第五章 带传动和链传动课件

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1、传动装置（Transmission）,传动装置的作用： 减速 调速 改变运动形式 增大转矩 动力和运动的传递和分配,直接接触传动： 齿轮传动 蜗杆传动 轮系 螺旋传动,机械传动,直接接触的传动,有中间挠性件的传动,定传动比传动,变传动比传动,挠性件传动： 带传动（摩擦传动） 链传动（啮合传动） 绳索,5.1 带传动概述 5.2 带传动工作能力分析 5.3 带传动的设计计算 带传动设计实例 5.4 链传动,第五章 带传动与链传动,第五章 带传动与链传动,5.1 带传动概述,1、工作原理,摩擦传动：当主动轮转动时，靠带和带轮间的摩擦力，拖动从动轮一起转动，并传递动力。,啮合传动：当主动轮转动时，靠

2、带和带轮间的啮合，拖动从动轮一起转动，并传递动力。,Belts/Pulleys,2、传动带的类型,传 动 带,平 带, 带,多楔带,同步带,普通平带,片基平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,1）传动带具有挠性和弹性，吸振、缓冲、噪音小 2）当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动， 起过载保护作用 3）制造、安装和维护方便，价格低廉 4）适合于主、从动轴间中心距较大的传动 5）固有的弹性滑动，导致瞬时传动比随负载变化 6）结构尺寸较大，效率较低，寿命较短，特别是 高速传动时，能力降低较大 7）张紧力导致较大的压轴力，使轴和轴承受力大,3、特点,带传动概述2,常用几类带传动应用特点比较,平带传动，结

3、构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。,在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力来传递载荷。,多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。,同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。,4、应用,输送带,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动 不适用于对传动比有精确要求的场合。,截面尺寸见表5.1,2）V带的结构:,V带由：包布层、顶胶、抗拉体和底胶 等部分组成,3）V带的截面尺寸（见表5.1）,节线：带纵向弯曲

4、时，带中保持长度不变的 任一条周线。 节面：由全部节线构成的面（中性层）。 节宽b p ：节面的宽度。,带采用基准宽度制， 用带的基准线的位置和基准宽度（节宽） 来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。,V带轮轮槽的基准宽度：在V带轮的轮槽上，与所配用V带节面处于同一位置与带的节宽相同的槽宽。 V带轮的基准直径：带轮在基准宽度处的直径。带的基准长度Ld： 在规定的张紧力下，V带 中性层的长度称为带的基准长度Ld公称长度,6、带传动的几何计算,1）包角的概念,小带轮上的包角为：,带轮基准直径,2）带的基准长度Ld,带传动的张紧1,7、 带传动的张紧装置, 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正

5、常工作；,张紧的目的, 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才 能正常工作。,常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。,1）定期张紧装置,调节中心距张紧,带传动的张紧2,2）自动张紧装置,3）采用张紧轮张紧装置,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。,工作情况分析,5.2带传动的工作情况分析,带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。,带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。,设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；

6、 或：F1 F22F0；,带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。,带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。,尚未工作状态,工作状态,一、带传动的受力分析,安装带传动时，初拉力F0,（kW）,工作时，紧边拉力F1 ， 松边拉力F2,F = F1- F2,有效拉力F(N)、带速v(m/s) 和传递功率 P（kW）之间 的关系为,有效拉力（圆周力）：,紧边: F1 = Ff +F2,Ff =F1-F2,2F0=F1+F2,带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，存在：,F=F1-F2,未打滑时：Ff = F,（欧拉公式）,带与带轮之间的摩擦力有一极限值， 就是带传动

7、的最大传递能力,受力分析如图,以平带为例讨论带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时 F1、F2的关系,再略去,因 很小，可取,得,由以上两式得：,故松边与紧边拉力之比为：,为带轮的包角，rad,联立公式： FF1F2；F1F22F0；得,可得传动带能够传递的最大有效圆周力Fmax,二、带传动的应力分析,为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。,* 传动过程中的应力分布图,* 最大应力产生在由紧边进 入小带轮处,三、带传动的时效形式和设计准则,* 带传动的失效形式是：打滑和疲劳破坏,若带的工作载荷过大，超过有效圆周力的临界值， 则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。,工作

8、情况分析(运动分析),带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。,弹性滑动,*原因: 带两边拉力不相等, 则弹性变形不同；带经 过带轮时变形量改变，因此，带相对带轮有滑动。,弹性滑动,* 弹性滑动是否可以避免?,弹性滑动是带传动 中不可避免的现象， 是正常工作时固有的特性;,弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率来表示：,或,其中：,滑动系数（滑动率)：,（随载荷变化）,一般情况下：,带轮基准直径,带传动的传动比 i：,若传递的外载荷F 超过最大有效圆周力Fmax, 带 在带轮上发生显著的相对滑动即打滑，是失效。,打滑,5

9、.3 V带传动的设计计算,截面尺寸见表5.1,* 设计已知条件有： 传动用途和工作条件；传动的功率P ；主、从 动轮的转速 n1和 n2 或传动比i，对传动位置和 外部尺寸要求等,P 传递的额定功率; Pd计算功率 KA工作情况系数，见表 5.2 。 与原动机、工作机和连续工作时间有关,2、设计方法及步骤,2）根据n1和计算功率Pc 选择带型：,3）确定带轮的基准直径 dd1和 dd2,直径小，则弯曲导致寿命短 直径大，则导致尺寸大, 首先选定dd1：, 然后确定dd2：结果向表5.4靠拢,选定dd1,4）验算带的速度v,设计时应使,一般在V=525 m/s内选取，以V=2025m/s 最为有

10、利（太低，力矩要求大，带的型号和根数多；太高离心力大，寿命短）,5）确定中心距 a 和 V 带基准长度 Ld,（1）初选 a0,6）计算小带轮包角 1,（2）计算 Ld,（3）查表，选定 Ld （4）计算实际中心距 a,，实际取 a =a - 0.015Lda + 0.03Ld,1 与 i 有关，为保证1不过小，传动比 i 不宜过大。 通常 i 7，个别情况下可达到10。,V带传动的设计1,带传动的设计准则,带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,单根普通V带的基本额定功率分析,由有效拉力,有, 为保证单根带传动不出现打滑，单根普通V带能传递的功率,为使带具有一定的疲劳

11、寿命，应使,如何确定V带的根数 z?,即,式中 为带的许用应力.,进一步可得,带传动在既不打滑又具有一定的寿命时，单根普通V带能传递的功率:,KW,由于单根带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。,单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验确定的。,实验条件：传动比i=1、包角180、特定长度、平稳的工作载荷。,7）确定V带的根数 z,8）确定初拉力F0,，N,式中：P0 单根带允许传递

12、的功率（kW)；见表5.4 P0单根带允许传递功率的增量（kW)；见表5.5 KL 带长度不同时的影响系数；见表5.3 K包角不同时的影响系数；见表5.6,式中：q 每单位长带的质量 kg/m ；见表5.1,9）计算作用在轴上的力Q,请大家仔细阅读P99的例题,带轮结构设计,带轮结构设计,1V带轮设计的要求,结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。,轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。,各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。,2带轮的材料,通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。,转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑

13、料。,V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。,3结构与尺寸(图5.11),带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。,根据带的截型确定轮槽尺寸（表5.7)。,带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。,带轮通常分成三个区域：轮缘、轮毂、轮辐或腹板 带轮的结构形式有：,三、带轮的结构设计,带轮材料：通常HT150、HT200， 高速时，结构钢 小功率或超高速：铝、合金铝,V带轮槽结构尺寸：P95,定期张紧装置,带的传动能力与 F0 密切相关，带长期工作会松弛，导致传动能力下降。,三、带的张紧,自动张紧装置,张紧轮张紧装置,V带传动的设计3,5.4 链传动(Roll

14、ing chains)概述 (Composition, classification and its applications), 与带传动相比，准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速工作。 与齿轮传动相比，安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。 主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。 链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远,按用途分类： *传动链：在机械中用来传递运动和动力 最常用，如插齿机、各种车 *输送链：在输送机械中用来输送物料或 机件，如汽车厂的悬链输送 *曳引链：在起重机械中用来提升重物,按结构分类： *单排链:single-strand chain *多排链:m

15、ulti-strand chain,5.5 传动链的结构,1roller 2bushing 3pin 4、5link plate 4roller link 5pin link,传动链之一：滚子链,传动链之一：高速齿型无声链,孔板式链轮,齿圈式链轮,轮辐式链轮,链轮的材料：结构钢或合金钢，一般要淬火,5.6 链传动的运动特性 (Kinematics),* 链传动的运动不均匀性-多边形效应（Choral rise）,式中：p-链节距(pitch)，mm z1、z2-主、从动轮的齿数 n1、n2-主、从动轮的转速，r/min,5.6 链传动的运动特性 (Kinematics),* 链传动的运动不均匀性-多边形效应（Choral rise）,式中：p-链节距(pitch)，mm z1、z2-主、从动轮的齿数 n1、n2-主、从动轮的转速，r/min,选择链轮齿数 确定链节距，排数和链的型号 确定链长和中心距 计算作用在轴上的力 链的润滑和防护措施,5.7 滚子链传动的设计计算 *,