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1、第七章 摩擦轮传动和带传动,第一节概述,一、主要优点： 传动零件的结构简单 传动平稳 传动比调节简便 过载时，传动件间产生相对滑动 二、主要缺点： 不能保持恒定的传动比，精度低 不宜传递较大的转矩 传动件工作表面磨损较快，寿命低 传动效率较低,第二节摩擦轮传动,一、传动的工作原理（图71） ： 主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩。 fFnFt 式中： fFn摩擦力为 Ft圆周力 两摩擦轮受压后，在接触处因材料的弹性变形而压出一小平面（称为接触区）。摩擦力的方向在从动轮上应与从动轮的线速度方向相同；在主动轮上应与主动轮的线速度方向相反。,二、摩擦轮在接触面滑动的形式： 1、
2、弹性滑动（图72） 2、打滑,3、滑动率（其速度损失率） 实际传动中，从动轮的圆周速度v2小于主动轮的圆周速度v1，滑动率为 v1-v2 = -100% v1 4、传动比 n1D2 i= - = - n2(1-)D1 传动比一般可到7（有时可到10）； 手动仪器中，传动比可高达25，多用作微动装置（图74）,三、圆锥摩擦轮（图73） 1、用于两相交轴传动 2、主、从动轮轴间夹角 =1+2 常1+2=90，故该传动的传动比 n1D2sin2 i= - = - = - n2 (1-)D1sin1(1-) 式中1、2主动、从动摩擦轮的半锥顶角,四、法向力的计算 1、圆柱摩擦轮传动 K1000PK10
3、00X60X1000PFn= - - = - - fv fD1n1 式中P传递的功率； D1主动轮直径； n1主动轮转速； f摩擦系数，见表71； K载荷系数。对于功率传动，K121.5；对于示数传动，K3.0。,2、圆锥摩擦轮传动（两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动图73） 两轮接触面间所需的法向力Fn计算，其中D1应为主动轮的平均直径Dm1。,五、作用在轴上的载荷 1、圆柱摩擦轮传动 作用在轴上的载荷如图75a所示，其中径向力Fr等于法向力Fn，其方向永远指向轮心；圆周力Ft在主动轮上与回转方向相反，在从动轮上与回转方向相同,2、圆锥摩擦轮传动（图75b） 法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力
4、Fa 。故圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa。,六、摩擦轮材料要求： 1、弹性模量要大 2、摩擦系数要大 3、表面接触强度和耐磨性要好 4、在干摩擦条件下，吸湿性要小,第三节摩擦无级变速器（图76）,1、无级变速器应用的场合： （1）运转中需经常连续地改变速度 （2）探求最佳工作速度 （3）某些仪器设备中的计算装置和测试装置 （ 4）缓速起动,2、无级调速组成： （图7-7） （1）传动机构 （2）加压装置 （3）调速机构 3变速范围,第四节带传动,一、带传动的类型和张紧装置 1、分类： （图78） （1）平带传动 （2）V带传动 （3）圆带传动 （4）多楔带
5、传动,2、带传动张紧方法 ： （1）调节螺钉2使装有带轮的电动机沿滑轨1移动（图7-9a） （2）螺杆及调节螺母使电动机绕小轴1摆动（图7-9b） （3）采用具有张紧轮的传动（图79C）,二、V带和带轮 （一）V带 1、组成（图710） ： （1）强力层 （2）填充物 （3）外包层 按截曲尺寸的不同有七种型号（表72）,2、普通V带长度（表73）基准宽度制（另一种是有效宽度制 V带的节面：V带上规定的一个面 基准宽度制：以基准线的位置和宽度来定义的为度） 带轮轮槽的基准宽度：位置与所配用V带节面处于同一位置 带轮的基准直径：带轮在基准宽度处的直径 基准长度：基准宽度所在剖面长度为基准长度（在规
6、定的张紧力下）,（二）带轮结构（图711、表7-4） 1、实心式 2、辐板式 3、孔板式,三、带传动的几何关系（图7-12） ： 1、带轮直径D1和D2 2、中心距a 3、带长度L 4、包角,近似几何关系为：,四、带传动的受力分析 1、紧边拉力 ： 绕进主动轮的一边，拉力由F0增到F1，称为紧边拉力 2、松边拉力 ： 另一边带的拉力由F0减为F2，称为松边拉力 3、有效拉力 ： 紧边拉力与松边拉力之差为： Ft即为带传动所能传递的有效圆周力，称为有效拉力,4、有效圆周力Ft、带速v、和传递功率P之间的关系为： 松、紧两边拉力的变化关系为： 所以 可得,5、欧拉公式：开始打滑时，F1 和F2的关
7、系 式中 自然对数的底27183； 包角（rad),通常取小带轮的包角。 当量摩擦系数;对于平带 ；对于 V带,6、带传动的张紧力为F0时所能传递的最大有效圆周力： 避免打滑的条件为：有足够的fv、值和F0值,五、带传动的应力分析 （一）由紧边和松边拉力所产生的应力 （二）由离心力产生的应力 （三）带在带轮上弯曲产生的应力,（一）由紧迫和松边拉力产生的应力： 紧边和松边拉力产生的应力分别为： 式中A带的横截面积。,（二）由离心力产生的应力： 离心力产生的应力为 式中q每米带长的质量 v带速当带在工作中沿带轮作圆周运动时，将产生离心力该离心力虽只发生在带作圆周运动的部分，,（三）带在带轮上弯曲产
8、生的弯曲应力 （图714）,1、假定带是弹性体，带的最外层应力b为 式中 带材料的弹性模量； 由中性层到最外层的距离； 中性层的曲率半径； 带的厚度； 轮的直径，,2、带所受总应力（图715） 带中的应力为变应力，其最大应力为 此最大应力发生在带紧边进人小带轮处。,六、弹性滑动、打滑和滑动率 1、弹性滑动：带与轮之间因弹性产生的滑动 在带绕上从动轮时，带和带轮具有同一速度，但当带继续前进时，却不是在缩短而是被拉长，使带的速度领先于带轮，这种现象称为带的弹性滑动。,2、打滑： 带与带轮之间产生全面滑动 3、滑动率： （图7-16） 传动中由于带的滑动引起的从动轮速度的降低率称为滑动率,七、普通V
9、带传动的设计与计算 1、已知的数据和条件： 传动的用途和工作情况； 传递的功率； 主从动轮的转速或传动比； 原动机类型；传动空间尺寸的限制。,2、需要确定的是 ： 带的型号； 带轮的直径； 带的长度； 传动中心距； 带的根数； 作用在 轴上的载荷； 带轮的结构等。,（一）选择V带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n，由图717选取 式中P传递的名义功率； Pd计算功率； Ka为工作情况系数，按表75选取。,（二）确定带轮直径D1、D2： 最小带轮基准直径D1表76 带轮直径愈小，带在带轮上的弯曲程度愈大，带中的弯曲应力也就愈大，致使带的寿命降低。,（三）验算带速： 带速一般限制在 5-25m
10、/s范围内 带速过高将产生较大的离心力； 当传递功率一定，带速过低将引起力的增大，使得带的根数增多。,（四）确定带的基准长度： 传动中心距a最大值受安装空间的限制，而最小值则受最小包角的限制。 若中心距没有限定时，可按下式初定中心距：,（五）确定实际中心距： 因选取的 Ld可能大于或小于 L，所以应将初定的中心距 a0加以修正。 为了简化计算，a值可近似按下式确定 ：,（六）验算小带轮包角1 普通V带传动中，通常应使 1 120, 特殊情况下允许 1 90。 原因如1过小，带容易在带轮上打滑 采取措施1 较小，应增大 a 或采用张紧轮,（七）计算V带的根数： 式中 P0il、特定基准长度、平稳
11、工作情况下单根V带的基本额定功率（kW），见表78； K包角修正系数，考虑 180o时对传动能力的影响，见表 79； KL带长修正系数，考虑到带长不为特定基准长度时对寿命的影响，见表73； P0i1时，单根V带额定功率的增量 ，见表7-10,（八）计算作用在轴上的载荷（图718） ： 不考虑带两边的拉力差，则作用在轴上的载荷Fz可近似地由下式确定： 式中F0 单根V带的张紧力,F0可利用下式确定 式中Pd计算功率（kw）； ZV带的根数；v为带速（m/s）； K包角修正系数； qV带单位长度质量（kg/m），见表 711,（九）确定带轮的结构尺寸： 在满足D1Dmin的前提下，若选取较小的D1
12、 值，可以减小重量和传动的外廓尺寸，但弯曲应力的增大会影响带的疲劳寿命。 为了得到合理的设计方案，必要时可取多组数据进行试算，根据设计要求从中选择最合理的尺寸参数。,例题7- 1设计某传动装置中的V带传动。传递功率P=7.5kw，电动机为Y系冽三相异步电动机，电动机转速（主动轮转速） n1 1440 r /min，从动轮转速 n2720rmin，载荷变动较小，两带轮中心距大约为850mm，希望大带轮直径不超过280mm,每日工作不超过16h。,解： 1）选择V带型号根据题意，考虑到载荷变动较小，由表75查得Ka12。则 Pd=P Ka=7.5w X 1.2=9 kW 根据 Pd=9kW和n1=
13、1440r/min， 由图 717确定选取 A型普通 V带。,2）确定带轮直径D1、D2： 由图717可知，A型V带推荐小带轮直径 D1112140mm 考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1140mm。 大带轮直径： 由表7-7，取D0=280mm。,3）验算带速 4）确定带的基准长度根据题意， 初定中心距a=850mm，带的 长度L为：,5）确定实际中心距a 6）验算小带轮包角a1 7）计算V带的根数 8）计算作用在轴上的载荷FZ,第五节 同步带传动,一、同步带传动的特点和应用 1、特点： 承受负荷后仍能保持同步带的节距不变，带与带轮之间无相对滑动，主
14、动轮和从动轮能作同步传动。,2、结构： 1）强力层 2）带齿 3）带背 （图7-20） 3、参数： 1）节距 ： 在规定的张紧力下，同步带纵向截面上相邻两齿中心轴线间节线上的距离。,2）节线 （图7-21） ： 同步带垂直其底边弯曲时在带中保持原长度不变的周线，通常位于承载层的中线上。,4、型式： 1）梯形齿同步带： 单面同步带 （简称单面带） 双面同步带 （简称双面带）,2）同步带按节距不同分为 （表7-12，表7-13） ： 最轻型MML、 超轻型XXL、 特轻型XL、 轻型L重型H、 特重型XH、 超重型XXH,二、带轮： 1、型式： 渐开线齿形 直边齿形 一般要求同步带与带轮的同时啮合
15、齿数Zm6。 最少齿数:各种型号带的许用最少齿数见表714。,2、材料： 钢、 铸铁、 轻载场合可用轻合金或塑料、 对于成批生产的采用粉末冶金材料。,三、同步带传动的设计计算： 1、已知条件： 传动的用途、 传递的功率、 大小带轮的转速或传动比、 以及传动系统的空间尺寸范围。,2、设计确定的是： 同步带的型号、 带的长度及齿数、 中心距、 带轮节圆直径及齿数、 带宽及带轮的结构和尺寸。,（一）选择同步带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n1，利用图722选取同步带的型号。根据所选型号由表7-12查得对应的节距Pb。 Pd=PK 式中P传递的名义功率； Pd计算功率； K工作情况系数，按表715选取,（二）确定带轮齿数和节圆直径 根据带型和小带轮转速，由表714确定小带轮的齿数Z1。 Z1（1.01.3）
