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第八章链传动链传动是一种具有中间挠性件（链条）的啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的一些特点，同时具有刚、柔特点，是一种应用十分广泛的机械传动形式。第一节链传动的特点、应用和类型一、链传动的组成链传动的组成主动链轮、从动链轮、绕在两链轮上的闭合链条两链轮应位于同一平面内，且轴线必须平行。工作原理靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力二、链传动的特点与带传动相比，链传动主要有以下优点：（1）链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；效率较高；（2）结构紧凑，需要的张紧力小，作用在轴上的压力较小，可减少轴承的摩擦损失；（3）结构简单，加工成本低；（4）对工作条件要求较低，能在高温、多尘、油污等恶劣的环境中工作。与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单。链传动的缺点：链传动不能保持恒定的瞬时传动比，只能用于平行轴之间的同向传动，不宜用于载荷变化大或急速反转的场合。由于链节是刚性的，传动中有一定的动载荷和冲击，传动平稳性差，工作有噪声，适用于低速传动。链传动的应用：链传动主要用于两轴相距较远、工作条件恶劣、不宜采用带传动和齿轮传动的场合，要求平均传动比准确但不要求瞬时传动比准确的场合。广泛应用于农业、矿山、冶金、运输机械中。在船舶机械中，用于主动凸轮轴的传动机构及喷油和排气阀定时的传动机构等。链传动一般适用范围：传递功率小于100KW，中心距小于5~7m，传动比小于8，链速小于15m/s。链传动传动效率为0.95~0.98.三、链传动的类型按用途不同两条可分为链传动、起重链和曳引链。传动链主要用于传递运动和动力。起重链一般用于提起重物，如船舶机械中的锚链。曳引链主要用于传递机械，如电梯。传动链起重链曳引链传动链又有齿形链和滚子链两种。齿形链运转平稳，噪音小，又称无声链，适用于高速、运动精度高的传动中，但制造成本高，重量大。在传动链中，常用的是滚子链，滚子链已标准化，它的结构简单，磨损较轻，应用广泛。第二节滚子链和链轮一、滚子链的结构滚子链是一种标准件。由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。内链板外链板套筒销轴滚子配合状况:内链板、套筒之间—过盈配合外链板、销轴之间—过盈配合套筒与销轴之间—间隙配合(构成铰链，便于内外链板能作相对转动)套筒与滚子之间为间隙配合(滚子沿轮齿滚动减少轮齿磨损)链板形状的特点→8字形，减轻重量，等强度为了减少质量，从而减少传动过程中的惯性矩，并使各横截面上的抗拉强度接近相等，内链板和外链板一般做成“∞”形。传动时，通过套筒绕销轴自由转动，可使内、外链板之间作相对转动。同时滚子在链轮的齿间滚动，可减轻链轮轮齿的磨损。滚子链有单排链、双排链和多排链。多排链的承载能力与排数大致成正比；传动功率较大时，使用多排链。由于精度原因，链排数不宜过多，实际应用中排数一般不超过4。链传动在使用时封闭为环形，当链接为偶数时，正好是外链板与内链板相接，可用开口销和弹簧卡固定销轴。若链节数为奇数，则需采用过渡链接。过渡链接的链板会产生附加的弯矩，一般应避免使用，最好使用偶数链节。滚子链已经标准化，由专业工厂生产。我国目前采用的标准为GB/T12434-1997，包括A、B两个系列，A系列用于重载、较高速和重要的传动，B系列用于一般传动。常用的是A系列。二、滚子链的标准滚子链分为A、B两大系列。A系列是符合美国链条标准的尺寸规格：B系列是符合欧洲（以英国为主）链条标准的尺寸规格，相互之间除节距相同外，其他方面有本系列自身的特点。滚子链的基本参数包括节距p，滚子外径dr和排距pt。链节距p是指链条上相邻两销轴中心的距离，国际上链节距均采用英制单位，我国标准中规定链节距采用米制单位。对应不同的链号，链节距p的计算公式为p=链号数×25.4/16（mm）pPt为排距滚子链的规格用链号来表示，不同的链节距有不同的链号。滚子链的标记方法为链号-排数×链节数国家标准代号例如：A系列滚子链，节距为19.705mm，链节数为100，其标记方法为12A-2×100GB/T1234-1997链节距越大，承载能力越高，但运动的不平稳性、动载荷和噪声越严重。因此，设计时，在满足承载能力的前提下，应尽量选取小节距的单排链，重载时，可选择小节距的多排链。三、链轮的结构相对应于标准化的滚子链，其链轮的齿形也是标准化的。对于链轮设计主要是确定结构尺寸、材料等。端面齿形：三圆弧一直线180˚Zbdcaap1.链轮的基本参数和主要尺寸链轮的主要参数为齿数z、节距p（与链节距相同）和分度圆直径d。分度圆是指链轮上销轴中心所处的被链条节距等分的圆。链轮主要尺寸计算公式为：分度圆直径180˚ZbdcPaap链轮主要尺寸计算公式为：齿顶圆直径齿根圆直径2.链轮的齿形链轮齿形的要求是应能平稳而自由地进入和退出啮合，受力良好，不易脱链，便于加工制造。国家标准GB/T1243-1997规定滚子链链轮端面齿形有两种形式：二圆弧齿形（左）和三圆弧一直线齿形（右，常用）。180˚Zbdcaap链轮的齿形用标准刀具以范成法（展成法）加工，在其工作图上一般不绘制端面齿形，只需注明按GB/T1243-1997齿形制造和检验即可。但为了车削毛坯，需将轴向齿形画出，其具体尺寸可以查机械设计手册。3.链轮的结构链轮的直径小时通常制成实心式，直径较大时制成孔板式，直径很大时（≥200mm）制成组合式，可将齿圈焊接到轮毂上，或采用螺栓连接。实心式腹板式孔板式轮辐式齿圈式（组合式）4.链轮材料链轮轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，齿面需要进行硬化处理。常用材料为中碳钢（35、45钢），不重要场合则用Q235A、Q275A钢，高速重载时采用合金钢，低速时大链轮可采用铸铁。由于小链轮的啮合次数多，小链轮的材料应优于大链轮，并应进行热处理。补充概念：发黑是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。（如碳素工具钢）第三节链传动的运动特性一、平均速度和平均传动比链传动为啮合传动，但为非共轭齿形，不能保证瞬时传动比不变，只能保持平均传动比不变。整条链：挠性体单个链节：刚性体链传动工作时，链条以折线形状绕在链轮上，相当于链绕在边长为链节距p、边数为链轮齿数z的多边形轮上。链轮转过一周，随之转过的链长为zp。设主动轮和从动轮转速分别为n1、n2（r/min），则链的平均速度为（节距p的单位是mm）smpnzpnzv/1000601000602211实际上，由于多边形产生的影响，即使主动轮以等角速度转动，链速和瞬时传动比也是不断地做周期性变化的。链传动的平均传动比：常数122112zznni链传动的链速和传动比在每一瞬间都是变化的，而且是按每一链节的啮合过程作周期性变化。假设链条的上边始终处于水平位置，铰链A已进入啮合。主动轮以角速度ω1回转，其圆周速度为v1=d1ω1/2，将其分解为沿链条前进方向的分速度v和垂直该方向的分速度v’，则v和v’的值分别为二、瞬时链速和瞬时传动比第四节链传动的布置、张紧、润滑和主要失效形式一、链传动的布置链传动的布置是否合理，对传动的工作能力及使用寿命都有较大影响。通常，链传动的两轴线应平行布置，两链轮应位于同一平面内，否则易引起脱链和不正常磨损。链条应使主动边（紧边）在上，从动变（松边）在下，以避免松边垂度过大时链与齿轮相干涉或紧、松边相碰。一般宜采用水平或接近水平的布置。如果两链轮中心的连线不能布置在水平面上，应使其与水平面的夹角φ≤45°。应尽量避免中心线垂直布置，以防止下齿轮啮合不良，降低传动效率。如需要链轮垂直布置，可将上下两轮偏执，使其不在同一铅垂面内，或采用张紧轮。二、链传动的张紧链传动需要适当张紧，以免垂度过大而引起啮合不良。一般情况下链传动设计成中心距可调整的形式，通过调整中心距来张紧链轮。也可采用张紧轮张紧，张紧轮应设计在松边，且靠近带轮处。三、链传动的润滑链传动的润滑是影响传动工作能力和寿命的重要因素之一，润滑良好可减少铰链磨损。润滑方式可根据链速和链节距的大小选择。润滑油应加于松边，以便润滑油渗入各运动接触面。润滑油一般采用L-AN32、L-AN46、L-AN68油。四、链传动的失效形式链条强度不如链轮高，所以一般链传动的失效主要是链条的失效。常见的失效形式如下：1.链板疲劳破坏由于链条松边和紧边拉力不等，在其反复作用下经过一定的循环次数，链板发生疲劳裂缝。在正常润滑条件下，一般链板首先发生疲劳锻炼，其疲劳强度成为限定链传动载荷能力的主要因素。2.滚子和套筒的冲击破坏链传动在反复启动、制动或反转时产生巨大的惯性冲击，会使滚子和套筒发生冲击疲劳破坏。3.链条铰链磨损链的各元件在工作过程中都会有不同程度的磨损，但主要磨损发生在铰链的销轴与套筒的承压面上。磨损使链条的节距增大，容易产生跳齿和脱链。一般开式传动时极易产生磨损，减低链条寿命。4.链条铰链的胶合当链轮的转速达到一定值时，链节啮入时受到的冲击能力增大，工作表面的温度过高，销轴和套筒间的润滑油膜被破坏而产生胶合。胶合限制了链传动的极限转速。5.静力拉断在低速、重载或严重过载的场合，当载荷超过链条的静力强度时导致链条被拉断。