《机械设计 4-带传动设计综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计 4-带传动设计综述（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 Page 2 4-1 带传动类型和应用 4-2 带传动工作情况分析 4-3 普通V带传动设计 1. 带传动的类型、结构及特点； . 本章主要内容 2. 带传动受力分析、运动分析及应力分析（重点） 3. 带传动设计 Page 3 一. 带传动的组成及工作原理 带传的 组成动 主动带轮1 从动带轮2 环形胶带3 v v 主动轮1 传动带3从动轮2 n2 n1 1 2 摩擦型带传动的工作原理 依靠带与带轮之间的摩擦 力传动运动和动力的间接摩擦传动 4-1 带传动的类型和应用 1小轮包角 2大轮包角 n1小轮转速 （r/min） n2大轮转速 （r/min） v带速 （m/s） Page 4 二.
2、带传动的类型 v v n2 n11 2 摩擦型带传动 啮合型带传动 同步带同步带轮同步带轮 摩擦型带传动利用带与带之间的摩擦力进行传动 啮合型带传动利用带上凸齿与带轮齿槽啮合进行传动 一）按工作 原理分 Page 5 平带 V带 多楔带 圆带 /2 Fn /2 Fn FQ 平带：Fn = FQ ，Ff = Fnf = FQf 承载能力小 FQ Fn V带： 承载能力大 V带 多楔带 圆带 平带 二）按带的剖 面型状分 Page 6 V带是无接头的环形带，其种类有普通V带、窄V带、宽V带等。 三. V带的结构及尺寸 1伸张层 3压缩层 4包布层 1伸张层 3压缩层 4包布层 压缩层（橡胶填充而成
3、） 包布层（橡胶帆布构成） 伸张层（橡胶制成） 帘布结构容易制造 粗绳结构挠曲性好 强力层有 V带由 四部分组成 2强力层( 粗绳结构） 2强力层( 帘布结构） 一）V带的结构分析 Page 7 二）V带截面型号及尺寸 YZ (SPZ) A （SPA ） B （SPB ） C D E .普通V带、窄V带的截面型号： 2. V带截面尺寸: h bP 节宽 (节面宽度) b 顶宽 高度 带楔角， =40 bp b 各种型号V带的剖面 尺寸见表8-1。 带的型号大，则剖 面尺寸大，带的承 载能力就高。 Page 8 3. V带的长度 外周长基准长度Ld内周长 带轮基准直径 d Page 9 四.带传
4、动的特点和应用 带有弹性，能缓冲减振，故传动平稳，噪声小； 过载时，带在带轮上打滑，可防止其它零件损坏； 适用于两轴中心距较大的传动； 结构简单，易于制造和安装，故成本低。 优 点 缺 点 由于弹性滑动和打滑，传动比不恒定； 传动效率较低，寿命较短，外廓尺寸较大； 由于需要施加张紧力，轴和轴承受力较大。 特点 应用：用于中心距较大，传动比无严格要求的场合，在多级 传动系统中通常用于高速级传动，如机床中由电动机到主轴 箱的第一级传动。 Page 10 啮合型传动带一般以细钢丝绳、玻璃纤维绳或芳纶纤维绳 为强力层，以聚氨酯或氯丁橡胶为基体，在工作表面上制成凸 齿的无接头环形带。同步带分为仅在一面有
5、齿的单面同步带和 两面都有齿的双面同步带，齿的形状有梯形齿和弧齿等。 五. 啮合型传动带（亦称同步齿形带）的结构 同步带结构 12 3 4 1 包布层 2 带齿 3 带背 4 承载绳 Page 11 带 长 ： 中心距: 小轮包角 ： 2 六. 带传动的几何尺寸计算 1 L= + + ABCD2BC B A C D Page 12 一带传动的受力分析 4-2 带传动的工作情况分析 一）带传动的有效拉力Fe 工作前：带中各处均受 到一定的初拉力FO O2O1 F0 F0 F0 F0 紧边 Ff2-带 松边 Ff1-带 O1 O2 n2 T2 F1 F1 F2 F2 T1 n1 工作时：主动边被进
6、一步 拉紧，拉力由F0增大到F1 ，称为紧边；另一边拉力 减少到F2，称为松边。 紧边拉力与松边拉力的差值 称为带传动的有效拉力Fe: Fe =F1一F2 = Ff Page 13 带传动工作时，有效拉力Fe与初拉力Fo、紧边拉力F1 、松边拉力F2关系： F1 + F2= 2Fo F1一F2 = Fe 由 F1=FO+ Fe/2 F2=F0- Fe/2 得 二）带传动的极限有效拉力Felim及其影响因素 带在带轮上即将打滑时： F1 + F2= 2Fo F1一F2 = Fe 由 得 Page 14 1）初拉力F0 F0，正压力，Ffmax， Felim 但F0，磨损加快，带的寿命； 2）小轮
7、包角11，包围弧，Ffmax，Felim 1大小取决于设计参数i、d1、d2及a； 3）摩擦系数f f，Ffmax，Felim，f取决于带 和带轮的材料。 影响 Felim 的因素 Page 15 二. 带的应力分析 一）带传动工作时，带截面上的应力种类 2.拉应力 紧边拉应力：1=F1/A MPa 松边拉应力：2=F2/A MPa F1F2 12 3.弯曲应力 带绕过小带轮时 ： 式中: E 带的当量弯曲弹性模量； y 带的最外层到中性层的距离； dd2 、dd1 大小带轮节圆直径。 1.离心拉应力：c=Fc/A =qv2/A MPa离心拉应力 作用于带的全长。 带绕过大带轮时 ： 当传动比
8、i1时, dd2 dd1 , b2 b1 Page 16 二) 带中应力分布情况 b2 1 2 b1 1 2 n1 n2 C C B =C+2+b1 C =C+2+b2 D=C+1+b2max =A =C+1+b1 E max =A =C+1+b1 Page 17 三）带的应力变化性质 e 1. 带中应力变化 带绕一周 带的最大应力发生在紧边开始绕上小轮处（A点） 大小为：max =A =C+1+b1 3 .变应力对带的影响引起带的疲劳破坏（脱层和疲劳 断裂） 2. 带中应力变化性质周期性变化的循环变应力 ea max b2 1 c bcd b1b2 2 c 1 c b1 Page 18 带相
9、对2轮 的滑动方向 带相对1轮 的滑动方向 2 C D 二带传动的运动分析 带传动的运动特性存在弹性滑动和打滑 一）弹性滑动及其特性 1.弹性滑动: 是带的弹性变形量的变化而引起带与带轮之间微 量相对滑动的现象，称为弹性滑动。 1 2 v v n1 n2 1 A B Page 19 带相对2轮 的滑动方向 带相对1轮 的滑动方向 2 C D v v n1 n2 1 A B F1 F1 F2 F2 1 1) 带是弹性体，受力后会产生弹性变形，在带的弹性极限 内，变形：=F/EA，当带的截面积A一定时，F， 2）摩擦型带传动依靠摩擦里传递运动和动力，必然存在 拉力差，即：紧边拉力F1大于松边拉力F
10、2，则带在紧 边的伸长量1大于松边边的伸长长量2。 2.弹 性滑 动产 生原 因 2 Page 20 是微量滑动，只发生在带离开带轮前的那部分接 触弧AB和CD(称为滑动弧) 。 是摩擦型带传动正常工作时不可避免的固有特性 3弹性滑 动的性质 带相对2轮 的滑动方向 带相对1轮 的滑动方向 2 C D v v n1 n2 1 A B F1 F1 F2 F2 1 2 1 A 2 c Page 21 1)降低传动效率(V带传动效率=0.91 0.96)，使带与带轮摩损增加和温度升高。 4弹性 滑动对传 动的影响 2)使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速 度v1，即： v2 v1 。 从动轮圆周
11、速度相对降低量称为滑动率。 滑动率 ： F则，正常工 作时， =1% 2% 3) 传动比不为常数即 ： 常数 Page 22 二）带传动打滑 打滑当传递的有效拉力达到极限值Felim时，过载引起 的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。 2 C D v v n1 n2 1 A B F1 F1 F2 F2 带与带 轮2整 个接触 弧上发 生相对 滑动 带与带 轮1整 个接触 弧上发 生相对 滑动 1 2 Page 23 三）弹性滑动与打滑的本质区别 发生在带和带轮的全部接触弧上。 弹性滑动 打 滑 是带传动正常工作时不可避免的固有特性； 是带传动的失效形式，设计时必须避免； 只发生在带离开带轮前
12、的那部分接触弧上 ； 2 C D 1 B A n1 2 1 弹性滑动 打 滑 2 C D 1 B A n1 n2 2 1 Page 24 三. 带传动的失效形式和计算准则 2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）max 引 起失效 一）带传动 的失效形式 1）过载打滑由F实传Flim引起的失效 二）带传动的计算准则 带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分 发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。 即应满足： 不打滑条件：F实传 疲劳强度条件： Page 25 4-3 V带传动的设计 kW 同时满足两条件 的带传动功率： 式中： 由带的疲劳寿命决定的许用拉应力，由实验得出 ， 在
13、108 109 次应力循环下，V带的许用应力为： 式中：C由V带的材质和结构决定 的实验常数 LdV带的基准长度，m； jnV带绕行一周时绕过带轮的数目 thV带的预期寿命，h； m指数，对普通V带，m=11.1。 疲劳强度条件： 根 据 不打滑条件：F实传 Page 26 一在特定条件下，单根V带的基本额定功率P1 将 、b、c 代入，取当量摩擦系数f=0.51,可得V带 传动功率的计算公式： kW 载荷平稳 1= 2 = 1800 ，即： i=1 Ld为特定长度 一）特定条件 二）单根V带的基本额定功率P1表8-3 P1可根据V带型号、小带轮直径d1及小轮转速n1由表8-3查出 。 V带带
14、型号 特定长长度 Y 450 Z 800 A 1700 B 2240 C 3750 D 6300 E 7100 Page 27 表4-2 单根普通V带的基本额定功率P1 如：Z型V带、d1=80 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 0.35 kW A型V带、d1=100 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 1.31 kW 带型 d1 mm n1 r/min 800950120014501600 Z 630.15 0.20 0.22 0.18 0.23 0.26 0.22 0.27 0.30 0.25 0.30 0.35 0.27 0.33 0.39 71 80 A 75
15、 0.45 0.68 0.83 1.00 1.19 0.51 0.77 0.95 1.15 1.37 0.60 0.93 1.14 1.39 1.66 0.68 1.07 1.32 1.61 1.92 0.73 1.15 1.42 1.74 2.07 90 100 112 125 100A 1.31 1420 80 Z 0.35 Page 28 式中： 额定功率增量，考虑传动比i1时，带在大带轮 上的弯曲应力较小，在相同寿命的条件下，额定 功率可比i =1时的传动功率大。根据V带型号、n1 及i查表。 当使用条件与特定条件不符时，需引入附加项和修正系 数。经过修正后单根V带许用功率P为： 二. 实际使用条件下单根V带的许用功率 K包角系数，考虑1800时对传动能力影响， 根据小带轮包角1查表。 KL 长度系数，考虑带长不为特定长度时对传动能力 的影响，KL根据V带型号及基准带长Ld查表； Page 29 表4-3 单根普
