直齿圆柱链轮精密结构三维数模

　　做传动结构设计快十二年，经手的链传动方案少说也有七八十套，看到这个链轮数模的时候第一反应是细节做的很扎实，齿形的渐开线过渡、轮毂的同轴度基准、键槽的公差预留都卡的很准，完全是能直接拿去做工艺校核的水平。很多刚入行的工程师容易把链轮和皮带轮搞混，其实两者的应用边界差的很远，皮带轮靠摩擦力传动，过载会打滑能做安全保护，但是传动比不准、传递扭矩上限低，链轮是靠轮齿和链节的啮合来传力，没有滑差，能在低速重载、环境有粉尘油污的工况下稳定工作，像自动化生产线的输送段、农机的动力传递单元、摩托车主副轴传动、小型起重设备的牵引机构里，链轮都是核心的传动零件。

　　这个模型的齿形是标准的三圆弧一直线齿形，也就是GB/T1244里规定的滚子链链轮齿廓，建模的时候齿沟圆弧半径做的很规整，和对应规格滚子的啮合间隙留的刚好，既不会因为间隙太小出现卡链、咬链的问题，也不会因为间隙太大导致传动过程中冲击噪音大、链节跳动超差。齿顶的倒角做的很到位，实际装配的时候能引导链节顺利滑入齿槽，不会出现顶齿的情况，很多新手建模容易忽略这个倒角，实际装机的时候链条装上去转不动，拆下来才发现齿顶和链板干涉，来回改图耽误工期。

　　轮毂部分的设计是典型的中载链轮结构，中间的通孔是轴孔，带的键槽是普通平键用的，键槽的宽度、深度还有和轴孔的对称度都符合公差要求，实际加工的时候只要按数模编程，不用再额外调整公差带就能满足装配要求。轮毂的厚度比齿宽要小一点，这个细节很重要，要是轮毂做的和齿宽一样厚，不仅会增加不必要的转动惯量，还会在装配的时候和两侧的轴承端盖、轴套产生干涉，留出来的台阶刚好能做轴向定位，轴上装个轴套顶在轮毂端面上，就能把链轮的轴向位置锁死，不用额外加工定位轴肩，能简化轴的加工工艺。

　　从安装边界来看，这个链轮的齿顶圆、分度圆、齿根圆的比例很协调，对应的中心距预留范围也比较宽，做传动布局的时候，只要保证两个链轮的共面度误差在允许范围内，链条的张紧行程留够分度圆直径的2%-4%，就能保证传动平稳。实际选型的时候要注意，链轮的齿数不能太少，少于17齿的话传动的动载荷会明显变大，链节的磨损速度会加快，也不能太多，超过120齿之后链条只要磨损一点点节距，就容易出现跳齿脱链的问题，这个模型的齿数在25齿左右，刚好是中低速传动里最常用的齿数区间，传递扭矩的时候动载荷小，磨损均匀，使用寿命也长。

　　很多人做链轮建模的时候容易忽略齿面的工作角度，这个模型的齿面压力角做的很准，啮合的时候作用力的方向刚好沿着链条的紧边方向，不会给轴带来额外的径向分力，能延长轴承的使用寿命。另外轮齿根部的圆角过渡做的很顺滑，没有应力集中的尖角，实际热处理的时候不会在圆角位置出现淬火裂纹，受冲击载荷的时候也不会从齿根位置断齿，这一点对重载工况下的链轮来说特别重要，之前有个客户自己做的链轮就是齿根没做圆角，用在输送线上不到半个月就断了三个齿，整条线停了八个小时，损失比零件成本高几十倍。

　　还有个细节是这个链轮的齿宽做的是单排链的标准宽度，对应单排滚子链的内节内宽留了合适的间隙，链条装上去之后不会因为齿宽太窄卡链，也不会因为太宽导致链条在齿上左右窜动。实际应用的时候如果是多排链传动，只要把这个单排的齿形按排距阵列就行，不用重新画齿廓，能省不少建模的时间。做结构设计的时候，链轮的材料一般选45钢或者40Cr，齿面高频淬火到HRC40-45就能满足大部分工况的要求，要是用在腐蚀环境里可以选不锈钢，但是要注意不锈钢的热处理硬度上不去，要降低额定载荷使用，这个数模的结构不管是做金属机加工还是做工程塑料的注塑件都能用，只要把对应的公差调整一下就行，通用性很强。