低速重载V<0.6m/s，按静强度设计）
二、链传动的承载能力
1）极限功率曲线，P268，图9-12
①良好的润滑条件下，由磨损、破坏限定的极限功率曲线；
②链板疲劳破坏限定的极限功率曲线；
③滚子、套筒冲击疲劳破坏限定的功率曲线；
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；
⑥润滑不好或工况恶劣的极限功率曲线。较良好的润滑下低得多。
2）A系列套筒滚子链的实用功率曲线图，图9-13（先看图再讲）
GB1243-83国产十种套筒滚子链实用功率曲线图，而避免上述6项失效，而经实验确定数据绘制而成。
9.6 链传动的设计计算
已知：P，载荷性质，工作条件，n1，n2 求Z1、Z2P，列数，a，润滑方式等。
链传动的主要参数选择及步骤
1、链的节距和排数
1）计算功率 Pca=KA生铁冶炼.P(KW) (7-19)
KA投币饮水机——工况系数，表9-9
2）要求单排链传递功率 （7-18）
KZ——小链轮齿数系数 表9-10
当工作点在图9-13曲线顶点左侧时，查表9-10，KZ，先假设！
左侧时——表示为链板疲劳（主要外板）
当工作点在图9-13曲线顶点右侧时，查表9-10，K'Z
右侧时——表示套筒与滚子冲击疲劳有机光电材料
KP——多排链系数，表9-11（当排数为2时KP=1.7，而非2）
KL——链长系数：曲线1——链箱疲劳，主要是考虑载荷集中
曲线2——滚子套筒冲击疲劳
3）选型：由P0、n1P 图9-13（160页）定链型号A
4）讨论：当P↑，结构尺寸↑，如n一定，承载力↑，但运动不平稳性，动载、噪音也严重。
结论；因此，在满足一定功率条件下，P越小越好，高速链尤其如此。如再考虑经济性时：
当功率大（CP），V高时，选节距（P）小，用多排链
当a小，i大时选节距（P）小，用多排链
当a大，i小时选节距（P）大，用单列链
2、链轮齿数Z1、Z2及i
Z1不能过少，Z1二氧化碳减压器应为奇数！
当Z少——外壳尺寸小，重量轻
但Z过少——1）传动不均性和动负荷增大；
2）P增大后，角增大，功率损失增加，链绕进，出轮磨损加剧；
3）当P一定时，Z少，D小，但Ft（=2T/D）↑加速轮与链的破坏
Z2不能过大！
Z2过多——外壳尺寸大、重量加大。且Z多，承载力降低，且Z过多容易脱链
（Z2更大） （∵P小）
结论：齿数过多，过少均不好，必须限制齿数，两面限制：
9.7 链传动的布置、张紧与润滑
一、布置（与常相比）
1、链传动只能布置在垂直平面内，不能布置在水平或倾斜平面内
2、两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45°（尽量避免垂直、传动）
3、当属下列情况时，紧边在上：（尽量主动边在上）
① a≤30P和i≥2时， 图a
② 倾斜角较大时 图b P166，图9-19
③ a≥60P和i≤1.5时，Z≤25时，图c
其它情况则不限制。
二、张紧：（方法不同于带）
其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定
方法：①移动轮系，以增大中心距a，如a不能调时；②也可用张紧轮——注意张紧轮应在靠近主动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度比链轮约宽5mm，且直径应尽量与小轮直径相近。
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