基于SolidWorks 进行链传动设计

楼红成

（永康市职业技术学校，浙江 永康321300）

链传动是由主动链轮、从动链轮和链条组成，依靠链轮的轮齿与链条的链节之间的啮合来传递运动和动力。与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，能在高温及油污恶劣和多灰尘环境下工作，使用寿命长、传动效率高、故障率低，因此在很多输送机构中都采用链传动机构。而设计链传动又是章节里的重点和难点，如何有效提升该课程的教学效果，采用合理的教学方法是教学探索的问题。因此本文主要基于SolidWorks 软件，利用第三方插件麦迪三维设计工具集，对链传动进行了设计计算，利用计算出来的参数自动生成三维模型来达到教学目的。

1 基于SolidWorks 进行链传动设计背景

2 基于SolidWorks 进行链传动设计实践

为了让学生更好掌握链传动的工作原理、特点和应用，能查阅有关标准、规范、手册等有关技术资料，进行链传动设计、强度计算和校核，并进行建模，很多教育工作者和技术人才不断地在追求各种方法和技术手段，开发了《机械设计手册软件版》和建模软件SolidWorks 的第三方插件麦迪三维设计工具集等来进行辅助机械设计。

2.1 机械设计手册软件版的应用

《机械设计手册（软件版）》是一种面向机械设计制造的大型、综合、通用信息资源的专业技术工具软件，汇集了机械设计数据资源（包括常用机械产品的技术参数、技术条件、零部件外形尺寸的国家标准和行业标准数据、机械工程常用公式计算、机械标准件2D 和3D 图库等），并增加一些典型零件设计计算程序，如链传动设计、带传动设计、齿轮传动设计等，大大提高了设计效果，如图1 所示常用的设计计算程序。由于作用显著《机械设计手册（软件版）》获得国家十一五电子出版物规划项目，荣获国家电子出版物奖。

图1 常用设计计算程序

图2 设计工具

虽利用该软件进行机械设计，效果显著，设计步骤明了，很多表格在用到时直接去选择，而不需要化费时间去查找资料，把数据输入进去后直接生成结果，大大提高了学习效果。但该软件不能生成模型，因此要根据设计出来的参数，利用3D 软件SolidWorks 进行草图绘制，然后利用各种特征命令生成零件，在装配体里再分别调出各零件，确定各零件间的配合类型，完成装配建模。

2.2 SolidWorks 的应用

SolidWorks 软件是一款基于特征的三维CAD 软件，具有参数化设计功能，功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD 解决方案。利用第三方插件还可进行很多功能的操作，如麦迪三维设计插件、MotionWorks 三维运动仿真插件，Type3Works 雕刻插件等。迈迪三维设计工具集是一套三维辅助设计软件，配合主流三维设计软件SolidWorks 使用，主要功能包括标准件、配件库、参数化、设计工具、综合工具等，在设计工具里,利用迈迪三维设计工具集可以进行链轮传动、带传动、齿轮传动等设计，如图2。设计时，操作简单，只需要进行简单的选择，就可以快速的生成设计的模型和参数表，大大提高了效果。

3 基于SolidWorks 进行链传动设计

用SolidWorks 第三方插件迈迪三维设计工具集设计链传动，已知电动机Y132M2-6 的功率P=5.5 kw，在工作中有较大冲击，主动链轮转速n1=960 r/min，从动链轮转速n2=320 r/min，要求中心距a 小于650 mm，中心距可调，试设计该滚子链传动。打开SolidWorks，新建零件，在【插件】选中麦迪工具集，然后在菜单栏单击【麦迪工具集】/【设计工具】/【链轮工具】，进入“链轮设计”界面，在打开的界面中单击【滚子链设计】，如图3 并按以下过程进行操作。

图3 滚子链设计

3.1 设计参数

3.1.1 首先选择排数和类型。选择单排、A 型。

3.1.2 其次选择大小链轮齿数，确定传动比。链速0.6～3m/s时，齿数可选15～17；3～8m/s 时，可选19～21；＞8m/s 时，可选23～25。齿数优先选用以下数17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。我们先按链速3～8m/s 时选择主动轮z1=21，从动轮z2=63，传动比i=3。

3.1.3 设计功率Pd。输入传动功率P =5.5 kw；选择工况系数f1，单击【f1】，弹出“选择工况系数”窗口，由从动机和主动机特性决定，确定工况系数f1=1.5，单击【确定】退出该窗口；选择主动链轮齿数系数f2，单击【f2】，弹出“主动链轮齿数系数”窗口，本窗口会根据齿数自动查生成齿数系数f2, 并在图中用红色线标出，由于齿数21，生成f2=1.19，单击【确定】退出该窗口。选择复排链排数系数Km，由于单排，Km=1。输入以上值后自动得到设计功率Pd=9.82kw。

3.1.4 确定链条节距。输入主动链轮转速n1=960 r/min，程序会自动计算出从动轮转速，从动链轮转速n2=320 r/min，然后单击【查询】，弹出“选择链号”窗口，在这个窗口中，程序自动找出应该选择的链号，并用红色十字线标出，您只需在红色线的交叉点单击，就可以选中该区域的链号，链号10A，然后单击【确定】退出该窗口。得到链条节距p=15.875mm。

3.1.5 设定中心距。单击【说明】，推荐中心距A0=30～50p，指定完中心距A0=40p 后，自动计算出“链条参数”。链条节数x0=123.12，选链条节数x=124，链速v=5.55m/s，满足刚开始选择齿数时链速的要求，在3～8m/s 之间。理论中心距a=642.10mm，由于中心距可调，为保证松边有一定的安装垂度，取Δα=0.004，自动生成实际中心距a`=639.50mm。

3.1.6 查询润滑方法。单击【查询】按钮，在弹出的润滑方法窗口中自动为您找到正确的润滑方法，由于链号为10A，链速为5.33m/s，得润滑方式为油池润滑或油盘飞溅润滑，然后单击【确定】退出“润滑方法”窗口。

3.1.7 计算力。有效圆周力F=1031.89N，取输入系数f5=1.15，轴上的拉力Fq=1780.01N。

3.1.8 分度圆的直径。主动轮分度圆的直径为106.513mm，从动轮分度圆的直径为318.482mm。

3.1.9 小链轮的包角。小链轮的包角α1=161.060，α1＞1200，符合要求。

3.2 生成模型

单击【下一步】进入：“生成模型”页，如图4。

图4 生成模型

3.2.1 生成链轮。查电动机Y132M2-6 有关尺寸，电动机输出端直径为38mm，长度为80mm。先选择“主动轮”，链轮形式选择整体式钢式链轮，孔直径取dk=38mm，显示轴申，输入宽度为45mm，点击【生成链轮】，然后自动生成主动轮模型。 选择“从动轮”后，链轮形式选择蝠板式铸造链轮，孔直径取dk=38mm，L取80mm，单击【生成链轮】，然后自动生成从动轮模型。

3.2.2 生成链条。单击右下方的【生成链条】按钮，（注意：链条是装配，生成时要先指定路径，如果想重新生成链条，请先关闭SolidWorks 中已经打开的同名文件，否则会出错）然后自动生成链条模型。

3.2.3 输出技术参数。单击【技术参数】按钮，导出以下技术参数。

（1）初始条件

传动功率P(kw)： 5.5

主动轴转速n1(r/min)： 960

从动轴转速n2(r/min)： 320

传动速度v(m/s)： 5.33

传动比i： 3

（2）链轮齿数及设计功率

小链轮齿数z1： 21

大链轮齿数z2： 63

工况系数f1： 1.5

主动链轮齿数系数f2： 1.19

复排链排数系数Km： 1

设计功率Pd(kw)： 9.82

（3）链条节距及链宽

链号： 10A

链条节距p2(mm)： 15.875

a0： 40p

(4)链条各项参数

链长节数X0： 123.12

实际链长节数X： 124

链条长度L：(m) 1.97

链速v(m/s)： 5.33

(5)计算中心距

理论中心距a (mm)： 642.106

实际中心距a`(mm)： 639.5

(6)计算圆周力及轴上拉力

有效圆周力F(N) ： 1031.89

作用于轴上的拉力FQ(N)： 1780.01

(7)选择润滑方法

油池润滑或油盘飞溅润滑

3.3 装配链传动模型

利用SolidWorks 软件，新建一个装配体，然后分别插入主动链轮、从动链轮、链条零件，然后将主动链轮与从动链轮的中心基准面重合，主动链轮与从动链轮的中心距离设为639.5mm,将主动轮链轮的中心基准面与链条的前后板中心对称，将链条的轮廓草图圆弧与链轮的中心圆同心配合，完成链轮链条装配，如图5。

图5 链传动模型

4 结论

4.1 利用插件进行链传动设计，可自动调用设计资料，步骤简单明了，并自动计算，节省了大量查找和计算时间，并保证了计算结果的准确性。

4.2 利用插件进行链传动设计，省去了草图绘制、生成特征，自动生成模型，节约大量建模时间。

4.3 利用SolidWorks 软件能快速将主动链轮、从动链轮、链条等零件通过配合关系，装配在一起，从而促使设计理论、手册应用和建立模型三者有机结合，增强了学生的专业综合能力。