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1、第13章带传动和链传动 13 1带传动的类型和应用 13 2带传动的受力分析 13 3带的应力分析 13 4带传动的弹性滑动和传动比 13 5普通V带传动的计算 13 6V带轮的结构 13 7同步带传动简介 13 8链传动的特点和应用 13 9链条和链轮 13 11链传动的主要及其选择 13 12滚子链传动的计算 13 10链传动的运动分析和受力分析 13 13链传动的润滑和布置 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的 适用于两轴中心距较大的场合 与齿轮传动相比 它们具有结构简单 成本低廉等优点 设计 潘存云 13 1带传动的类型和应用 带传动的组成 主动轮1 从动轮2 环形带3 工
2、作原理 安装时带被张紧在带轮上 产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力 主动轮转动时 依靠摩擦力带动从动轮一起同向回转 设计 潘存云 设计 潘存云 类型 平皮带 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 摩擦牵引力大 摩擦牵引力大 牵引力小 用于仪器 应用 两轴平行 且同向转动的场合 称为开口传动 带传动的类型 抗拉体 设计 潘存云 带传动的几何关系 中心距a 包角 因 较小 代入得 带长 设计 潘存云 带长 已知带长时 由上式可得中心距 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上 而且当带工作一段时间之后 因带永久伸长而松弛时 还应当重新张紧 调整螺钉 调整螺钉 滑道式张紧装置 摆架式张紧装置 带传动
3、的张紧方法 1 调整中心距 设计 潘存云 设计 潘存云 张紧轮 带传动的张紧方法 1 调整中心距 2 采用张紧轮 3 自动张紧 自动张紧装置 带传动的优点 1 适用于中心距较大的传动 2 带具有良好的挠性 可缓和冲击 吸收振动 3 过载时带与带轮之间会出现打滑 避免了其它零件的损坏 4 结构简单 成本低廉 带传动的缺点 1 传动的外廓尺寸较大 2 需要张紧装置 3 由于带的滑动 不能保证固定不变的传动比 4 带的寿命较短 5 传动效率较低 应用 两轴平行 且同向转动的场合 称为开口传动 中小功率电机与工作机之间的动力传递 V带传动应用最广 带速 v 5 25m s传动比 i 7效率 0 9 0
4、 95 设计 潘存云 13 2带传动的受力分析 静止时 带两边的初拉力相等 传动时 由于摩擦力的作用 带两边的拉力不再相等 F1 F2 F0 为了可靠工作 带必须以一定的初拉力张紧在带轮上 F1 F2 F1 紧边 F2 松边 紧边 松边 设带的总长不变 则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等 F1 F0 F0 F2 F0 F1 F2 2 设计 潘存云 设计 潘存云 当圆周力F Ff时 带与带轮之间出现显著的滑动 称为打滑 经常出现打滑使带的磨损加剧 传动效率降低 导致传动失效 称F1 F2为有效拉力 即带所能传递的圆周力 F F1 F2 且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系 以平带为例 分析打滑
5、时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系 取一小段弧进行分析 参数如图 正压力 dFN 两端的拉力 F和F dF 力平衡条件 忽略离心力 水平 垂直力分别平衡 摩擦力 fdFN 由力平衡条件 积分得 紧边和松边的拉力之比为 绕性体摩擦的基本公式 设计 潘存云 设计 潘存云 联立求解 F 1 2 用 1 分析 V带传动与平皮带传动初拉力相等时 它们的法向力则不同 平带的极限摩擦力为 FNf FQf FN FQ FN FQ sin 2 则V带的极限摩擦力为 f 当量摩擦系数 f f 在相同条件下 V带能传递较大的功率 或在传递功率相同时 V带传动的结构更为紧凑 用f 代替f后 得以下计算公式 设计
6、潘存云 13 3带的应力分析 1 紧边和松边拉力产生的拉应力 紧边拉应力 松边拉应力 A为带的横截面积 2 离心力产生的拉应力 带在微弧段上产生的离心力 带工作时应力由三部分组成 设计 潘存云 离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc 由力平衡条件得 离心力只发生在带作圆周运动的部分 但由此引起的拉力确作用在带的全长 离心拉应力 往x轴投影 设计 潘存云 设计 潘存云 3 弯曲应力当带绕过带轮时 因为弯曲而产生弯曲应力 设y为带的中心层到最外层的垂直距离 E为带的弹性模量 d为带轮直径 4 应力分布及最大应力 弯曲应力为 最大应力 max出现在紧边与小轮的接触处 由材料力学公式得 离心应力 拉应
7、力 弯曲应力 设计 潘存云 设计 潘存云 由力平衡条件得静止时轴上的压力为 5 作用在轴上的力 设计 潘存云 13 4带传动的弹性滑动和传动比 设带的材料符合变形与应力成正比的规律 则变形量为 这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动 紧边 松边 F1 F2 1 2 带绕过主动轮时 将逐渐缩短并沿轮面滑动 使带速落后于轮速 带经过从动轮时 将逐渐被拉长并沿轮面滑动 使带速超前于轮速 总有 v2 v1 得从动轮的转速 带传动的传动比 V带传动的滑动率 0 01 0 02 一般可忽略不计 定义 为滑动率 设计 潘存云 13 5普通V带传动的计算 V带可分为 普通V带 窄V带 宽V带 大楔角V
8、带 汽车V带等类型 其中普通V带应用最广 一 V带的规格 组成 抗拉体 顶胶 底胶 包布 节线 弯曲时保持原长不变的一条周线 节面 全部节线构成的面 设计 潘存云 40 h bd 0 7的V带称为普通V带 已经标准化 有七种型号 在V带轮上 与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d V带在规定的张紧力下 位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld 标准长度系列详见下页表13 2 P202 设计 潘存云 40 h bd 0 9的V带称为窄V带 与普通V带相比 高度相同时 宽度减小1 3 而承载能力提高1 5 2 5倍 适用于传递动力大而又要求紧凑的场合 二 单根普通V带的许用功率
9、带载带轮上打滑或发生脱层 撕裂 拉断等疲劳损坏时 就不能传递动力 因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命 传递的功率为 单根带所能传递的有效拉力为 为保证带具有一定的疲劳寿命 应使 max 1 b c 1 b c 代入得 在 Ld为特定长度 抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得P0称为单根带的基本额定功率 详见下页表13 3教材P203 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系数 考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响 见下页表13 2 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系
10、数 P0 功率增量 考虑在i 1 带在大轮上的弯曲应力较小 故在寿命相同的情况下 可增大传递功率 取值详见表13 4 设计 潘存云 K 包角系数 考虑 180 时对传动能力的影响 见表13 5 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系数 P0 功率增量 三 普通V带的型号和根数的确定 计算功率 KA 工作情况系数详下页见表13 6P205 K 包角系数 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系数 P0 功率增量 设计 潘存云 型号的确定 根据Pc和小带轮的转速n1 由选型图确定 三 普通V带的型
11、号和根数的确定 计算功率 KA 工作情况系数 K 包角系数 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系数 P0 功率增量 设计 潘存云 型号的确定 根据Pc和小带轮的转速n1 由选型图确定 根数的确定 三 普通V带的型号和根数的确定 计算功率 KA 工作情况系数 K 包角系数 实际工作条件与特定条件不同时 应对P0值加以修正 修正结果称为许用功率 P0 KL 长度系数 P0 功率增量 带轮的直径过小 则带的弯曲应力大 寿命降低 应取 d1 dmin 四 主要参数的选择 1 带轮直径与带速 2022 4252831 535 540455056636
12、77175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000 大带轮的直径d2 d1 d2 必须符合带轮的基准直径系列 带速 一般应使v在5 25m s的范围内 2 中心距 带长和包角 推荐范围 0 7 d1 d2 a0 2 d1 d2 初定V带基准长度 根据L0由表13 2选取接近的基准长度Ld 然后计算中心距 中心距变动范围为 考虑带传动的安装 调整和V带张紧的需要 a 0 015Ld a 0 015Ld 小轮包角
13、 一般应使 1 120 否则可加大中心距或增加张紧轮 3 初拉力 保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件 初拉力不足 会出现打滑 初拉力过大将增大轴和轴承上的压力 并降低带的寿命 计算公式 其中 Pc为计算功率 设计带传动的原始数据是 传动用途 载荷性质 传递功率 带轮转速以及对传动的外廓尺寸的要求等 设计带传动的主要任务是 选择合理的传动参数 确定V带型号 长度和根数 确定带轮材料 结构和尺寸 z为V带根数 v为带速 q为V带每米长的质量 ka为包角修正系数 带传动设计的步骤 1 求计算功率 2 选择普通V带型号 3 求带轮的基准直径d1 d2 4 验算带速 5 求V带的基准长度Ld和中心距
14、a 6 验算小带轮的包角 7 求V带根数z 8 求作用在带轮轴上的压力FQ 9 带轮的结构设计 设计 潘存云 13 6V带轮的结构 带轮的材料 常用铸铁 有时也采用钢或塑料和木材 带轮的结构 实心式 直径小 实心式 设计 潘存云 腹板式 中等直径 dh 1 8 2 dsd0 dh dr 2dr de 2 H H 见图13 8s 0 2 0 3 Bs1 1 5ss2 0 5s 腹板式一 13 6V带轮的结构 带轮的材料 常用铸铁 有时也采用钢或塑料和木材 带轮的结构 实心式 直径小 设计 潘存云 腹板式 中等直径 dh 1 8 2 dsd0 dh dr 2dr de 2 H H 见图13 8s
15、0 2 0 3 Bs2 0 5s 13 6V带轮的结构 带轮的材料 常用铸铁 有时也采用钢或塑料和木材 带轮的结构 实心式 直径小 腹板式二 设计 潘存云 设计 潘存云 轮辐式 d 350mm 腹板式 中等直径 13 6V带轮的结构 带轮的材料 常用铸铁 有时也采用钢或塑料和木材 带轮的结构 实心式 直径小 设计 潘存云 设计 潘存云 设计 潘存云 组成 同步带 同步齿形带 是以钢丝为抗拉体 外包聚氨脂或橡胶 13 7同步带传动简介 结构特点 横截面为矩形 带面具有等距横向齿的环形传动带 带轮轮面也制成相应的齿形 传动特点 靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动 两者无相对滑动 而使圆周速度同步 故称
16、为同步带传动 Pb重要参数 优点 1 传动比恒定 2 结构紧凑 3 由于带薄而轻 抗拉强度高 故带速高达40m s 传动比可达10 传递功率可达200KW 4 效率高 高达0 98 缺点 成本高 对制造和安装要求高 设计 潘存云 设计 潘存云 13 8链传动的特点和应用 组成 链轮 环形链条 作用 链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动 特点 与带传动相比1 链轮传动没有弹性滑动和打滑 能保持准确的平均传动比 2 需要的张紧力小 作用在轴上的压力小 可减少轴承的摩擦损失 3 结构紧凑 4 能在高温 有油污等恶劣环境下工作 与传齿轮动相比 5 制造和安装精度较低 中心距较大时其传动结构简单 缺点 瞬时转速和瞬时传动比不是常数 传动的平稳性较差 有一定的冲击和噪声 应用 广泛应用于矿山机械 农业机械 石油机械 机床及摩托车中 工作范围 传动比 i 8 中心距 a 5 6m 传递功率 P 100KW 圆周速度 v 15m s 传动效率 0 95 0 98 设计 潘存云 设计 潘存云 销轴与外链板铆牢 分别称为内外链节 内外链节构成一个铰链 当链条啮入啮出时 内外链节作相对转动 同时
