鏈條傳動Chain Drives

原講義此頁以圖片為主；以下說明文字為補充，表格改為 HTML。

主動鏈輪拉動的一邊是緊邊（工作邊），另一邊是鬆邊，通常讓鬆邊在下方、略微下垂。腳踏車就是最常見的鏈條傳動：踏板的大鏈輪（主動）帶動後輪的小鏈輪（從動），變速器靠換到不同齒數的鏈輪改變轉速比。

原圖對照（鏈條傳動與腳踏車）

滾子鏈 Roller Chains

動力傳動最常用的是滾子鏈：銷固定在外鏈板上，穿過壓入內鏈板的襯套，襯套外面套著可以轉動的滾子；與鏈輪嚙合時是滾子在齒面上滾動，磨耗小。種類有標準單排、多排（2～4 排並聯，承載加倍）、重級（鏈板較厚）、雙節距傳動鏈與雙節距輸送鏈（節距加倍，較輕，用於低速長距離）。

標準滾子傳動鏈的尺寸（ASME B29.1M-1993，原講義 Table 6-6）。＊無滾子；† 輕型鏈。最小破斷強度是新鏈條單次拉伸試驗會斷的力，不是可以安全使用的工作負載。補充：鏈號去掉最後一位數字就是以 1/8 in 為單位的節距，例如 No. 60 → 6/8 = 3/4 in；最後一位 0 表示標準滾子鏈。

原圖對照（滾子鏈）

額定功率 Power Rating

鏈條的承載能力由兩種疲勞破壞決定：低速時受鏈板疲勞限制，額定馬力隨轉速增加；高速時滾子撞擊鏈輪齒，受滾子與襯套的衝擊疲勞限制，額定馬力隨轉速下降；再更快則因磨損（galling）而不能使用。額定馬力表就是兩條曲線中較低者。

設計功率依使用係數與多排係數修正：

單排滾子鏈的使用係數（Table 6-7）與多排係數（Table 6-7A），ASME B29.1M-1993 補充資料。

No. 60 單排滾子鏈的額定馬力（節距 3/4 in）

列＝小鏈輪齒數，欄＝小鏈輪轉速（rpm）；0 表示該轉速不能使用（磨損極限）。潤滑方式依轉速分區（A 手動或滴油、B 油浴或甩油盤、C 噴油），分界線見原表（原講義 Table 6-8）。補充：表中數值與「鏈板疲勞 \(\propto N^{1.08}n^{0.9}\)、滾子襯套疲勞 \(\propto N^{1.5}n^{-1.5}\) 取較小者」相符，所有格都在 3% 以內——只有標「＊」的 25 齒、200 rpm 例外：表中印 8.52，公式值為 6.50，上下兩列分別是 6.24、6.81。編註：此格應為約 6.52 的誤植（8.52 恰好是 32 齒列同一欄的值）。

原圖對照（額定功率）

例題 6-8 Example 6-8

單排 No. 60 鏈條（\(p=3/4\) in），小鏈輪 15 齒，平穩負載。求小鏈輪轉速 (a) 900 rpm、(b) 1400 rpm 時的額定馬力。

原圖對照（例題 6-8）

多邊形效應 Polygonal Action

鏈條繞在鏈輪上時，各鏈節是一段段直的，鏈輪等於節圓上的正 \(N\) 邊形。鏈節中心轉到最高點時，鏈條的有效半徑是 \(r\)；轉過半個齒時，鏈節跨在兩個齒之間，有效半徑變成 \(r\cos(180^\circ/N)\)。主動鏈輪等速轉動時，鏈速因此在兩者之間週期變化：

從動鏈輪的轉速也跟著在 \(\omega_2\) 與 \(\omega_2/\cos(180^\circ/N)\) 之間變化。這種波動造成振動、噪音與額外的衝擊負載。

補充：齒數越多波動越小——11 齒 4.1%、15 齒 2.2%、17 齒 1.7%、25 齒 0.8%。所以小鏈輪一般建議至少 17 齒，高速時用 21 齒以上。

原圖對照（多邊形效應）

上一頁：皮帶的力分析與設計；本章首頁：皮帶傳動。