1.链传动的运动特性

链传动的运动特性是指链传动的运动不均匀性及动载荷。

（1）链传动的运动不均匀性 链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动相似，链条的平均速度是常数，链传动的平均传动比也是常数，式中z₁、z₂、n₁、n₂，分别为小轮、大轮的齿数、转速（r/min），p为链条齿距。

但是链是由钢性链节通过销轴铰接而成，当链条与链轮啮合时，链条呈一多边形分布在链轮上。由于这种多边形效应造成了链传动的运动的不均匀性，即链的瞬时链速和瞬时传动比都在变化。

1）链传动的瞬时速度。因为链是由钢性链节通过销轴铰接而成，当链条与链轮啮合时，链条便呈一多边形分布在链轮上，如图6-16所示。假设链的主动边在传动中总是处于水平位置，主动轮以等角速度ω₁转动，则绕进链轮上的链条的铰链销轴中心的圆周速度v₁=R₁ω₁。可得链条瞬间的水平速度为

v=v₁cosβ=R₁ω₁cosβ

铰链中心的铅垂速度为

v＇=v₁sinβ=R₁ω₁sinβ

式中 每转一个链节，其值在±φ₁/2间变化（φ₁=360°/z₁）。说明链传动

每个瞬时水平速度和垂直速度都在变化。

图6-16 链传动的运动分析

2）链传动的瞬时传动比

式中 β，γ——主动轮及从动轮上的相位角，即链条铰链中心速度v₁与水平

线的夹角，链轮每转一链节，β值在±φ₁/2（φ₁=360°/z₁）

间变化，γ值在±φ₂/2（φ₂=360°/z₂）间变化；

R₁，R₂——小链轮、大链轮的分度圆半径。

因为每个瞬时β和γ都在变化，因此链传动的瞬时传动比也是变化的。

（2）链传动的动载荷

1）由链条水平速度v的变化产生的动载荷。因为F_d1=ma，可推导出由此产生的最大动载荷为

式中 a——链条水平加速度（m/s²）；

m——链条紧边的质量（kg）。

2）由从动轮角速度ω₂变化使从动轮系产生的动载荷为

式中 J——从动轮系转化到从动链轮上的转动惯量（kg·m²）。

3）链轮轮齿与链节啮合瞬间的相对速度v_s也要产生冲击和动载荷。

综上所述，链条的运动是忽快忽慢忽上忽下，造成链速的不均匀性及附加动载荷。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，链条上下振动造成的传动不平稳现象，是链传动固有的特性，是无法消除的，称为链传动的多边形效应。为了减少链传动运动的不均匀性和动载荷，通常应采用较小的链齿距和较多的链轮齿数，并限制链轮的极限转速。

2.链传动的受力分析

如果不考虑动载荷，链在传动中的主要作用力有：

（1）工作拉力F₁(www.daowen.com)

式中 P——传递的功率（kW）；

v——链速（m/s）。

（2）离心拉力F_c取决于每米链长的质量m和链速v（链速v>7m/s时，离心力不可忽略）。

F_c=qv²

式中 q——链条单位长的质量（kg/m）。

（3）垂度拉力F_f 取决于传动的布置方式及链在工作时允许的垂度。若允许垂度过小，则必须以很大的F_f力拉紧，从而增加链的磨损和轴承载荷；允许垂度过大，则又会使链和链轮的啮合情况变坏。可按照求悬索拉力的方法求得垂度拉力为

F_f=k_fqga

式中 k_f——垂度系数；

g——重力加速度（m/s²）；

a——中心距（mm）。

对于水平传动，k_f=6（允许f/a≈0.02，f为悬索垂度）。对于倾斜角（两链轮中心连线与水平面所成的角）小于40°的传动，可取k_f=4；大于40°的传动，可取k_f=2；垂直传动，可取k_f=1。由此得链紧边拉力为

F=F₁+F_c+F_f

松边拉力为

F′=F_c+F_f

（4）压轴力F_Q可近似地取为紧边和松边总拉力之和。离心拉力对它没有影响，不应计算在内，由此得F_Q=F₁+2F_f，又由于垂度拉力不大，故近似取

F_Q≈1.2f₁F₁

式中 f₁——应用系数。

3.链传动的失效形式和额定功率

（1）链传动的失效形式

1）链的疲劳破坏。链在工作时受到变应力作用，经一定循环次数后，链板将会出现疲劳断裂，或者套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀，这是链传动在润滑良好、中等速度以下工作时首先出现的一种失效形式，也是决定链传动传动能力的主要因素，由链板疲劳强度限定的额定功率如图6-17中曲线1所示。

2）链的冲击破断。链在工作时，由于反复起动、制动、反转，尤其在高速时，由于多边形效应，而使滚子、套筒和销轴产生冲击疲劳破断。由滚子、套筒和销轴的冲击疲劳强度限定的额定功率如图6-17中曲线2所示。

3）链条铰链的胶合破坏。当链轮转速达到一定数值时，销轴与套筒的工作表面，由于链节啮入时受到的冲击能量增大或摩擦产生的温度过高，造成销轴与套筒工作表面润滑油膜破裂而导致胶合破坏。胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速。胶合限定的工作能力如图6-17中曲线3所示。

4）链条铰链的磨损。当链条在润滑条件恶劣的情况下工作，铰链的销轴和套筒既承受压力又要产生相对转动，必然引起磨损，使齿距p增大，从而引起跳齿、脱链及其他破坏。当按推荐方式润滑时，磨损大大降低，这种失效得以避免。

5）链条的静力拉断。在低速（v＜0.6m/s）重载或瞬间尖峰载荷过大时，链条所受拉力超过了链条的静强度时，链条将被拉断。

图6-17 滚子链额定功率曲线示意图

（2）设计准则 由上述失效形式可以得到链传动的设计准则：

对链速v＞0.6m/s的中、高速链传动，采用以抗疲劳破坏为主的防止多种失效形式的设计方法；对链速v＜0.6m/s的低速链传动，采用以防止过载拉断为主要失效形式的静强度设计方法。

工程上多用链速v＞0.6m/s的套筒滚子链传动，失效形式主要有链条的疲劳破坏、链条铰链的磨损和胶合、链条的多次冲击破断和链条的过载拉断。由于链传动的承载能力受到多种失效形式的限制，因此不能用类似带传动的方法去推导出单排链传递功率的设计式，而是综合考虑各种失效形式的影响，用实验的方法得到在特定条件下各型号链条所能传递的功率P，再绘制成实用功率曲线图供设计用。图6-17为在标准实验条件下，A系列常用滚子链的额定功率曲线，由此可查出相应链条在链速v＞0.6m/s情况下允许传递的额定功率。在实际设计中，小链轮齿数、传动比、中心距和链的排数等条件往往与实验时采用的特定条件不同，故应引入相应的修正系数，根据修正后的功率在图中选择链条型号。