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机械设计基础：第 211–220 页

机械设计基础 课堂笔记
链传动的受力
• 链传动有紧边和松边，紧边与松边拉力不相等（与带传动类似）
• 紧边拉力 = 工作拉力 + 离心拉力 + 悬垂拉力
• 松边拉力 = 离心拉力 + 悬垂拉力
• 工作拉力与传递功率和速度有关
• 离心拉力与每米质量和链速有关（与带传动相似）
• 悬垂拉力是链传动特有，与中心距、悬垂度有关，可查表
注意
松边应放在下面。若松边在上方，链条松弛易落下，卡死在啮合位置。
定义
压轴力：F = 紧边拉力 × (1.2 ∼ 1.3) ， 为近似值， 与带传动压轴力计算方法不同。
链传动的失效形式
Study Notes 211 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
定义
链板疲劳破坏：链条受应力循环作用发生疲劳破坏。在正常润滑条件下，这是
限定链传动承载能力的主要原因，也是设计中的主要失效形式。
定义
滚子或套筒的冲击疲劳：链节与链轮啮合时，滚子与链轮产生冲击，高速时冲
击载荷大，使套筒与滚子表面发生冲击疲劳。
定义
胶合：销轴与套筒的胶合。速度较高、润滑不良时，摩擦发热、温升大，使两
表面发生粘着磨损而产生胶合。
定义
链条铰链的磨损：销轴与套筒工作表面因滑动而磨损，导致链节伸长，甚至产
生跳齿或破裂（如自行车骑久后脱链） 。
注意
当链速小于 6 m/s 且载荷较大（低速重载）时，链条可能被拉断，这种失效称
为过载拉断。
Study Notes 212 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
10 月 29 日
滚子链的主要失效形式
• 链板疲劳破坏：链传动中受交变应力，经一定循环次数后链板发生疲劳破坏
• 滚子和套筒的冲击疲劳：滚子与链轮啮合时产生冲击，高速时冲击载荷大，导
致滚子和套筒冲击疲劳破坏
• 胶合： 与速度有关， 高速时易发生； 与润滑有关， 润滑不良或速度过高时易发生
• 链条铰链磨损：销轴和套筒工作表面相对滑动产生磨损，导致链节伸长，最终
可能引起跳齿或脱链
• 过载拉断：链速很低（小于 0.6 m/s，接近静止）时易发生
注意
链速小于 0.6 m/s 时易发生过载拉断， 此处教材中”6 m/s” 为笔误， 应为0.6 m/s。
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机械设计基础 课堂笔记
额定功率曲线与失效形式的关系
• 额定功率曲线由几种失效形式分别限定，形成一条包络线
• 四条限定曲线分别对应：铰链磨损、链板疲劳、套筒滚子冲击疲劳、胶合
• 链传动正常运行需处于这几条曲线包围的区域内，超出该区域即发生失效
• 曲线形状类似” 帐篷”，存在一个顶点
注意
新标准中链号不再使用 10A、08A 等 ISO 链号，改用 NC 系列号；但教材为第
二版，考试仍按旧版本链号。
用额定功率曲线选择链型号
• 图 9.8（教材 153 页）主要用于选择链的型号
• 横坐标 n1：主动链轮（小链轮）转速
• 纵坐标：额定功率
• 根据小链轮转速和额定功率的交叉点落在哪个区域，确定对应的链号（如 40、
50、60 等）
额定功率曲线的实验条件
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机械设计基础 课堂笔记
• 该图是在特定条件下作出的，教材 153 页给出 7 个条件
• 关键条件：小链轮齿数 Z1 = 19 ；链节数 LP = 100
• 实际工况中齿数不等于 19、链节数不等于 100，需折算额定功率后再选链号
额定功率 p0 的修正
• 当润滑条件与推荐润滑方式不同时，p0 需减小：
– 链速 v < 1.5 m/s ：下降 50%
– 链速 v = 1.5∼7 m/s ：下降 25%
– 链速 v > 7 m/s ：一般不选用链传动
• 修正公式为教材 154 页公式 9.10，类似于带传动中对带根数的修正
定义
p0 为功率曲线纵坐标对应的额定功率；p 为链传动实际传递的功率。
修正系数体系
• Ka：使用系数，与原动机和载荷性质有关
• Kz / Kz′ ：小链轮齿数修正系数，对应两种失效形式
– Kz 对应链板疲劳失效
– Kz′ 对应套筒滚子冲击疲劳失效
– 落在” 帐篷” 顶点左侧取 Kz，右侧取 Kz′
• Kl：链长修正系数（图9.10） ，对应两种失效形式，横坐标为链节数LP，纵坐标
为 Kl 值
• Kp：多排链系数，双排链取 1.7，并非完全意义上的倍增关系
注意
修正系数 Kz 与 Kz′、Kl 的两条曲线，均因失效形式不同而取值不同，需根据
失效形式区分选用。
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机械设计基础 课堂笔记
链轮齿数的选择
• 小链轮齿数 Z1 不能太小：太小则链速波动范围大，产生加速度和动载荷
• Z1 与链速有关，某速度范围内（如 3∼8 m/s）Z1 应大于等于 21
• Z1 为初选值：链传动未设计好时线速度未知，只能根据角速度和齿数初选
• 链轮齿数尽量取奇数，使磨损均匀
例
链节数为偶数时可用开口销或弹簧卡首尾相接；链节数为奇数时需额外做过渡
链板，将链节配成偶数后再相接。因此链节数取偶数、链轮齿数取奇数，可使
磨损均匀，类似齿轮齿数互质的原理。
大链轮齿数 Z2 的确定
• Z2 = 传动比 × Z1
• 传动比为已知条件，是小链轮转速与大链轮转速之比
• 计算值可能为小数，取整时需取整数并尽量取奇数
• Z2 不能太大，应控制在 120 以内，防止脱链或跳齿
链节距 p 的选择
定义
节距 p 为相邻两个销轴中心之间的距离，也是相邻两个链节中心之间的距离。
• 多边形效应导致的最大加速度与角速度 ω 和节距 p 有关（amax = ±1/2 ω²p ）
• 总原则：尽量选取小节距，使加速度、振动冲击和动载荷减小
• 高速重载：选小节距 + 多排链，提高承载能力
• 低速重载：可选大节距、较少排数，节距大时承载能力增加
Study Notes 216 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
传动比的选择
• 传动比受链轮最小齿数和最大齿数限制，且传动尺寸不能过大
• 一般传动比不大于 6，大于 7 时一般不选用链传动
• 传动比过大时，小链轮包角减小，同时啮合齿数减少，加剧磨损
• 包角一般应大于等于 120°
例
与带传动类似： 传动比越大、 中心距越小， 包角越小； 包角主要考虑小链轮 （小
带轮） 。
中心距与链节数
Study Notes 217 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
• 中心距越小，包角越小；中心距太大则链条抖动
• 初选中心距范围：30∼50 倍 p，且一般小于等于 80p
• 链节数 LP 的计算公式与中心距、节距、齿数 Z1、Z2 有关
• 计算值保留小数点后两位，最终确定的 LP 需取整数且为偶数
• 确定 LP 后，再反算实际中心距
注意
中心距通常设计为可调； 若中心距不可调且无张紧装置， 计算中心距应小于2∼5
mm。
低速链传动的静强度计算
• 链速小于 0.6 m/s 且载荷较大时，易发生过载拉断
• 此时需进行静强度计算，校核安全系数
• 一般情况下按正常工况校核，不按最不利情况
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机械设计基础 课堂笔记
链轮的结构
• 链轮按结构分为：实心式、孔板式、组合式
• 实心式：直径相对较小，链轮需装到轴上，故中心有孔
• 组合式：轮芯与齿圈采用两种不同材料，轮芯常用铸铁，齿圈用较好材料
• 轮芯与齿圈之间用螺纹连接（螺纹连接为本章后续重点内容）
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机械设计基础 课堂笔记
链轮的齿形
• 端面齿形采用三圆弧一直线（Aa 圆弧、ab 圆弧、直线 BC、CD）
• 标准中会给出该齿形
• 零件图一般只绘制轴面齿形，不绘制端面齿形，只需标注所参照的标准
链轮的材料
• 常用材料：碳素钢、铸钢
• 重要链轮的齿圈位置可用合金钢
• 齿面需经热处理，以提高接触强度和耐磨性
Study Notes 220 / 344 先看条件，再套公式

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