1、9-1 9-1 鏈傳動的特點及應用鏈傳動的特點及應用第九章 鏈傳動 鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈節的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈節的嚙合來傳遞運動和動力。鏈條按用途不同可分為：鏈條按用途不同可分為： 傳動鏈、輸送鏈和起重鏈，在一般機械中常用的是傳動鏈。傳動鏈、輸送鏈和起重鏈，在一般機械中常用的是傳動鏈。傳動鏈分為：短節距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）和齒形鏈。傳動鏈分為：短節距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）和齒形鏈。 與帶傳動相比，鏈傳動能保持準確的平均傳動比，徑向壓軸與帶傳動相比，鏈傳動能保持準確的平均傳動比，徑向壓軸力小，適于低速情況下工作。力小，適于低速情況下工作。 與齒輪傳動相比，鏈

2、傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可與齒輪傳動相比，鏈傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可遠距離傳動。遠距離傳動。 鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比。鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比。 鏈傳動主要用在要求工作可靠、轉速不高，且兩軸相距較遠，鏈傳動主要用在要求工作可靠、轉速不高，且兩軸相距較遠，以及其它不宜采用齒輪傳動的場合。以及其它不宜采用齒輪傳動的場合。9-2 9-2 傳動鏈的結構特點傳動鏈的結構特點一、滾子鏈一、滾子鏈外鏈板內鏈板套筒滾子銷軸 滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板組成。滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板組成。 內鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間

3、為過盈聯接。內鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯接。 滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。滾子鏈的類型：滾子鏈的類型： 單排鏈、雙排鏈、多排鏈。單排鏈、雙排鏈、多排鏈。 多排鏈的承載能力與排數成正比，但由于精度的影響，各多排鏈的承載能力與排數成正比，但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數不宜過多。排的載荷不易均勻，故排數不宜過多。傳動鏈的結構特點2滾子鏈的接頭形式：滾子鏈的接頭形式：用開口銷固定，多用于大節距鏈用開口銷固定，多用于大節距鏈彈簧卡片固定，多用于小節距鏈彈簧卡片固定，多用于小節距鏈設計時，鏈節數以取偶數為宜，設計時，鏈

4、節數以取偶數為宜，可避免使用可避免使用過渡鏈節過渡鏈節（使鏈的承載（使鏈的承載能力下降）。能力下降）。滾子鏈的規格和主要參數滾子鏈的規格和主要參數過渡鏈節過渡鏈節二、齒形鏈二、齒形鏈齒形鏈又稱無聲鏈，是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒形鏈又稱無聲鏈，是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。齒形鏈上設有齒形鏈上設有導板導板，以防止鏈條工作時發生側向竄動。，以防止鏈條工作時發生側向竄動。導板有內導板和外導板之分。導板有內導板和外導板之分。 內導板齒形鏈導向性好，工作可靠；外導板齒形鏈的鏈內導板齒形鏈導向性好，工作可靠；外導板齒形鏈的鏈輪結構簡單。

5、輪結構簡單。與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩無噪聲承受沖擊性能好，與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩無噪聲承受沖擊性能好，工作可靠，多用于高速或運動精度要求較高的傳動裝置中。工作可靠，多用于高速或運動精度要求較高的傳動裝置中。齒形鏈按鉸鏈結構不同可分為：圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。齒形鏈按鉸鏈結構不同可分為：圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。圓銷式圓銷式軸瓦式軸瓦式滾柱式滾柱式6 6 0 0。6 6 0 0。6 6 0 0。齒形鏈鉸鏈的結構形式齒形鏈鉸鏈的結構形式9-3 9-3 滾子鏈鏈輪的結構和材料滾子鏈鏈輪的結構和材料 鏈輪是鏈傳動的主要零件，其齒形已經標準化。鏈輪設鏈輪是鏈傳動的主要零件，其齒形已經標準

6、化。鏈輪設計的主要內容是：計的主要內容是： 確定鏈輪的結構和尺寸確定鏈輪的結構和尺寸 選擇鏈輪的材料和熱處理方式選擇鏈輪的材料和熱處理方式鏈輪由輪齒、輪緣、輪輻和輪轂組成。鏈輪由輪齒、輪緣、輪輻和輪轂組成。一、鏈輪齒形一、鏈輪齒形 滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形設滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形設計比較靈活。計比較靈活。 在國標在國標GB/T1243-1997中沒有規定具體的鏈輪齒形，中沒有規定具體的鏈輪齒形，僅規定了最小和最大齒槽形狀及其極限參數。僅規定了最小和最大齒槽形狀及其極限參數。鏈輪較常用的齒形是一種鏈輪較常用的齒形是一種三圓弧一直線三圓弧一直線的齒形。的齒

7、形。abcdarrr213zo2o1o3180圖中，齒廓上的圖中，齒廓上的a-a、a-b、c-d線段為三段圓弧，半徑依次線段為三段圓弧，半徑依次為為 r1、r2和和 r3；b-c線段為直線段。線段為直線段。 二、鏈輪的基本參數和主要尺寸二、鏈輪的基本參數和主要尺寸配用鏈條的節距配用鏈條的節距 p、滾子的最大外徑、滾子的最大外徑 d1、排距、排距 pt、齒數、齒數z。dgdkdfdadgd鏈輪轂孔的直徑應小于其最大許用直徑鏈輪轂孔的直徑應小于其最大許用直徑d dkmaxkmax。 鏈輪尺寸計算公式見鏈輪尺寸計算公式見鏈輪軸向齒廓尺寸鏈輪軸向齒廓尺寸三、鏈輪的結構三、鏈輪的結構整體式鏈輪整體式鏈輪

8、孔板式鏈輪孔板式鏈輪組合式鏈輪組合式鏈輪 小直徑的鏈輪可制成整體式；小直徑的鏈輪可制成整體式； 中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式； 大直徑的鏈輪可制成組裝式。大直徑的鏈輪可制成組裝式。 鏈輪的軸向齒廓及尺寸應符合國標鏈輪的軸向齒廓及尺寸應符合國標GB1244-85的規定。的規定。 四、鏈輪的材料四、鏈輪的材料鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，由于鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，由于小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。的材料制造。鏈輪材料表鏈輪材料表9-4 9-4

9、鏈傳動的工作情況分析鏈傳動的工作情況分析鏈的平均速度：鏈的平均速度：1000601000602211pnzpnzv鏈傳動的平均傳動比：鏈傳動的平均傳動比：1221zznni鏈條鉸鏈鏈條鉸鏈A A點的前進分速度點的前進分速度cos11Rvx上下運動分速度上下運動分速度sin11Rvy動畫演示一、鏈傳動的運動特性一、鏈傳動的運動特性在鏈傳動中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正在鏈傳動中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長等于鏈條的節距多邊形的邊長等于鏈條的節距p p。u 鏈傳動的運動不均勻性鏈傳動的運動不均勻性由上述分析可知，鏈傳動中，鏈條的前進速度和上下抖動速度

10、是周期由上述分析可知，鏈傳動中，鏈條的前進速度和上下抖動速度是周期性變化的，鏈輪的節距越大，齒數越少，鏈速的變化就越大。性變化的，鏈輪的節距越大，齒數越少，鏈速的變化就越大。當主動鏈輪勻速轉動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比當主動鏈輪勻速轉動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比都是周期性變化的，因此鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。都是周期性變化的，因此鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點所造成的，故稱為鏈傳動的形這一特點所造成的，故稱

11、為鏈傳動的多邊形效應多邊形效應。從動鏈輪的角速度：從動鏈輪的角速度：coscoscos21122RRRvx鏈傳動瞬時傳動比：鏈傳動瞬時傳動比：coscos1221RRi二、鏈傳動的動載荷二、鏈傳動的動載荷鏈傳動中的多邊形效應造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運動，鏈傳動中的多邊形效應造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運動，從而引起動載荷。從而引起動載荷。 鏈輪的轉速越高、節距越大、齒數越少，則傳動的動載荷就越大。鏈輪的轉速越高、節距越大、齒數越少，則傳動的動載荷就越大。 鏈節和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。鏈節和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。 鏈節距越大，鏈輪的轉速越高

12、，則沖擊越強烈。鏈節距越大，鏈輪的轉速越高，則沖擊越強烈。鏈條前進的加速度引起的動載荷：鏈條前進的加速度引起的動載荷：c1dmaF從動鏈輪的角加速度引起的動載荷：從動鏈輪的角加速度引起的動載荷：tRJFdd222d21111(cos)sinxcdvdaRRdtdt 2221max111111180180()sin()sin2cpaRRzz 當鏈節嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運動的鏈節鉸鏈和以當鏈節嚙上鏈輪輪齒的瞬間，作直線運動的鏈節鉸鏈和以角速度角速度作圓周運動的鏈輪輪齒，將以一定的相對速度突然相作圓周運動的鏈輪輪齒，將以一定的相對速度突然相互嚙合，從而使鏈條和鏈輪受到沖擊，并產生附加動載荷。互

13、嚙合，從而使鏈條和鏈輪受到沖擊，并產生附加動載荷。 鏈節距越大，鏈輪的轉速越高，則沖擊越強烈。鏈節距越大，鏈輪的轉速越高，則沖擊越強烈。三、鏈傳動的受力分析三、鏈傳動的受力分析受力分析1鏈傳動在安裝時，應使鏈條受到一定的張緊力，張緊的目的主要是鏈傳動在安裝時，應使鏈條受到一定的張緊力，張緊的目的主要是使松邊不致過松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產生振動、跳齒或脫鏈使松邊不致過松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產生振動、跳齒或脫鏈現象。現象。 鏈的緊邊拉力：鏈的緊邊拉力： fce1FFFF鏈的松邊拉力：鏈的松邊拉力： fc2FFFF Fe e有效圓周力：有效圓周力：vPF1000eF Fc c離心力引

14、起的拉力：離心力引起的拉力：2cqvF P P 傳遞的功率（傳遞的功率（kW)kW)； v v鏈速鏈速(m/s)(m/s)； q q單位長度鏈條的質量單位長度鏈條的質量(kg/m)(kg/m)。Ff懸垂拉力，與鏈條松邊的垂度和傳動的布置方式有關。懸垂拉力，與鏈條松邊的垂度和傳動的布置方式有關。fmax(,)ffFFF2f10fFK qa2f(sin)10fFKqaa 鏈傳動的中心距；鏈傳動的中心距；Kf 垂度系數；垂度系數；中心線與水平面夾角。中心線與水平面夾角。懸垂拉力的確定懸垂拉力的確定9-5 9-5 滾子鏈傳動的設計計算滾子鏈傳動的設計計算一、鏈傳動的失效形式一、鏈傳動的失效形式（1 1

15、）鏈的疲勞破壞）鏈的疲勞破壞（2 2）鏈條鉸鏈的磨損）鏈條鉸鏈的磨損（3 3）鏈條鉸鏈的膠合）鏈條鉸鏈的膠合（4 4）鏈條的靜力拉斷）鏈條的靜力拉斷失效圖片失效圖片二、鏈傳動的額定功率二、鏈傳動的額定功率0由鏈板疲勞強度限定由滾子、套筒沖擊疲勞強度限定由銷軸和套筒膠合限定額定功率P0/kW小鏈輪轉速n1 /(r/min)額定功率曲線額定功率曲線 1）在中等速度的鏈傳動中，鏈傳動的承載能力主要取決于）在中等速度的鏈傳動中，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度鏈板的疲勞強度；2）隨著鏈輪轉速的增高，鏈傳動的多邊形效應增大，傳動能力主要取決于）隨著鏈輪轉速的增高，鏈傳動的多邊形效應增大，傳動能力

16、主要取決于滾滾 子和套筒的沖擊疲勞強度子和套筒的沖擊疲勞強度；3）當轉速很高時，）當轉速很高時，膠合膠合將限制鏈傳動的承載能力。將限制鏈傳動的承載能力。實驗條件下單排鏈的極限功率曲線示意圖實驗條件下單排鏈的極限功率曲線示意圖1. 極限功率曲線極限功率曲線2. 額定功率曲線額定功率曲線鏈傳動的實際工作條件采用額定功率來限制。鏈傳動的實際工作條件采用額定功率來限制。額定功率獲得的實驗條件：額定功率獲得的實驗條件：1）主動鏈輪和從動鏈輪安裝在水平平行軸上；）主動鏈輪和從動鏈輪安裝在水平平行軸上；2）主動鏈輪齒數）主動鏈輪齒數z1=25；3）無過渡鏈節的單排滾子鏈；）無過渡鏈節的單排滾子鏈；4）鏈條長

17、）鏈條長120個鏈節（實際鏈長小于此長度時，使用壽命將按比例減少）；個鏈節（實際鏈長小于此長度時，使用壽命將按比例減少）；5）傳動減速比）傳動減速比i=3；6）鏈條預期使用壽命）鏈條預期使用壽命15000h；7）工作環境溫度在）工作環境溫度在-5+70；8）兩鏈輪共面，鏈條保持規定的張緊度；）兩鏈輪共面，鏈條保持規定的張緊度；9）平穩運轉，無過載、沖擊或頻繁起動；）平穩運轉，無過載、沖擊或頻繁起動；10）清潔的環境，合適的潤滑。）清潔的環境，合適的潤滑。 鏈傳動的工作條件與試驗條件不同，額定功率應予以修正。鏈傳動的工作條件與試驗條件不同，額定功率應予以修正。修正時考慮的方面包括：修正時考慮的方

18、面包括： 1）工作情況；）工作情況； 2）主動鏈輪齒數；）主動鏈輪齒數； 3）鏈傳動的排數。）鏈傳動的排數。三、鏈傳動的參數選擇三、鏈傳動的參數選擇1 1鏈輪齒數鏈輪齒數通常限制鏈傳動的傳動比通常限制鏈傳動的傳動比i 6，推薦的傳動比，推薦的傳動比i23.5。 選擇小鏈輪齒數選擇小鏈輪齒數Z1 計算大鏈輪齒數計算大鏈輪齒數Z2=iZ1。小鏈輪齒數小鏈輪齒數Z1過少過少運動不平穩嚴重。運動不平穩嚴重。 Zmin=9，一般，一般Z117小鏈輪齒數小鏈輪齒數Z1過大過大增大了傳動的尺寸和質量增大了傳動的尺寸和質量 。Zmax150，一般不大于，一般不大于114。詳細說明 通常鏈節數取偶數，為使鏈條和

19、鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒通常鏈節數取偶數，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數為奇數，并盡可能與鏈節數互質。數為奇數，并盡可能與鏈節數互質。 優先選用的鏈輪齒數系列為：優先選用的鏈輪齒數系列為：17、19、21、23、25、38、57、76、95和和114。2傳動比傳動比 i3中心距中心距 a 在設計時，若中心距不受其他條件限制，一般可取在設計時，若中心距不受其他條件限制，一般可取a=(3050)p，最大取，最大取aomax=80p； 有張緊裝置或托板時，有張緊裝置或托板時，aomax可大于可大于80p； 若中心距不能調整，若中心距不能調整， aomax=30p4鏈的節距鏈的節距 p 和排數和

20、排數從經濟上考慮，從經濟上考慮，當中心距小、傳動比大時，應選小節距的多排鏈；當中心距小、傳動比大時，應選小節距的多排鏈；當中心距大、傳動比小時，應選大節距的單排鏈。當中心距大、傳動比小時，應選大節距的單排鏈。鏈的節距越大，承載能力就越高，但傳動的多邊形效應鏈的節距越大，承載能力就越高，但傳動的多邊形效應也要增大，振動沖擊和噪聲也越嚴重。設計一般盡量選取小也要增大，振動沖擊和噪聲也越嚴重。設計一般盡量選取小節距的鏈。節距的鏈。 四、滾子鏈傳動的設計計算四、滾子鏈傳動的設計計算1 1已知條件和設計內容已知條件和設計內容已知條件包括：已知條件包括： 鏈傳動的工作條件、傳動位置與總體尺寸限制，所需傳鏈

21、傳動的工作條件、傳動位置與總體尺寸限制，所需傳遞的功率，主動鏈輪轉速遞的功率，主動鏈輪轉速n1，從動鏈輪的轉速，從動鏈輪的轉速n2或傳動比或傳動比i。設計內容包括：設計內容包括： 確定鏈條型號、鏈節數確定鏈條型號、鏈節數Lp和排數，鏈輪齒數和排數，鏈輪齒數z1、 z2 以及以及鏈輪的結構、材料和幾何尺寸，鏈傳動的中心距鏈輪的結構、材料和幾何尺寸，鏈傳動的中心距a、壓軸力壓軸力Fp、潤滑方式和張緊裝置等。、潤滑方式和張緊裝置等。2 2設計步驟和方法設計步驟和方法1）選擇鏈輪齒數和確定傳動比）選擇鏈輪齒數和確定傳動比21ziz2）計算當量的單排鏈的計算功率）計算當量的單排鏈的計算功率PcaAcaz

22、pK KPPK3） 確定鏈條型號和節距確定鏈條型號和節距 p鏈條節距鏈條節距 p可根據額定功率可根據額定功率Pca和主動鏈輪轉速和主動鏈輪轉速 n1確定。確定。4） 計算鏈節數和中心距計算鏈節數和中心距鏈傳動的中心距過大或過小對傳動都會造成不利影響。設計時一般鏈傳動的中心距過大或過小對傳動都會造成不利影響。設計時一般取中心距取中心距a0=(3050)p，最大取，最大取a0max=80p。鏈條的長度以鏈節數鏈條的長度以鏈節數Lp0來表示，鏈節數為：來表示，鏈節數為：201221p002()22azzzzpLpa為避免使用過度鏈節，應將計算出的鏈節數為避免使用過度鏈節，應將計算出的鏈節數Lp0 圓

23、整為偶數圓整為偶數Lp。鏈傳動的最大中心距為：鏈傳動的最大中心距為：1122()paf pLzz5） 計算鏈速計算鏈速v，確定潤滑方式，確定潤滑方式1 12260 100060 1000z n pz n pv 6） 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力Fp鏈傳動的壓軸力鏈傳動的壓軸力F（N）可近似取為）可近似取為 FKFFe 式中式中 Fe鏈傳遞的有效圓周力（鏈傳遞的有效圓周力（N）；）； KF軸的載荷因數，見下表軸的載荷因數，見下表。載荷因數載荷因數傳傳 動動 布布 置置水平或傾斜角水平或傾斜角4040垂直或傾斜角垂直或傾斜角4040穩定載荷穩定載荷沖擊載荷沖擊載荷穩定載

24、荷穩定載荷沖擊載荷沖擊載荷K KF F1.151.151.301.301.051.051.151.15低速鏈傳動的靜力強度計算低速鏈傳動的靜力強度計算對于鏈速對于鏈速v0.6m/s的低速鏈傳動，因抗拉靜力強度不夠而破壞的低速鏈傳動，因抗拉靜力強度不夠而破壞的可能性很大，故應進行抗拉靜力強度計算。的可能性很大，故應進行抗拉靜力強度計算。7）小鏈輪轂孔最大直徑）小鏈輪轂孔最大直徑根據小鏈輪的節距和齒數確定鏈輪轂孔的最大直徑根據小鏈輪的節距和齒數確定鏈輪轂孔的最大直徑dkmax，若，若dkmax小于安裝鏈輪處的軸徑，則應重新選擇鏈傳動的參數。小于安裝鏈輪處的軸徑，則應重新選擇鏈傳動的參數。詳細說明9-6 9-6 鏈傳動的布置、張緊、潤滑與防護鏈傳動的布置、張緊、潤滑與防護一、鏈傳動的布置一、鏈傳動的布置鏈傳動一般應布置在鉛垂面內，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內。鏈傳動一般應布置在鉛垂面內，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內。鏈傳動的緊邊在上方或在下方都