什么是链轮？结构、类型、示意图与计算公式

表 1：链轮与齿轮——关键差异一览

如需了解两者差异的详细解析，欢迎阅读我们的深度博客文章， 链轮与齿轮：主要差异、应用场景及选型时机。

从自行车、输送机到重型工业设备，均可见其应用。

与带传动不同，链轮与链条之间采用啮合传动；而且不同于 齿轮齿轮，它们对中心距的要求并非必须精确到毫米级。

下面将介绍其工作原理、可选类型以及如何正确选型。

链轮的工作原理

链轮通过与滚子链的啮合实现动力传递。

• 工作机制： 随着链轮旋转，每个齿都会平稳地容纳一个链条滚子。该直接机械连接可使链条同步前进，动作完全一致。

• 节距匹配： 为保证系统高效运行，齿距必须与链条节距完全匹配。这样可确保平稳啮合，并防止链条“爬齿”。

链轮如何制造？

链轮通常采用以下材料制造： 碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁或工程塑料，具体取决于应用场景。其制造过程首先通过切削、冲压或锻造成形金属毛坯，然后对链轮进行 CNC 加工 以加工出内孔、键槽以及与链条精确啮合的齿形。对于钢制链轮， 热处理 通常还会采用感应淬火或渗碳等工艺，以提高齿部硬度和耐磨性。最后，链轮还需经过 精加工 ，如磨削、去毛刺、涂层或表面镀覆，并在投入使用于传动系统前进行质量检验，以确认尺寸、齿形精度及整体性能。

链轮的核心部件与术语

• 齿数与齿形数量： 啮合齿。主动链轮与从动链轮的齿数决定系统的转速比和扭矩比。

• 节距： 相邻齿对应点之间的距离，必须与链条节距完全一致。

• 节圆直径（P.D.）： 链条滚子啮合时，其中心所形成圆的直径。该尺寸影响链速和中心距——而传动比本身由齿数决定，并非由直径决定。

• 外径（O.D.）： 链轮齿顶之间的最大外圆直径。该尺寸对于确保机壳内部具有足够的安装间隙至关重要。

• 轮毂直径与通孔长度（LTB）： 轮毂外径及沿轴向的总长度。这两项参数通常列于样本规格表中，并决定链轮能否避开周边部件。

• 最大孔径： 在不削弱轮毂强度的前提下可加工的最大内孔尺寸，样本规格表中通常标注为“Bore Max”。

安装特征

• 孔径： 为适配轴而加工的中心孔。精确配合对于防止摆动并确保高效传递动力至关重要。

• 轮毂： 孔径周围的加强结构，用于提供安装强度与稳定性。不同的轮毂结构（A、B、C、D型）可满足不同的载荷与空间要求。

选型关键尺寸公式

大多数链轮尺寸确定与传动布置工作，都可用这两个公式进行计算。 P 为链条节距， N 为齿数。

请注意这一简化算法： 将链条滚子直径加到节径上，是一种常见的经验估算方法，但对于中等规格链条，这样计算会使外径约偏大 0.1"，在校核壳体间隙时已足以产生影响。建议采用上式计算。

注： 这两个公式均符合 ANSI B29.1。对于中心距计算以及复杂传动布置，请查阅制造商的工程指南。

链轮类型

链轮种类繁多，其设计通常针对特定载荷要求和安装条件进行优化。

链轮类型速查指南

按链排配置：单排、双排、三排

齿排数量决定系统的承载能力和功率密度：

Simplex（单排）

最常见的类型，适用于中载工况下的标准动力传动。

Duplex（双排）

两排平行齿列可使传动可承载的载荷约提高一倍。链节距保持不变，但链轮和链条的宽度约为原来的两倍——在进行箱体尺寸设计时，应预留额外的轴向空间。

Triplex（三排链）

采用三排链结构，适用于严苛工业环境中的重载、高功率工况。

载荷分配与承载能力

采用多排链可显著提高系统功率密度。根据工业标准：

• 一个 Duplex（双排） 链轮的承载能力约比 70% 单排链（Simplex）高出约70%（ANSI 多排链系数 1.7）。

• 一个 Triplex（三排链） 的承载能力约为 2.5倍 单排链的载荷（系数 2.5）。

注： 实际额定值会因链节距、运行速度和润滑条件而异，并应遵循标准多排链系数指南。

按轮毂结构分类（ANSI标准）

轮毂形式决定链轮的安装支撑能力及其所需轴向空间。

A型链轮（平板式）

无轮毂的平板齿盘，带齿而无轮毂。适用于轴向空间极为受限的安装场合，或需要将链轮直接焊接到被驱动部件上的应用。在我们的目录中列为 平板链轮。

B型链轮（单轮毂）

单侧带轮毂延伸，在紧凑结构与更高安装强度之间取得平衡。适用于要求单侧安装的中等载荷工况。

C型链轮（双轮毂）

两侧设置等长轮毂，形成对称结构，可提供更高的承载能力和稳定性。适用于重载工况。

D型链轮（偏置轮毂）

轮毂厚度不同，可解决复杂装配中的特殊安装与对中问题。

按安装方式分类

链轮与轴的连接方式决定了其安装形式：

导孔链轮

其特点是带有粗加工、未机加工的圆柱孔。这类链轮用途灵活，用户可根据具体轴径和键槽要求，对孔径进行钻削和精加工，以实现定制配合。我们的目录将其列为可加工孔链轮。

成品孔链轮

这类链轮已按标准轴径预先加工孔并开设键槽，因此无需再进行额外机加工即可安装。通常通过紧定螺钉固定在轴上。成品孔链轮不同于下方的衬套孔类型，后者需要配合单独的锥套使用。

锥套式（衬套孔）链轮

以 衬套孔链轮销售的这类链轮采用开口锥套，拧紧时可将链轮牢固锁紧在轴上。锥套提供更高的夹紧力，安装简便，并可用常规工具拆卸，尤其适用于重载工况或需要频繁更换链轮的场合。常见的锥套系统包括 Taper-Lock、Split-Tapered 和 Quick-Disconnect (QD)。

特种链轮类型

惰轮链轮

与标准链轮不同， 惰轮链轮 不与驱动轴相连。其作用是引导链条运行路径、吸收链条松弛量，并在长跨距传动中保持适当张紧力。

变位齿链轮

这类链轮采用奇数齿数，可避免形成重复性的磨损轨迹。由于不会总是同一链节反复啮合同一齿面，奇数齿结构会形成循环变化的接触模式，从而使磨损分布更均匀，延长链条和链轮的使用寿命。

分段式轮缘链轮

该结构旨在最大限度降低大型设备停机时间。轮缘由可更换分段组成，因此磨损部位可在轴体保持原位的情况下单独更换，无需拆轴并整体更换链轮。

微型滚子链链轮

微型滚子链链轮 适用于 ANSI 25 和 35 等链条。此类链轮面向安装空间受限且运动精度要求较高的设备，常见应用包括 3D 打印机、医疗设备、机器人和精密工具。

按工况与环境选型的链轮

除轮毂形式和孔径规格外，链轮还需根据传动系统必须承受的工况进行选型：

• 耐磨链轮：采用齿面淬硬钢材，适用于磨损性工况或高循环工况，此类应用通常以齿面磨损作为更换周期的主要依据。

• 耐腐蚀链轮：采用 18-8 不锈钢，适用于冲洗环境、食品接触场合及户外工况。

• 轻量化链轮：采用尼龙而非钢材制造，适用于低载传动场合，此时重量、噪声或耐腐蚀性比齿强度更为重要。

• 双节距链轮：适用于双节距链条（2040、2042、2050 和 2052 系列），其节距为对应标准链条的两倍——例如，2040 链条的节距为 1"，而 #40 链条为 0.5"。样本数据会同时列出实际齿数和有效齿数。此类链轮适用于长距离轻载输送线，因为每英尺链节数更少，有助于降低成本和重量。

链轮材料及其选型方法

链轮材料的选择需要综合平衡使用环境、载荷和预期使用寿命等因素。关于两种最常见材料的并列比较，请参见 碳钢链轮与不锈钢链轮对比。

钢制与不锈钢链轮（工业标准）

钢材具有优异的耐用性和通用性，是重载动力传动应用的首选材料。

• 碳钢（C45/1045）： 齿部通常 经感应淬火处理，硬度可达 HRC 40-50，可将使用寿命延长 2-3 倍 ，尤其在磨蚀性环境中更为明显。

• 不锈钢： 适用于腐蚀性环境。我们的耐腐蚀链轮采用 18-8 不锈钢 （304 系列），适用于食品加工、冲洗工况及户外使用。

注： 钢制链传动可稳定运行于约 -20°C 至 +150°C。其适用上限主要受润滑剂限制，而非链轮材料本身，因此在超出该温度范围前，应先核对润滑剂的额定适用温度。

塑料与复合材料（轻载与低噪）

适用于以降噪或耐化学腐蚀为优先要求的场合。

• 尼龙与 POM： 非常适合轻载输送系统及洁净室环境。

• 主要优势： 具备出色的降噪性能、自润滑特性，并且完全防锈。

铝合金（高性能）

适用于减重需求高于长期耐磨性的场合。需注意，铝合金链轮主要限于摩托车和自行车传动系统——工业链传动通常采用钢、不锈钢或工程塑料。

• 主要应用：广泛用于 赛车摩托车 及高性能自行车。

• 技术说明： 通常 硬质阳极氧化 以提高表面硬度并延长使用寿命。

链轮在各行业的应用

链轮是众多行业运动控制系统中不可或缺的传动部件。

交通运输与个人出行车辆

• 自行车： 前链轮与后飞轮链轮将踏板动力转化为前进动能，并通过不同齿比满足各类骑行工况。

• 摩托车： 发动机端与后轮端的两个链轮协同工作，构成最终传动系统。骑手通常通过调整齿数来优化性能，例如增加后链轮齿数可提升加速能力。

重型机械与工业应用

• 输送系统： 链轮用于驱动包装工厂、装配线和物料搬运设施中的模块化链条或输送带。

• 履带车辆（坦克、挖掘机）： 重载链轮是坦克和挖掘机的关键部件。其与履带板啮合，并提供驱动车辆行进所需的巨大扭矩。

• 同步传动系统： 小型高精度链轮可确保分度机、印刷机等工业设备保持同步运行。在内燃机中，它们同样至关重要，用于协调曲轴与凸轮轴的转动。

链轮选型快速指南

在设计或维护链传动系统时，应重点关注以下四项关键选型标准。有关更全面的说明，请参阅我们的 工业链条与链轮指南。

1. 匹配节距

这一点不容妥协。链轮节距必须与链条节距完全一致（例如，#40 链条必须配用 #40 链轮）。该选型主要依据两套标准体系之一：

ANSI（美国国家标准协会）滚子链：英制标准，广泛应用于美国及众多工业场景。（例如：#35、#40、#50、#60）。

→ 浏览我们的 ANSI 滚子链链轮系列。

公制滚子链（ISO 标准）：该体系采用毫米而非英寸计量。欧洲和亚洲的大多数国家均采用这一标准。常见规格包括 08B、10B 和 12B。

ANSI 与公制节距对照表

链号与节距对照，并附各规格 20 齿链轮的外径作为校验参考：

相同节距并不意味着链条相同。 上述 ISO/BS 链虽与 ANSI 链节距相同，但滚子直径和内宽不同，因此对应链轮不能互换。LILY 供应 06B 至 32B 的公制链轮，涵盖单排、双排和三排规格。

→ 浏览我们的 公制滚子链链轮。

2. 确定齿数

应根据所需的转速/扭矩比以及链条必要的包角来确定齿数。

3. 选择材质

应结合环境条件（湿度、温度、腐蚀性）以及所需承载能力进行选材。

4. 选择安装形式

应根据安装便捷性和固定可靠性要求来确定，例如在需要频繁更换且负载较高的场合，可选用锥套安装形式。

维护与更换

每次更换链条时，都应同步检查链轮。如果链条的伸长率（拉伸量）已达到 1.5% 至 3%，就应考虑对整套系统进行全面检修——通常而言，在磨损链轮上安装新链条会使新链条寿命缩短 40-60%。

常见问题

什么是链轮？

链轮是一种带齿轮件，通过与滚子链链节啮合传递旋转动力，且不会发生打滑。它是链传动系统中的核心部件，应用范围涵盖自行车、摩托车、输送机及各类工业机械。

链轮与轴承是一回事吗？

不是。链轮通过齿与链条啮合传递动力，而轴承用于支承旋转轴并降低摩擦，两者功能不同。不过二者常常配合使用：许多惰轮链轮在轮毂内集成球轴承，可自由旋转，用于导向链条而不传递驱动功率。

链轮应在何时更换？

每次更换链条时都应检查链轮。如果链条伸长率已达到 1.5%–3%，齿部通常也已磨损到需要更换——通常而言，在磨损链轮上运行新链条会使其寿命缩短 40-60%。

结论

链轮是基础机械传动部件，能够高效地将旋转动力转化为受控运动。

正确选择轮毂类型并实施规范维护，可确保任何链传动系统都保持最佳性能。

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